Модель інформування. Матеріальні та інформаційні моделі
Стаття "Моделювання"
опис: дана стаття буде корисна вчителям інформатики, а також студентам педагогічних вузів.мета: розглянути цілі і задачі моделювання; натурні і абстрактні моделі.
цілі моделювання
1. Пізнання навколишнього світу. Навіщо людина створює моделі? Кілька мільйонів років тому, на зорі людства, первісні люди вивчали навколишню природу, щоб навчитися протистояти природним стихіям, користуватися природними благами, просто виживати. Накопичені знання передавалися з покоління в покоління усно, пізніше письмово, нарешті за допомогою предметних моделей. Так народилася, наприклад, модель земної кулі - глобус, - що дозволяє отримати наочне уявлення про форму нашої планети, її обертанні навколо власної осі і розташуванні материків. Такі моделі дозволяють зрозуміти, як влаштований конкретний об'єкт, дізнатися його основні властивості, встановити закони його розвитку та взаємодії з навколишнім світом моделей.
2. Створення об'єктів з заданими властивостями. Людина стала будувати моделі ще не існуючих об'єктів. Так народилися ідеї створення вітряних млинів, різних механізмів, навіть звичайного парасольки. Багато з цих моделей стали в даний час реальністю. Це об'єкти, створені руками людини.
3. Визначення наслідків впливу на об'єкт і прийняття правильного рішення: що буде, якщо збільшити плату за проїзд, в транспорті, або що станеться, якщо закопати ядерні відходи в такий-то місцевості? Наприклад, для порятунку Петербурга від постійних повеней, що приносять величезний збиток, вирішено було звести дамбу. При її проектуванні було побудовано безліч моделей, в тому числі і натурних, саме для того, щоб передбачити наслідки втручання в природу.
4. Ефективність управління об'єктом (або процесом). Оскільки критерії управління бувають досить суперечливими, то ефективним воно виявиться тільки за умови, якщо будуть «і вовки ситі, і вівці цілі». Наприклад, потрібно налагодити харчування в шкільній їдальні. З одного боку, воно повинно відповідати віковим вимогам (калорійне, що містить вітаміни та мінеральні солі), з іншого - подобатися більшості хлопців і до того ж бути «по кишені» батькам, а з третього - технологія приготування повинна відповідати можливостям шкільних їдальнях.
Під завданням розуміється якась проблема, яку треба вирішити. Завдання моделювання діляться на дві категорії: прямі і зворотні.
Прямі завдання відповідають на питання, що буде, якщо при заданих умовах ми виберемо якесь рішення з безлічі допустимих рішень. Зокрема, чому буде дорівнює, при обраному рішенні критерій ефективності.
Зворотні задачі відповідають на питання: як вибрати рішення з безлічі допустимих рішень, щоб критерій ефективності звертався в максимум або мінімум.
Модель - це:
Деякий спрощене подобу реального об'єкта
Відтворення предмета в зменшеному або збільшеному вигляді (макет)
схема, зображення або опис будь - якого явища або процесу в природі і суспільстві
фізичний або інформаційний аналог об'єкта, функціонування якого за певними параметрами подібно функціонуванню реального об'єкта
якийсь об'єкт - заменітельной, який в певних умовах може заміняти об'єкт - оригінал, відтворюючи цікавлять нас його властивості і характеристики, причому має істотні переваги і зручності (наочність, видимість, доступність випробувань, легкість оперування з ним і так далі)
новий об'єкт, який відображає деякі сторони досліджуваного об'єкта чи явища, істотні з точки зору цілей моделювання
новий об'єкт (реальний, інформаційний або уявний), відмінний від вихідного, який володіє істотними для цілей моделювання властивостями і в рамках цих цілей повністю замінює вихідний об'єкт.
Модель - дуже широке поняття, яке включає в себе безліч способів подання досліджуваної реальності. Розрізняють моделі матеріальні (натурні) і ідеальні (абстрактні). Матеріальні моделі ґрунтуються на чомусь об'єктивному, існуючому незалежно від людської свідомості (будь-яких тілах або процесах). Матеріальні моделі ділять на фізичні (наприклад, авто- і авіамоделі) і аналогові, засновані на процесах, аналогічних в якомусь відношенні досліджуваному (наприклад, процеси в електричних ланцюгах виявляються аналогічними багатьом механічним, хімічним, біологічним і навіть соціальним процесам і можуть бути використані для їх моделювання). Кордон між фізичними і аналоговими моделями провести можна дуже приблизно і така класифікація моделей носить умовний характер.
Ще більш складну картину представляють ідеальні моделі, нерозривним чином пов'язані з людським мисленням, уявою, сприйняттям. Серед ідеальних моделей можна виділити інтуїтивні моделі, до яких відносяться, наприклад, твори мистецтва - живопис, скульптура, література, театр і т.д., але єдиного підходу до класифікації інших видів ідеальних моделей немає.
Абстрактні моделі і їх класифікація. Комп'ютерна модель.
У прикладних областях розрізняють наступні види абстрактних моделей:
I) традиційне (перш за все для теоретичної фізики, а також механіки, хімії, біології, ряду інших наук) математичне моделювання без будь-якої прив'язки до технічних засобів інформатики;
II) інформаційні моделі і моделювання, що мають додатки в інформаційних системах;
III) вербальні (тобто словесні, текстові) мовні моделі;
IV) інформаційні (комп'ютерні) технології, які треба ділити:
а) на інструментальне використання базових універсальних програмних засобів (текстових редакторів, СУБД, електронних таблиць, телекомунікаційних пакетів);
б) на комп'ютерне моделювання, що представляє собою
обчислювальний (імітаційне) моделювання;
«Візуалізацію явищ і процесів» (графічне моделювання);
«Високі» технології, що розуміються як спеціалізовані прикладні технології, що використовують комп'ютер (як правило, в режимі реального часу) в поєднанні з вимірювальною апаратурою, датчиками, сенсорами і т.д.
Отже, укрупненная класифікація абстрактних (ідеальних) моделей така:
1. Вербальні (текстові) моделі. Ці моделі використовують послідовності пропозицій на формалізованих діалектах природної мови для опису тієї чи іншої області дійсності (прикладами такого роду моделей є міліцейський протокол, правила дорожнього руху).
2. Математичні моделі - дуже широкий клас знакових моделей (заснованих на формальних мовах над кінцевими алфавітами), широко використовують ті чи інші математичні методи. Наприклад, можна розглянути математичну модель зірки. Ця модель буде являти собою складну систему рівнянь, що описують фізичні процеси, що відбуваються в надрах зірки. Математичною моделлю іншого роду є, наприклад, математичні співвідношення, що дозволяють розрахувати оптимальний (найкращий з економічної точки зору) план роботи будь-якого підприємства.
3. Інформаційні моделі - клас знакових моделей, що описують інформаційні процеси (виникнення, передачу, перетворення і використання інформації) в системах найрізноманітнішої природи.
Кордон між вербальними, математичними та інформаційними моделями може бути проведена досить умовно; цілком можливо вважати інформаційні моделі подклассом математичних моделей. Однак, в рамках інформатики як самостійної науки, відокремленої від математики, фізики, лінгвістики та інших наук, виділення інформаційних моделей в окремий клас є доцільним.
Комп'ютерна модель або чисельна модель - комп'ютерна програма, що працює на окремому комп'ютері або безлічі взаємодіючих комп'ютерів (обчислювальних вузлів), що реалізує абстрактну модель деякої системи. Комп'ютерні моделі стали звичайним інструментом математичного моделювання і застосовуються у фізиці, астрофізиці, механіці, хімії, біології, економіці, соціології та інших науках. Комп'ютерні моделі використовуються для отримання нових знань про моделюється об'єкті або для наближеної оцінки поведінки математичних систем, занадто складних для аналітичного дослідження.
Матеріальні та інформаційні моделі
Всі моделі можна розбити на два великі класи: матеріальні моделі та інформаційні моделі.
Матеріальні моделі.
Предметні моделі дозволяють уявити в матеріальної наочній формі об'єкти і процеси, недоступні для безпосереднього дослідження (дуже великі або дуже маленькі об'єкти, дуже швидкі або дуже повільні процеси і ін.).
Макети будівель і споруд дозволяють архітекторам вибрати найкращі містобудівні рішення, моделі літаків і кораблів дозволяють інженерам вибрати їх оптимальну форму.
Предметні моделі часто використовуються в процесі навчання. В курсі географії перші уявлення про нашу планету Земля ми отримуємо, вивчаючи її модель - глобус (рис. 4.3), в курсі фізики вивчаємо роботу двигуна внутрішнього згоряння за його моделі, в хімії при вивченні будови речовини використовуємо моделі молекул і кристалічних решіток, в біології вивчаємо будову людини по анатомічним муляжах.
Інформаційні моделі.
Інформаційні моделі представляють об'єкти і процеси в образній або знаковій формі, а також у формі таблиць, блок-схем, графів і т. Д.
образні моделі
Образні моделі (малюнки, фотографії та ін.) Являють собою зорові образи об'єктів, зафіксовані на будь-якому носії інформації (папері, фото- і кіноплівці і ін.). Широко використовуються образні інформаційні моделі в навчанні, де потрібно класифікація об'єктів за їх зовнішніми ознаками (згадайте навчальні плакати з ботаніки, біології та фізики).
Графічні інформаційні моделі
Карта як інформаційна модель. Чи можна назвати інформаційною моделлю карту місцевості (рис. 4.4)? Безумовно, можна! По перше, мапа описує конкретну місцевість, яка є для неї об'єктом моделювання. По-друге, це графічна інформація. Карта створюється з певною метою: з її допомогою можна дістатися до потрібного населеного пункту. Крім того, використовуючи лінійку і з огляду на масштаб карти, можна визначити відстань між різними пунктами. Однак ніяких докладніших відомостей про населені пункти, крім їхнього економічного становища, ця карта не дає.
У схеми електричного кола немає ніякої зовнішньої схожості з реальною електричним колом (рис. 4.6). Електроприлади (лампочка, джерело струму, конденсатор, опір) зображені символічними значками, а лінії - це з'єднують їх провідники електричного струму. Електрична схема потрібна для того, щоб зрозуміти принцип роботи ланцюга, щоб можна було розрахувати в ній струми і напруги, щоб при складанні ланцюга правильно з'єднати її елементи.
На рис. 4.7 приведена схема.
схема - це графічне відображення складу і структури складної системи.
структура - це певний порядок об'єднання елементів системи в єдине ціле.
Структуру московського метрополітену називають радіально-кільцевої.
Графік - модель процесу.
Для відображення різних процесів часто вдаються до побудови графіків. На рис. 4.8 зображено графік зміни температури протягом деякого періоду.
 |
| Мал. 4.8. Графік зміни температури |
З картами, кресленнями, схемами, графіками ви мали справу і раніше. Просто раніше ви їх не пов'язували з поняттям інформаційної моделі.
Знакові інформаційні моделі.
Знакові інформаційні моделі будуються з використанням різних мов (знакових систем). Знакова інформаційна модель може бути представлена \u200b\u200bу формі тексту (наприклад, програми на мові програмування) або формули (наприклад, другого закону Ньютона F \u003d mа).
табличні моделі
Широко поширені інформаційні моделі в формі таблиць. У таблиці хімічних елементів Д. І. Менделєєва хімічні елементи розташовуються в осередках таблиці по зростанню атомних ваг, а в стовпчиках - за кількістю валентних електронів. Важливо, що за матеріальним становищем в таблиці можна визначити деякі фізичні і хімічні властивості елементів (рис. 4.9).
Таблиці типу "об'єкт-властивість"
Ще однією розповсюдженою формою інформаційної моделі є прямокутна таблиця, Що складається з рядків і стовпців. Використання таблиць настільки звично, що для їх розуміння зазвичай не потрібно додаткових пояснень.
Як приклад розглянемо таблицю 4.1.
| Таблиця 4.1. Домашня бібліотека | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
При складанні таблиці в неї включається лише та інформація, яка цікавить користувача. Наприклад, крім тих відомостей про книгах, які включені в таблицю 4.1, існують і інші: видавництво, кількість сторінок, вартість. Однак для укладача таблиці 4.1 було достатньо відомостей, які дозволяють відрізнити одну книгу від іншої (стовпці "Автор", "Назва", "Рік") і знайти книгу на полицях книжкових стелажів (стовпець "Полка"). Передбачається, що всі полки пронумеровані і, крім того, кожній книзі привласнений свій інвентарний номер (стовпець "Номер").
Таблиця 4.1 - це інформаційна модель книжкового фонду домашньої бібліотеки.
Таблиця може відображати певний процес, що відбувається в часі (табл. 4.2).
| Таблиця 4.2. Погода | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
Показання знімалися протягом п'яти днів в один і той же час доби. Дивлячись на таблицю, легко порівняти різні дні по температурі, вологості та ін. Дану таблицю можна розглядати як інформаційну модель процесу зміни стану погоди.
Таблиці 4.1 і 4.2 відносяться до найбільш часто використовуваному типу таблиць. Їх будемо називати таблицями типу "об'єкт-властивість" . В одному рядку такої таблиці міститься інформація про один об'єкт (книга в бібліотеці або стан погоди в 12-00 в даний день). Стовпці - окремі характеристики (властивості) об'єктів.
Звичайно, рядки і стовпці в таблицях 4.1 і 4.2 можна поміняти місцями, повернути їх на 90 °. Іноді так і роблять. Тоді рядки будуть відповідати властивостям, а стовпці - об'єктам. Але найчастіше таблиці будують так, що рядків в них більше, ніж кількість стовпчиків. Як правило, об'єктів більше, ніж властивостей.
Таблиці типу "об'єкт-об'єкт"
Іншим поширеним типом таблиць є таблиці, які відображують взаємозв'язки між різними об'єктами. назвемо їх таблицями типу "об'єкт-об'єкт" . Ось зрозумілий кожному школяру приклад таблиці успішності (табл. 4.3).
| Таблиця 4.3. успішність |
Рядки ставляться до учнів - це перший вид об'єктів; стовпці - до шкільних предметів - другий вид об'єктів. У кожній клітині на перетині рядка і стовпця - оцінка, отримана даним учнем з даного предмету.
Таблиця 4.4 теж має тип "об'єкт-об'єкт". Однак, на відміну від попередньої таблиці, в ній рядки і стовпці відносяться до одного і того ж виду об'єктів. У цій таблиці міститься інформація про наявність доріг між населеними пунктами.
| Таблиця 4.4. дороги | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
двійкові матриці
В математиці прямокутна таблиця, складена з чисел, називається матрицею . Якщо матриця містить тільки нулі і одиниці, то вона називається двійковій матрицею . Числова частина таблиці 4.4 являє собою двійкову матрицю.
Таблиця 4.5 також містить двійкову матрицю.
У ній наведено відомості про відвідування чотирма учнями трьох факультативів. Вам вже має бути зрозуміло, що одиниця позначає відвідування, нуль - невідвідування. З цієї таблиці випливає, наприклад, що Русанов відвідує геологію і танці, Семенов - геологію і квітникарство і т. Д.
У таблицях, які представляють собою виконавчі матриці, відбивається якісний характер зв'язку між об'єктами (Є дорога - немає дороги, відвідує - НЕ відвідує і т. П.). Таблиця 4.3 містить кількісні характеристики успішності учнів з предметів, виражені оцінками п'ятибальною системи.
Ми розглянули тільки два типи таблиць: "об'єкт-властивість" і "об'єкт-об'єкт". На практиці використовуються й інші, набагато більш складні таблиці.
При побудові деяких типів інформаційних моделей одночасно використовуються система графічних елементів і знакова система. Так, в блок-схемах алгоритмів використовуються різні геометричні фігури для позначення елементів алгоритму і формальний алгоритмічний мову для запису інструкцій програми (рис. 4.10).
Важливу роль відіграють інформаційні моделі, які відображають ієрархічні системи. У біології весь тваринний світ розглядається як ієрархічна система (тип, клас, загін, сімейство, рід, вид), в інформатиці використовується ієрархічна файлова система і т. Д.
В ієрархічній інформаційної моделі об'єкти розподіляються за рівнями, від першого (верхнього) рівня до нижнього (останнього) рівня. На першому рівні може розташовуватися тільки один елемент. Основне відношення між рівнями полягає в тому, що елемент більш високого рівня може складатися з декількох елементів нижнього рівня, при цьому кожен елемент нижнього рівня може входити до складу лише одного елемента верхнього рівня.
Зручним способом наочного уявлення ієрархічних інформаційних моделей є графи. Елементи ієрархічної моделі відображаються в графі овалами ( вершинами графа).
Елементи кожного рівня, крім останнього, перебувають у відношенні "складатиметься з" до елементів більш низького рівня. Такий зв'язок між елементами відображається в формі дуги графа (Спрямованої лінії в формі стрілки).
Графи, які мають одну вершину верхнього рівня, нагадують дерева, які ростуть зверху вниз, тому називаються деревами. Дуги дерева можуть пов'язувати об'єкти тільки сусідніх ієрархічних рівнів, причому кожен об'єкт нижнього рівня може бути пов'язаний дугою тільки з одним об'єктом верхнього рівня.
Для опису історичного процесу зміни поколінь родини використовуються інформаційні моделі в формі генеалогічного дерева. Як приклад можна розглянути фрагмент (X-XI століття) генеалогічного дерева династії Рюриковичів (рис. 4.11).
Контрольні питання
1. Які ви можете назвати приклади матеріальних моделей?
2. Які ви можете назвати приклади різних форм інформаційних моделей?
3. Наведіть різні приклади графічних інформаційних моделей.
4. Побудуйте графічну модель вашої квартири. Що це: карта, схема, креслення?
5. Яка форма графічної моделі (карта, схема, креслення, графік)
6. У чому полягає зручність табличного представлення інформації?
7. Наведіть приклади таблиць, з якими вам доводиться мати справу в школі і вдома. Визначте тип, до якого вони відносяться: "об'єкт-властивість" або "об'єкт-об'єкт".
8. Що таке матриця? Що таке двоичная матриця?
Завдання для самостійного виконання
4.1. Завдання з розгорнутою відповіддю. Побудувати фрагмент моделі ієрархічної файлової системи вашого комп'ютера.
4.2. Завдання з розгорнутою відповіддю. Побудувати фрагмент ієрархічної моделі тваринного світу.
4.3. Завдання з розгорнутою відповіддю. Побудувати фрагмент моделі генеалогічного дерева вашої родини.
4.4. Побудуйте графічну модель власної успішності за двома різними дисциплін шкільної програми (найулюбленішою і самої "непотрібною"). Спрогнозуйте за цією моделлю свій подальший процес навчання даних предметів.
4.5. Уявіть в табличній формі відомості про захоплення ваших однокласників. Який тип таблиці ви використовуєте для цієї мети?
4.6. Використання табличній моделі часто полегшує вирішення інформаційної завдання. У наступній таблиці зафарбовані клітини в розкладі занять відповідають урокам фізкультури в 9-11 класах школи.
| Розклад занять | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Виконайте наступні завдання:
- визначте, яку мінімальну кількість вчителів фізкультури потрібно при такому розкладі;
- знайдіть один з варіантів розкладу, при якому можна обійтися двома вчителями фізкультури;
- в школі три вчителі фізкультури: Іванов, Петров, Сидоров; розподіліть між ними уроки в таблиці так, щоб ні у кого не було "вікон" (порожніх уроків);
- розподіліть між трьома вчителями уроки так, щоб навантаження у всіх була однаковою.
6. У комп'ютерній мережі вузловим є сервер, з яким безпосередньо пов'язані всі інші сервери. Дана наступна двоичная матриця. У ній С1, С2, СЗ, С4, С5 - позначення серверів мережі.
| З 1 | С2 | С3 | С4 | С5 | |
| З 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| С2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| С3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| С4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| С5 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Визначте, який сервер є вузловим.
Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Північно-Кавказький філія
Федеральних ДЕРЖАВНОГО БЮДЖЕТНОГО заклад ВИЩОЇ ОСВІТИ
«Російський державний університет правосуддя»
контрольне завдання
інформаційне моделювання
З дисципліни: Інформаційні технології в юридичній діяльності
студентки: Маяк Анастасії В'ячеславівни
викладач:Бігларян Маргарита Євгенівна
1. Моделювання як теоретичной спосіб отримання нових знань
Людство в своїй діяльності (наукової, освітньої, технологічної, художньої) постійно створює і використовує моделі навколишнього світу. Суворі правила побудови моделей сформулювати неможливо, однак людство накопичило багатий досвід моделювання різних об'єктів і процесів.
Модель (лат. "Modulus" - міра) - це штучно створюваний об'єкт, який замінює деякий об'єкт реального світу (об'єкт моделювання) і відтворює обмежене число його властивостей .
Поняття моделі належить до фундаментальних загальнонаукових понять, а моделювання - це метод пізнання дійсності, який використовується різними науками.
Об'єкт моделювання - широке поняття, яке включає об'єкти живої або неживої природи, процеси і явища дійсності. Сама модель може являти собою або фізичний, або ідеальний об'єкт. Перші називаються натурними моделями, другі - інформаційними моделями.
Практично у всіх природних і соціальних науках побудова і використання моделей є потужним знаряддям досліджень. Реальні об'єкти і процеси бувають настільки багатогранні і складні, що найкращим способом їх вивчення виявляється побудова моделі, що відображає лише якусь частину реальності.
Моделювання - один з основних методів пізнання, освіти і створення штучних систем, який полягає у виділенні зі складного явища (об'єкта) деяких частин і заміщення їх іншими об'єктами, більш зрозумілими, простими і зручними для опису, пояснення і розробки. Іншими словами моделювання - це побудова моделей, призначених для вивчення і дослідження об'єктів, процесів або явищ.
Об'єкт, для якого створюється модель, називають оригіналом або прототипом.
Будь-яка модель не є абсолютною копією свого оригіналу, вона лише відображає деякі його якості і властивості, найбільш суттєві для обраної мети дослідження. При створенні моделі завжди присутні певні припущення і гіпотези. Створення універсальних моделей - це наслідок використання системного підходу.
Моделювання (експеримент) незамінне. Дослідження явищ, процесів або систем об'єктів шляхом побудови і вивчення їх моделей - це основний спосіб наукового пізнання.
В інформатиці даний спосіб називається обчислювальний експеримент і ґрунтується він на трьох основних поняттях: модель, алгоритм, програма.
Використання комп'ютера при моделюванні можливо за трьома напрямками:
1. Обчислювальний - прямі розрахунки за програмою.
2. Інструментальне - побудова бази знань, для перетворення її в алгоритм і програму.
3. Діалогове - підтримка інтерфейсу між дослідником і комп'ютером
Моделювання - це уявлення об'єкта моделлю для отримання інформації про нього шляхом проведення експериментів з його моделлю. Воно полегшує вивчення об'єкта з метою його створення, подальшого перетворення і розвитку.
Моделювання - процес цілеспрямованого відображення властивостей деякого об'єкту, званого оригіналом, в іншому об'єкті - моделі, істотних для дослідника, за допомогою створення і використання цієї моделі, з метою отримання інформації (даних і знань) про оригінал.
Теорія пізнання виділяє два фундаментальних методу і розглядає їх як окремо, так і в поєднанні.
1. Теорія.
2. Експериментальні методи пізнання.
Вони формують ще два методи: теоретико-експериментальний і експериментально-теоретичний.
Теорія - повний спектр теоретичних методів, орієнтованих на модель.
Експеримент - включає плановані експерименти, на основі математичних методів планування експериментів, пасивні експерименти, спостереження за об'єктом, подумки-експериментальне дослідження.
Моделювання займає спектр між чистою теорією і чистим експериментом. Методологія (єдина система методів), займає одне рангове місце поряд з теорією і експериментом.
На ідеї моделі по суті базується будь-який метод наукового дослідження, як теоретичний (при якому використовуються різного роду знакові, абстрактні моделі), так і експериментальний, який використовує предметні моделі.
Найбільш очевидними з точки зору застосування методів моделювання, безсумнівно, є процеси управління, де на основі отриманої інформації необхідно приймати відповідні рішення.
Зазвичай моделювання використовується для дослідження існуючої системи, коли реальний експеримент проводити недоцільно через значні фінансових і трудових витрат, а також при необхідності проведення аналізу проектованої системи, тобто яка ще фізично не існує в даній організації. Для людини інформаційна модель є джерелом інформації, на основі якої він формує образ реальної обстановки.
Весь процес побудови моделі є творчою процедурою, важко піддається формалізації. Модельні уявлення є абстрактними образами елементів системи (об'єктів, технічних засобів, програмного забезпечення та ін.). Разом вони дозволяють отримати досить повне уявлення про створюваній системі.
Головна мета проведення моделювання будь-якої системи - пошук варіантів рішень, які дозволяють поліпшити основні показники її діяльності.
Необхідною елементом моделювання є аналіз потоків даних. Використовують методи інтелектуального аналізу даних, що дозволяють на основі накопиченої інформації приймати нетривіальні рішення і генерувати якісно нові знання, що сприяють підвищенню ефективності рішень і діяльності людей, підприємств, організацій і т.п.
Збір, обробка та аналіз реальних даних функціонування системи або об'єкта моделювання дає необхідні кількісні оцінки для розробки варіантів програмно-технічного забезпечення автоматизованих систем.
Таким чином, можна зробити висновок про те, що моделювання - один з основних теоретичних способів пізнання, яке призначене для вивчення та дослідження об'єктів, процесів, а також явищ. Основною метою, якої є пошук варіантів рішень. Все це говорить про її універсальності і необхідності в нашому житті.
2. комп'ютерное, інформаційне моделювання
комп'ютерний інформаційний моделювання соціальний
Предметом дослідження і розробки інформатики є методологія інформаційного моделювання, пов'язана з використанням комп'ютерної техніки та технологій. У цьому сенсі говорять про комп'ютерному моделюванні.
Міжпредметні значення інформатики в значній мірі проявляється саме через впровадження комп'ютерного моделювання в різні наукові та прикладні області: фізику і техніку, біологію та медицину, економіку, управління і багато інших.
Комп'ютерне моделювання включає в себе прогрес реалізації інформаційної моделі на комп'ютері і дослідження за допомогою цієї моделі об'єкта моделювання - проведення обчислювального експерименту. За допомогою комп'ютерного моделювання вирішуються багато наукових і виробничі завдання. Крім того, для комп'ютерного моделювання важлива наявність певного програмного забезпечення.
При цьому програмне забезпечення, засобами якого може здійснюватися комп'ютерне моделювання, може бути як досить універсальним (наприклад, звичайні текстові та графічні процесори), так і вельми спеціалізованими, призначеними лише для певного виду моделювання.
Дуже часто комп'ютери використовуються для математичного моделювання. Зазвичай в комп'ютерному моделюванні різні види моделювання доповнюють один одного. Так, якщо математична формула дуже складна, що не дає явного уявлення про описувані нею процеси, то на допомогу приходять графічні і імітаційні моделі. Комп'ютерна візуалізація може бути набагато дешевше реального створення натуральних моделей.
З появою потужних комп'ютерів поширилося графічне моделювання на основі інженерних систем для створення креслень, схем, графіків. Якщо система складна, а потрібно простежити за кожним її елементом, то на допомогу можуть прийти комп'ютерні імітаційні моделі. На комп'ютері можна відтворити послідовність тимчасових подій, а потім обробити великий обсяг інформації.
Комп'ютер є хорошим інструментом для створення і дослідження моделей. Абстрактний аналіз навколишнього світу з метою відтворення його в моделі виконує людина.
Інформаційна модель - це модель об'єкта, процесу або явища, що включає інформацію в якості основної складової модельованого об'єкта, процесу або явища.
Інформаційна (абстрактна) модель - це опис об'єкта на будь-якій мові. Абстрактність моделі проявляється в тому, що її компонентами є сигнали і знаки (вірніше, закладений в них сенс), а не фізичні тіла.
Інформаційні моделі використовуються при теоретичних дослідженнях об'єктів моделювання. У наш час основним інструментом інформаційного моделювання є комп'ютерна техніка та інформаційні технології.
Інформаційне моделювання пов'язане з формалізацією даних про об'єкт моделювання. Побудова інформаційної моделі починається з визначення цілей моделювання та аналізу об'єкта моделювання як складної системи, в якій потрібно виділити відображаються в моделі властивості і відносини між ними. Інформаційні моделі розрізняються за формою подання інформації про об'єкт моделювання. Математичні моделі використовують мову математики для представлення об'єкта моделювання. Окремим різновидом математичних моделей є статистичні моделі - орієнтовані на обробку масових даних (наприклад, опитувань населення), в яких є елемент випадковості. Дані про об'єкт моделювання, організовані в табличній формі, складають табличну модель. Графічні засоби використовуються для побудови графічних моделей. Якщо ж покласти в основу класифікації предметну область, то можна виділити моделі фізичних систем і процесів, моделі екологічних (біологічних) систем і процесів, моделі процесів оптимального економічного планування, моделі навчальної діяльності, моделі знань та ін.
Виниклий в кінці минулого століття об'єктно-орієнтований підхід до програмування породив нову парадигму в інформаційному моделюванні: об'єктно-інформаційне моделювання. Комп'ютерні моделі, які відтворюють поведінку складних систем, для опису яких немає однозначного математичного апарату, називаються імітаційними моделями.
Комп'ютерне інформаційне моделювання використовується для опису і аналізу процесів різноманітної природи. Найбільший досвід в цьому відношенні мають фізичні науки. Комп'ютерне моделювання допомагає вирішувати важливі проблеми екології. Велику роль відіграє інформаційне моделювання в економіці та управлінні. Найважливішими завданнями цієї області є завдання планування. Засобами комп'ютерного моделювання вчені намагаються вирішити навіть таку глобальну проблему, як долі людської цивілізації.
Отже, можна зробити висновок, що інформаційні моделі використовуються при теоретичних дослідженнях об'єктів моделювання, основним інструментом яких є комп'ютерна техніка та інформаційні технології. Все це використовується для опису і аналізу процесів різноманітної природи.
Комп'ютерне моделювання включає в себе прогрес реалізмом інформаційної моделі на комп'ютері і дослідження за допомогою цієї моделі об'єкта моделювання - проведення обчислювального експерименту. З його допомогою вирішується багато наукові та виробничі завдання
3. Приклади використання моделей в соціальних, економічнихїх, екологічних дослідженнях
На сьогоднішній день дуже часто використовується моделювання в соціальних дослідженнях. Модельний підхід здатний сконцентрувати теоретичні та прикладні соціологічні дослідження. Він забезпечує поглиблення пізнання існуючих систем та об'єктів, визначення основних параметрів, шляхів подальшого їх застосування порівняльного аналізу оригіналу і моделі, виявлення якісних характеристиках.
Моделювання в соціологічних дослідженнях надає негативні тенденції, визначає позитивні шляхи вирішення проблем, пропонує альтернативні варіанти.
Виділяють кілька видів (типів) моделей: пізнавальні, евристичні; моделі майбутнього - прогностичні; моделі бажаного, заданого стану.
За допомогою моделювання можна переглянути статус проблеми на даний момент, виявляються найбільш гострі «критичні» моменти, активізація діяльності державних, громадських та інших організацій і осіб в пошуках оптимальних варіантів вирішення соціальних завдань.
Моделювання соціальних процесів здійснюється в наступних видах: прогностична модель доходів населення і оплата праці; модель соціальної системи.
Використання математичних моделей соціального прогнозування здійснюється в напрямку прогнозу бюджетів сімей, які розподіляються за групами і складом, використання теорії ймовірностей і математичної статистики - для визначення рівня добробуту населення.
До соціальних моделей належать: моделювання демографічних процесів; моделі екологічної безпеки; моделі соціальної адаптації мігрантів та ін ..
Системно-функціональний підхід призводить моделювання соціальних процесів на регіональному рівні, управлінських рішень і т.п ..
Таким чином, моделювання як технологія соціальної роботи - моделювання суб'єктів соціальної роботи (систем, служб, проектів, програм, процесів, моделі фахівця) моделювання шляхів, способів вирішення проблемних їх ситуацій; моделювання позитивної поведінки особистості в різних умовах соціального життя напрямків сучасної соціальної роботи з різними цільовими групами і категоріями населення.
Дуже яскравим прикладом служить використання моделей в економічних дослідженнях. В економіці найчастіше використовується математичне моделювання за допомогою опису економічних процесів математичними залежностями. Моделювання служить передумовою і засобом аналізу економіки і протікають в ній явищ і обгрунтування прийнятих рішень, прогнозування, планування, управління економічними процесами і об'єктами. Модель економічного об'єкта зазвичай підтримується реальними статистичними, емпіричними даними, а результати розрахунків, виконані в рамках побудованої моделі, дозволяють будувати прогнози, проводити об'єктивні оцінки.
Економічна модель являє собою спрощене формальний опис цікавлять нас сторін економічного явища.
Моделі бувають двох типів: оптимізаційні і рівноважні. Оптимізаційні моделі використовуються для вивчення поведінки окремих економічних агентів або їх груп і показують, як економічні агенти (їх групи) максимізують свій добробут. Прикладами можуть бути модель поведінки фірми, модель поведінки окремого споживача. Рівноважні моделі потрібні для вивчення взаємин між економічними агентами та їх групами. Приклад - модель формування ринкової ціни під впливом попиту всіх покупців і пропозиції всіх продавців.
Економічними моделями є моделі споживчого вибору, моделі фірми, моделі економічного зростання, моделі рівноваги на товарних, факторних і фінансових ринках і багато інших. Будуючи моделі, економісти виявляють істотні фактори, що визначають досліджуване явище і відкидають деталі, несуттєві для вирішення поставленої проблеми. Формалізація основних особливостей функціонування економічних об'єктів дозволяє оцінити можливі наслідки впливу на них і використовувати такі оцінки в управлінні.
Дуже велику роль в економіці відіграють математичні моделі. Їх застосування дозволяє не просто робити загальні припущення щодо різних подій, але досить точно розрахувати кількісні наслідки тих чи інших рішень і тим самим дати конкретні рекомендації урядам та бізнесу.
Моделі будуються для нормативного та позитивного аналізу. Позитивний аналіз встановлює причини і наслідки економічних явищ, не даючи їм оцінки.
Навпаки, нормативний аналіз містить оцінку бажаності тих чи інших наслідків. Між двома цими видами аналізу існує тісний взаємозв'язок: нормативні затвердження впливають на вибір предмета позитивного аналізу, тоді як результати останнього сприяють досягненню нормативних цілей.
На основі вище викладеного можна зробити висновок, що застосування моделей в економічних дослідженнях дозволяє робити припущення щодо різних подій, а також розрахувати кількісні наслідки тих чи інших рішень і дати конкретні рекомендації.
На сьогоднішній день, відбувається широке застосування моделей в екологічних дослідженнях. Найбільшого поширення в сучасних екологічних дослідженнях отримали концептуальні та математичні моделі і їх численні різновиди. Різновиди концептуальних моделей характеризуються докладним описом системи (науковий текст, схема системи, таблиці, графіки і т.д.). Математичні моделі є більш ефективним методом вивчення екологічних систем, особливо при визначенні кількісних показників. Математичні символи, наприклад, дозволяють стисло описати складні екологічні системи, а рівняння дають можливість формально визначити взаємодії різних їх компонентів.
В області екологічного дослідження конкретних природних об'єктів метод побудови моделей популяцій і співтовариств, а також цілих екосистем є потужним засобом узагальнення і перевірки зазвичай розрізненої і громіздкою інформації, отриманої в результаті спостережень і експериментів. За допомогою математичних моделей можливо визначення або уточнення таких характеристик популяцій або спільнот, які не можна або дуже важко виміряти безпосередньо. Нарешті, завдання прогнозування і оптимального управління природними популяціями, співтовариствами та екосистемами не можуть бути успішно вирішені без створення математичних моделей цих об'єктів.
Моделювання, пов'язане зі станом навколишнього середовища, в свою чергу, розпадається на ряд напрямків. Назвемо деякі з них:
1) моделювання водних екосистем (трансформації компонент екосистеми, освіти і перетворення речовин, споживання, зростання і загибелі організмів);
2) моделювання продукційного процесу рослин (для вибору оптимальної стратегії проведення сільськогосподарських заходів: зрошення, поливу, внесення добрив, вибору термінів посіву або посадки растенія з метою отримання максимального врожаю);
3) моделювання лісових співтовариств (використовуються як для опису лісових масивів на великих просторових і часових масштабах, так і для моделювання популяцій, в яких основним об'єктом є окреме дерево);
4) моделювання забруднення атмосфери і поверхні землі промисловими викидами (перенесення забруднюючих речовин, збиток, що наноситься
5) здоров'ю населення, сільськогосподарських угіддях, лісових масивів, грунті, витрати на відновлення навколишнього середовища і т.д.);
6) глобальні моделі, в яких Земля розглядається як єдина екосистема. Найбільш відомі моделі такого роду - "ядерна зима" (катастрофічні наслідки ядерної війни), глобальне потепління (парниковий ефект внаслідок промислової діяльності людства) і т.д.
Отже, залучення комп'ютерів істотно розсунуло кордону моделювання екологічних процесів. З'явилася можливість всебічної реалізації складних математичних моделей, що не допускають аналітичного дослідження.
Зписок використаної літератури
1. Інформаційні технології: Навчальний посібник / Під. ред. О.В. Шатунова. - Єлабуга: Изд-во ЕГПУ, 2007.
2. Інформатика: базовий курс: Учеб. посібник для студентів / О.А. Акулов, Н.В. Медведєв. - М .: Омега-Л, 2005.
3. Інформатика. Базовий курс / За ред. С.В. Симоновича. СПб.: Питер, 2005.
4. Інформатика: Підручник / За ред. Н.В. Макарової. - М .: Фінанси і статистика, 2002.
5. Кисельов В.М. Основи екології: Навчальний посібник - МН .: 2008 р
6. Сафронова В.М. Прогнозування і моделювання в соціальній роботі: Учеб посібник - М: Изд центр «Академія», 2002..
7. Тюптя Л, Т, Іванова І.Б. Соціальна робота (теорія і практика): Учеб посібник - М .: ВМУРОЛ «Україна», 2004.
8. http://www.orenipk.ru/kp/distant_vk/docs/2_1_1/inf/inf_mod.html
Розміщено на Allbest.ru
...подібні документи
Три типу завдань з області інформаційного моделювання. Елементи системного аналізу, його рівні та зміст. Табличні інформаційні моделі, їх використання. Інформаційне моделювання та електронні таблиці. Моделювання знань в курсі інформатики.
презентація, доданий 19.10.2014
Основні поняття моделювання, види моделей. Програма моделювання електричних та електронних кіл PSpice. Мова опису завдань на моделювання. Програма Probe і її основні характеристики. Моделювання електромеханічних перетворювачів.
стаття, доданий 20.07.2012
Вивчення деформації систем твердих тіл. Лінійні і нелінійні деформаційні процеси. Побудова математичних моделей систем, що деформуються твердих тіл. Метод енергетичної лінеаризації. Комп'ютерне моделювання опади плитних коробчатих фундаментів.
курсова робота, доданий 11.01.2017
Моделювання термодинамічної системи з розподіленими параметрами, випадкових процесів і систем. Статистичне (імітаційне) моделювання фізичних процесів, його результати. Комп'ютерне моделювання систем управління за допомогою пакета VisSim.
методичка, доданий 24.10.2012
Поняття і умова стійкості бістабільною системи. Дослідження моделі "нагрівач - охолоджуюча рідина", побудова фазового портрета стаціонарних станів нагрівача. Комп'ютерне моделювання даної системи в пакеті model vision studium.
курсова робота, доданий 07.06.2013
Перехідний процес включення і поширення включеного стану в силових тиристорах, його комп'ютерне моделювання на основі пакету програм приборно-технологічного моделювання "Synopsys TCAD". Фізичні поняття в програмному комплексі.
дипломна робота, доданий 17.07.2016
Моделювання розробки системи тестування залишкових знань на основі компетентнісного підходу за допомогою декількох етапів: моделювання бізнес-процесу, планування робіт, UML-моделювання, моделювання даних логічного і фізичного рівня.
курсова робота, доданий 14.12.2012
Процес функціонування системи масового обслуговування (СМО) на прикладі конвеєра по виготовленню шестерень. Моделювання СМО на ЕОМ за допомогою спеціалізованої мови моделювання систем загального призначення GPSS. Поліпшення показників ефективності СМО.
курсова робота, доданий 23.06.2011
Історія появи і функції тривимірного геологічного моделювання. Вивчення основних завдань експлуатації геолого-технологічних моделей. Інформаційні аспекти експлуатації програмного забезпечення. Конвертація і завантаження повномасштабних моделей.
реферат, доданий 03.05.2015
Введення в інтернет-технології та комп'ютерне моделювання. Створення WEB сторінок з використанням HTML. Створення динамічних WEB сторінок з використанням JavaScript. Робота з графікою в Adobe Photoshop і Flash CS. Основи комп'ютерного моделювання.
