информационные модели являются простейшим видом моделей

МОДЕЛИРОВАНИЕ
и ФОРМАЛИЗАЦИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ
И ФОРМАЛИЗАЦИЯ
Информационная модель – описание реального объекта (процесса,
явления) на одном из языков (разговорном или формальном)
Вернемся к классификации информационных моделей. Выберем другое
основание классификации и выполним ее по форме представления.
ПО ФОРМЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ
словесные
специальные
• устные и
письменные описания
с использованием
иллюстраций
• ноты
• химические
формулы и т.п.
математические
• математические
формулы
• неравенства
• системы и т.п.
логические
геометрические
структурные
• графические формы
• схемы
• объемные
конструкции
• графики
• таблицы
• графы и т.п.
• модели, в которых на
основе анализа
различных условий
принимаются решения
Для представления информационных моделей в той или иной форме
используются естественные и формальные языки.
Естественные языки используются для построения словесных,
описательных моделей. (Например, различные литературные произведения имеют
непосредственное отношение к понятию модели, поскольку фиксируют внимание читателя на
определенных сторонах человеческой жизни. Особенно можно выделить жанр, как басня или притча ).
Формальные языки используются для построения формальнологических моделей – математических, логических и специальных.
Процесс построения информационных моделей с помощью
формальных языков называется формализацией.
Рассмотрим процессы построения некоторых информационных
моделей, путем формализации этих моделей с помощью естественных
и формальных языков (по схеме слева направо). При возможности применим
компьютерные модели.
Компьютерные модели – это модели, реализованные на компьютере
средствами программного обеспечения.
СЛОВЕСНЫЕ МОДЕЛИ
Словесные модели могут описывать ситуации, события, происходящие в жизни,
с целью их осмысления и использования опыта.
Со словесного описания начинается построение любой модели, т.к. оно более или
мене точно отражает оригинал.
При создании словесной модели важно уметь:
• ясно и понятно строить фразы,
• выделять ключевые моменты,
• правильно пользоваться терминологией,
• ссылаться на известные факты и др.
Сегодня для описания словесных моделей используется компьютер, а именно
текстовый редактор или процессор.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Тема: «Построение словесной модели в среде текстового редактора»
Объект моделирования: одноклассник
Цель моделирования:
построение словесной модели человека
Параметры моделирования:
1.
Фамилия, имя, отчество объекта
3.
Любимый учебный предмет объекта
2.
Черты лица, телосложение (рост, вес)
4.
Хобби объекта
Составьте мысленный образ в соответствии с параметрами моделирования и оформите его
средствами текстового редактора.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Модели, построенные с использованием математических формул и понятий,
называются математическими.
Математическая модель, как правило, идет вслед за описательной.
Компьютер позволяет на качественно новом уровне перевести мысленную
модель в знаковую форму. В компьютерном моделировании для оформления
формул используется специальное приложение – редактор формул. В
приложении MS Word это приложение называется Microsoft Equation.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
совместно с преподавателем
Тема:
«Построение математической модели средствами редактора формул»
Объект моделирования: математическая формула
прямолинейного равноускоренного движения тела
axt 2
X  X 0  xt 
2
Цель моделирования: построение математической модели
Инструмент моделирования: редактор формул Microsoft Equation
САМОСТОЯТЕЛЬНО
Построить математические модели различных математических формул с помощью
приложения Microsoft Equation предложенных преподавателем.
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Геометрические (или графические) информационные модели являются
простейшим видом моделей, которые передают внешние признаки объекта –
размеры, форму, цвет.
Без графических моделей трудно представить себе ботанику, биологию,
географию, физику и т.п. предметы.
В качестве инструмента для графического моделирования сегодня
используется графический редактор (растровый или векторный).
Любой геометрический (графический) объект обладает формой, размерами,
пропорциями и цветом и его можно перемещать, тиражировать, редактировать,
поворачивать, отражать, изменять размеры и пропорции.
Конструирование – это процесс сбора объекта из элементов. Конструировать
можно плоские и объемные объекты.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
Тема:
«Построение графических моделей средствами векторного редактора WORD»
Объект моделирования: плоские и объемные графические фигуры
Цель моделирования:
построение различных графических моделей
Прочитать из папки «МОДЕЛИРОВАНИЕ» текстовый документ
«Урок4(приложение)» и выполнить задания предложенные преподавателем.
СТРУКТУРНЫЕ
МОДЕЛИ
Структурное моделирование (смотри схему) включает множество вариантов
построения информационных моделей.
ТАБЛИЧНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ
МОДЕЛИ
Одной из наиболее часто встречающихся структур информационных моделей
является таблица. С помощью таблиц строятся информационные модели в
различных предметных областях. Все многообразие таблиц разделим на типы:
Таблицы типа «объекты-свойства» (ОС).
Это таблица, в которой рассматриваются объекты, принадлежащие одному классу.
Название класса
объектов
Название
свойства
Название объектов
Значение свойств
пример
СКЛАД
Наименование
товара
Количество
(тонны)
Картофель
20
Таблицы типа «объекты-объекты» (ОО).
Это таблица, которая описывает пары объектов, и только одно свойство.
Название класса
первых
Название класса вторых
объектов
объектов
Название вторых объектов
Название первых
объектов
Значение свойств
пример
ГОДОВЫЕ ОЦЕНКИ
Фамилия
Предмет
Имя
Русский
Литература
Физика
Иванов Петр
4
5
4
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
МОДЕЛИ НА ГРАФАХ
Для того, чтобы представить информацию о составе и структуре системы
графически, необходимо в виде чертежа изобразить компоненты системы и
соединить их между собой какими-либо линиями.
Например:
Н Н Н Н Н
Н С
С С С С Н
Н Н Н Н Н
Здесь компоненты системы (атомы) соединены
между собой линиями. Причем способ соединения
выбран определенный, т.к. при другом варианте
соединения получится другое вещество.
Такой чертеж будет называться графом.
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Граф – это средство для наглядного представления состава и структуры
системы.
Вершины графа – это компоненты системы изображаемые кругами, овалами,
прямоугольниками и пр.
Дуги – это направленные линии (стрелки), связывающие компоненты между
собой определенным образом.
Ребра – это ненаправленные линии, связывающие компоненты между
собой определенным образом.
Дерево – это граф, предназначенный для отображения вложенности,
подчиненности, наследования и т.п. между объектами.
В таком графе нет
связанных по замкнутой
линии вершин. Каждая
вершина связана только с
верхней и не связана
больше ни с чем.
Корень (единственная вершина 1-го уровня)
Вершины 2-го уровня
Вершины 3-го уровня
Сеть – это граф, в котором вершины связаны между собой по принципу
«многие ко многим»
Блок-схема – это граф, отображающий последовательность выполнения
действий. Его вершины отображают отдельные действия и изображаются
определенными геометрическими фигурами.
ЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
Для представления логической модели можно использовать таблицы. С помощью
таких таблиц можно находить решения логических задач.
Логической моделью являются также логические схемы компьютера. Используя
алгебру логики и логические схемы компьютера гораздо проще, дешевле и
быстрее изучать свойства и доказывать правильность работы технического
устройства, чем сразу создавать реальный объект.
ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
КОМПЬЮТЕРА
А
А
В
Схема И
Сделаем выводы и запишем
основные этапы моделирования.
В
Схема
ИЛИ
А
Схема
(автоматический НЕ
ключ)
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА КОМПЬЮТЕРЕ
1. Построение модели – обычно описательной информационной модели
2. Формализация модели – запись на каком-либо формальном языке
3. Построение компьютерной модели – на языке программирования или с
использованием прикладных программ
4. Проведение компьютерного эксперимента
5. Анализ результатов моделирования
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека.
2. Моделирование всегда предшествует любому делу в той или иной форме.
3. Моделирование позволяет обосновано принимать решения о том, как
совершенствовать привычные объекты, надо ли создавать новые, как
изменять процессы управления и многое другое.