مراحل ساخت مدل اطلاعاتی مراحل مدل سازی اطلاعات

کار عملی №14

تکمیل شده توسط دانش آموز گروه شماره ___________ نام کامل ______________________

موضوع طراحی برنامه ها بر اساس توسعه الگوریتم برای فرآیندهای با ماهیت های مختلف.

هدف:با مفاهیم مدل سازی و مدل سازی آشنا شوید، نحوه ایجاد مدل های کامپیوتری را بیاموزید.

اطلاعات نظری

مدل - آی تیبه صورت مصنوعی شی در حال ایجادجایگزینی برخی از شی های دنیای واقعی (ابژه مدل سازی) و بازتولید تعداد محدودیخواص آنمفهوم مدل به مفاهیم کلی بنیادی علمی اطلاق می شود و مدل سازی روشی برای شناخت واقعیت است که توسط علوم مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

هدف مدل‌سازی مفهوم گسترده‌ای است که شامل اشیاء با طبیعت جاندار یا بی‌جان، فرآیندها و پدیده‌های واقعیت است. خود مدل می تواند فیزیکی یا فیزیکی باشد شی ایده آل... اولی را مدل های تمام مقیاس و دومی را مدل های اطلاعاتی می نامند. به عنوان مثال، یک مدل ساختمان یک مدل تمام مقیاس از یک ساختمان است و یک نقشه از همان ساختمان، مدل اطلاعاتی آن است که به صورت گرافیکی (مدل گرافیکی) ارائه شده است.

در تجربی تحقیق علمیاز مدل های تمام مقیاس استفاده می شود که امکان مطالعه الگوهای پدیده یا فرآیند مورد مطالعه را فراهم می کند. به عنوان مثال، در یک تونل باد، فرآیند پرواز یک هواپیما با دمیدن یک مدل از هواپیما شبیه سازی می شود. جریان هوا... این، برای مثال، بارهای روی بدنه هواپیما را که در یک پرواز واقعی انجام می شود، تعیین می کند.

مدل های اطلاعاتی در مطالعات نظری مدل سازی اشیاء استفاده می شود. امروزه ابزار اصلی مدل سازی اطلاعاتهست یک فناوری رایانهو فناوری اطلاعات

مدل سازی کامپیوتری شامل پیشرفت واقع گرایی مدل اطلاعاتی در رایانه و مطالعه با کمک این مدل از هدف مدل سازی - یک آزمایش محاسباتی است.

رسمی سازی
حوزه موضوعی علوم کامپیوتر شامل ابزارها و روش های مدل سازی کامپیوتری است. یک مدل کامپیوتری تنها می تواند بر اساس یک مدل اطلاعاتی به خوبی رسمیت یافته ایجاد شود. رسمی شدن چیست؟

رسمی سازی اطلاعاتدر مورد برخی از شی است انعکاس آن در یک معینفرم.شما همچنین می توانید این را بگویید: رسمی سازی کاهش محتوا به فرم است. فرمول هایی که فرآیندهای فیزیکی را توصیف می کنند، رسمیت بخشیدن به این فرآیندها هستند. مدار رادیویی دستگاه الکترونیکیرسمی کردن عملکرد این دستگاه است. نت هایی که روی یک نت نوشته می شود، رسمی کردن موسیقی و غیره است.

یک مدل اطلاعات رسمی مجموعه معینی از نشانه ها (نمادها) است که جدا از شی مدل سازی وجود دارد و قابل انتقال و پردازش است. پیاده سازی یک مدل اطلاعاتی بر روی یک کامپیوتر به رسمیت بخشیدن به فرمت های داده ای می انجامد که یک کامپیوتر می تواند با آن ها کار کند.

اما می‌توانیم در مورد طرف دیگر رسمی‌سازی که در رایانه اعمال می‌شود صحبت کنیم. برنامه برای زبان خاصبرنامه نویسی یک نمایش رسمی از فرآیند پردازش داده است. این با تعریف فوق از یک مدل اطلاعات رسمی به عنوان مجموعه ای از نشانه ها در تضاد نیست، زیرا یک برنامه ماشین دارای یک نمایش علامت است. برنامه کامپیوتریمدلی از فعالیت انسان در پردازش اطلاعات است که به دنباله ای از عملیات ابتدایی کاهش می یابد که یک پردازنده کامپیوتر می تواند انجام دهد. بنابراین برنامه نویسی کامپیوتری رسمی کردن فرآیند پردازش اطلاعات است. و کامپیوتر به عنوان عمل می کند مجری رسمیبرنامه ها.

مراحل مدل سازی اطلاعات

ساخت یک مدل اطلاعاتی با شروع می شود تحلیل سیستمموضوع مدل سازی (نگاه کنید به "تحلیل سیستم"). شرکتی را تصور کنید که به سرعت در حال رشد است که مدیریت آن با مشکل کاهش کارایی شرکت در حین رشد (که یک وضعیت رایج است) مواجه شده و تصمیم به ساده‌سازی فعالیت‌های مدیریتی گرفته است.

اولین کاری که باید در طول مسیر انجام داد، خرج کردن است تحلیل سیستمفعالیت های شرکت یک تحلیلگر سیستمی که به یک شرکت دعوت می شود باید فعالیت های آن را مطالعه کند، شرکت کنندگان در فرآیند مدیریت و روابط تجاری آنها را شناسایی کند. شی مدل سازی به عنوان یک سیستم تجزیه و تحلیل می شود. نتایج چنین تحلیلی رسمی می شود: آنها در قالب جداول، نمودارها، فرمول ها، معادلات، نابرابری ها و غیره ارائه می شوند. مدل نظری سیستم

مرحله بعدی رسمی سازی - مدل نظری به قالب داده ها و برنامه های رایانه ای ترجمه می شود. برای این، «یا یک آماده نرم افزار، یا برنامه نویسان برای توسعه آن درگیر هستند. در پایان معلوم می شود مدل اطلاعات کامپیوتری،که برای هدف مورد نظر استفاده خواهد شد.

به عنوان مثال با یک شرکت با استفاده از مدل کامپیوتریرا می توان یافت بهترین گزینهمدیریتی که در آن بالاترین کارایی شرکت با توجه به معیار تعیین شده در مدل (مثلاً کسب حداکثر سود به ازای هر واحد وجوه سرمایه گذاری شده) حاصل خواهد شد.

طبقه بندی مدل های اطلاعاتیمی تواند بر اساس اصول مختلف... اگر آنها را بر اساس تکنولوژی غالب در فرآیند مدل‌سازی طبقه‌بندی کنیم، می‌توانیم مدل‌های ریاضی را تشخیص دهیم. مدل های گرافیکیمدل های شبیه سازی مدل های جدولی, مدل های آماریو غیره.اگر در پایه طبقه بندی قرار دهیم موضوع، سپس می توانیم مدل ها را انتخاب کنیم سیستم های فیزیکیو فرآیندها، مدل‌های سیستم‌ها و فرآیندهای اکولوژیکی (بیولوژیکی)، مدل‌های فرآیندهای برنامه‌ریزی اقتصادی بهینه، مدل‌ها فعالیت های یادگیری، مدل های دانش و غیره مسائل طبقه بندی برای علم مهم است، زیرا آنها به شما اجازه می دهند که یک دیدگاه سیستماتیک از مشکل ایجاد کنید، اما اهمیت آنها نباید بیش از حد ارزیابی شود. رویکردهای مختلفمدل های طبقه بندی می توانند به همان اندازه مفید باشند. علاوه بر این، مدل خاصبه هیچ وجه همیشه نمی توان به یک کلاس نسبت داد، حتی اگر خود را به لیست بالا محدود کنیم.

اجازه دهید در مورد این طبقه بندی با جزئیات بیشتر صحبت کنیم و آن را با مثال توضیح دهیم.

مدل‌سازی حرکت دنباله‌داری که حمله کرد منظومه شمسی، وضعیت را توصیف می کنیم (مسیر پرواز دنباله دار، فاصله ای که در آن از زمین عبور می کند و غیره را پیش بینی می کنیم) یعنی. اهداف صرفاً توصیفی را تعیین کنید. ما هیچ امکانی نداریم که بر حرکت دنباله دار تأثیر بگذاریم، تا چیزی را در طول فرآیند مدل سازی تغییر دهیم.

در مدل‌های بهینه‌سازی، می‌توانیم فرآیندها را تحت تأثیر قرار دهیم و سعی کنیم به هدفی دست یابیم. در این مورد، مدل شامل یک یا چند پارامتر در دسترس برای نفوذ ما است. به عنوان مثال، با تغییر رژیم حرارتی در انبار غلات، می‌توانیم برای دستیابی به حداکثر ایمنی دانه تلاش کنیم تا یکی را انتخاب کنیم، یعنی فرآیند را بهینه کنیم.

اغلب لازم است که فرآیند با چندین پارامتر به طور همزمان بهینه شود و اهداف می توانند بسیار متناقض باشند. به عنوان مثال با دانستن قیمت غذا و نیاز فرد به غذا، وعده های غذایی را تنظیم کنید گروه های بزرگافراد (در ارتش، اردوگاه تابستانی و غیره) تا حد امکان مفید و ارزان. واضح است که این اهداف، به طور کلی، اصلاً منطبق نیستند، یعنی. هنگام مدل سازی، معیارهای متعددی وجود دارد که باید بین آنها تعادل جستجو شود. در این مورد، ما از مدل های چند معیاره صحبت می کنیم.

مدل های بازیمی تواند نه تنها به بازی های کودکان (از جمله بازی های رایانه ای)، بلکه به چیزهای بسیار جدی مربوط شود. به عنوان مثال، یک فرمانده قبل از جنگ، در صورت وجود اطلاعات ناقص در مورد ارتش مقابل، باید با در نظر گرفتن واکنش احتمالی دشمن، برنامه ای را به ترتیبی که واحدهای خاصی را وارد نبرد و غیره کند، تهیه کند. در ریاضیات مدرن، بخش خاصی وجود دارد - نظریه بازی که روش های تصمیم گیری را در شرایط اطلاعات ناقص مطالعه می کند.

در نهایت، این اتفاق می افتد که مدل تا حد زیادی از فرآیند واقعی تقلید می کند، یعنی. از آن تقلید می کند. به عنوان مثال، با مدل‌سازی پویایی تعداد میکروارگانیسم‌ها در یک کلنی، می‌توان مجموعه‌ای از اشیاء منفرد را در نظر گرفت و سرنوشت هر یک از آنها را نظارت کرد و شرایط خاصی را برای بقا، تولید مثل و غیره تعیین کرد. در این مورد، گاهی اوقات از توصیف ریاضی صریح فرآیند استفاده نمی شود و با برخی شرایط کلامی جایگزین می شود (به عنوان مثال، پس از مدت زمان معینی، میکروارگانیسم به دو قسمت تقسیم می شود و بخش دیگر می میرد). مثال دیگر مدل سازی حرکت مولکول ها در یک گاز است، زمانی که هر مولکول به شکل یک توپ نمایش داده می شود و شرایط رفتار این توپ ها در برخورد با یکدیگر و با دیوارها تعیین می شود (مثلاً ضربه الاستیک)؛ شما نیازی به استفاده از هیچ معادله حرکت ندارید.

ما می توانیم بگوییم که اغلب مدل سازی شبیه سازیدر تلاش برای توصیف خواص استفاده می شود سیستم بزرگمشروط بر اینکه رفتار اشیاء تشکیل دهنده آن بسیار ساده و واضح فرموله شده باشد. سپس توصیف ریاضی در سطح پردازش آماری نتایج شبیه‌سازی در حین یافتن ویژگی‌های ماکروسکوپی سیستم انجام می‌شود. چنین آزمایش رایانه ای در واقع وانمود می کند که یک آزمایش طبیعی را بازتولید می کند. در پاسخ به این سوال که "چرا این کار را می کنم؟" پاسخ زیر را می توان داد: مدل سازی شبیه سازی به شما امکان می دهد "in شکل خالص«پیامدهای فرضیه‌های ذاتی ایده‌های ما در مورد رویدادهای خرد، پاک کردن آن‌ها از تأثیر عوامل دیگر اجتناب‌ناپذیر در یک آزمایش طبیعی، که ممکن است حتی از آن‌ها آگاه نباشیم. اگر چنین مدل‌سازی شامل عناصری از توصیف ریاضی رویدادها در سطح خرد نیز باشد، و اگر محقق وظیفه یافتن راهبردی را برای تنظیم نتایج (مثلاً مدیریت تعداد کلنی‌های میکروارگانیسم‌ها) تعیین نکند، تفاوت وجود دارد. مدل شبیه سازیاز توصیفی به اندازه کافی شرطی; این بیشتر یک سوال اصطلاحی است.

رویکرد دیگری برای طبقه بندی مدل های ریاضیآنها را به قطعی و تصادفی (احتمالی) تقسیم می کند. در مدل‌های قطعی، پارامترهای ورودی بدون ابهام و با هر درجه‌ای از دقت قابل اندازه‌گیری هستند، یعنی. ارزش های قطعی هستند. بر این اساس، روند تکامل چنین سیستمی قطعی است. در مدل‌های تصادفی، مقادیر پارامترهای ورودی فقط با درجه‌ای از احتمال مشخص می‌شوند، یعنی. این پارامترها تصادفی هستند. بر این اساس، روند تکامل سیستم نیز تصادفی خواهد بود. در عین حال، پارامترهای خروجی مدل تصادفی می‌توانند هم مقادیر احتمالی و هم مقادیر منحصربه‌فرد باشند.

در این مرحله، خواص، حالات، اعمال و سایر ویژگی های اشیاء ابتدایی به هر شکلی روشن می شود: به صورت شفاهی، در قالب نمودارها، جداول. ایده ای در مورد اشیاء ابتدایی که شی اصلی را تشکیل می دهند، یعنی مدل اطلاعاتی شکل می گیرد.

مدل ها باید اساسی ترین ویژگی ها، ویژگی ها، حالات و روابط اشیاء جهان عینی را منعکس کنند. آنها هستند که می دهند اطلاعات کاملدر مورد شی می تواند همه کاره و بسیار گسترده باشد.

لازم نیست اطلاعات زیادی وجود داشته باشد. مهم این است که "بر حسب موضوع" باشد، یعنی با هدفی که برای آن استفاده می شود مطابقت داشته باشد.

برای مطالعه یک شی، شخص اطلاعاتی در مورد آن جمع آوری می کند، بسته به هدفی که از او تحقیق می شود، چه ابزار و دانشی دارد، اطلاعاتی در حجم های مختلف به دست می آید. همان شی را می توان از آن مشاهده کرد نقاط مختلفدید و بر این اساس، آن را به طرق مختلف توصیف کنید. برخی از ویژگی های یک شی را می توان به شکل فرمول هایی نوشت که پارامترهای مختلف را به هم مرتبط می کند. به عنوان مثال، قانون بقای جرم در واکنش های شیمیایی یا قوانین شکست نور و غیره. برای توصیف اجسام، خواص و روابط آنها می توانید از طرح ها، نقشه ها، سیستم های علامت، ویژگی های عددی مختلف استفاده کنید. و اگرچه اطلاعات نمی تواند جایگزین یک شی واقعی شود، اما هر توصیفی آن را با درجات مختلفی از دقت مشخص می کند.

در مدل اطلاعاتی، پارامترهای شی و اجزای آن به صورت عددی، متنی یا غیره و اقدامات حین مطالعه در قالب فرآیندهای پردازش اطلاعات ارائه می شود.

مدل های اطلاعاتی بسیار بازی می کنند نقش مهمدر زندگی انسان.

دانشی که در مؤسسه دریافت می کنید به شکل یک مدل اطلاعاتی است که برای مطالعه اشیا و پدیده ها طراحی شده است.

مدل اطلاعات هرگز به طور کامل شی را مشخص نمی کند و نباید این کار را انجام دهد. مدل‌های اطلاعاتی مختلفی را می‌توان برای یک شیء مشابه ساخت.

بیایید یک شی مانند "شخص" را برای مدل سازی انتخاب کنیم. یک شخص را می توان از دیدگاه های مختلفی نگریست: به عنوان یک فرد جداگانه و به عنوان یک فرد به طور کلی.

اگر منظور شماست یک فرد خاص، سپس می توانید مدل هایی بسازید که در جدول ارائه شده اند. 2.1-2.3.

جدول 2.1. مدل اطلاعاتکادت

جدول 2.2. مدل اطلاعات بازدید کننده عسل. کابینت

جدول 2.3. مدل اطلاعاتی یک کارمند یک شرکت

اگر یک فرد را به عنوان یک گونه بیولوژیکی در نظر بگیریم، می توان مدل های اطلاعاتی برای توصیف ساختار یا عملکرد سیستم های مختلف بدن، به عنوان مثال، سیستم عصبی یا سیستم گردش خون، ساخت.

بیایید نمونه های دیگری از مدل های اطلاعاتی مختلف را برای یک شی در نظر بگیریم.

شاهدان متعدد جنایت اطلاعات مختلفی را در مورد مهاجم ادعا شده گزارش کردند - اینها مدل های اطلاعاتی آنها است. نماینده پلیس باید از میان جریان اطلاعات ضروری ترین را انتخاب کند که به یافتن مجرم و بازداشت او کمک می کند. یک نماینده قانون ممکن است بیش از یک مدل اطلاعاتی از یک راهزن داشته باشد. موفقیت مورد بستگی به این دارد که چگونه ویژگی های اساسی به درستی انتخاب شوند و ویژگی های ثانویه کنار گذاشته شوند.

انتخاب ضروری ترین اطلاعات برای پدید آوردنمدل اطلاعاتی و پیچیدگی آن به دلیل هدف مدل سازی است.

ساخت مدل اطلاعاتی نقطه شروع مرحله توسعه مدل است.

تمام پارامترهای ورودی اشیاء، انتخاب شده در طول تجزیه و تحلیل، به ترتیب کاهش اهمیت مرتب شده اند و مدل مطابق با هدف مدل سازی ساده شده است. این امر عواملی را که از نظر کسی که مدل را تعیین می کند بی اهمیت هستند کنار می گذارد. اگر مهم ترین عوامل را کنار بگذاریم، مدل نادرست است.

بسته به تعداد عوامل تعیین کننده می توان چندین مدل ساخت. بسیاری از مطالعات از تکنیک ایجاد مدل برای یک شی استفاده می کنند که با ساده ترین - با شروع می شود مجموعه حداقلتعریف پارامترها علاوه بر این، مدل‌ها پیچیده‌تر می‌شوند، یعنی آن پارامترهایی معرفی می‌شوند که قبلا دور ریخته شده بودند.

گاهی اوقات می توان کار را در ابتدا به شکل ساده فرموله کرد. به وضوح اهداف را تعیین می کند و پارامترهای مدل را که باید در نظر گرفته شوند، تعریف می کند.

تمام اشیاء ابتدایی، انتخاب شده در طول تجزیه و تحلیل، باید در رابطه نشان داده شود. در مدل اطلاعاتی فقط روابط غیرقابل انکار و اعمال آشکار نمایش داده می شود. چنین مدلی ایده اولیه ای را ارائه می دهد که مسیر بعدی شبیه سازی را تعیین می کند.

مدل نمادین

مدل اطلاعات، به عنوان یک قاعده، به شکل نمادین دیگری ارائه می شود که می تواند رایانه ای یا غیر رایانه ای باشد. قبل از شروع مدل سازی کامپیوتری، یک شخص طرح های اولیه نقشه ها یا نمودارها را روی کاغذ می سازد، فرمول های محاسبه را نمایش می دهد. فرآیند خلاقیت و تحقیق همیشه شامل جستجوی دردناک و سبدی از پیش نویس های دور ریخته شده است. و فقط برای کارهای ساده و آشنا، مدل های علامت غیر رایانه ای مورد نیاز نیست. امروزه، زمانی که رایانه به ابزار اصلی محقق تبدیل شده است، بسیاری طرح های اولیه را ترجیح می دهند، فرمول ها بلافاصله روی آن می نویسند و می نویسند.

مدل کامپیوتری

اکنون که مدل نشانه های اطلاعاتی شکل گرفته است، می توان به مدل سازی کامپیوتری واقعی - ایجاد یک مدل کامپیوتری - ادامه داد. بلافاصله این سؤال در مورد وسایلی که برای این امر ضروری است، یعنی در مورد، مطرح می شود سازها مدل سازی .

بسته‌های نرم‌افزاری بی‌شماری وجود دارند که به مدل‌های اطلاعاتی تحقیق (مدل‌سازی) اجازه می‌دهند. هر یک محیط نرم افزارابزارهای خاص خود را دارد و به شما امکان می دهد با انواع خاصی از اشیاء اطلاعاتی کار کنید. بنابراین محقق با این پرسش دشوار مواجه است که مناسب ترین و مؤثرترین محیط را برای حل مسئله انتخاب کند.

برخی از محیط های نرم افزاری توسط انسان ها به عنوان کمک موثری برای اجرای ایده های خود استفاده می شود. به عبارت دیگر، شخص از قبل می‌داند که مدل چیست و از رایانه برای دادن شکل نمادین به آن استفاده می‌کند. به عنوان مثال، از محیط های گرافیکی برای ساخت مدل های هندسی، نمودارها و یک محیط ویرایشگر متن برای توصیف های کلامی یا جدولی استفاده می شود.

سایر محیط های نرم افزاری به عنوان ابزاری برای پردازش اطلاعات اولیه و به دست آوردن و تجزیه و تحلیل نتایج استفاده می شوند. در اینجا کامپیوتر به عنوان یک دستیار هوشمند عمل می کند. به این صورت است که حجم زیادی از اطلاعات در یک محیط پایگاه داده پردازش می شود یا محاسبات در صفحات گسترده انجام می شود.

در فرآیند توسعه یک مدل کامپیوتری، مدل نشانه اطلاعاتی اولیه دستخوش تغییراتی در شکل بازنمایی می شود، زیرا باید به سمت یک محیط نرم افزاری و ابزار خاص جهت گیری شود.

برای مثال، اگر در حال بررسی یک مدل هندسی متشکل از اشیاء گرافیکی ابتدایی هستید، محیط ویرایشگر گرافیکی برای مدل‌سازی مناسب است. با این حال، برای توسعه مدل های هندسی در برخی موارد، ممکن است به یک محیط برنامه نویسی با ابزارهای گرافیکی نیاز داشته باشید.

برای مدل‌های کلامی، از پردازشگرهای کلمه با فرصت‌های فراوان برای طراحی سند خروجی استفاده می‌شود - ویرایشگر فرمول، گرافیک تجاری داخلی، عناصر جدول.

برنامه های مختلفی وجود دارد که به شما امکان می دهد بلوک دیاگرام الگوریتم ها، مدارهای الکترونیکی، نمودارها و غیره را در توضیحات قرار دهید.

مدل های اطلاعاتی، که در آن نه تنها اطلاعات مربوط به اشیاء نمایش داده می شود، بلکه روابط آنها نیز نشان داده می شود، در سیستم های مدیریت پایگاه داده پیاده سازی می شوند.

اگر در حال بررسی یک مدل ریاضی هستید، نه محیط ویرایشگر گرافیکی، نه یک محیط پایگاه داده و نه یک محیط پردازشگر کلمه برای شما مناسب نیست. یک ابزار موثر برای تحقیق در مورد مدل های ریاضی، محیط برنامه نویسی است که در آن یک مدل کامپیوتری در قالب یک برنامه ارائه می شود. یکی دیگر از ابزارهای قدرتمند برای کاوش چنین الگوهایی، محیط صفحه گسترده است. در اینجا مدل اصلی علائم اطلاعاتی در قالب جدولی ارائه شده است که اشیاء ابتدایی را طبق قوانین ساخت پیوند در این محیط به هم پیوند می دهد.

مدل کامپیوتری - مدلی که با استفاده از یک محیط نرم افزاری پیاده سازی می شود.

با توجه به موارد فوق، می توان نتیجه گرفت که هنگام مدل سازی بر روی رایانه، لازم است ایده ای از کلاس های ابزارهای نرم افزاری، هدف آنها، ابزارها و روش های فنی کار داشته باشیم.

ارائه:

2. مدل چیست؟ چه زمانی از مدل سازی استفاده می شود؟ مدل یک شی جدید است که منعکس کننده ویژگی های یک شی، فرآیند یا پدیده است که از نقطه نظر هدف مدل سازی ضروری است.

از مدل سازی در مواردی استفاده می شود که شی خیلی بزرگ یا خیلی کوچک است، فرآیند بسیار سریع یا بسیار کند پیش می رود، مطالعه شی می تواند برای دیگران خطرناک باشد و غیره.

3. با مثال هایی صحت عبارات زیر را تأیید کنید:
الف) چندین مدل می توانند با یک شی مطابقت داشته باشند.
ب) یک مدل می تواند با چندین شی مطابقت داشته باشد.

مثال ها:
الف - موضوع: ماشین، مدل ها: جای پارک، نقاشی، علامت جاده، ماشین رادیو کنترل.
ب - مدل: طرح، اشیاء: طرح مترو، طرح ساختمان، طرح های رادیویی

4. نمونه هایی از مدل های کامل و اطلاعاتی را ذکر کنید.

مدل های تمام عیار: یک اسباب بازی، یک مانکن، یک عکس و غیره.
مدل های اطلاعاتی: جدول، نمودار، فرمول و غیره

5. در لیست مدل های زیر، مدل هایی را که می توان برای آنها استفاده کرد مشخص کنید:

الف - طرح توسعه منطقه مسکونی؛ عکس هایی از حرکت توده های هوا
ب - عکس هایی از حرکت توده های هوا. مدلی از پرواز هواپیما با طراحی جدید در تونل باد. نمودار ساختار اعضای داخلیشخص
ج - عکسهایی از حرکت توده های هوا. مدلی از پرواز هواپیما با طراحی جدید در تونل باد. نمودار ساختار اندام های داخلی انسان.
د - عکس هایی از حرکت توده های هوا. جدول زمانی قطار؛ مدل پرواز هواپیما با طرح جدید در تونل باد.
e - جدول زمانی قطار.

6. نمونه ای از مدل اطلاعاتی را ذکر کنید

الف - یک پسر، قد 173 سانتی متر، چشمان قهوه ای، سبزه.
ب - یک پسر بلند قد، مو روشن، ورزشکار، زبردست، سریع.
ج - مهربان، کرکی، مدام میو میو می کند.
د - طبقه سوم، آپارتمان 3 اتاقه جادار.
د - پوشش سخت
e - دیسک CD-Rبا ظرفیت 700 مگابایت موسیقی راک ضبط می شود.
g - شهر روسیه، چند ملیتی، واقع در منطقه نیژنی نووگورود.

7. مراحل ساخت مدل اطلاعاتی را شرح دهید. ماهیت مرحله رسمی شدن چیست؟

ساخت یک مدل اطلاعاتی با تجزیه و تحلیل وضعیت مشکل آغاز می شود. پس از تجزیه و تحلیل، هدف و هدف شبیه سازی مشخص می شود. پس از آن، ویژگی های اساسی مدل برجسته شده و در پایان، رسمی سازی می شود.
رسمی سازی جایگزینی یک شی واقعی با توصیف رسمی آن، یعنی مدل اطلاعاتی آن است.

8. انواع مدل های اطلاعاتی را بسته به شکل ارائه اطلاعات در مورد موضوع مدل سازی فهرست کنید. نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی از هر نوع ارائه دهید.

طرح - نقشه مترو، نقشه راهو غیره.
جدول - مجله باحال، لیست قیمت محصولات و غیره.
مدل سلسله مراتبی طبقه بندی گونه های جانوری، محل قرارگیری کتاب ها در کتابخانه و غیره است.

بشریت در طول تاریخ خود استفاده کرده است روش های مختلفو ابزارهایی برای ایجاد مدل های اطلاعاتی. در حال حاضر، مدل‌های اطلاعاتی معمولاً با استفاده از فناوری مدرن رایانه ساخته و مطالعه می‌شوند.

شبیه سازی کامپیوتری یکی از این موارد است روش های موثرمطالعه سیستم های پیچیده مدل‌های رایانه‌ای اغلب برای مطالعه آسان‌تر و راحت‌تر هستند، آنها آزمایش‌های محاسباتی را امکان‌پذیر می‌کنند که تنظیم واقعی آن‌ها دشوار است یا ممکن است نتیجه‌ای غیرقابل پیش‌بینی داشته باشد.

استفاده از رایانه برای مطالعه مدل های اطلاعاتی اشیا و سیستم های مختلف به شما امکان می دهد تا تغییرات آنها را بسته به مقدار پارامترهای خاص مطالعه کنید.

فرآیند توسعه مدل ها و بررسی آنها در رایانه را می توان به چند مرحله اصلی تقسیم کرد:

1. بیان مشکل. ساخت یک مدل اطلاعات توصیفی (برجسته کردن پارامترهای ضروری).

2. ایجاد یک مدل رسمی (نوشتن فرمول).

3. ساخت مدل کامپیوتری.

4. آزمایش کامپیوتری (محاسباتی).

5. تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده و تصحیح مدل مورد بررسی.

در اولیندر مرحله تحقیق یک شی یا فرآیند، معمولاً یک مدل اطلاعات توصیفی ساخته می شود. یک نکته مهمدر این مرحله هدف از شبیه سازی تعریف می شود. هدف انتخاب شده تعیین می کند که کدام ویژگی های شی مورد مطالعه ضروری تلقی می شوند و کدام یک دور ریخته می شوند. مطابق با هدف تعیین شده، می توان جعبه ابزار را انتخاب کرد، روش های حل مشکل، اشکال نمایش نتایج را تعیین کرد.

در دومیندر این مرحله یک مدل رسمی ایجاد می شود، یعنی یک مدل اطلاعات توصیفی با استفاده از زبان رسمی نوشته می شود. در چنین مدلی با کمک فرمول ها، معادلات، نابرابری ها و غیره، روابط رسمی بین اولیه و مقادیر نهاییخصوصیات اشیاء و همچنین محدودیت ها در مقادیر مجازاین خواص علاوه بر این، مطابق با هدف تعیین شده، لازم است پارامترهایی که شناخته شده (داده های اولیه) و باید یافت شوند (نتایج) انتخاب شوند.

در سومدر این مرحله، لازم است مدل اطلاعات رسمی شده به یک کامپیوتر به زبانی قابل فهم کامپیوتری تبدیل شود.

دو روش اساساً متفاوت برای ساخت یک مدل کامپیوتری وجود دارد.:

ایجاد الگوریتمی برای حل مسئله و کدنویسی آن در یکی از زبان های برنامه نویسی.

تشکیل یک مدل کامپیوتری با استفاده از یکی از برنامه های کاربردی ( صفحات گسترده، DBMS و غیره).

در فرآیند ایجاد یک مدل کامپیوتری، توسعه یک مدل راحت مفید است رابط گرافیکیکه امکان تجسم مدل رسمی و همچنین اجرای یک گفتگوی تعاملی بین یک شخص و یک کامپیوتر را در مرحله تحقیق مدل فراهم می کند.

چهارممرحله تحقیق مدل اطلاعاتی شامل انجام یک آزمایش کامپیوتری است.

آزمایش کنیدتجربه ای است که با یک شی یا مدل ساخته می شود. این شامل انجام برخی اقدامات و تعیین نحوه واکنش نمونه آزمایشی به این اقدامات است.

مرحله آزمایش کامپیوتری شامل دو مرحله است:

تهیه طرح آزمایشی؛

انجام تحقیقات.

طرح آزمایشی باید به وضوح توالی کار با مدل را منعکس کند. اولین نکته در این طرح همیشه تست مدل است. آزمایش کردن- فرآیند بررسی صحت ساخت یک مدل. برای بررسی صحت ساخت مدل از مجموعه ای از داده های اولیه استفاده می شود که نتیجه نهایی از قبل مشخص است. پس از تست، زمانی که به درستی مدل ساخته شده اطمینان حاصل شد، می توانید مستقیماً به مطالعه بروید.

طرح باید شامل یک آزمایش یا یک سری آزمایش باشد که اهداف شبیه سازی را برآورده کند. هر آزمایش باید با درک نتایج همراه باشد، که به عنوان مبنایی برای تجزیه و تحلیل نتایج مدل‌سازی و تصمیم‌گیری عمل می‌کند.

پنجممرحله شامل تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده و تصحیح مدل بررسی شده است. اگر نتایج آزمایش و آزمایش با اهداف کار مطابقت نداشته باشد، در مراحل قبلی اشتباهاتی صورت گرفته است. این می تواند بیان اشتباه مشکل، یا ساخت بیش از حد ساده یک مدل اطلاعاتی، یا انتخاب ناموفق یک روش یا محیط برای مدل سازی، یا نقض روش های فن آوری در هنگام ساخت یک مدل باشد. اگر چنین خطاهایی شناسایی شود، باید مدل را اصلاح کرد، یعنی بازگشت به یکی از مراحل قبلی. این فرآیند تا زمانی تکرار می شود که نتایج آزمایش به اهداف شبیه سازی برسد. هدف نهایی مدل سازی تصمیم گیری است که باید بر اساس تحلیل جامع نتایج مدل سازی توسعه یابد.

توصیه می شود فرآیند اجرای شبیه سازی را به فازهایی تقسیم کنید که هر کدام باید با یک نتیجه قابل اندازه گیری خاص به پایان برسد:

■ فاز 0 - تعیین موضوع تحقیق و مرزهای مدل.

■ فاز 1 - تعریف کلاس های موجودیت.

■ فاز 2 - تعریف طبقات روابطی که بین طبقات موجودیت های ایجاد شده در فاز قبلی وجود دارد.

■ فاز 3 - تعریف کلاس های کلید برای هر کلاس موجودیت و هر کلاس ویژگی که توسط کلاس کلید استفاده می شود.

■ فاز 4 - تخصیص کلاس های ویژگی غیر کلیدی به کلاس های موجودیت و توضیحات کاملچنین کلاس های ویژگی

ایجاد یک مدل اطلاعاتی به‌عنوان یک فرآیند تکراری چرخه‌ای نشان داده می‌شود که شامل جمع‌آوری داده‌ها، ساخت مدل بر اساس آنها و حذف نظرات بازبین‌ها می‌شود. همانطور که موضوع تحقیق را مطالعه می کنید و دریافت می کنید اطلاعات اضافیمدل ساز می تواند بارها و بارها به مراحل طراحی قبلی بازگردد تا تغییرات، اصلاحات و اضافات ایجاد کند. یک مدل اطلاعاتی باید قبل از اینکه بتوان از تجزیه و تحلیل آن نتیجه‌گیری و تصمیم‌گیری کرد، یک بررسی جامع انجام داد.

در فاز 0مسائل اصلی سازمانی حل می شود: موضوع، اهداف و مرزهای مدل سازی، روش های جمع آوری و منابع اطلاعات، برنامه ای برای انجام کار و توزیع آنها بین مجریان تعیین می شود که در اسناد مربوطه ثبت می شود. اطلاعات مربوط به منابع داده و داده های خاص در فرم های جدولی ثبت می شود.

وظیفه فاز 1تعریف و توصیف طبقات موجودیت های مدل اطلاعاتی است. تحلیلگر با مطالعه اسنادی که در فرآیندهای فعالیت های سازمان و نظرسنجی کارکنان استفاده می شود، مجموعه ای از طبقات موجودیت را تشکیل می دهد. هنگامی که کلاس های موجودیت تعریف می شوند، باید توصیف شوند، بنابراین گام بعدیاین مرحله از مدل‌سازی، تشکیل واژه‌نامه یا واژگانی از کلاس‌های موجودیت است.

در فاز 2کلاس های روابطی را که بین کلاس های موجودیت مدل وجود دارد را تعریف می کند. روابط بین طبقات موجودیت در قالب نمودارها نشان داده شده است. بعد، نمودارهای کلاس موجودیت ایجاد می شوند. نمودارهای IDEF1 حاوی تصاویری از تعدادی کلاس موجودیت است که با خطوطی که روابط متقابل آنها را نشان می دهد به هم متصل شده اند. نمودارهای کلاس موجودیت یک نمایش گرافیکی از اطلاعات مورد استفاده در یک سازمان ایجاد می کنند. این مدل ساختار اطلاعات را به دو صورت نشان می دهد - به عنوان مجموعه ای از نمونه هایی از موجودیت ها در هر کلاس از موجودیت ها و به عنوان مجموعه ای از نمونه هایی از روابط بین طبقات موجودیت ها.

هدف فاز 3تعریف کلاس های کلیدی برای هر کلاس موجودیت است. مجموعه‌های کلاس ویژگی‌ها توسط مدل‌ساز در مجموعه‌ای از کلاس‌های ویژگی گروه‌بندی می‌شوند. کلاس‌های مشخصه، درست مانند کلاس‌های موجودیت و رابطه قبلاً، باید جزئیات باشند. با بررسی ویژگی های کلاس های ویژگی، مدل ساز مواردی را که در کلاس کلید استفاده می شود را تعیین می کند. پس از تعریف کلاس‌های کلیدی، توسعه‌دهنده به سراغ ساخت نمودارهای کلاس ویژگی‌ها می‌رود. همانند نمودارهای کلاس موجودیت، نمودارهای کلاس ویژگی ها بر روی یکی از کلاس های موجودیت متمرکز می شوند که تصویر آن در مرکز فرم نمودار قرار می گیرد. نمودار کلاس ویژگی را می توان به صورت در نظر گرفت پیشرفتهای بعدینمودارهای کلاس موجودیت، زیرا آنها فقط در اطلاعات موجود در بلوک که کلاس موجودیت را نشان می دهد متفاوت هستند - کلاس های کلیدی و سایر کلاس های ویژگی به عنوان محتوای بلوک کلاس موجودیت استفاده می شوند.

در فاز 4توزیع کلاس های ویژگی که نمی توانند در کلاس های کلیدها استفاده شوند، بر اساس کلاس های مربوطه از موجودیت ها انجام می شود. فعالیت های انجام شده در این مرحله از توسعه مدل بسیار شبیه به فعالیت های مرحله قبل است. در نتیجه کار فاز 4، توسعه دهنده یک مدل اطلاعات ساختاریافته را دریافت می کند.

اگر اقدامات در تمام مراحل به درستی انجام شده باشد، هر کلاس موجودیت با مجموعه ای از اطلاعات بهینه نشان داده می شود و هر جفت کلاس موجودیت که یک کلاس رابطه را به اشتراک می گذارند، وابستگی های متقابل داده ها را در مدل به دقت منعکس می کند.

بنابراین، مدل IDEFl شکلی از ارائه داده است که توسعه پایگاه داده سیستم کنترل را تسهیل می کند. با این وجود، نمی توان گفت که توسعه مدل اطلاعاتی IDEFl توسعه یک پایگاه داده است. مدل IDEFl فقط یک پایدار را نشان می دهد ساختار اطلاعاتو مجموعه ای پایدار از قوانین و تعاریف که طراحی پایگاه داده را می توان بر اساس آنها هدایت کرد.

روش IDEF1X یک ابزار توسعه پایگاه داده رابطه ای است. همانطور که قبلا ذکر شد، IDEF1X برای ساختن یک نمودار مفهومی از ساختار منطقی یک پایگاه داده رابطه ای طراحی شده است که مستقل از پلت فرم نرم افزاریاجرای نهایی آن

IDEF1X مانند IDEF1 از مفاهیم موجودیت ها، ویژگی ها، روابط و کلیدها استفاده می کند. زبان ها تصویر گرافیکیمدل های استفاده شده توسط این روش ها نیز بسیار مشابه هستند. با این حال، IDEF1X اشیاء دنیای واقعی را در نظر نمی گیرد، بلکه فقط نمایش اطلاعات آنها را در نظر می گیرد، زیرا تا زمان توسعه پایگاه داده، تمام سازمان های IR باید مطالعه شوند. مجموعه مورد نیازداده ها برای انعکاس فعالیت های آن تعریف و از نظر کامل بودن بررسی می شوند. از آنجایی که IDEF1X برای توسعه پایگاه‌های اطلاعاتی رابطه‌ای در نظر گرفته شده است، علاوه بر این با تعدادی از مفاهیم، ​​قوانین و محدودیت‌ها مانند دامنه‌ها، نماها، کلیدهای اولیه، خارجی و جانشین، و سایر مواردی که از جبر رابطه‌ای می‌آیند و در آنها ضروری نیست، عمل می‌کند. مراحل مطالعه و تشریح فعالیت های یک سازمان.

متدولوژی ها و استانداردهای ذکر شده اساس ابزارهای متعددی برای ایجاد یک مدل اطلاعاتی برای IS هستند که ابزارهای CASE نامیده می شوند.