informacioni model– objektni model, predstavljen u obliku informacija koje opisuju parametre i varijable objekta koje su bitne za ovo razmatranje, veze između njih, ulaze i izlaze objekta, i omogućavajući, davanjem informacija modelu o promjenama u ulazne vrijednosti, za modeliranje mogućih stanja objekta.
Informacijski modeli se ne mogu dodirnuti niti vidjeti, oni nemaju materijalno oličenje, jer su izgrađeni samo na informacijama. Informacijski model je skup informacija koji karakteriziraju bitna svojstva i stanja objekta, procesa, pojave, kao i odnos sa vanjskim svijetom.
Informacijski model je formalni model ograničenog skupa činjenica, koncepata ili uputstava dizajniranih da zadovolje specifične zahtjeve.
Da bi se izgradio informacioni model, potrebno je proći kroz nekoliko faza prikazanih na šemi 3. Proces koji se odvija od "objekta znanja" do "formalne konstrukcije" naziva se "formalizacija", a obrnuti proces - " interpretacija” – najčešće se koristi u spoznaji svijeta i učenju.
Informaciono modeliranje se zasniva na tri postulata:
sve je sastavljeno od elemenata;
elementi imaju svojstva;
elementi su međusobno povezani.
Predmet na koji se ovi postulati odnose može se predstaviti informacionim modelom.
Faze izgradnje informacionog modela.
F Predmet znanja I
O Kognitivni subjekti H
P Lično zastupanje T
M Formirana misao E
"Živa" riječ P
L Snimljena riječ R
I Naučni tekst R
H Formalne konstrukcije E
Klasifikacije informacionih modela:
- po opisu:
Uz pomoć formalnih jezika (jezik matematike, tabele, programski jezici, proširenje ljudskog prirodnog jezika, itd.);
Grafički (grafikoni, dijagrami, grafikoni, itd.).
- prema namjeni stvaranja:
Klasifikacija (stablo, genealoško stablo, stablo imenika u računaru);
Dinamički (po pravilu se grade na osnovu rješavanja diferencijalnih jednadžbi i služe za rješavanje problema upravljanja i prognoze).
- po prirodi modeliranog objekta:
Deterministički (određeni), za koji su poznati zakoni po kojima se objekt mijenja ili razvija;
Probabilistički (obrada statističke nesigurnosti i nekih vrsta nejasnih informacija).
Istorijsko porijeklo i metodološki značaj pojmova modela i analogije.
Riječ "model" dolazi od latinske riječi "modulus", što znači "mjera", "uzorak". Njegovo izvorno značenje bilo je povezano sa umijećem građenja, a u gotovo svim evropskim jezicima korišteno je za označavanje slike ili prototipa, ili stvari slične u nečemu drugoj stvari.
Modeliranje u naučnim istraživanjima počelo je da se koristi još u antičko doba i postepeno je zahvatilo sve nove oblasti naučnog znanja: tehničko projektovanje, konstrukciju i arhitekturu, astronomiju, fiziku, hemiju, biologiju i, konačno, društvene nauke. 20. vijek je metodi modeliranja donio veliki uspjeh i priznanje u gotovo svim granama moderne nauke. Međutim, metodologiju modeliranja su pojedine nauke dugo razvijale nezavisno jedna od druge. Nije postojao jedinstven sistem pojmova, jedinstvena terminologija. Tek postepeno se počela shvaćati uloga modeliranja kao univerzalnog metoda naučnog saznanja.
Termin "model" se široko koristi u različitim sferama ljudske aktivnosti i ima mnoga semantička značenja. U ovom dijelu ćemo razmotriti samo one modele koji su alati za sticanje znanja.
Na ovaj način, model- pojednostavljeni prikaz stvarnog objekta, procesa ili pojave. Model je takav materijalni ili mentalno predstavljeni predmet koji u procesu istraživanja zamjenjuje originalni predmet tako da njegovo neposredno proučavanje daje nova saznanja o izvornom objektu.
pod simulacijom razume se proces izgradnje, proučavanja i primene modela. Usko je povezan sa kategorijama kao što su apstrakcija, analogija, hipoteza itd. Proces modeliranja nužno uključuje konstrukciju apstrakcija, zaključaka po analogiji i izgradnju naučnih hipoteza. Modeliranje- građenje modela za proučavanje i proučavanje objekata, procesa, pojava.
Objektni modeli bi trebali odražavati nešto što zaista postoji. Stoga se objektni modeli često shvataju kao apstraktna generalizacija objekata iz stvarnog života. Na primjer, objektni modeli mogu biti kopije arhitektonskih struktura, solarnog sistema, strukture parlamentarne vlasti u zemlji itd. Model može opisati fenomene žive i nežive prirode, i to ne samo jednu, već čitavu klasu pojava sa zajedničkim svojstvima. Modeli predmeta ili pojava odražavaju svojstva originala - njegove karakteristike, parametre.
Također možete kreirati modele procesa, tj. modelirati djelovanje na materijalne objekte: tok, uzastopna promjena stanja, faze razvoja jednog objekta ili njihovog sistema. Primjeri za to su dobro poznati: to su modeli ekonomskih ili ekoloških procesa, razvoja Univerzuma ili društva itd.
Metodološke osnove modeliranja.
Teorija modeliranja zasniva se na sistematskom pristupu. Sistemski pristup je da istraživač pokušava da proučava ponašanje sistema kao celine, a ne da se fokusira na njegove pojedinačne delove. Ovaj pristup se zasniva na prepoznavanju da čak i ako svaki element ili podsistem ima optimalan dizajn ili funkcionalne karakteristike, rezultirajuće ponašanje sistema kao celine može biti samo suboptimalno zbog interakcije između njegovih pojedinačnih delova.
Sve veća složenost organizacionih sistema i potreba za prevazilaženjem ove složenosti učinili su sistemski pristup sve potrebnijom istraživačkom metodom.
Određeni skup elemenata sistema koji se razmatra može se predstaviti kao njegov podsistem. Smatra se da podsistemi uključuju neke dijelove sistema koji nezavisno funkcionišu. Dakle, da bi se pojednostavila procedura istraživanja, u početku je potrebno pravilno identifikovati podsisteme složenog sistema, odnosno odrediti njegovu strukturu. Struktura sistema je skup odnosa između njegovih komponenti (podsistema) koji je stabilan u vremenu. A uz sistematski pristup, važan korak je određivanje strukture proučavanog, opisanog sistema.
Sistem je celina sastavljena od delova. Sistem je skup elemenata koji su međusobno u odnosima i vezama i čine određeni integritet i jedinstvo.
kompjuterski model.
kompjuterski model– model implementiran pomoću softverskog okruženja.
Kada se radi o računaru kao alatu, treba imati na umu da on radi sa informacijama. Dakle, treba polaziti od toga koje informacije i u kom obliku računar može da percipira i obradi. Savremeni računar je sposoban da radi sa zvukom, video zapisom, animacijom, tekstom, dijagramima, tabelama itd. Ali da biste koristili čitav niz informacija, potrebna je i tehnička (hardverska) i softverska (softverska) podrška. Oba su alati za kompjutersko modeliranje. Sada postoji širok spektar programa koji vam omogućavaju da kreirate različite tipove kompjuterskih simboličkih modela: procesore teksta, uređivače formula, proračunske tabele, sisteme za upravljanje bazama podataka, sisteme profesionalnog dizajna, kao i različita programska okruženja.
Savremeni računari pružaju široke mogućnosti za modeliranje različitih pojava i procesa. U obrazovnom procesu kompjuter ne bi trebao samo zamijeniti tablu, poster, filmski i dijaprojektor, prirodni eksperiment. Takva zamjena je svrsishodna samo kada će upotreba računara dati značajan dodatni efekat u odnosu na upotrebu drugih nastavnih sredstava.
kompjuterska simulacija (CM) je obećavajuća metoda za unapređenje obrazovnog procesa. Sve više dobija na značaju u savremenim naučnim saznanjima, a pored toga, trenutno postaje popularno didaktičko sredstvo. Razmotrimo ovaj smjer detaljnije.
Predmet CM je proučavanje procesa i pojava uz pomoć kompjutera, koji u ovom slučaju deluje kao eksperimentalna postavka. Prilikom korišćenja QM-a za rešavanje problema izdvajaju se faze postavljanja problema, razvoja modela, kompjuterskog (računarskog) eksperimenta i analize rezultata simulacije. Ako rezultati simulacije ne odgovaraju cilju, onda je potrebno vratiti se na prethodne faze.
matematički modeli.
Matematičko modeliranje omogućava korištenje matematičkih simbola i zavisnosti da se napravi opis procesa koji je u toku.
Matematički model- ovo je skup matematičkih objekata i odnosa između njih, koji adekvatno odražavaju svojstva i ponašanje objekta koji se proučava. Model se smatra adekvatnim ako odražava proučavana svojstva sa prihvatljivom tačnošću. Preciznost se procjenjuje stepenom podudarnosti vrijednosti izlaznih parametara predviđenih tokom računskog eksperimenta na modelu sa njihovim pravim vrijednostima.
Matematički model pokriva klasu nedefiniranih (apstraktnih, simboličkih) matematičkih objekata kao što su brojevi ili vektori, i odnose između ovih objekata.
Matematička relacija je hipotetičko pravilo koje povezuje dva ili više simboličkih objekata. Mnogi odnosi se mogu opisati korištenjem matematičkih operacija koje povezuju jedan ili više objekata s drugim objektom ili skupom objekata (rezultat operacije).
Matematički model će reproducirati odgovarajuće odabrane aspekte fizičke situacije ako se može uspostaviti pravilo korespondencije koje povezuje specifične fizičke objekte i odnose sa određenim matematičkim objektima i odnosima. Također može biti poučno i/ili zanimljivo izgraditi matematičke modele za koje ne postoje analogi u fizičkom svijetu. Najpoznatiji matematički modeli su sistemi celih i realnih brojeva i euklidska geometrija; Definirajuća svojstva ovih modela su manje-više direktne apstrakcije fizičkih procesa (brojanje, sređivanje, poređenje, mjerenje).
Objekti i operacije opštijih matematičkih modela često se povezuju sa skupovima realnih brojeva, koji se mogu povezati s rezultatima fizičkih mjerenja.
Brojevi, varijable, skupovi, vektori, matrice, itd. djeluju kao matematički objekti.
Klasifikacija matematičkih modela na osnovu karakteristika primenjenog matematičkog aparata.
4. Modeliranje i formalizacija(9 ćelija).
4.1 Modeli i simulacije
Osoba nastoji upoznati objekte okolnog svijeta, komunicira s postojećim objektima i stvara nove objekte.
Jedna od metoda spoznaje objekata okolnog svijeta je modeliranje, koji se sastoji u stvaranju i proučavanju "zamjenika" stvarnih objekata. Poziva se "zamjenski objekat". model, a originalni objekt je prototip ili original.
Model je objekat koji ima neki svojstva drugog objekta ( original) i koristi se umjesto toga.
Na primjer, u razgovoru zamjenjujemo stvarne predmete njihovim imenima, izloge koriste maneken - model ljudske figure, dizajneri grade modele aviona i automobila, a arhitekti - modele zgrada, mostova i parkova. Model je svako vizuelno pomagalo koje se koristi u školskoj nastavi: globus, model, mapa, dijagram, tabela itd.
Šta se može modelirati?
Možete graditi modele objekata. Na primjer ,
Smanjene kopije zgrada, brodova, aviona,...
Modeli jezgra atoma, kristalne rešetke
Nacrti
Možete izgraditi modele procesa. Na primjer ,
Promjena uslova okoline
Ekonomski modeli
Istorijski modeli
Možete graditi modele fenomena. Na primjer ,
Zemljotres
Pomračenje Sunca
Ljudi koriste modele za:
Prikazi materijalnih objekata (plan razvoja stambenog prostora u arhitektonskoj radionici);
Objašnjenja poznatih činjenica (model ljudskog skeleta u učionici biologije);
Ispitivanje hipoteza i sticanje novih znanja o objektima koji se proučavaju (maket letenja aviona novog dizajna u aerotunelu);
Predviđanje (fotografije snimljene iz svemira kretanja vazdušnih masa);
upravljanje (red vožnje) itd.
Model nije važan sam po sebi, već kao alat koji olakšava spoznaju ili vizualno predstavljanje objekta. Modeliranje je proces stvaranja i korištenja modela za proučavanje originala.
Kada koristiti simulaciju:
original ne postoji
Drevni Egipat
Posljedice nuklearnog rata
pregled originala je opasan po život ili skup:
Testiranje novog svemirskog odijela za astronaute
Razvoj novog aviona ili broda
original je teško direktno ispitati:
Sunčev sistem, galaksija (velike veličine)
Atom, neutron (male veličine)
Procesi u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem (vrlo brzo)
Geološki fenomeni (veoma spori)
samo neka svojstva originala su od interesa
Test bojenja trupa aviona
Što više atributa objekta model odražava, to je potpuniji. Nemoguće je odraziti u modelu sve karakteristike objekta - originala, i nije potrebno. Utvrđuju se karakteristike objekta - original, koji se mora reproducirati u modelu svrhu modeliranja- svrha budućeg modela. Ove karakteristike su bitne za ovaj model u smislu svrhe modeliranja.
Ciljevi modeliranja
proučavanje originala proučavanje suštine predmeta ili pojave
analiza ("šta se dešava ako...") naučiti predviđati posljedice raznih utjecaja na original
sinteza ("kako napraviti...") naučite upravljati originalom utječući na njega
optimizacija ("kako učiniti bolje") izbor najboljeg rešenja u datim uslovima
Šta je zajedničko svim modelima? Koja svojstva imaju?
Prvo, model nije tačna kopija originalnog objekta: on odražava samo dio njegovih svojstava, odnosa i ponašanja. Na primjer, možete obući odijelo na lutku, ali ne možete razgovarati s njim. Model automobila može biti bez motora, dok model kuće može biti bez električnih instalacija i vodovoda.
Drugo, budući da svaki model uvijek odražava samo dio karakteristika originala, moguće je kreirati i koristiti različite modele istog objekta. Na primjer: lopta može reproducirati samo jedno svojstvo Zemlje – njen oblik; običan globus odražava, osim toga, položaj kontinenata; a globus, koji je dio trenutnog modela Sunčevog sistema, je također putanja Zemlje oko Sunca. Original može odgovarati nekoliko različitih modela i obrnuto!
Što više atributa objekta model odražava, to je potpuniji. Međutim, nemoguće je u modelu odraziti sva svojstva originalnog objekta, a najčešće nije ni potrebno. Uostalom, prilikom kreiranja modela, osoba, u pravilu, teži vrlo specifičnom gol i nastoji da najpotpunije odrazi samo one karakteristike predmeta koje mu se čine važnima, značajan da realizuju ovaj cilj. Ako se, na primjer, napravi model aviona za kolekciju, onda on reproducira izgled aviona, a ne njegove karakteristike leta.
Zahtjevi za model zavise od svrhe modeliranja: koje karakteristike originalnog objekta treba da odražava. Tip modela je određen ciljevima modeliranja.
Možete odražavati karakteristike originala u modelu na jedan od dva načina. Priroda modela može biti dva tipa. prvo, materijalni (prirodni, fizički, objektni) modeli. Oni kopiraju, reprodukuju znakove originala. Primjeri modela u punoj mjeri su lutke i modeli - smanjene ili uvećane kopije koje reproduciraju izgled modela modela (globus), njegovu strukturu (model solarnog sistema) ili ponašanje (radio upravljani model automobila).
drugo, informacioni modeli - opis karakteristika originala na jednom od jezika za kodiranje informacija (u obliku verbalnog opisa, formula, dijagrama ili crteža).
Računarstvo razmatra konstrukciju informacionih modela uz pomoć računarske tehnologije. Informaciono kulturna osoba treba da bude sposobna da gradi različite informacione modele, kako uz pomoć računara, tako i bez njega.
4.2 Klasifikacija modela
Postoji mnogo opcija za klasifikaciju informacionih modela. Hajde da razmotrimo neke od njih.
Ako uzmemo klasifikaciju predmetna oblast, tada se mogu razlikovati fizički, ekološki, ekonomski, sociološki i drugi modeli.
Ovisno o računu faktor vremena razlikovati dinamičke (koji se mijenjaju tokom vremena) i statičke (ne mijenjaju se tokom vremena) modele.
Modeli prema području primjene postoje obuke (uključujući simulatore), eksperimentalne - pri stvaranju novih tehničkih sredstava, naučnih i tehničkih.
U zavisnosti od prezentacijske forme informacije o objektu modeliranja, postoje znakovni, figurativni i mješoviti (figurativno-znakovi) tipovi informacionih modela.
Modeli po strukturi oni su
Tablični modeli (parovi uparivanja)
Postoji posebne vrste modela. To uključuje:
- imitacija- nemoguće je unapred izračunati ili predvideti ponašanje sistema, ali je moguće simulirati njegov odgovor na spoljašnje uticaje. Izazov je pronaći najbolje rješenje metoda
pokušaja i greške(više eksperimenata)
Primjeri : ispitivanja lijekova na miševima, majmunima, ... modelima procesa učenja
- igranje- uzimajući u obzir dejstva neprijatelja. Zadatak je pronaći najbolji pravac akcije u
najgorem slučaju.
Primjeri : modeli ekonomskih situacija; modeli vojnih operacija; sportske igre; obuka osoblja
4.3 Informacijski modeli
Originalni objekt se može zamijeniti skupom njegovih svojstava: imena (vrijednosti) i vrijednosti. Poziva se skup svojstava koji sadrži sve potrebne informacije o objektima i procesima koji se proučavaju informacioni model.
Na primjer, informativni model seoske kuće je kartica iz kataloga, prema kojoj kupac građevinske kompanije može odabrati odgovarajući projekat. Svaka kartica u katalogu sadrži tabelu sa nazivima (vrijednostima) nekretnina kuće i vrijednostima ovih nekretnina.
Sva imena svojstava u informacionim modelima su uvijek simbolički elementi, jer se ime može izraziti samo u simbolima. Ali vrijednosti količina mogu nositi i znakovne i figurativne informacije. Na primjer, vrijednost količine "izgled" može se izraziti figurativnim elementom (crtež), a vrijednosti preostalih količina izražene su znakovima (brojevi, riječi, zarezi). Figurativni element informacionog modela može biti ne samo crtež ili fotografija, već i trodimenzionalni izgled ili video zapis. Međutim, mora biti moguće povezati ovaj element sa karakteristikama određenog objekta. Na primjer, u redu "Izgled" u katalogu kuća može se navesti šifra rasporeda. A kako bi sami rasporedi bili elementi informacionog modela, a ne dekoracija, potrebno ih je opremiti oznakama sa šiframa.
Informacijski modeli predstavljaju objekte i procese u figurativnom ili simboličkom obliku. Prema načinu prezentacije razlikuju se sljedeće vrste informacionih modela:
Figurativni modeli (crteži, fotografije itd.) su vizuelne slike objekata fiksiranih na bilo koji nosač informacija (papir, fotografija i film, itd.). Mnogo informacija stručnjacima daju satelitske fotografije Zemljine površine.
Signalni informacioni modeli se grade korišćenjem različitih prirodnih i formalnih jezika (sistema znakova). Informacijski model znaka može se predstaviti u obliku teksta na prirodnom jeziku ili programa na programskom jeziku, formule (na primjer, površina pravokutnika S = ab) itd.
Mješoviti informacioni modeli kombinuju figurativne i simboličke elemente. Primjeri mješovitih informacionih modela su geografske karte, grafikoni, dijagrami, itd. Svi ovi modeli istovremeno koriste i grafičke elemente i znakove.
4.4 Faze izgradnje informacionog modela
Svaki model je napravljen da riješi neki problem. Konstrukcija informacionog modela počinje analizom uslova ovog zadatka, izraženim prirodnim jezikom (slika 2.2).
Kao rezultat analize stanja problema, utvrđuje se predmet modeliranja i svrha modeliranja.
Nakon utvrđivanja svrhe modeliranja u objektu modeliranja, izdvajaju se svojstva, glavni dijelovi i odnosi među njima koji su bitni sa stanovišta ovog konkretnog cilja. U ovom slučaju treba jasno definisati šta se daje (koji su početni podaci poznati, koji su prihvatljivi) i šta treba pronaći u problemu koji se rešava. Odnos između ulaznih podataka i rezultata također treba navesti.
Sledeći korak u izgradnji informacionog modela je formalizacija – predstavljanje identifikovanih odnosa i identifikovanih bitnih karakteristika objekta modeliranja u nekom obliku (verbalni opis, tabela, slika, dijagram, crtež, formula, algoritam, kompjuterski program itd.). ).
Formalizacija- to je zamjena stvarnog objekta njegovim formalnim opisom, odnosno njegovim informacionim modelom.
Informacijski modeli postoje odvojeno od objekata modeliranja i mogu se obraditi nezavisno od njih. Nakon što je izgradio informacijski model, osoba ga koristi umjesto originalnog objekta za proučavanje ovog objekta, za rješavanje zadatka.
4.5 Verbalni modeli.
Jedan od tipova modela informacionih znakova su verbalni modeli. Obrasci riječi- to su opisi predmeta, pojava, događaja, procesa na prirodnim jezicima. Nazivaju se i tekstualnim modelima. Na primjer, heliocentrični model svijeta koji je predložio Kopernik verbalno je opisan na sljedeći način:
Zemlja rotira oko svoje ose i oko Sunca:
Sve planete kruže oko Sunca.
Verbalni model se sastoji od zasebnih elemenata - riječi, međusobno povezanih po značenju. Zauzvrat, riječi se sastoje od elemenata - slova, međusobno povezanih pravopisnim pravilima. Riječi su podsistemi za tekst i supersistemi za slova. Tekst u cjelini je model - opis originala. Može odražavati različita svojstva opisanog objekta. Kvalitet verbalnog informacionog modela zavisi od pravilnog pisanja reči, tačnosti njihovog odabira, pravilnog kombinovanja reči u rečenice i redosleda reči i rečenica u tekstu.
Verbalni modeli mogu opisati situacije, događaje, procese. Mnogi verbalni modeli sadržani su u školskim udžbenicima, enciklopedijama. U komunikaciji koristimo verbalne opise (pismima, prilikom razgovora...) Za izgradnju ovih modela koristimo se uobičajenim govornim jezikom na koji smo navikli.
Postoje neke karakteristike govornih jezika:
Polisemija, sinonimija, homonimija - ista riječ može imati više značenja, više riječi može imati isto značenje, isto značenje.
Riječi se mogu koristiti i doslovno i figurativno.
Ove karakteristike čine ljudski govor izražajnim, šarenim, emotivnim. Ali njihovo prisustvo onemogućava upotrebu govornog jezika u mnogim naukama, prilikom kreiranja verbalnih (znakovnih) informacionih modela za egzaktne nauke. Matematika, hemija, informatika i druge nauke, na osnovu govornog jezika, stvaraju sopstveni formalizovani naučni jezik koji sadrži mnogo pojmova (reči koje su jedinstvene za ovu nauku). Formalizirano znači da nema polisemije, sinonima, homonima. U formaliziranom jeziku, svaka riječ ima tačno jedno značenje i značenje.
Verbalni opisi su vrlo raznoliki, mogu se izvoditi u različitim stilovima. Prije svega, tu su razgovorni i knjižni stilovi. Stil knjige ima sljedeće varijante: naučni, službeno poslovni, publicistički, umjetnički.
Naučni stil se koristi za prenošenje tačnih naučnih informacija. Najvažniji kvaliteti naučnog stila su doslednost i jasnoća izlaganja. U tekstovima naučnog stila postoji veliki broj riječi-profesionalizama, pojmova.
Umjetnički stil je stil umjetničkog djela. Njegova glavna svrha je da uz pomoć figurativnih jezičkih sredstava (poređenja, metafora, epiteta itd.) utiče na čitaoca ili slušaoca.
U pripremi dokumenata koristi se službeni poslovni stil.
Novinarski stil se koristi prilikom pisanja članaka, bilješki u časopisima i novinama.
Rad sa verbalnim informacionim modelima (istorijski, biološki, geografski, umetnički i drugi deskriptivni tekstovi) zahteva promišljen odnos prema pročitanom. Što je tekst bolje dizajniran, bolje je formatiran, lakše ga je čitati i analizirati.
Beletristika su također uzori, jer usmjeravaju pažnju čitaoca na određene aspekte ljudskog života. Analizirajući književno djelo, izdvajate predmete i njihova svojstva u njemu, odnose među likovima, veze između događaja, povlačite paralele s drugim djelima itd. Najdirektnije vezano za pojam modela je takav književni žanr kao što je basna. Smisao ovog žanra je da prenese odnose između ljudi na odnose između izmišljenih likova, kao što su životinje.
4.6 Matematički modeli
Glavni jezik informacionog modeliranja u nauci je jezik matematike. Informacijski modeli izgrađeni korištenjem matematičkih koncepata i formula se nazivaju matematički modeli.
Primjer 1. Na sl. 2.3 prikazuje geometrijski model dokaza Pitagorine teoreme. Toliko je jednostavno da dokaz jednakosti c2 = a2 + b2 postaje očigledan.
Međunarodna takmičenja u skokovima u vodu o njihovim rezultatima:
1) Prvo mjesto će zauzeti atletičar iz Kine, a atletičar iz Ukrajine će biti treći.
2) Ukrajina će biti na posljednjem mjestu, a Njemačka - na pretposljednjem.
3) Njemačka će sigurno biti četvrta, a Kina prvo mjesto.
4) Rusija će biti prva, a Italija - na drugom mestu.
5) Ne, Italija će biti peta, a Njemačka će pobijediti.
Na kraju takmičenja pokazalo se da je svaki stručnjak bio u pravu samo u jednoj izjavi. Koja su mjesta zauzeli učesnici na takmičenju?
Kada čovjek čuje riječi “manekenka” i “modeliranje”, u glavi mu obično prođu slike iz djetinjstva: male kopije automobila i aviona, globus, maneken, makete zgrada... Ovo i mnoge druge stvari često odražavaju neka zajednička svojstva ili funkcije stvarnih predmeta ili objekata, samo u pojednostavljenom obliku. Koristeći takve modele, lakše je objasniti karakteristike originala. Informacijski model, čiji primjeri jasno i jasno objašnjavaju mnoge teško razumljive procese, također ispunjava osnovne zahtjeve modeliranja.
Ciljevi
Prethodno nas može dovesti do sljedećeg zaključka: modeli, kao privid stvarnih objekata ili procesa, ne bi trebali odražavati sva svojstva originala, već samo one karakteristike koje su u određenoj situaciji traženije za njihovu primjenu. Nema potrebe za prikazivanjem čitavog niza svojstava objekta - to može dovesti do kompliciranja modela i neugodnosti njegove upotrebe. Stoga je vrlo važno razumjeti svrhu za koju je model kreiran, koje parametre treba odraziti u ovom konkretnom slučaju. Prilikom modeliranja potrebno je striktno pridržavati se takvog logičkog lanca: "objekat - cilj - model".
informacioni model. Primjeri. Analiza sistema
Prilikom formiranja svrhe modeliranja postavlja se pitanje ispravnosti i potpunosti kreiranja liste kvaliteta i karakteristika budućeg modela. Opis objekta modeliranja često se naziva terminom "informacioni model". Primjeri njegove upotrebe mogu se vidjeti u različitim oblicima: grafičkim, verbalnim, tabelarnim, matematičkim i mnogim drugim. Što je informacioni model precizniji, to kvalitativnije i potpunije odražava skup svojstava originalnog objekta. Stoga je potrebno odabrati samo najpotrebnije parametre za modeliranje i uspostaviti veze između njih. Ovaj proces se zove analiza sistema.
Obrazac za prezentaciju
Jedna od karakteristika informacionog modela je oblik njegove prezentacije, koji je usko povezan sa svrhom kreiranja slike. Ako je jedan od zahtjeva za projekt njegova vidljivost, tada se koristi grafički informacioni model. Nije teško pronaći primjere za to: električne dijagrame, karte područja, razne grafikone i crteže. Štaviše, isti podaci, na primjer, grafikon promjena temperature tokom mjeseca, mogu se prikazati u različitim oblicima, na primjer, u tabeli ili tekstu.
Korišćenje simulacije
Kada se formira informacioni model, njegovi parametri se mogu koristiti za proučavanje stvarnog objekta, predviđanje njegovog ponašanja u različitim uslovima i izvođenje proračuna. Često se koriste mješoviti informacijski modeli. Primjeri korištenja ovog oblika modeliranja često se mogu naći u građevinarstvu, kada se pojedinačne karakteristike složenog objekta, na primjer, zgrade, formiraju i odražavaju u obliku crteža, matematičkih proračuna čvrstoće i dopuštenih opterećenja.
Još jedan upečatljiv primjer mješovitog informacionog modela je geografska karta sa svojim topografskim simbolima, natpisima i tabelama. Takav model se može predstaviti i u obliku grafikona, grafikona, tabela, grafikona. Potonji su uvjetno podijeljeni na karte, dijagrame toka i grafikone.
Klasifikacija
Radi praktičnosti rada sa informacionim modelima, oni su uslovno podeljeni u nekoliko velikih blokova: po oblasti upotrebe, po vremenskom faktoru, po grani znanja i po formi prezentacije. Mogu se podijeliti i prema vrsti konstrukcije (tabelarni, hijerarhijski i mrežni), prema obliku prikaza podataka (znak i figurativno-znak) i prema objektu (opis svojstava objekta ili procesa).
Tipični primjeri figurativnog informacijskog modela
Oblici modela ovog tipa razlikuju se po grafičkoj slici predmeta pričvršćenog na neku vrstu nosača informacija (film, papir, ploča).
Ovoj vrsti modela mogu se pripisati razne fotografije, crteži, grafikoni. Primjeri figurativnog informacijskog modela često se nalaze u obrazovnim institucijama, gdje posteri pružaju mnogo informacija u grafičkom obliku. Druga opcija za njegovu upotrebu su ilustracije u bilo kojem školskom udžbeniku, kao što je dijagram formiranja trupa u bici kod Staljingrada. Primjeri figurativnog informacionog modela mogu se vidjeti iu naučnim organizacijama, gdje su objekti razdvojeni prema svojim vanjskim karakteristikama.
Klasifikacija modela prema vremenu
Modeli mogu biti statični ili dinamički. Karakteristike objekta u određenom vremenskom odlomku opisuju statičke informacione modele. Primjeri njihove upotrebe mogu se naći u izgradnji kuće, kada se razmatra njena čvrstoća i otpornost na statičko opterećenje. Ili u stomatologiji, koja opisuje stanje usne šupljine pacijenta tokom trenutnog pregleda: broj ispuna, prisutnost defekata itd.
Ako uzmemo u obzir dinamiku promjena stanja pacijenta tijekom nekoliko posjeta ili tijekom nekoliko godina, tada će se koristiti dinamički model za opisivanje istih karakteristika.
Primjeri dinamičkih informacionih modela nalaze se kada se radi o faktorima ili karakteristikama koje se mijenjaju tokom vremena. Među njima su temperaturne promjene, seizmičke vibracije itd.
Verbalni obrasci
Informacijski modeli također uključuju verbalne modele, koji su predstavljeni u razgovornom ili mentalnom obliku. Nazivaju se i "verbalni informacioni modeli". Primjeri takvog modeliranja mogu se uočiti prilikom vožnje automobila: osoba analizira situaciju na putu, semafore, brzinu susjednih automobila itd. U tom slučaju se razvija određeni model ponašanja. Ako se trenutna situacija pravilno modelira, onda će ovaj dio puta biti siguran. Ako ne, postoji velika šansa za nesreću.
Također, verbalni modeli uključuju rimu koja je bljesnula pjesnikovim mozgom, ili sliku pejzaža koja još nije aplicirana na platno pred očima umjetnika.
Verbalni tip uključuje i deskriptivni informacioni model, koji je pisani ili usmeni opis objekta pomoću jezika. Primjer deskriptivnog informacijskog modela: proza u beletrističnim knjigama, opisi u fikciji, tekstualni opis događaja i objekata.
kultni modeli
Ako se karakteristike objekta pojavljuju u obliku posebnih znakova, prikazanih putem formalnog jezika, onda su to znakovni informacioni modeli. Primjeri ovih nas okružuju sa svih strana: grafikoni, dijagrami, tekstovi itd. 
Znakovni i verbalni modeli su međusobno usko povezani: mentalna slika može biti obučena u znakovnu formu, a znakovni model formira određenu mentalnu sliku. Na primjer, nakon čitanja opisa fenomena, osoba stvara sebi model i, susrevši se s ovim fenomenom u životu, može ga prepoznati po formiranom modelu.
Znakovi informacioni modeli mogu se podijeliti na geometrijske, verbalne, matematičke, strukturalne, logičke, posebne.
Matematički modeli
Kao varijantu znaka može se uzeti u obzir matematički informacioni model. Njegova posebnost je da su karakteristike, parametri ili procesi predstavljeni matematičkim formulama. Također, ovaj pogled opisuje odnos između kvantitativnih karakteristika objekata. Na primjer, znajući masu tijela, možemo izračunati brzinu njegovog slobodnog pada u određenom trenutku. U ovom slučaju, informacioni objekti se obično predstavljaju u obliku matematičkih.
Matematički modeli se mogu podijeliti na više tipova: statički, dinamički, diskretni, kontinuirani, simulacijski, vjerojatnosni, logički, višestruki, algoritamski, igrica, itd.
Tablični modeli
Model čiji su objekti ili svojstva predstavljeni u obliku liste, a njihove vrijednosti se nalaze u ćelijama pravokutne tablice, naziva se tabelarni model. Ovo je jedna od najčešćih vrsta prijenosa informacija. Uz pomoć tabela moguće je formirati statičke i dinamičke informacione modele u različitim oblastima primene. U životu to koristimo, na primjer, kada kreiramo raspored prijevoza, TV program, vremenski dnevnik itd.
Vrste tabelarnih informacionih modela
Postoje tri vrste tabela: binarne, "objekt-svojstvo", "objekt-objekat". Da bi se dali primjeri tabelarnih informacionih modela, potrebno je analizirati njihovu strukturu.
U tabelama objekt-objekat, objekti su navedeni u prvom redu i prvoj koloni. Ostale ćelije odražavaju odnos između njih. Tabela u kojoj stupci i redovi sadrže nazive gradova, a sadržaj informacija pokazuje prisutnost kvalitativne prirode veze između njih (prisustvo direktne ceste), može poslužiti kao primjer „objekta prema -objektni tip.
U tabelama tipa "objekt-svojstvo" svaki red sadrži parametre jednog objekta ili događaja, a kolone sadrže informacije o njihovim karakteristikama ili svojstvima. Primjer strukture ovog tipa može biti informacija o promjeni stanja vremena u različitim danima.
Hijerarhijski i mrežni informacijski modeli
Tablični modeli su korisni za sisteme malih objekata. Prilikom kreiranja složenog sistema, model može postati prevelik i nezgodan za korištenje upravo zato što je predstavljen u obliku pravokutne tablice. Na primjer, ako kreirate tabelarnu shemu linija podzemne željeznice sa objektima stanice i naznakom da li postoji prijelaz ili raskrižje između njih, tada će takva tablica imati ogromnu redundantnost - više od deset hiljada vrijednosti, i to će biti vrlo teško ga koristiti.
Hijerarhijski sistemi se obično prikazuju u grafičkom obliku, u obliku grafova - veza između objekata raspoređenih po nivoima. Svi elementi gornjih nivoa su sastavljeni od elemenata nižih, a elementi donjeg nivoa pripadaju samo jednom elementu višeg nivoa. Poseban primjer ovog tipa modela je porodično stablo.
Mrežni modeli su kompaktniji, jer odražavaju najvažnije veze između objekata. Najčešće su predstavljeni u vizuelnom grafičkom obliku. Primjer takvog modela mreže je shema linija podzemne željeznice.
Korišćenje informacionih modela u procesu modeliranja na računaru
Simulaciju je pogodno izvoditi pomoću kompjuterske tehnologije. Sam proces se može podijeliti u nekoliko faza.
Prvo se gradi informacioni model: definicija istraživanja koje se sprovodi, odabir važnih parametara objekta koji odgovaraju ovom cilju i uklanjanje nebitnih parametara.
U drugoj fazi stvara se formalizirani model: deskriptivni informacioni model se izražava pomoću formalnog jezika, fiksiraju se odnosi između veličina i postavljaju se potrebna ograničenja na njihovu promjenu.
U sljedećoj fazi, formalizirani model se pretvara u kompjuterski, odnosno kompilacija algoritma, proračuni, pisanje programa ili korištenje specijaliziranog softvera.
Nakon provjere da je model napravljen ispravno i da odgovara namjeni, počinje direktna upotreba. Ako je potrebno, vrši se korekcija.
Upotreba kompjuterske tehnologije uvelike pojednostavljuje kreiranje informacionih modela, njihovu modifikaciju, ispravljanje. Moguće je postaviti simulirani objekat u bilo koje okruženje i proveriti njegovo ponašanje ili transformaciju karakteristika u različitim uslovima, bez izlaganja ovim faktorima.
Koji se primjeri informacionih modela mogu dati za obrazovne institucije? Kako ih vaspitači mogu koristiti u svom radu? Pokušajmo zajedno pronaći odgovore na postavljena pitanja.
Šta je model
Šta su kultni informacioni modeli? Njihove primjere u svom radu koriste svi nastavnici koji posjeduju savremene informacione tehnologije. Općenito, model je drugačiji način predstavljanja analizirane stvarnosti.
Sorte
Moguće je navesti primjere informacionih modela materijalnog i idealnog tipa.
Pune varijante su zasnovane na objektivnom primjeru, postoje neovisno o osobi, njegovoj svijesti. Trenutno su podijeljeni na fizičke i analogne verzije, koje su zasnovane na fenomenima povezanim s predmetom koji se proučava.
Idealni modeli su povezani s ljudskim razmišljanjem, njegovom percepcijom, maštom. Među njima se mogu uočiti intuitivne koje se ne uklapaju ni u jednu opciju klasifikacije.
Dajući primjere figurativnog informacijskog modela, može se spomenuti jedan od takvih modela. Pogledajmo detaljnije njihovu klasifikaciju.
Tekst Idealni modeli
Verbalne modele koriste nastavnici ciklusa humanističkih nauka. Pomažu da se opiše određeno područje, pojava, predmet, događaj u uzastopnim rečenicama. Kako bi izgledao takav informacioni model lekcije? Uzmimo primjer iz kursa književnosti. Prilikom proučavanja romana L. N. Tolstoja "Rat i mir", učiteljica opisuje sliku Nataše Rostove. Da bi to učinio, koristi tekstualni model. Djeca, slušajući učitelja, stvaraju, na osnovu njegove percepcije slike ove heroine, vlastitu sliku junakinje Tolstoja.
Ako nastavnik istorije pita svoje učenike: „Navedite primjere figurativnog informacionog modela događaja koji su se dogodili tokom Kulikovske bitke, na osnovu pregledanih fragmenata“, momci stvaraju vlastitu sliku te bitke. Prenose ga u obliku rečenica povezanih u priču.
Možete dati primjere informacionih modela verbalnog oblika i iz kursa fizike. Prilikom izučavanja teme "Pritisak čvrstih tela" u sedmom razredu, učiteljica govori deci koliko je teško kretati se po rastresitom snegu bez skija. Zatim se od učenika traži da objasne razlog ovakvog fenomena, da identifikuju parametre od kojih zavisi proučavana fizička veličina. Slika koja se javlja u glavama djece nakon učiteljeve priče pomaže im da odgovore na postavljeno pitanje.
Kao primjer takvog modela može se navesti udžbenik, pravila puta.
Matematički modeli
Smatraju se širokom klasom kultnih modela. Matematički modeli se zasnivaju na upotrebi odnosa, poređenja i drugih metoda koje se koriste u ovoj nauci. Navodeći primjere informacionih modela zasnovanih na matematičkim metodama, možemo spomenuti rješenje kvadratnih jednadžbi, iscrtavanje proporcija. Svi dijelovi geometrije, koji uključuju izvođenje i dokaz teorema, također su povezani sa konstrukcijom matematičkog modela. Ne bez njih, i takav školski predmet kao što je ekonomija.
Informacijski modeli
Oni se smatraju klasom ikoničkih modela koji opisuju bilo koje informacijske procese: nastanak, prijenos, promjenu, primjenu informacija u različitim sistemima. Primjeri tabelarnih informacionih modela u školi mogu se naći u predmetu geografije 10. razreda. Prilikom proučavanja ekonomske geografije, tabelarni model pomaže da se vizuelno sagledaju glavne karakteristike zemlje, da se koristi materijal za sastavljanje kompletne priče.
Osim toga, primjeri tabelarnih informacionih modela mogu se naći u bilo kojem školskom kursu. U hemiji, ovo je tabela rastvorljivosti jedinjenja, kao i periodični sistem Mendeljejeva. U fizici bez tablica nastavniku je teško objasniti osnovne pojmove koji se izučavaju u temi "Elektricitet". U istoriji se uz njihovu pomoć sistematizuje znanje, momci u jednu kolonu unose važne istorijske datume, a u drugu opisuju događaje koji im odgovaraju.
Odnos modela
Postoji uslovna linija između informacionih, matematičkih, verbalnih modela. Sva 3 primjera informacionih modela nalaze se u školskim disciplinama. Dakle, za matematiku, fiziku, informatiku, matematičke i informativne opcije se smatraju najpopularnijim. Ali bez verbalnog modela, momci neće moći da objasne fenomene, algoritme, jednačine i nejednakosti.
Karakteristike simulacije
Prije razmatranja primjera grafičkih informacionih modela, hajde da saznamo karakteristike modeliranja. Model je umjetno stvoren objekt. Ovo je neophodno da bi se pojednostavila ideja o stvarnom objektu ili fenomenu. Model u potpunosti odražava sve karakteristike samog originalnog procesa. Ako je dat zadatak: „Navedite primjer informacionog modela“, morate razumjeti suštinu procesa.
Govorimo o izgradnji modela koji je dizajniran da proučava informacijske fenomene i procese. U informatici, programiranje se može smatrati takvim predmetom. Koristeći određeni matematički programski jezik moguće je prikazati tekstualni materijal u grafičkom obliku.
Modeliranje uključuje izgradnju modela koji je dizajniran za proučavanje i proučavanje originalnog objekta, fenomena, procesa. Stvorena kopija je obdarena samo onim kvalitetama i svojstvima koja su karakteristična za originalni objekt, ali dopušta neka odstupanja od ideala.
Pristup aktivnosti
Punopravni modeli mogu se dobiti sistematskim pristupom. Ovo se posebno odnosi na obrazovne institucije. Transformacije koje su zahvatile škole posljednjih godina omogućile su uspostavljanje logične veze između pojedinih disciplina.
Takva opcija učenja zasnovana na aktivnostima doprinosi formiranju harmonično razvijene ličnosti koja razumije jedinstvo živog svijeta, međusobnu povezanost pojedinačnih procesa i pojava.
Ako nastavnici pitaju: "Navedite primjer informacijskog modela", on može sigurno izabrati bilo koji akademski predmet. Ne postoji takva disciplina u kojoj se ne bi koristile tabele, grafikoni, dijagrami, prezentacije.
Karakteristike savremene škole
Novi standardi koji su uvedeni u ruske škole uključuju razmatranje istog fenomena sa različitih stajališta. Na primjer, iz kursa fizike djeca će naučiti da su elektroni neophodni za protok električne struje u metalima. Oni primaju informacije o naboju ove negativne čestice, određujući njihov broj u različitim metalima. Na časovima hemije školarcima se govori o vjerovatnoći postavljanja elektrona na energetske nivoe.
Prilikom proučavanja teme "Oksidaciono-redukcione reakcije", školarci dobijaju informacije o tome šta se dešava sa ovim negativnim česticama tokom hemijske interakcije. Unatoč činjenici da se informacije pružaju s različitih pozicija, govorimo o jednom objektu - elektronima. Takav sistematski pristup omogućava da se u umovima školaraca formira potpuna slika strukture materije, njenih transformacija.
U navedenom primjeru predmet koji se proučava posmatra se kao cjelovit sistem, sastavni dio jedne cjeline (supstancije). U zavisnosti od nastavne discipline, koriste se određene karakteristike i dodaci. U slučaju sistematskog pristupa, ne dolaze do izražaja uzročna objašnjenja postojanja objekta, već potreba da se iz njega uključe i druge komponente.
Formiranje univerzalnih modela dobija poseban značaj tokom eksperimentalnih aktivnosti. Pomoću osobnog računara možete izračunati parametre koji će biti povezani sa analiziranim objektom.
Takvo modeliranje je važno za naučno saznanje o prirodnim pojavama. U školskom kursu informatike takve radnje se nazivaju računski eksperiment, koji se zasniva na tri važna koncepta: modelu, algoritmu i programu.
Korišćenje personalnog računara u okviru škole moguće je na tri glavne opcije:
- izvođenje direktnih proračuna pomoću PC-a;
- kreiranje baze podataka, pretvaranje u program ili određeni algoritam;
- održavanje interfejsa između računara i učenika.
Karakteristike modela
Među najčešćim karakteristikama po kojima je moguće klasifikovati sve modele izdvajamo: svrhu primene, obim znanja, vremenski faktor i mogućnost prezentacije.
U zavisnosti od cilja postavljenog za model, razlikuju se eksperimentalne, edukativne, igrice, simulacijske, naučne i tehničke verzije modela. Tako, na primjer, u osnovnoj fazi školskog obrazovanja, najprimjenjivije i najznačajnije tehnologije igre koje omogućavaju djeci da se osjećaju kao učitelj, doktor, policajac. Modeli igre kod djece od sedam do osam godina dobro su formirani, jer se u predškolskim obrazovnim ustanovama koriste kao obavezan element u formiranju ličnih kvaliteta djeteta.
Raznolikost modela
U zavisnosti od oblasti znanja za koju se model sastavlja, trenutno se razlikuju ekonomski, biološki, sociološki i hemijski tipovi. Na primjer, za ciklus prirodnih znanosti važno je formirati model koji bi omogućio objašnjenje pojava koje se dešavaju u živoj i neživoj prirodi. U sociologiji, naglasak je na procesima koji se odvijaju u društvu.
Prema faktoru vremena razlikuju se statičke i dinamičke varijante modela. Statička opcija karakterizira parametre i strukturu objekta, omogućava vam da opišete odabrani fenomen (objekt) u određenom vremenskom periodu, pomaže u dobivanju pouzdanih i pravovremenih informacija o njemu.
Svaki model ima određenu formu, tip, opciju prezentacije, opis. Škola treba da u većoj mjeri razmatra materijalne i nematerijalne modele, ovisno o specifičnostima nastavne discipline.
Materijalni modeli pretpostavljaju stvarno oličenje, u potpunosti ponavljaju unutrašnju ili vanjsku strukturu samog objekta. Na primjer, u geografiji je takav smanjeni model model globusa (globusa), na kojem su ucrtana sva mora i okeani, kontinenti i ostrva. Ovi modeli su direktno povezani sa istraživačkim pristupom podučavanju savremenih školaraca. Neophodni su u nastavi hemije, fizike, biologije, astronomije, geografije.
Nematerijalno modeliranje uključuje korištenje teorijske metode spoznaje.
Zaključak
Svaki informacioni model je zbirka informacija o fenomenu, objektu, procesu. Uz njegovu pomoć možete okarakterizirati bilo koji proces koji se događa u živoj i neživoj prirodi. Različiti grafikoni, karte, tabele, dijagrami, koje aktivno koriste nastavnici na svim nivoima obrazovanja, daju pozitivan rezultat.
Intuitivno (mentalno) modeliranje doprinosi stvaranju prvog utiska o procesu koji se odvija u hemiji ili biologiji. Zahvaljujući kombinaciji svih opcija informacionih modela, mlađa generacija naše zemlje formira adekvatnu procjenu jedinstva živog i neživog svijeta. Maturanti mogu samostalno graditi bilo koje modele, koristiti ih za proučavanje, analizu, evaluaciju događaja i pojava.
