Modelleerimine arvutiteaduses - mis see on? Modelleerimise tüübid ja etapid. Infomodelleerimise mõiste

Käesolevas artiklis teeme ettepaneku analüüsida arvutiteaduse modelleerimise teemat võimalikult üksikasjalikult. Sellel lõigul on suur tähtsus tulevaste infotehnoloogia valdkonna spetsialistide koolitamisel.

Mis tahes (tööstusliku või teadusliku) probleemi lahendamiseks kasutab arvutiteadus järgmist ahelat:

Erilist tähelepanu tasub pöörata mõistele “mudel”. Ilma selle lingita pole probleemi lahendamine võimalik. Miks mudelit kasutatakse ja mida selle mõiste all mõeldakse? Sellest räägime järgmises jaotises.

Mudel

Modelleerimine arvutiteaduses on mis tahes reaalse elu objekti kujutise loomine, mis peegeldab kõiki olulisi tunnuseid ja omadusi. Probleemi lahendamise mudel on vajalik, kuna seda kasutatakse tegelikult lahendusprotsessis.

Kooli informaatikakursusel hakatakse modelleerimise teemat õppima kuuendas klassis. Kohe alguses tuleb lastele tutvustada mudeli mõistet. Mis see on?

Lihtsustatud objekti sarnasus;
Reaalse objekti väiksem koopia;
Nähtuse või protsessi skeem;
Nähtuse või protsessi kujutis;
Nähtuse või protsessi kirjeldus;
Objekti füüsiline analoog;
Infoanaloog;
Kohatäideobjekt, mis kajastab reaalse objekti omadusi jne.

Mudel on väga lai mõiste, nagu on juba eelnevast selgeks saanud. Oluline on märkida, et kõik mudelid jagunevad tavaliselt rühmadesse:

materjal;
täiuslik.

Materiaalse mudeli all mõistetakse objekti, mis põhineb reaalsel eluobjektil. See võib olla mis tahes keha või protsess. See rühm jaguneb tavaliselt veel kahte tüüpi:

füüsiline;
analoog.

See klassifikatsioon on tingimuslik, sest nende kahe alamliigi vahele on väga raske selget piiri tõmmata.

Ideaalset mudelit on veelgi raskem iseloomustada. See on seotud:

mõtlemine;
kujutlusvõime;
taju.

See hõlmab kunstiteoseid (teater, maal, kirjandus jne).

Modelleerimise eesmärgid

Modelleerimine arvutiteaduses on väga oluline etapp, kuna sellel on palju eesmärke. Nüüd kutsume teid üles nendega tutvuma.

Esiteks aitab modelleerimine mõista meid ümbritsevat maailma. Juba ammusest ajast kogusid inimesed omandatud teadmisi ja andsid need edasi oma järglastele. Nii ilmus meie planeedi (gloobuse) mudel.

Möödunud sajanditel modelleeriti olematuid objekte, mis on nüüdseks meie elus kindlalt juurdunud (vihmavari, veski jne). Praegu on modellitöö suunatud:

mis tahes protsessi tagajärgede väljaselgitamine (reisikulude suurendamine või keemiliste jäätmete maa all taaskasutamine);
tehtud otsuste tõhususe tagamine.

Modelleerimisülesanded

Teabemudel

Räägime nüüd teist tüüpi mudelitest, mida kooli arvutiteaduse kursusel uuriti. Arvutimodelleerimine, mida iga tulevane IT-spetsialist peab valdama, hõlmab arvutitööriistade abil infomudeli juurutamise protsessi. Aga mis see infomudel on?

See on terve loend teavet objekti kohta. Mida see mudel kirjeldab ja millist kasulikku teavet see sisaldab:

modelleeritava objekti omadused;
tema seisund;
sidemed välismaailmaga;
suhted väliste objektidega.

Mis võib olla teabemudeliks:

sõnaline kirjeldus;
tekst;
joonistamine;
laud;
skeem;
joonistamine;
valem ja nii edasi.

Infomudeli eripäraks on see, et seda ei saa puudutada, maitsta jne. See ei sisalda materiaalset kehastust, kuna see on esitatud teabe kujul.

Süstemaatiline lähenemine mudeli loomisele

Millises kooli õppekava klassis modelleerimist õpitakse? 9. klassi informaatika tutvustab õpilastele seda teemat lähemalt. Just selles klassis õpib laps tundma süsteemset lähenemist modelleerimisele. Soovitame sellest veidi üksikasjalikumalt rääkida.

Alustame mõistest “süsteem”. See on rühm omavahel seotud elemente, mis töötavad koos antud ülesande täitmiseks. Mudeli koostamiseks kasutatakse sageli süsteemset lähenemist, kuna objekti käsitletakse kui teatud keskkonnas töötavat süsteemi. Kui modelleerida mingit keerulist objekti, siis tavaliselt jagatakse süsteem väiksemateks osadeks – alamsüsteemideks.

Kasutusotstarve

Nüüd vaatame modelleerimise eesmärke (informaatika 11. klass). Varem räägiti, et kõik mudelid on jagatud teatud tüüpidesse ja klassidesse, kuid piirid nende vahel on suvalised. Mudeleid tavaliselt klassifitseeritakse mitme tunnuse järgi: eesmärk, teadmiste valdkond, ajafaktor, esitusviis.

Eesmärkide osas on tavaks eristada järgmisi tüüpe:

haridus;
kogenud;
jäljendamine;
mängimine;
teaduslik ja tehniline.

Esimene tüüp sisaldab õppematerjale. Teine on reaalsete objektide (konstruktsiooni mudel, lennukitiib jne) vähendatud või suurendatud koopiad. võimaldab ennustada sündmuse tulemust. Simulatsioonimodelleerimist kasutatakse sageli meditsiinis ja sotsiaalsfääris. Kas mudel aitab näiteks mõista, kuidas inimesed konkreetsele reformile reageerivad? Enne inimesele elundi siirdamiseks tõsise operatsiooni tegemist viidi läbi palju katseid. Teisisõnu, simulatsioonimudel võimaldab teil probleemi lahendada katse-eksituse meetodil. Mängumudel on omamoodi majandus-, äri- või sõjaline mäng. Selle mudeli abil saate ennustada objekti käitumist erinevates olukordades. Mis tahes protsessi või nähtuse uurimiseks kasutatakse teaduslikku ja tehnilist mudelit (välklahendust simuleeriv seade, Päikesesüsteemi planeetide liikumise mudel jne).

Teadmiste valdkond

Millises tunnis tutvustatakse õpilastele modelleerimist lähemalt? 9. klassi informaatika keskendub oma õpilaste ettevalmistamisele kõrgkoolidesse sisseastumiskatseteks. Kuna ühtse riigieksami ja riigieksami piletid sisaldavad küsimusi modelleerimise kohta, on nüüd vaja seda teemat võimalikult üksikasjalikult käsitleda. Niisiis, kuidas toimub klassifikatsioon teadmiste valdkonna järgi? Selle funktsiooni põhjal eristatakse järgmisi tüüpe:

bioloogilised (näiteks loomade kunstlikult põhjustatud haigused, geneetilised häired, pahaloomulised kasvajad);
ettevõtte käitumine, turuhinna kujunemise mudel jne);
ajalooline (sugupuu, ajaloosündmuste maketid, Rooma armee mudel jne);
sotsioloogiline (isikliku huvi mudel, pankurite käitumine uute majandustingimustega kohanemisel) jne.

Ajafaktor

Selle omaduse järgi eristatakse kahte tüüpi mudeleid:

dünaamiline;
staatiline.

Ainuüksi nime järgi otsustades pole raske aimata, et esimene tüüp peegeldab eseme toimimist, arengut ja muutumist ajas. Staatiline, vastupidi, on võimeline kirjeldama objekti konkreetsel ajahetkel. Seda tüüpi nimetatakse mõnikord struktuurseks, kuna mudel peegeldab objekti struktuuri ja parameetreid, see tähendab, et see annab selle kohta teabe hetkeseisu.

Näited on järgmised:

valemite kogum, mis kajastab päikesesüsteemi planeetide liikumist;
õhutemperatuuri muutuste graafik;
vulkaanipurske videosalvestus ja nii edasi.

Statistilise mudeli näited on järgmised:

Päikesesüsteemi planeetide loend;
piirkonna kaart ja nii edasi.

Esitlusmeetod

Alustuseks on väga oluline öelda, et kõigil mudelitel on vorm ja kuju, need on alati millestki valmistatud, kuidagi kujutatud või kirjeldatud. Selle kriteeriumi kohaselt aktsepteeritakse seda järgmiselt:

materjal;
immateriaalne.

Esimene tüüp hõlmab olemasolevate objektide materiaalseid koopiaid. Saate neid puudutada, nuusutada ja nii edasi. Need peegeldavad objekti väliseid või sisemisi omadusi ja tegevusi. Miks on materjalist mudeleid vaja? Neid kasutatakse eksperimentaalse tunnetusmeetodi jaoks (eksperimentaalne meetod).

Samuti käsitlesime immateriaalseid mudeleid varem. Nad kasutavad teoreetilist tunnetusmeetodit. Selliseid mudeleid nimetatakse tavaliselt ideaalseteks või abstraktseteks. See kategooria on jagatud veel mitmeks alamtüübiks: kujuteldavad mudelid ja informatiivsed mudelid.

Teabemudelid pakuvad objekti kohta mitmesuguse teabe loendit. Infomudel võib olla tabelid, pildid, sõnalised kirjeldused, diagrammid jne. Miks nimetatakse seda mudelit mittemateriaalseks? Asi on selles, et te ei saa seda puudutada, kuna sellel pole materiaalset kehastust. Infomudelite hulgas eristatakse ikoonilist ja visuaalset.

Imaginaarne mudel on üks inimese kujutluses toimuvatest loomeprotsessidest, mis eelneb materiaalse objekti loomisele.

Modelleerimise etapid

9. klassi informaatika teemal “Modelleerimine ja vormistamine” on suur kaal. Seda tuleb õppida. 9.-11. klassis on õpetaja kohustatud tutvustama õpilastele mudelite loomise etappe. Seda me nüüd teeme. Seega eristatakse järgmisi modelleerimisetappe:

probleemi sisukas sõnastus;
ülesande matemaatiline sõnastamine;
arendus arvutite abil;
mudeli toimimine;
tulemuse saamine.

Oluline on märkida, et kõike, mis meid ümbritseb, uurides kasutatakse modelleerimise ja vormistamise protsesse. Arvutiteadus on õppeaine, mis on pühendatud tänapäevastele probleemide uurimise ja lahendamise meetoditele. Sellest tulenevalt on rõhk mudelitel, mida saab arvuti abil realiseerida. Erilist tähelepanu tuleks antud teemas pöörata elektroonikaarvuteid kasutava lahendusalgoritmi väljatöötamisele.

Seosed objektide vahel

Räägime nüüd veidi objektidevahelistest seostest. Kokku on kolme tüüpi:

üks ühele (sellist ühendust tähistab ühesuunaline nool ühes või teises suunas);
üks paljudele (mitu seost on tähistatud topeltnoolega);
palju paljudele (seda seost näitab topeltnool).

Oluline on märkida, et ühendused võivad olla tingimuslikud või tingimusteta. Tingimusteta link hõlmab objekti iga eksemplari kasutamist. Ja tingimuslikus on kaasatud ainult üksikud elemendid.

Just tänu formaliseerimisele sai matemaatilist loogikat kasutada elektroonilistes arvutites, mis töötavad selle seaduste järgi.

V. Pekelis

Inimese kogu elu seisab ta pidevalt silmitsi ägedate ja erinevate ülesannete ja probleemidega. Selliste probleemide, raskuste ja üllatuste ilmnemine tähendab, et meid ümbritsevas reaalsuses on palju tundmatut ja varjatut. Järelikult vajame üha laiemaid teadmisi maailmast, selles üha uute protsesside avastamist ning inimeste ja asjade omavahelisi suhteid.

Õpilase intellektuaalse arengu edukus saavutatakse peamiselt klassiruumis, kus õpilaste õpihuvi määr, teadmiste tase ja valmisolek pidevaks eneseharimiseks sõltuvad õpetaja oskusest organiseerida süstemaatilist tunnetuslikku tegevust, s.t. nende intellektuaalne areng.

Informaatika aine õpetamise kogemus näitab, et olulisemateks eesmärkideks on õpilaste tegevuse liigid olukordade analüüsimisel, prognoosimisel, infomudelite ehitamisel, lahendusmeetodite muutlikuks valikuks tingimuste loomine, heuristiliste võtete kasutamine, kandmisoskus. välja disainitegevused.

Koolis arvutiteaduse õppimise konkreetsed ülesanded on järgmised:

tutvustada õpilastele süsteemi, teabe, mudeli, algoritmi mõisteid ja nende rolli tänapäevase maailma infopildi kujunemisel, õpetada neid mõisteid defineerima, tuvastama nende tunnuseid ja selgitama, eristama mudelitüüpe, algoritme, jne.;
paljastada infoprotsesside üldised mustrid looduses, ühiskonnas ja tehnilistes süsteemides;
tutvustada õpilastele teabe formaliseerimise ja struktureerimise põhimõtteid ning arendada oskust koostada uuritavate objektide ja süsteemide infomudeleid;
arendada algoritmilise ja loogilise mõtlemise stiile;
arendada oskust korraldada antud probleemi lahendamiseks vajaliku teabe otsimist;
arendada oskust kavandada tegevusi eesmärgi saavutamiseks, kasutades fikseeritud vahendite komplekti.

Kujunemine on haridus- ja koolitusprotsess, mille eesmärk on arendada inimese isiksust või individuaalseid omadusi. Vormida tähendab korraldada ja läbi viia haridust ja koolitust sellisel viisil, mõjutada õpilast nii, et see arendaks temas seda või teist omadust.

Selle tee põhialuseks on tehtud ettepanek omandada jaotis "Vormindamine ja modelleerimine".

Sektsiooni kohta "Modelleerimine ja vormistamine" Aega on ette nähtud 8 tundi. Sektsioonis uuritakse järgmisi teemasid:

Objekt. Objektide klassifikatsioon. Objektide mudelid. 2h.
Mudelite klassifikatsioon. Modelleerimise peamised etapid. 2h.
Ametlik ja mitteametlik probleemipüstitus.
Formaliseerimise põhiprintsiibid. 2h.
Infotehnoloogia mõiste probleemide lahendamiseks.
Infomudeli ehitamine. 2h.

Põhimõisted, mida õpilased peaksid pärast teema õppimist õppima:

Objekt, mudel, modelleerimine; vormistamine; teabemudel; infotehnoloogia probleemide lahendamiseks; arvutikatse.

Üksuse lõpus peaksid õpilased tea:

sama objekti paljude mudelite olemasolu kohta;
infotehnoloogia etapid probleemide lahendamiseks arvuti abil.

õpilased peaksid suutma:

tuua näiteid modelleerimisest ja formaliseerimisest;
tuua näiteid objektide ja protsesside formaliseeritud kirjeldustest;
tuua näiteid süsteemide ja nende mudelite kohta.
koostada ja uurida arvutis lihtsaid teabemudeleid.

Lõigu uurimine kulgeb spiraalselt: see algab kontseptsioonist Objekt. Objektide klassifikatsioon.Õppimiseks kasutatakse slaidifilmi, mis määratleb need mõisted, näitab selgelt objektide näiteid ja selgitab, millised on objekti omadused, keskkond (vt.<Рисунок 1> , <Рисунок 2>) jne.

Selle slaidifilmi kasutamine<Приложение 1 >, saab õpilane neist mõistetest iseseisvalt aru. Pärast objektiga seotud mõistete süstematiseerimist toimub sujuv üleminek mõistetele mudel, mudelite klassifikatsioon ( Vaata<Рисунок 3> , <Рисунок 4> ) . Õpilasele antakse ülesanded nagu: Objekt – inimene. Nähtus on äikesetorm. Loetlege nende mudelid ja klassifitseerige need.

Inimene on pikka aega kasutanud modelleerimist objektide, protsesside ja nähtuste uurimiseks erinevates valdkondades. Nende uuringute tulemused aitavad kindlaks teha ja parandada reaalsete objektide ja protsesside omadusi; mõista nähtuste olemust ja arendada nende kohandamise või juhtimise oskust; uute rajatiste ehitamiseks või vanade moderniseerimiseks. Modelleerimine aitab inimesel teha teadlikke ja läbimõeldud otsuseid ning ette näha oma tegevuse tagajärgi.

Tänu arvutitele ei laiendata oluliselt modelleerimise rakendusvaldkondi, vaid antakse ka saadud tulemuste põhjalik analüüs.

Seda osa õppides saavad õpilased tuttavaks modelleerimise ja formaliseerimise alused. Õpilased peaksid mõistma, mis on mudel ja mis tüüpi mudeleid on. See on vajalik selleks, et õpilastel oleks uurimistöö läbiviimisel võimalik valida ja efektiivselt kasutada igale mudelile sobivat tarkvarakeskkonda ja sobivaid tööriistu. Iga uurimistöö algus on probleemi sõnastus, mille määrab etteantud eesmärk. Mudeli tüüp, tarkvarakeskkonna valik ja saadavad tulemused sõltuvad sellest, kuidas modelleerimise eesmärki mõistetakse. Õpilane õpib tundma modelleerimise põhietapid mille uurija peab oma eesmärgi saavutamiseks läbima.

Õppesisu moodustab nimekiri erinevatest mudelitest, mis on õpilastele kättesaadavad. Selliseid mudeleid on juba teada piisav hulk, mille puhul on arvuti kasutamine hädavajalik. Õpilased õpivad konkreetsete mudelite järgi erinevatest kooliainetest modelleerimistehnoloogiad, õppige ehitama teabemudelid. Selleks saab kasutada erinevaid tarkvarakeskkondi. Õpilane määrab ise, olenevalt oma võimetest, erinevat tüüpi infotehnoloogiate sisu ja võimaluste ulatuse.

Oluline punkt õpetamisel ja omandatud teadmiste assimileerimisel on sektsiooni kõigi hariduselementide varustamine vajaliku taseme testidega, mis on võetud õppejuhendist 5, 7 *, ka Internetist, autor N. Ugrinovich.

Selles artiklis esitatakse üks katsevõimalusi jaotise „Modelleerimine ja vormistamine” peamiste hariduselementide kohta. Samuti on antud S.Yu välja töötatud testtöö tekst. Piskunova ja tema lahendus kollektsioonist 9*

Test teemal "Modelleerimine ja formaliseerimine"

1. Mis on objekti atribuut?

Reaalse maailma objekti kujutamine, kasutades selle teatud omaduste kogumit, mis on antud teabeprobleemi lahendamiseks hädavajalikud.
Reaalmaailma objektide abstraktsioon, millel on ühised omadused ja käitumine.
Objekti ja selle omaduste suhe.
Iga individuaalne omadus on ühine kõigile võimalikele juhtumitele

2. Mudelitüübi valik sõltub:

Objekti füüsiline olemus.
Objekti otstarve.
Objekti uurimise eesmärgid.
Objekti teabeüksus.

3. Mis on objekti infomudel?

Materiaalne või vaimselt väljamõeldud objekt, mis asendab uurimisprotsessi käigus algset objekti, säilitades samal ajal selle uurimistöö jaoks olulisimad omadused.
Objekti vormistatud kirjeldus teksti kujul mõnes kodeerimiskeeles, mis sisaldab kogu vajalikku teavet objekti kohta.
Tarkvaratööriist, mis rakendab matemaatilist mudelit.
Vaadeldava ülesande jaoks oluliste objektide atribuutide ja nendevaheliste seoste kirjeldus.

4. Täpsustage mudelite klassifikatsioon selle sõna kitsas tähenduses:

Loomulik, abstraktne, verbaalne.
Abstraktne, matemaatiline, informatiivne.
Matemaatika, arvuti, info.
Verbaalne, matemaatiline, informatiivne

5. Teabemudeli loomise eesmärk on:

Reaalmaailma objekti andmete töötlemine, võttes arvesse objektide vahelist seost.
Mudeli keerulisemaks muutmine, võttes arvesse täiendavaid tegureid, millest eelnevalt teatati.
Objektide uurimine arvutikatsete põhjal nende matemaatiliste mudelitega.
Objekti kujutamine teksti kujul mõnes arvutitöötlusele ligipääsetavas tehiskeeles.

6. Info modelleerimine põhineb:

Objekti nimetus ja nimetus.
Reaalse objekti asendamine vastava mudeliga.
Uuritava objekti kohta infot andva analüütilise lahenduse leidmine.
Info esinemise, töötlemise ja edastamise protsesside kirjeldus uuritavas objektide süsteemis.

7. Formaliseerimine on

Üleminek objekti valitud tunnuste vaheliste seoste mõtestatud kirjeldamiselt mõnda kodeerimiskeelt kasutavale kirjeldusele.
Reaalse objekti asendamine märgi või märkide komplektiga.
Üleminek reaalsuses tekkivatelt hägustelt probleemidelt formaalsetele infomudelitele.
Objekti kohta olulise teabe tuvastamine.

8. Infotehnoloogiat nimetatakse

Protsess, mis on määratletud materjali töötlemise, valmistamise, oleku, omaduste ja kuju muutmise vahendite ja meetodite kogumiga.
Objekti algoleku muutmine.
Protsess, mis kasutab vahendite ja meetodite kogumit uue kvaliteediga esmase teabe töötlemiseks ja edastamiseks objekti, protsessi või nähtuse oleku kohta.
Konkreetsete toimingute kogum, mis on suunatud seatud eesmärgi saavutamisele.

9. Mida nimetatakse simulatsioonimodelleerimiseks?

Kaasaegne tehnoloogia objektide uurimiseks.
Füüsikaliste nähtuste ja protsesside uurimine arvutimudelite abil.
Matemaatilise mudeli rakendamine tarkvaratööriista kujul.

10. Mis on arvuti infomudel?

Objekti kujutamine testi vormis mingis arvutitöötlusele ligipääsetavas tehiskeeles.
Teabe kogum, mis iseloomustab objekti omadusi ja olekut, samuti selle suhet välismaailmaga.
Arvutis rakendatud mentaalne või kõnemudel.
Arvutustehnikaga seotud uurimismeetod.

11. Arvutikatse koosneb mitmest etapist:

Numbrilise meetodi valimine - algoritmi väljatöötamine - programmi täitmine arvutis.
Matemaatilise mudeli konstrueerimine - numbrilise meetodi valik - algoritmi väljatöötamine - programmi täitmine arvutis, lahenduse analüüs.
Mudeliarendus - algoritmi väljatöötamine - algoritmi realiseerimine tarkvaratööriista kujul.
Matemaatilise mudeli koostamine - algoritmi väljatöötamine - programmi täitmine arvutis, lahenduse analüüs.

Küsimus nr.
Vastus nr.	4	3	2	1	4	3	1	3	3	3	2

Test teemal “Modelleerimine ja formaliseerimine”

Valik 1.

1. Koostage vastus teemal “Nende koostamise mudelid ja meetodid”, vastates küsimustele järjestikku.

Mis on objektimudel?
Milliseid modelle te igapäevaelus kohtate?
Mis on teabemudel?
Kas ühte objekti saab kirjeldada erinevate infomudelite abil? Kui jah, siis kuidas need erinevad?
Loo "auto" objekti infomudel, et seda reisijatele iseloomustada. Kuidas see mudel muutub, kui eesmärgiks on iseloomustada autot kui tehnilist seadet?
Kas strateegilist arvutimängu saab nimetada mängumudeliks? Kui võimalik, siis miks?

2. Loo probleemi matemaatiline mudel:

Määrake kahe teineteise poole kõndiva jalakäija kohtumise aeg.

Valik nr 2.

1. Koosta vastus teemal “Objektide klassifikatsioon”, vastates küsimustele järjestikku.

Mis on objektide klassifikatsioon? Miks on vaja objekte klassifitseerida?
Tooge näide objektide klassifitseerimisest ühiste omaduste järgi.
Mis on pärimise põhimõte?
Selgitage objektide klassifikatsiooni näitel üldnimetusega “arvutiprogramm”.
Milliste kriteeriumide järgi saab mudeleid klassifitseerida?
Mille alusel jagatakse mudelid staatilisteks ja dünaamilisteks?

2. Loo ülesande matemaatiline mudel:

– Määrake aeg, millal üks jalakäija teisele järele jõuab.

valik 1

1. Vastused küsimustele

1.1. Mudel on kujutis, mis uurib objekti, nähtuse või protsessi mõningaid olulisi aspekte

1.2. Igapäevaelus puutub inimene kokku materiaalsete ja infomudelitega.

1.3. Teabemudelid pakuvad objektide kirjeldust ühes kodeerimiskeeles (kõnekeelne, graafiline, teaduslik jne).

1.4. Samal objektil võib olla palju mudeleid, kõik sõltub sellest, milliseid objekti omadusi uuritakse. Näiteks sama objekti, inimest, käsitletakse füüsikas kui materiaalset punkti, bioloogias - kui enesesäilitamise poole püüdlevat süsteemi jne.

1.5. Sõiduauto infomudeli koostamisel, et kirjeldada reisijatele mõeldud mugavusi, tuleb märkida: kas tegemist on veoauto või sõiduautoga, mahutavus (mitu inimest), uste arv, pagasiruumi olemasolu ja suurus, salong suurus, polsterdus, kuju, istme pehmus, kliimaseadme olemasolu, muusika jne .d. Kui iseloomustada autot kui tehnilist seadet, siis on märgitud kaal, suurus, kandevõime, maksimaalne kiirus, kütusekulu jne.

1.6. Strateegiline arvutimäng peegeldab elus toimuvaid infoprotsesse. Näiteks sõjalised strateegiad kirjeldavad valitsuse struktuuri üldiselt ja selle armeed konkreetselt, finantsstrateegiad kirjeldavad erinevaid majanduslikke ja sotsiaalseid seadusi. Järelikult võib strateegilist arvutimängu pidada selles kirjeldatava infoprotsessi infomudeliks.

L – algkaugus

Tulemus: t – liikumisaeg

Millal: L, v 1, v 2 > 0

Meetod: t = L / (v 1 + v 2)

2. võimalus

1. Vastused küsimustele

1.1. Ümbritseva maailma erinevate objektide hulgast püüame tuvastada objektide rühmi, millel on ühised omadused. Klass on rühm objekte, millel on ühised omadused. Klassi kuuluvaid objekte nimetatakse klassi eksemplarideks. Sama klassi objektid erinevad üksteisest mõne eriomaduse poolest. Klassifitseerimine on objektide jaotamine klassideks ja alamklassideks ühiste omaduste alusel.

1.2. Üldomaduste järgi liigitamise näide - kirjandusobjekti saab sisu järgi jagada kolme suurde klassi: teaduskirjandus, ilukirjandus, ajakirjanduslik kirjandus.

1.3. Hierarhilises struktuuris jaotatakse objektid tasemetele, kus madalama taseme eksemplari nimetatakse alamklassiks ja see on osa kõrgema taseme eksemplarist, mida nimetatakse ülemklassiks. Klasside kõige olulisem omadus on pärilikkus – iga järglasklass pärib kõik ülemklassi omadused.

1.4. Iga arvutiprogramm on algoritm, mis on kirjutatud arvutile arusaadavas keeles. Programmid jagunevad süsteemideks ja rakendusteks. Need täidavad erinevaid funktsioone, kuid need on kõik kirjutatud keeles, millest arvuti aru saab – see on omadus, mille iga järeltulija klass (süsteemi- ja rakendusprogrammid) pärib ülemklassilt – arvutiprogrammilt.

1.5. Mudeleid saab klassifitseerida mis tahes olulise tunnuse järgi.

1.6. Mudelid, mis kirjeldavad süsteemi teatud ajahetkel, liigitatakse statistilisteks teabemudeliteks. Dünaamiliste infomudelite hulka kuuluvad mudelid, mis kirjeldavad süsteemi muutumise ja arengu protsesse.

2. Ülesande matemaatiline mudel

Antud: t 02 – teise jalakäija tee algusaeg

v 1 – esimese jalakäija kiirus

v 2 – teise jalakäija kiirus

Tulemus: t – jalakäijate kohtumise aeg

Millal: t 02, v 1, v 2 > 0; v 1< v 2

L 2 = (t - t 02)* v 2

t * v 1 = (t - t 02)* v 2

t * v 1 - t * v 2 = - t 02 * v 2

t = t 02 * v 2 / (v 2 - v 1)

Kirjandus:

õpilastele

Ivanova I.A. Arvutiteadus. 9. klass: Töötuba. - Saratov: Lütseum, 2004
Informaatika, algkursus, 7. – 9. klass. – M.: Algteadmiste labor, 2001.
Informaatika 7-8 klass / toimetanud N.V.Makarova. – Peterburi: kirjastus “Peeter”, 1999.
Informaatika 9. klass / toimetanud N.V.Makarova. – Peterburi: Peter Kom, 1999.
N. Ugrinovitš “Informaatika ja infotehnoloogiad”
O. Efimova, V. Morozov, N. Ugrinovitš. Arvutitehnoloogia kursus arvutiteaduse põhitõdedega. Õpik gümnaasiumile. – M., ABF, 1999.

Metoodika

Beshenkov S.A., Lyskova V.Yu., Matveeva N.V. Formaliseerimine ja modelleerimine // Arvutiteadus ja haridus. – 1999. – nr 5. – S.*-*; nr 6. – P.21-27; Nr 7. – Lk.25-29.
Boyarshinov V.G. Matemaatiline modelleerimine kooli informaatikakursusel // Informaatika ja haridus. – 1999. – nr 7. – P.13-17.
Vodovozov V.M. Infokoolitus visuaalsete objektide keskkonnas // Informaatika ja
haridus. – 2000. – nr 4. – Lk.87-90.
Obornev E.A., Oborneva I.V., Karpov V.A. Modelleerimine arvutustabelites // Arvutiteadus ja haridus. – 2000. – nr 5. – Lk.47-52.
Arvutiteadus. Testiülesanded. – M.: Algteadmiste labor, 2002.
Makarenko A.E. jne Valmistume informaatika eksamiks. – M.: Iris-Press, 2002
Molodtsov V.A., Rõžikova N.B. Kuidas sooritada arvutiteaduse eksam ja tsentraliseeritud testimine 100 punktiga. – Rostov n/a: Phoenix, 2003.
Petrosyan V.G., Perepecha I.R., Petrosyan L.V. Meetodid füüsiliste probleemide lahendamiseks arvutis // Informaatika ja haridus. – 1996. – nr 5. – Lk.94-99.
Arvutiteaduse ja infotehnoloogia kavandatavad õpitulemused ning nende hindamine alg- ja keskkoolis: Õpetus- ja metoodiline kogumik / Autorid ja koostajad: N.E. Kostyleva, L.Z. Gumerova, R.I. Yarochkina, L.V. Lunina, S.Yu. Piskunova, E.V. Žuravleva – Naberežnõje Tšelnõi: Keskpiirkondlik haridusasutus, 2004.
Ponomareva E.A. Mudeli kontseptsiooni uurimise tund // Arvutiteadus ja haridus. – 1999. – nr 6. – Lk 47-50.
Ostrovskaja E.M. Modelleerimine arvutis // Informaatika ja haridus. – 1998.– nr 7. – P.64-70; Nr 8. – Lk.69-84.
Smolyaninov A.A. Esimesed õppetunnid teemal "Modelleerimine" // Arvutiteadus ja haridus. – 1998. – nr 8. – P.23-29.
Henner E.K., Šestakov A.P. Kursus "Matemaatiline modelleerimine" // Arvutiteadus ja haridus. – 1996. – nr 4. – P.17-23.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

"Teabe modelleerimine"

1. Modelleerimine kui rakendusülesannete lahendamise meetod

Arvutiteaduse seisukohalt kirjeldab mis tahes tootmis- või teadusprobleemi lahendust järgmine tehnoloogiline ahel: "reaalne objekt - mudel - algoritm - programm - tulemused - reaalne objekt." Selles ahelas mängib "mudel" lüli väga olulist rolli kui vajalik, kohustuslik etapp selle probleemi lahendamisel. Sel juhul mõistetakse mudeli all reaalse objekti (süsteemi) teatud vaimset kujutist, mis peegeldab objekti olulisi omadusi ja asendab seda probleemi lahendamise protsessis.

Mudel on väga lai mõiste, mis sisaldab palju võimalusi uuritava reaalsuse kujutamiseks. On olemas materiaalsed (looduslikud) ja ideaalsed (abstraktsed) mudelid. Materiaalsed mudelid põhinevad millelgi objektiivsel, mis eksisteerib sõltumatult inimteadvusest (mis tahes kehadest või protsessidest). Materjalimudelid jagunevad füüsikalisteks (näiteks auto- ja lennukimudelid) ja analoogideks, mis põhinevad uuritavaga mõnes osas sarnastel protsessidel (näiteks elektriahelates toimuvad protsessid osutuvad sarnaseks paljude mehaaniliste, keemiliste, bioloogiliste ja isegi sotsiaalseid protsesse ning neid saab kasutada nende modelleerimiseks). Piiri füüsiliste ja analoogmudelite vahele saab tõmmata väga ligikaudselt ning selline mudelite klassifikatsioon on tinglik.

Veelgi keerulisemat pilti esitavad ideaalsed mudelid, mis on lahutamatult seotud inimese mõtlemise, kujutlusvõime ja tajuga. Ideaalsete mudelite hulgas võib eristada intuitiivseid mudeleid, mille alla kuuluvad näiteks kunstiteosed - maal, skulptuur, kirjandus, teater jne, kuid ühtset lähenemist muud tüüpi ideaalmudelite klassifitseerimisel pole. Mõnikord liigitatakse need mudelid kõik teabemudeliteks. See lähenemisviis põhineb mõiste "informatsioon" laial tõlgendusel: "peaaegu kõik maailmas on teave ja võib-olla isegi kõik." Selline lähenemine ei ole täiesti õigustatud, kuna see kannab tunnetuse informatiivse olemuse üle protsessis kasutatavate mudelite olemusele – ja iga mudel on informatiivne. Tootlikum lähenemisviis ideaalsete mudelite klassifitseerimisel näib olevat see, mis eristab järgmist.

1. Verbaalsed (teksti)mudelid. Need mudelid kasutavad teatud reaalsuse valdkonna kirjeldamiseks loomuliku keele formaliseeritud murrete lausejadasid (selliste mudelite näideteks on politseiprotokoll, liikluseeskirjad ja tõeline õpik).

2. Matemaatilised mudelid - väga lai märgistatud mudelite klass (põhinevad formaalsetel keeltel piiratud tähestikul), kasutades laialdaselt teatud matemaatilisi meetodeid. Näiteks võite kaaluda tähe matemaatilist mudelit. See mudel on keeruline võrrandisüsteem, mis kirjeldab tähe sisemuses toimuvaid füüsilisi protsesse. Teist tüüpi matemaatilised mudelid on näiteks matemaatilised seosed, mis võimaldavad arvutada ettevõtte optimaalse (majanduslikult parima) tööplaani.

3. Infomudelid - ikooniliste mudelite klass, mis kirjeldavad infoprotsesse (teabe tekkimist, edastamist, teisenemist ja kasutamist) kõige erinevama iseloomuga süsteemides.

Piiri verbaalsete, matemaatiliste ja infomudelite vahele võib tõmmata väga tinglikult; Võib-olla tuleks infomudeleid pidada matemaatiliste mudelite alamklassiks. Arvutiteaduse kui iseseisva teaduse raames, mis on matemaatikast, füüsikast, lingvistikast ja teistest teadustest eraldiseisev, on aga kohane infomudelite klassi tuvastamine. Arvutiteadus on otseselt seotud ka matemaatiliste mudelitega, kuna need on aluseks arvutite kasutamisele erineva iseloomuga probleemide lahendamisel: mingis uuringuetapis uuritava protsessi või nähtuse matemaatiline mudel muudetakse arvutiks ( arvutuslik) mudel, mis seejärel muudetakse algoritmiks ja arvutiprogrammiks, joonis . 1.

Riis. 1 Arvuti matemaatilise modelleerimise üldistatud skeem

2. Infomodelleerimise põhimõisted

Peatugem infomudelitel, mis kajastavad info tekkimise, edastamise, teisenemise ja kasutamise protsesse erineva iseloomuga süsteemides. Alustame teabe modelleerimise lihtsaimate mõistete määratlemisega.

Eksemplar on reaalse maailma objekti esitus, kasutades selle teatud omaduste komplekti, mis on olulised antud teabeprobleemi lahendamiseks (mis toimib teabemudeli koostamise kontekstina). Eksemplaride kogumit, millel on samad omadused ja mis järgivad samu reegleid, nimetatakse objektiks.

Riis. 2 Näide abstraktsioonist infomudeli koostamisel

Seega on objekt reaalse maailma objektide abstraktsioon, mida ühendavad ühised omadused ja käitumine, joon. 2

Iga reaalse süsteemi infomudel koosneb objektidest. Igale mudeli objektile tuleb anda kordumatu ja tähendusrikas nimi (samuti identifikaator, mis toimib võtmena, mis näitab seda objekti ja selle seost mudeli teiste objektidega). Seega on objekti tähistus ja nimi elementaarne protseduur, mis on teabe modelleerimise aluseks.

Objekt esindab millegi üht tüüpilist (kuid määratlemata) eksemplari reaalses maailmas ja on lihtsaim teabemudel. Objektid esindavad lahendatava probleemiga seotud reaalse maailma objektide teatud "olemusi".

Enamik leitud objekte kuulub ühte järgmistest kategooriatest:

reaalsed objektid;

interaktsioonid;

spetsifikatsioonid.

Reaalne objekt on füüsiliselt olemasolevate objektide abstraktsioon. Näiteks autotehases on selleks auto kere, mootor, käigukast; kauba transportimisel on see konteiner, transpordivahend.

Roll on inimese, seadme või asutuse (organisatsiooni) eesmärgi või eesmärgi abstraktsioon. Näiteks ülikoolis kui õppeasutuses on selleks üliõpilane, õppejõud, dekaan; ülikoolis kui asutuses on need vastuvõtukomisjon, personaliosakond, raamatupidamisosakond ja dekanaat.

Sündmus on millegi juhtunu abstraktsioon. Näiteks ülikooli vastuvõtukomisjoni avalduse saamine kandidaadilt, eksami sooritamine (või läbikukkumine).

Interaktsioonid on objektid, mis tulenevad teiste objektide vahelistest suhetest. Näiteks tehing, leping (leping) kahe poole vahel, õppeasutuse poolt oma lõpetajale väljastatud haridust tõendav dokument.

Spetsifikatsiooniobjekte kasutatakse reeglite, standardite või kvaliteedikriteeriumide esitamiseks. Näiteks matemaatikateaduskonna lõpetanu teadmiste, oskuste ja vilumuste loetelu, fotofilmi ilmutamise retsept.

Iga objekti kohta peab olema selle kirjeldus – lühike teabeavaldus, mis võimaldab kindlaks teha, kas objekt on objekti eksemplar või mitte. Näiteks objekti „Ülikooli taotleja“ kirjeldus võib olla järgmine: alla 35-aastane keskharidusega isik, kes on esitanud vastuvõtukomisjoni dokumendid ja avalduse vastuvõtmiseks.

Reaalses maailmas olevatel esemetel on omadused (nt nimi, pealkiri, registreerimisnumber, valmistamiskuupäev, kaal jne). Iga objekti kõikidele võimalikele eksemplaridele ühist individuaalset tunnust nimetatakse atribuudiks. Iga eksemplari puhul omandab atribuut kindla väärtuse. Seega on objektil Raamat atribuudid Autor, Pealkiri ja Avaldamisaasta. Lehtede arv.

Igal objektil peab olema identifikaator – ühe või mitme atribuudi komplekt, mille väärtused määravad objekti iga eksemplari. Raamatu puhul moodustavad atribuudid Autor ja Pealkiri koos identifikaatori. Samas ei saa avaldamisaasta ja lehekülgede arv olla identifikaatoriteks – ei eraldi ega koos, kuna need ei defineeri objekti. Objektil võib olla mitu identifikaatorit, millest igaüks koosneb ühest või mitmest atribuudist. Ühe neist saab valida vastava olukorra jaoks eelistatuks.

Objekti saab koos selle atribuutidega kujutada mitmel erineval viisil. Graafiliselt saab objekti kujutada raamina, mis sisaldab objekti nime ja atribuutide nimesid. Atribuudid, mis moodustavad privilegeeritud objekti identifikaatori, saab esile tõsta (näiteks * atribuudi nimest vasakul):

Samaväärses tekstilises esituses võib see välja näha järgmine:

Privilegeeritud identifikaator on alla joonitud.

Teine viis teabemudeli objekti kujutamiseks on tabel. Selles tõlgenduses on iga objekti eksemplar tabeli rida ja igale eksemplarile vastavate atribuutide väärtused on rea, tabeli lahtrid. 1.

Tabel 1 Tabel teabemudeli esitusena

Saate liigitada atribuudid ühte kolmest erinevast tüübist:

* kirjeldav;

* osutamine;

* abistav.

Kirjeldavad atribuudid esindavad fakte, mis on omased iga objekti eksemplari jaoks. Kui kirjeldava atribuudi väärtus muutub, näitab see, et eksemplari mõni omadus on muutunud, kuid eksemplar ise on jäänud samaks.

Osutaja atribuute saab kasutada eksemplari identifikaatoritena (või identifikaatorite osana). Kui osutavate atribuutide väärtus muutub, tähendab see ainult seda, et samale eksemplarile antakse uus nimi.

Abiatribuute kasutatakse ühe objekti eksemplari seostamiseks teise objekti eksemplariga.

Vaatame näidet:

auto;

riik number

omanik.

Atribuut "värv" on kirjeldav, atribuudid "olek". number" ja "make" on indeksilised, atribuut "owner" on abi, mis ühendab objekti Auto eksemplari objekti Autoentusiast eksemplariga. Kui abiatribuudi väärtus muutub, näitab see, et teised objekti eksemplarid on nüüd seotud.

3. Seosed objektide vahel

Reaalses maailmas on objektide vahel mitmesuguseid suhteid. Kui objekte modelleerida objektidena, siis erinevat tüüpi objektide vahel süstemaatiliselt tekkivad seosed kajastuvad infomudelites seostena. Igale suhtele antakse mudelis konkreetne nimi. Seos on kujutatud graafilisel kujul seotud objektide vahelise joonena ja seda tähistab seose identifikaator. matemaatilise teabe abstraktsiooni modelleerimine

Seoseid on kolme tüüpi: üks-ühele (joonis 1.39), üks-mitmele (joonis 1.40) ja paljud-mitmele (joonis 3).

Üks-ühele suhe eksisteerib siis, kui ühe objekti üks eksemplar on seotud teise objekti ühe eksemplariga. Üks-ühele suhteid tähistavad nooled.

Riis. 3 Üks-ühele suhtluse näide

Üks-mitmele seos eksisteerib siis, kui esimese objekti üks eksemplar on seotud teise objekti ühe (või mitme) eksemplariga, kuid teise objekti iga eksemplar on seotud ainult esimese objekti ühe eksemplariga. Ühenduse paljusust tähistab topeltnool >>.

Riis. 4 Üks-mitmele suhte näide

Mitu-mitmele seos eksisteerib siis, kui esimese objekti üks eksemplar on seotud teise ühe või mitme eksemplariga ja iga teise objekti eksemplar on seotud esimese objekti ühe või mitme eksemplariga. Seda tüüpi ühendust tähistab kahesuunaline nool -

Riis. 5 Näide palju-mitmele suhtest

Lisaks paljususele saab ühendused jagada tingimusteta ja tingimuslikeks. Tingimusteta suhetes on objekti iga eksemplar kohustatud selles osalema. Mitte kõik objekti eksemplarid ei osale tingimuslikus seoses. Ühendus võib olla tingimuslik ühel või mõlemal küljel.

Kõik teabemudeli seosed nõuavad kirjeldust, mis sisaldab vähemalt järgmist:

* side identifikaator;

* seose olemuse sõnastamine;

* ühenduse tüüp (selle paljusus ja tingimuslikkus);

* viis suhte kirjeldamiseks objektide abiatribuutide abil.

Infomodelleerimise kontseptsioonide edasiarendamine on seotud kommunikatsiooni mõiste, nende poolt moodustatud struktuuride ja nendel struktuuridel lahendatavate probleemidega. Me juba teame lihtsat järjestikust eksemplaride struktuuri - järjekorda, vt joonist fig. 4. Infomudelite võimalikud üldistused on tsükliline struktuur, tabel (vt tabel 1), virn (vt joonis 5).

Väga olulist rolli mängib puu infomudel, mis on üks levinumaid klassifikatsioonistruktuuride tüüpe. See mudel on üles ehitatud seose alusel, mis peegeldab osa suhet tervikuga: "A on M osa" või "M juhib A". Ilmselgelt on puutaoline suhe tingimusteta üks-mitmele suhe ja seda on graafiliselt kujutatud joonisel fig. 1,42, c. Võrdluseks on samal joonisel kujutatud "järjekorra" (a) ja "tsükli" (b) tüüpi teabemudelite diagramme.

Riis. 6 Teabemudelid, nagu "järjekord" (a), "tsükkel" (b), "puu" (c)

Seega on eelmises lõigus käsitletud andmetüübid programmeerimises tihedalt seotud teatud teabe andmemudelitega.

Veelgi üldisem infomudel on nn graafistruktuur, joon. 1.43. Graafikustruktuurid on aluseks tohutu hulga teabe modelleerimise probleemide lahendamisel.

Paljud infomodelleerimise rakendusprobleemid püstitati ja uuriti üsna kaua aega tagasi, 50-60ndatel, seoses tollal aktiivselt areneva uurimis- ja arendustegevusega erineva iseloomuga süsteemide kontrolli teaduslike aluste kohta ning seoses katsetega simuleerida. inimese vaimne tegevus arvutite abil loovate intellektuaalsete probleemide lahendamine. Nende probleemide lahendamise käigus saadud teaduslikud teadmised ja mudelid on ühendatud teaduseks nimega “Küberneetika”, mille raames on rubriik “Tehisintellekti uurimine”.

Riis. 7 Graafiku tüüpi teabemudel

Postitatud saidile Allbest.ru

Sarnased dokumendid

Matemaatiliste distsipliinide majandusrakenduste uurimine majandusprobleemide lahendamisel: matemaatiliste mudelite kasutamine majanduses ja juhtimises. Lineaarse ja dünaamilise programmeerimismudeli näiteid majanduse modelleerimise vahendina.

kursusetöö, lisatud 21.12.2010

Majanduslike ja matemaatiliste probleemide koostamise, lahendamise ja analüüsimise alused. Majanduslike ja matemaatiliste probleemide olek, lahendus, analüüs söödakultuuride struktuuri modelleerimiseks etteantud loomakasvatussaaduste koguste puhul. Juhised.

koolitusjuhend, lisatud 12.01.2009

Modelleerimise alused, otse- ja pöördülesanded. Lineaarse programmeerimise ja probleemide lahendamise meetodid: graafiline, simpleksmeetod. Transpordi- ja jaotusprobleemidele lahenduste leidmine. Järjekorra teooria. Simulatsiooni modelleerimine.

loengute kursus, lisatud 01.09.2011

Juhtimisotsuste kvantitatiivne põhjendamine majandusprotsesside seisu parandamiseks matemaatiliste mudelite meetodil. Tundlikkuse lineaarse programmeerimise probleemi optimaalse lahenduse analüüs. Mitmeparameetrilise optimeerimise kontseptsioon.

kursusetöö, lisatud 20.04.2015

Matemaatilise modelleerimise rakendamine rakendustehniliste ülesannete lahendamisel. Tehnosüsteemide parameetrite optimeerimine. LVMFlow programmide kasutamine valuprotsesside simuleerimiseks. Valamise tootmine, numbriline modelleerimine.

kursusetöö, lisatud 22.11.2012

Matemaatiline modelleerimine kui kognitiivse ja loomingulise tegevuse teoreetiline ja eksperimentaalne meetod, selle praktilise rakendamise tunnused. Modelleerimise põhimõisted ja põhimõtted. Majanduslike ja matemaatiliste meetodite ja mudelite klassifikatsioon.

kursusetöö, lisatud 13.09.2011

Lineaarse programmeerimise ülesannete lahendamise põhimeetodid. Graafiline meetod, simpleksmeetod. Kahekordne probleem, potentsiaalne meetod. Transpordiprobleemi modelleerimine ja lahendamise võimalused potentsiaalimeetodil kasutades Microsoft Exceli võimalusi.

test, lisatud 14.03.2014

Hüdroloogiliste protsesside matemaatiliste mudelite loomise põhiprintsiipide iseloomustus. Lahknemise, teisenemise ja konvergentsi protsesside kirjeldus. Hüdroloogilise mudeli põhikomponentidega tutvumine. Simulatsiooni modelleerimise olemus.

esitlus, lisatud 16.10.2014

Majanduslike ja matemaatiliste mudelite klassifikatsioon. Järjestikuste lähenduste algoritmi kasutamine majandusprobleemide püstitamisel agrotööstuskompleksis. Põllumajandusettevõtte arenguprogrammi modelleerimise meetodid. Arenguprogrammi põhjendus.

kursusetöö, lisatud 01.05.2011

Simulatsioonimudelite meetod majandus- ja matemaatiliste mudelite väljatöötamisel, et võtta arvesse ettevõtlusstatistika ebakindlust. Väikese suurusega tooli valmistamise simulatsioonimudeli toimimine: tööaeg ja seadmete koormustegurid.

Mudel– väga lai mõiste, mis hõlmab paljusid uuritava reaalsuse kujutamise viise. On olemas materiaalsed (looduslikud) ja ideaalsed (abstraktsed) mudelid. Materiaalsed mudelid põhinevad millelgi objektiivsel, mis eksisteerib sõltumatult inimteadvusest (mis tahes kehadest või protsessidest). Materjalimudelid jagunevad füüsikalisteks (näiteks auto- ja lennukimudelid) ja analoogideks, mis põhinevad uuritavaga mõnes osas sarnastel protsessidel (näiteks elektriahelates toimuvad protsessid osutuvad sarnaseks paljude mehaaniliste, keemiliste, bioloogiliste ja isegi sotsiaalseid protsesse ning neid saab kasutada nende modelleerimiseks). Piiri füüsiliste ja analoogmudelite vahele saab tõmmata väga ligikaudselt ning selline mudelite klassifikatsioon on tinglik.

1. Verbaalne(teksti)mudelid. Need mudelid kasutavad teatud reaalsuse valdkonna kirjeldamiseks loomuliku keele formaliseeritud murrete lausejadasid (selliste mudelite näideteks on politseiprotokoll, liikluseeskirjad ja tõeline õpik).

2. Matemaatiline mudelid - väga lai märgistatud mudelite klass (põhinevad ametlikel keeltel piiratud tähestikul), kasutades laialdaselt teatud matemaatilisi meetodeid. Näiteks võite kaaluda tähe matemaatilist mudelit. See mudel on keeruline võrrandisüsteem, mis kirjeldab tähe sisemuses toimuvaid füüsilisi protsesse. Teist tüüpi matemaatilised mudelid on näiteks matemaatilised seosed, mis võimaldavad arvutada ettevõtte optimaalse (majanduslikult parima) tööplaani.

3. Teave mudelid - ikooniliste mudelite klass, mis kirjeldavad teabeprotsesse (teabe tekkimist, edastamist, muundamist ja kasutamist) kõige erinevama iseloomuga süsteemides.

Piiri verbaalsete, matemaatiliste ja infomudelite vahele võib tõmmata väga tinglikult; Võib-olla tuleks infomudeleid pidada matemaatiliste mudelite alamklassiks. Arvutiteaduse kui iseseisva teaduse raames, mis on matemaatikast, füüsikast, lingvistikast ja teistest teadustest eraldiseisev, on aga kohane infomudelite klassi tuvastamine. Arvutiteadus on otseselt seotud matemaatiliste mudelitega, kuna need on aluseks arvutite kasutamisele erineva iseloomuga probleemide lahendamisel: mingis uuringuetapis uuritava protsessi või nähtuse matemaatiline mudel muudetakse arvutiks (arvutuslik). ) mudel, mis seejärel muudetakse algoritmiks ja arvutiprogrammiks.

Riis. 5.1. Arvuti matemaatilise modelleerimise üldistatud skeem

Inimkonna arenedes struktureeritakse ja optimeeritakse meie käsutuses olevad andmed ja nende kasutamise võimalused. Sel juhul on teabemudel võtmetähtsusega. Tänapäeval on see oluliselt alahinnatud planeerimisvahend. Selle trendi murdmiseks on vaja publikule rääkida selle võimalustest, mida käesoleva artikli autor ka teeb.

Mis on teabemudel? Kirjeldus ja struktuur

Seda nimetatakse objektimudeliks. See esitatakse teabe kujul, mis kirjeldab konkreetse juhtumi jaoks olulisi parameetreid ja muutujaid, nendevahelisi ühendusi, aga ka andmete sisendeid ja väljundeid, mis söötmisel võivad mõjutada saadud tulemust. Neid ei saa näha ega puudutada. Üldiselt ei ole neil materiaalset kehastust, kuna need on üles ehitatud ainult teabe kasutamisele. Siia kuuluvad andmed, mis iseloomustavad objekti olekut, olulisi omadusi, protsesse ja nähtusi, aga ka seost väliskeskkonnaga. Seda protsessi nimetatakse infomudeli kirjeldamiseks. See on arengu kõige esimene samm. Täisväärtuslik teabemudel on tavaliselt keeruline arendus, millel võib olla palju struktuure, mis on artiklis kokku võetud kolme põhitüüpi:

Kirjeldav. See hõlmab mudeleid, mis on loodud loomulikes keeltes. Neil võib olla mis tahes suvaline struktuur, mis sobib nende koostajale.
Ametlik. See hõlmab mudeleid, mis on loodud ametlikes keeltes (teadus-, eriala- või erialakeeles). Näited on järgmised: igat tüüpi tabelid, valemid, graafikud, kaardid, diagrammid ja muud sarnased struktuurimoodustised.
Kromaatiline. See hõlmab mudeleid, mis loodi värvimõistete loomuliku keele semantika ja nende ontoloogiliste predikaatide abil. Viimast mõistetakse kui oskust ära tunda värvikaanonite ja tähenduste tähendusi. Kromaatiliste mudelite näidete hulka kuuluvad need, mis on konstrueeritud sobivat teoreetilist raamistikku ja metoodikat kasutades.

Nagu näete, on põhikomponendiks andmed, nende struktuur ja töötlemisprotseduur. Ideed arendades võime lisada, et infomudel on diagramm, mis kirjeldab teatud objekti olemust, aga ka kõiki selle uurimiseks vajalikke protseduure. Tunnuste täielikumaks kirjeldamiseks kasutatakse muutujaid. Need asendavad selle eesmärgi atribuuti, mille kallal töötatakse. Ja siin on olulise tähtsusega teabemudeli struktuur.

Toome näite. Harja kirjeldus ja kasutusjuhend on puhastusvahendi infomudel. Kuid see pole veel kõik. Harja valmistamise kirjeldus ja tehnoloogiline protsess, nagu on sätestatud vastavas dokumentatsioonis, on teabemudel ja algoritm, mille järgi tootja selle valmistab. Nagu näete, peegelduvad objekti kõige olulisemad omadused. Tegelikkuses on infomudel muidugi vaid ligikaudne kirjeldus. Sellest tulenevalt võib öelda, et need andmed, mille abil reaalsuse tundmine läbi viiakse, on suhteliselt tõesed.

Üldine klassifikatsioon

Millised teabemudelid on olemas? Klassifikatsioon põhineb määratlusel endal:

Sõltuvalt muutujate väärtuste arvust jagatakse need dünaamilisteks ja statistilisteks.
Kirjeldusmeetodi järgi võivad need olla ikoonilised, loomulikud, vormistatud.
Sõltuvalt disainifunktsioonidest jagatakse muutujad graafikuteks, graafilisteks, ideograafilisteks, tekstilisteks, algoritmilisteks ja tabeliteks.

Infomudelite tüübid

Uurida saab nii füüsikalisi kui ideaalseid analüüsiobjekte. See toob kaasa asjaolu, et pole olemas identseid teabemudeleid, millele saaks läheneda samade tööriistade komplektiga. Seetõttu peate kasutama eraldi lähenemisviise ja midagi erilist, mis võimaldab teil ainevaldkonda õppida või uurida. Selliste otsuste põhjal on tavaks eristada kolme tüüpi teabemudeleid:

Matemaatiline. Tänu neile uurivad nad nähtusi ja protsesse, mis esitatakse kõige üldisemate matemaatiliste seaduste või abstraktsete objektide kujul, millest piisab loodusseaduste või vaadeldava sisemiste omaduste väljendamiseks. Kasutatakse ka loogilise arutluse reeglite kinnitamiseks.
Arvuti. Seda kasutatakse muutujate kogumi kirjeldamiseks, mida esindavad abstraktsed andmetüübid ja mis esitatakse vastavalt EOM-i töötlemiskeskkonna nõuetele.
Materjal. Nii nimetatakse objekti objektiivset peegeldust, mis säilitab selle geomeetrilised ja füüsikalised omadused (gloobus, mänguasjad, mannekeenid). Materjalimudeliteks liigitatakse ka keemilisi katseid.

Infomudelite tüübid

Kuna tegemist on teabekogumiga, iseloomustavad nad sageli objekti, nähtuse, protsessi olekut ja omadusi ning nende koostoimet ümbritseva maailmaga. Sõltuvalt sellest, kuidas neid esitatakse ja väljendatakse, on kahte tüüpi teabemudeleid:

Verbaalne. Need on loodud inimese vaimse tegevuse tulemusena ja neid esitatakse verbaalselt või žestide abil.
Ikooniline. Nende väljendamiseks kasutatakse jooniseid, diagramme, graafikuid ja valemeid.

Mida on nende loomiseks vaja?

Teave ja võimalikult täpne. Mida enam vastavad esitatud andmed tegelikule näitajale, seda tõhusamalt mudelit praktikas rakendatakse. Mudeli väljatöötamiseks kogutakse esmalt kogu võimalik teave. See elimineeritakse ja jääb alles see, mis annab uurijale kõige suurema väärtuse. Huvipakkuva teabe analüüs viiakse läbi, mille alusel see struktureeritakse. Ja olenevalt eesmärkidest koostab teadlane üksikutest andmeplokkidest vajaliku mudeli. Seejärel otsitakse vigu ja kõrvaldatakse vastuolusid. Selle etapi lõppedes loetakse lõpetatuks ka infomudeli väljatöötamine.

Kus infomudeleid kasutatakse?

Igal pool. Ainult seda nimetust ei kasutata praktikas alati selle liigse teaduslikkuse tõttu. Arvutite, televiisorite, telefonide, kasutatud veepudelite, autoakude juhendid on vaid mõned näited. Infomudel on ka kombainide, traktorite, lennukite, veoautode, haagiste ja hoonete tootmise tehnoloogia. Nagu näete, on sellel rakendusi nii igapäevaelus kui ka tööstuses. Kuid terminit “infomudel” ise kasutatakse viimases valdkonnas rohkem, kuna siin toimuvad suure hulga inimeste osalusel keerukamad protsessid.

Loomise näide

Proovime üksikasjalikult analüüsida, mis on teabemudel. See pole nii raske, kui võib tunduda. Võtame näitena klaviatuuri. Kasutajaga seoses saate määratleda kaks suunda: kirjelduse ja konfiguratsiooniprobleemid. Esiteks kirjutab ta annotatsioonis tõhusalt kirja, mis hea toode see on, mida see suudab ja kui mugav on sellega töötada. Analüüsib selle loomisel kasutatud kõrgtehnoloogiaid, keskkonnakasu ja muud sarnast. Peaasi, et meeldiks. Kuid ikkagi pole vaja valetada, kuna sellel on soovimatud tagajärjed.

Teiseks lahendatakse konfiguratsiooniprobleeme. Nendele saate vastata vahetükil olevate piltide abil, mis näitavad, kuhu klaviatuuri pistik arvutisse sisestada. Kaasas võib olla ka väike remondikomplekt, selle kasutamise juhised, seadme ehituse omadused, kuidas seda teatud probleemide korral lahti võtta – ja hulk muid küsimusi, mida saavad läbi mõelda ja millele vastata saavad vaid kasutajad.

Iseärasused

Mida rohkem andmeid, seda keerulisem on infomudeli kirjeldus. Need on mündi kaks külge: valida tuleb täpsuse ja funktsionaalsuse vahel. Et mitte minna liiale või vältida probleemi nõrka läbitöötamist, tuleks eelnevalt visandada uuritavad ülesanded ja nende analüüsi sügavus. Peaksite hoolitsema kõigi olemasolevate probleemide eest, kuna kõik selles etapis tehtud probleemid lisavad tulevikus ainult tööd ja vajaduse kulutada konflikti lahendamiseks raha.

Infomodelleerimise aspektide uurimine

Teaduslikust vaatenurgast tegeleb selle probleemiga küberneetika. Seega, kui teil on soov oma teadmisi selles vallas süvendada, varuge mitu hiljuti ilmunud raamatut ja uurige neid hoolikalt. Kuigi saate teada erineval viisil, millised on kõige lihtsamad teabemudelid. Arvutiteadus võib anda vajaliku aluse, kuid teadmiste täielikuks saamiseks on vaja just küberneetikat. Selle raames on võimalik tutvuda mitte ainult üksikasjalike modelleerimispõhimõtetega, vaid ka saada teada olemasolevatest arendustest ja nende rakendusvõimalustest.

Järeldus

Teabemudel on õige kasutamise korral oluline ja kasulik tööriist. Keeruliste süsteemide (näiteks tarkvara) loomisel võimaldab see välja töötada põhilised tehnilised probleemid ja kõrvaldada võimalikud ebakõlad. Artikkel sisaldas teadmisi selle kohta, millised teabemudelid eksisteerivad, kuidas neid luuakse ja muud kasulikku teavet, mis on praktikas kasulik.