МОДЕЛИМОДЕЛИРОВАНИЕ Автор Садыкова И.Х.

Объект Понятие объекта – одно из основных понятий информационного моделирования. Объект – это нечто, воспринимаемое человеком как единое целое. Объекты могут быть материальными (предметы и явления) и нематериальными, то есть существующими только в умах (идеи и образы). Примеры объектов: учебник, кнопка клавиатуры, теорема Пифагора, горная вершина.

Cвойства объекта Все объекты обладают определенными отличительными признаками, или, иначе говоря, свойствами. Следует различать название свойства и его значение. Пример: названия свойств объекта автомобиль: государственный регистрационный номер, фамилия владельца, тип автомобиля, марка. Вариант значений этих свойств для конкретного автомобиля: У 213 ТР 77, Иванов, микроавтобус, Фольксваген. Если свойство принимает только числовые значения, то оно называется параметром.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Модель Модель - это объект, который рассматривается вместо другого объекта с какой-то целью. ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙ: имитация (повторение) реального объекта в уменьшенном масштабе: 4 глобус (модель земного шара); 4 плюшевый мишка (модель живого медведя); 4 кукла (модель живого человека); 4 игрушечные машинки (модели реальных автомобилей). реальные объекты: ладонь человека (модель самолета); животные в медицинских исследованиях; радиотехническая схема (модель сердца человека); бассейн (модель космоса).

Классы Множество объектов с одинаковым набором свойств называется классом. Так, например, все объекты со свойствами автомобиля могут быть объединены в класс под названием автомобили. Конкретный объект, принадлежащий какому-либо классу, называется экземпляром этого класса. Значения свойств экземпляров, принадлежащих одному классу, могут быть различны.

Как появляется модель? О каждом объекте можно сообщить огромное количество сведений, описывающих его вид, состав, поведение, историю и другие свойства. Практический же интерес обычно представляет только некоторые из них. Какие именно – зависит от точки зрения на объект, от цели его использования. Так, например, с точки зрения дизайнера, к существенным сведениям об автомобиле некоторой марки относятся его форма и цвет, владельца автомагазина в первую очередь интересует наличие спроса на эти машины и разница между заводской и розничной ценой, защитникам окружающей среды требуется знать объем выброса вредных веществ, водителю – особенности эксплуатации автомобиля. Таким образом, эти люди уже отвлекаются от реального объекта, строят в голове, на бумаге, в компьютере некоторое подобие объекта модели, в котором учтены только те свойства, которые важны для этих людей

Модель нужна: Для сохранения жизни и здоровья человека Уменьшение затрат материальных средств Для понимания сущности изучаемого объекта Для того, чтобы научиться управлять объектом Прогнозирование последствий Для отдыха Для решения прикладных задач

МОДЕЛИРОВАНИЕ Моделирование - процесс создания и использования моделей. Для одного и того же объекта могут быть созданы несколько моделей. пример: скелет, муляж, материальная точка, кукла, манекен Один и тот же объект может быть моделью для разных объектов пример: материальная точка

модели предметныеинформационные глобус муляжи макеты Модели крист решеток образные фотодок ументы рисунки кино знаковые вербальныематематическиетабличные Модели на формальном языке Классификация моделей сетевые иерархические

Модель называется предметной, если эта модель является объемным предметом. Примеры: глобус; скелет человека; детские игрушки. Модель называется образной, если эта модель является описанием моделируемого объекта в виде образов Примеры: вакуум, идеальный газ, бесконечность. Вербальная модель- описательная модель Пример: цель словесного описания покупаемого компьютера – снабдить продавца информацией, необходимой для подбора конфигурации

Табличные модели Для описания группы объектов, обладающиx одинаковым набором свойств, удобно использовать прямоугольную таблицу. Каждая строка таблицы соответствует некоторому объекту, а каждый столбец содержит значения определенного свойства объектов. Пример: Табличное представление результатов школьного турнира по футболу.

п п фамилияимяотчествокласс дата рожд ения улица до м кв.телефон рос т вес 1БекшановаАлександраАнатольевна11 а Лет Поб 10 а ГачеговаОксана Александров на 11 а Грибоедова 1а ГуцЕвгений Александров ич 11 а Лет Поб ДуняеваНатальяРадиковна11 а Урицкого 11 а ЗотоваАнастасияВячеславовна11 а Грибоедова ИвановаКсенияГеннадьевна11 а Грибоедова КорчемкинаЛюбовьСергеевна11 а Павлова 84­ – – КосвенцеваЛюдмилаЕвгеньевна11 а Чкалова МяяешковКириллАлексеевич11 а Пр.Мира НовиковАртёмСергеевич11 а лет ОшурковаКсенияСергеевна11 а Дворцовая , 5 12РусановаАлександраАлексеевна11 а Урицкого СадриевСергейЕвгеньевич11 А Чкалова СигаеваЕленаЮрьевна11 а Грибоедова СучковаЕвгенияОлеговна11 а Дворцовая 1146 – УсачеваНаталья Владимировн а 11 а Шишкина ЧасовскихЕкатеринаСергеевна11 а Шишкина ШаимоваАлинаОлеговна11 а Пр. Мира

Сетевые модели При табличном моделировании сложных систем модели могут оказаться слишком большими и неудобными для использования. Причина этого в формате табличных моделей, требующем представлять данные единообразно – в форме прямоугольной таблицы. В сетевых моделях компактно отображаются наиболее существенные отношения между объектами. Обычно сетевые модели изображаются в наглядном графическом виде. Пример сетевой модели – схема линий метрополитена.

Иерархические системы Если в информационной модели системы входящие в нее объекты рассматриваются, в свою очередь, как системы, то сама система и ее модель называются иерархическими. Примеры иерархических систем: файловая система компьютера; биологическая система классификации растений и животных; книга, состоящая из разделов, которые, в свою очередь, состоят из глав, поделенных на параграфы.

Пример иерархической модели SCHOOL1 С:\ GOROD BP Program Files WINDOWS SCHOOL2 SCHOOL3 SCHOOL4 Zacharov.jpg Matveev.jpg dim.txt

Информационная модель Описание моделируемого объекта на одном из языков кодирования информации (словесное описание схемы, чертежи, карты, рисунки, научные формулы, программы и т.д.). Информационная модель должна иметь свой материальный носитель (бумага, классная доска, пластинка, дискета и т.д.)

ОБРАЗНО-ЗНАКОВЫЕ МОДЕЛИ Мысленная модель Мысленная модель - это мысленный образ моделируемого объекта в памяти человека. Примеры: 4 образ любимого человека в памяти; 4 образ комнаты в памяти человека, живущего в ней. Документальная модель - это описание или изображение моделируемого объекта на бумаге, картоне или другом плоском носителе. Примеры: 4 фотография; 4 картина; 4 карта; 4 описание главного героя в художественном произведении. Компьютерная модель Компьютерная модель - это описание или изображение моделируемого объекта в памяти компьютера. Примеры: компьютерные игры; компьютерный исполнитель «Чертежник», «Робот».

ВИДЫ МОДЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ Примеры: динамические: заводные игрушки; статические: глобус; мягкие игрушки; учебники. Карта местности Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель называется динамической, в противном случае статической.

Виды моделей в зависимости от внешних воздействий Детерминированные модели – это модели, отображающие процессы, в которых отсутствуют случайные воздействия. Вероятностные (стохастические) модели – это описание объектов, поведение которых определяется случайными воздействиями (внешними и внутренними).

ВИДЫ МОДЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВНЕШНИХ РАЗМЕРОВ, Модель называется масштабной, если она получена путем увеличения или уменьшения внешних размеров моделируемого объекта и немасштабной, если внешние размеры модели не отражают внешних размеров моделируемого объекта. Примеры: : Масштабные: глобус; макет скелета; чертеж; карта. : Немасштабные: кукла; детский рисунок.

ВИДЫ МОДЕЛЕЙ ПО ОТРАСЛЯМ ЗНАНИЙ Если модель относится к какой-либо отрасли знаний, то её называют соответственно. Если модель не относится ни к какой отрасли знаний, то ее называют простейшей. Примеры: простейшие (игрушки); математическая (уравнение нахождения скорости поезда, времени, пути); географическая (глобус, карта, план); химическая (модель атома кислорода, углерода, формула химической реакции); и т.д.

АДЕКВАТНОСТЬ МОДЕЛЕЙ Адекватность - степень совпадения свойств модели и моделируемого объекта. Модель также может быть НЕ АДЕКВАТНОЙ. Это значит, что модель не соответствует тому объекту, который она заменяет. Пример: цель чертежа детали – предоставить рабочему необходимую для ее изготовления информацию. Если эта цель не достигнута, то модель выполнена плохо, если достигнута – хорошо.

Степень формализации модели Важным свойством информационной модели является степень ее формализации. Степень формализации определяется требованиями, предъявляемыми к форме представления модели. Чем четче и детальней указаны требования, тем более формальной является модель. Для создания наиболее формальных моделей используются специальные формальные языки – языки программирования, язык шахматной нотации и т.д. Примеры формальных моделей: компьютерная программа, чертеж, математические и химические формулы. Примеры моделей со слабой степенью формализации: рисунок, словесное описание на естественном (неформальном) языке. К недостаткам формальных моделей относится сложность их построения, связанная с необходимостью неукоснительного соблюдения всех формальных требований. Преимущество формальных моделей заключается в том, что они, как правило, не допускают неоднозначного прочтения. Поэтому формальные модели удобны для автоматизированной компьютерной обработки и часто создаются именно для этой цели.

Основные этапы информационного моделирования Строится описательная информационная модель. Выделяются существенные с точки зрения целей исследования параметры объекта. Описательная модель записывается на каком-нибудь формальном языке(формулы, уравнения или выбираются приближенные методы вычислений.). На этом этапе фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, накладываются некоторые ограничения на значения свойств. На третьем этапе строится компьютерная модель, т.е. выражают на понятном для компьютера языке.(программа, СУБД, EXCEL и т.д.). Компьютерный эксперимент. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.