مدل سازی در علوم کامپیوتر - چیست؟ انواع و مراحل مدل سازی. مدل اطلاعات: شرح، ساختار، انواع، انواع مدل های اطلاعاتی، توسعه، ایجاد، استفاده از مدل اطلاعات

هنگام ایجاد مدل های اطلاعاتی قبل از انتخاب یک SOI، لازم است که با الزامات ارگونومیک زیر هدایت شوید:

♦ از نظر میزان اطلاعات، باید تعادل اطلاعاتی بهینه را تضمین کنند و منجر به پدیده‌های نامطلوب مانند کمبود یا بیش از حد اطلاعات نشوند.

♦ از نظر شکل و ترکیب باید با وظایف فرآیند کار و توانایی های انسانی برای دریافت، تجزیه و تحلیل، ارزیابی اطلاعات و اجرای اقدامات کنترلی مطابقت داشته باشد.

در نظر گرفتن این الزامات در فرآیند طراحی مدل های اطلاعاتی به اپراتور اجازه می دهد تا وظایف محول شده را با کارایی و دقت لازم انجام دهد، از وقوع اقدامات اشتباه جلوگیری می کند و عملکرد مؤثر سیستم "انسان- ماشین" را تضمین می کند.

تجربه در توسعه و استفاده از مدل های اطلاعاتی و همچنین تجزیه و تحلیل فعالیت های اپراتورها با آنها، به ما اجازه می دهد تا تعدادی از مهمترین ویژگی های مدل های اطلاعاتی را فرموله کنیم.

نمایش اطلاعات ضروری و وضعیت مشکل.مدل اطلاعاتی باید فقط خصوصیات اساسی، روابط و اتصالات اشیاء مدیریت شده را نشان دهد. به این معنا، مدل واقعیت را به شکل ساده شده بازتولید می کند و همیشه نوعی طرحواره سازی از آن است. درجه و ماهیت ساده‌سازی و طرح‌واره‌سازی را می‌توان بر اساس تحلیل وظایف سیستم‌های انسان-ماشین تعیین کرد.

هنگامی که یک موقعیت مشکل در مدیریت ایجاد می شود، اگر مدل اطلاعاتی برای نمایش موارد زیر فراهم کند، درک آن تسهیل می شود:

♦ تغییرات در خواص عناصر موقعیت که در جریان تعامل آنها رخ می دهد. در این صورت تغییر دهید

تغییرات در ویژگی های عناصر فردی به صورت مجزا درک نمی شود، بلکه در زمینه وضعیت به عنوان یک کل درک می شود.

♦ روابط پویا اشیاء مدیریت شده، در حالی که ارتباطات و تعاملات مدل اطلاعاتی باید در توسعه منعکس شود. اغراق یا تقویت نمایش روندها در توسعه عناصر یک موقعیت، ارتباطات آنها یا وضعیت به طور کلی قابل قبول و حتی مفید است.

♦ روابط تعارضی که عناصر موقعیت وارد آن می شوند.

سازماندهی ساختار و دیده شدن اطلاعاتمدل ها. سازماندهی بهینه ساختار مدل اطلاعات به شما این امکان را می دهد که به سرعت و با دقت موقعیت نمایش داده شده را به عنوان یک کل درک کنید. یکی از راه های سازماندهی آن از طریق طرح بندی خوب است. مدل اطلاعاتی باید مجموعه ای از اطلاعات را ارائه دهد که در یک تعامل مشخص و آشکار قرار دارند.

مدل باید واضح باشد، یعنی به اپراتور این امکان را می دهد که داده ها را به سرعت، دقیق و بدون تجزیه و تحلیل دقیق درک کند. با این حال، اشیاء کنترل، خواص و تعاملات آنها همیشه دارای ویژگی های بصری نیستند. در این مورد، هنگام توسعه مدل های اطلاعاتی، لازم است مسائلی نزدیک به مواردی که در روش شناسی علم به عنوان "تجسم مفاهیم" تعریف شده است، حل شود.

مراحل ساخت مدل اطلاعاتیروش ساخت یک مدل اطلاعات معمولاً به شرح زیر است:

1) تعیین وظایف سیستم و ترتیب حل آنها.

2) تعیین منابع اطلاعات، روش های حل مسائل، زمان مورد نیاز برای حل آنها و همچنین دقت مورد نیاز.

3) تهیه لیستی از انواع اشیاء کنترلی، تعیین تعداد آنها و پارامترهای عملیاتی سیستم.

4) تهیه لیستی از ویژگی های اشیاء مدیریت از انواع مختلف.

5) توزیع اشیاء و ویژگی ها بر اساس درجه اهمیت، انتخاب اشیاء و ویژگی های مهم که در وهله اول در نظر گرفتن آنها ضروری است.

6) انتخاب یک سیستم و روش برای کدگذاری اشیاء کنترلی، حالات و ویژگی های آنها.

7) توسعه یک ترکیب کلی از مدل های اطلاعاتی.

8) تعیین فهرست اقدامات اجرایی اپراتورها که در فرآیند حل مشکل و پس از تصمیم گیری انجام می شود.

9) ایجاد یک مدل شبیه سازی یک موقعیت ممکن، بررسی اثربخشی گزینه های انتخاب شده برای مدل های اطلاعاتی و سیستم های کدگذاری اطلاعات. معیار کارایی، زمان، دقت و شدت کار اپراتور است.

10) تعیین تغییرات بر اساس نتایج آزمایشات با ترکیب مدل های اطلاعاتی و سیستم های کدگذاری، بررسی اثربخشی هر گزینه جدید بر روی طرح.

1 1) تعیین مدل سطح آموزش حرفه ای اپراتورها و انطباق آن با مدل داده شده.

12) تهیه دستورالعمل های عملیاتی برای اپراتورها در سیستم کنترل.

روش پیشنهادی برای ساخت مدل های اطلاعاتی تنها به صورت کلی بیان شده است. ممکن است بسته به ویژگی های سیستم های کنترل خاص و عملکردهای اپراتور متفاوت باشد.

ارائه:

2. مدل چیست؟ در چه مواردی از مدل سازی استفاده می شود؟ مدل شی جدیدی است که ویژگی های اساسی موضوع، فرآیند یا پدیده مورد مطالعه را از نقطه نظر هدف مدل سازی منعکس می کند.

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

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

مثال ها:
الف - موضوع: ماشین، مدل‌ها: جای پارک، نقشه، تابلو جاده، ماشین رادیویی کنترل.
ب - مدل: نمودار، اشیاء: نمودار مترو، نمودار ساختمان، نمودارهای رادیویی

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

مدل های زندگی: اسباب بازی، مانکن، عکس و غیره.
مدل های اطلاعاتی: جدول، نمودار، فرمول و غیره

5. در لیست ارائه شده از مدل ها، مواردی را که می توان برای موارد زیر استفاده کرد را مشخص کنید:

الف - چیدمان منطقه مسکونی؛ عکس هایی از حرکت توده های هوا
ب - عکس هایی از حرکت توده های هوا. مدل پرواز طراحی جدید هواپیما در تونل باد. نمودار ساختار اندام های داخلی انسان.
ج - عکس هایی از حرکت توده های هوا. مدل پرواز طراحی جدید هواپیما در تونل باد. نمودار ساختار اندام های داخلی انسان.
د - عکس هایی از حرکت توده های هوا. جدول زمانی قطار؛ مدل پرواز طراحی جدید هواپیما در تونل باد.
د - برنامه قطار.

6. نمونه ای از مدل اطلاعاتی را ذکر کنید

الف - پسر، قد 173 سانتی متر، چشمان قهوه ای، سبزه.
ب - یک پسر بلند قد، مو روشن، ورزشکار، چابک، سریع.
ج - مهربان، کرکی، مدام میو میو می کند.
g - طبقه سوم، آپارتمان 3 اتاقه بزرگ.
د - پوشش سخت
e - دیسک CD-R با ظرفیت 700 مگابایت موسیقی راک ضبط شده.
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 شرایط مسئله آغاز می شود. پس از تجزیه و تحلیل، هدف و هدف از مدل سازی مشخص می شود. سپس ویژگی های اساسی مدل شناسایی و در پایان رسمیت داده 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 شی مدل سازی فهرست کنید. نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی از هر نوع ارائه دهید.

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

در این مرحله، خصوصیات، 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 یک مدل اطلاعاتی شکل می گیرد.

مدل‌ها باید اساسی‌ترین ویژگی‌ها، ویژگی‌ها، حالت‌ها و روابط اشیاء را در دنیای عینی منعکس کنند. آنها اطلاعات کاملی در مورد شی ارائه می دهند. می تواند همه کاره و بسیار گسترده باشد.

لازم نیست اطلاعات زیادی وجود داشته باشد. مهم است که "بر اساس شایستگی" باشد، یعنی با هدفی که برای آن استفاده می شود سازگار باشد.

برای مطالعه یک شی، شخص اطلاعاتی را در مورد آن جمع آوری می کند، بسته به هدفی که آن را مطالعه می کند، چه ابزار و دانشی دارد، اطلاعات با حجم های متفاوت به دست می آید. یک شیء مشابه را می توان از دیدگاه های مختلف مشاهده کرد و بر این اساس به روش های مختلف توصیف کرد. برخی از ویژگی های یک شی را می توان به شکل فرمول هایی نوشت که پارامترهای مختلف را به هم متصل می کند. به عنوان مثال قانون بقای جرم در واکنش های شیمیایی یا قوانین شکست نور و ... برای توصیف اجسام، خواص و روابط آنها می توانید از نمودارها، نقشه ها، سیستم های نشانه و مشخصه 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 دیگر و اقدامات حین مطالعه در قالب فرآیندهای پردازش اطلاعات ارائه می شود.

مدل های اطلاعاتی نقش بسیار مهمی در زندگی انسان دارند.

دانشی که در موسسه دریافت می کنید به شکل یک مدل اطلاعاتی در نظر گرفته شده برای اهداف مطالعه اشیا و پدیده ها است.

یک مدل اطلاعاتی هرگز به طور کامل یک شی را مشخص نمی کند و نباید این کار را انجام دهد. برای یک شی، می توانید مدل های اطلاعاتی مختلفی بسازید.

اجازه دهید یک شی مانند "person" را برای مدل سازی انتخاب کنیم. یک شخص را می توان از دیدگاه های مختلف دید: به عنوان یک فرد و به عنوان یک فرد به طور کلی.

اگر شخص خاصی را در نظر دارید، می توانید مدل هایی بسازید که در جدول ارائه شده اند. 2.1-2.3.

جدول 2.1. مدل اطلاعات دانشجویی

جدول 2.2. مدل اطلاعاتی یک بازدیدکننده پزشکی. دفتر

جدول 2.3. مدل اطلاعاتی یک کارمند سازمانی

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

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

شاهدان متعدد جنایت اطلاعات مختلفی در مورد مهاجم ادعا شده ارائه کردند - اینها مدلهای اطلاعاتی آنهاست. نماینده پلیس باید از میان جریان اطلاعات مهم ترین مواردی 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 کسب و کار بستگی به این دارد که چگونه ویژگی های اساسی به درستی انتخاب شوند و ویژگی های ثانویه کنار گذاشته شوند.

انتخاب ضروری ترین اطلاعات زمانی که ایجادمدل اطلاعاتی و پیچیدگی آن با هدف مدل سازی تعیین می شود.

ساخت یک مدل اطلاعاتی نقطه شروع مرحله توسعه مدل است.

تمام پارامترهای ورودی اشیاء شناسایی شده در طول تجزیه و تحلیل به ترتیب نزولی از اهمیت مرتب شده اند و مدل مطابق با هدف مدل سازی ساده شده است. در این صورت عواملی که از نظر تعریف کننده مدل اهمیت ندارند کنار گذاشته می شوند. 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 از ساده ترین آنها شروع می شود - با حداقل مجموعه ای از پارامترهای تعیین کننده. علاوه بر این، مدل‌ها پیچیده‌تر می‌شوند، یعنی آن پارامترهایی معرفی می‌شوند که قبلاً کنار گذاشته 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 شناسایی شده در طول تجزیه و تحلیل باید در ارتباط متقابل نشان داده شوند. مدل اطلاعات فقط ارتباطات غیرقابل انکار و اقدامات آشکار را نمایش می دهد. چنین مدلی ایده اولیه ای را ارائه می دهد که مسیر بعدی مدل سازی را تعیین می کند.

مدل نمادین

یک مدل اطلاعاتی، به عنوان یک قاعده، به یک شکل نمادین ارائه می شود که می تواند رایانه ای یا غیر رایانه ای باشد. قبل از شروع مدل‌سازی رایانه‌ای، شخص طرح‌های اولیه‌ای از نقشه‌ها یا نمودارها را روی کاغذ می‌سازد و فرمول‌های محاسبه را استخراج می‌کند. فرآیند خلاقیت و تحقیق همیشه شامل جستجوی دردناک و سبدهایی از پیش نویس های دور ریخته شده است. و فقط برای کارهای ساده که از نظر محتوا آشنا هستند، نیازی به مدل های نمادین غیر کامپیوتری نیست. امروزه که کامپیوتر به ابزار اصلی تحقیق تبدیل شده است، بسیاری از افراد ترجیح می دهند طرح های اولیه را تهیه کنند و بلافاصله فرمول هایی را روی آن بنویسند.

مدل کامپیوتری

اکنون که مدل نشانه اطلاعات شکل گرفته است، می توانید مدل سازی کامپیوتری واقعی - ایجاد یک مدل کامپیوتری را آغاز کنید. بلافاصله این سؤال در مورد وسایلی که برای این کار لازم است، یعنی. سازها مدل سازی .

بسته های نرم افزاری بی شماری وجود دارد که به شما امکان می دهد تحقیق (مدل سازی) مدل های اطلاعاتی را انجام دهید. هر محیط نرم افزاری ابزارهای 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 افراد به عنوان ابزار کمکی موثر برای تحقق برنامه های خود استفاده می شود. به عبارت دیگر، فرد از قبل می‌داند مدل چه خواهد بود و از رایانه برای دادن شکل نمادین به آن استفاده می‌کند. به عنوان مثال، از محیط های گرافیکی برای ساخت مدل ها و نمودارهای هندسی و از محیط ویرایشگر متن برای توصیف های شفاهی 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 نماد اطلاعات اولیه دستخوش تغییراتی در شکل نمایش خواهد شد، زیرا باید به سمت یک محیط نرم‌افزاری و ابزار خاصی جهت‌گیری شود.

برای مثال، اگر در حال بررسی یک مدل هندسی متشکل از اشیاء گرافیکی ابتدایی هستید، یک 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 مدل های کلامی، از پردازشگرهای کلمه با امکانات گسترده برای طراحی سند خروجی استفاده می شود - ویرایشگر فرمول، گرافیک داخلی داخلی، عناصر جدول.

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

مدل های اطلاعاتی که نه تنها اطلاعات مربوط به اشیاء را نمایش می دهند، بلکه روابط آنها را نیز نشان می دهند، 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 وسیله موثر برای مطالعه مدل های ریاضی یک 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 نشانه اطلاعات اولیه در قالب جدولی ارائه می شود که اشیاء ابتدایی را طبق قوانین ساخت اتصالات در این محیط به هم متصل می کند.

مدل کامپیوتری مدلی است 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 کامپیوتر، لازم است ایده ای از کلاس های نرم افزار، هدف آنها، ابزارها و روش های فنی کار داشته باشیم.

قوانین ساخت مدل های اطلاعاتی

مدل اطلاعاتیمجموعه ای از اطلاعات است که بر اساس قوانین خاصی در مورد وضعیت و عملکرد شی کنترل و محیط خارجی سازماندهی شده است. برای اپراتور، این یک نوع شبیه‌ساز خصوصیات اشیاء واقعی است که برای کنترل ضروری هستند، یعنی. منبع اطلاعاتی که بر اساس آن تصویری از وضعیت واقعی ایجاد می کند، وضعیت فعلی را تجزیه و تحلیل و ارزیابی می کند، اقدامات کنترلی را برنامه ریزی می کند، تصمیماتی را برای اطمینان از عملکرد مؤثر سیستم اتخاذ می کند و همچنین نتایج اجرای آنها را ارزیابی می کند. به عبارت دیگر، اپراتور نه با شیء به خودی خود، بلکه با نمایش علامت آن سروکار دارد. در هر نوع کار با اطلاعات، ما همیشه از بازنمایی آن در قالب ساختارهای نمادین خاصی صحبت می کنیم. تشکیل یک نمایش اطلاعات رمزگذاری آن است.

مدل مفهومی- این مجموعه ای از ایده های اپراتور در مورد وظایف کاری، وضعیت و عملکرد سیستم کار و روش های خود برای اقدامات کنترلی بر روی آنها است. تصاویر و ایده هایی که محتوای یک مدل مفهومی را تشکیل می دهند، تنها بازتابی از واقعیت نیستند. آنها نقش الگوهای تعمیم یافته فعالیت را ایفا می کنند که در فرآیند یادگیری و آموزش شکل می گیرند. مدل مفهومی با افزونگی اطلاعات بسیار زیاد مشخص می شود، اما در یک زمان یا زمان دیگر فقط تصاویر و الگوهای فعالیت مرتبط با مسئله ای که مستقیماً حل می شود، واقعی و تحقق می یابد. هنگام ایجاد مدل های اطلاعاتی، باید اصول ارگونومیک زیر را رعایت کنید: الزامات:

♦ از نظر محتوا، مدل های اطلاعاتی باید به اندازه کافی اشیاء کنترلی، محیط خارجی و وضعیت خود سیستم کنترل را منعکس کنند.

♦ از نظر میزان اطلاعات، باید تعادل اطلاعاتی بهینه را تضمین کنند و منجر به پدیده‌های نامطلوب مانند کمبود یا بیش از حد اطلاعات نشوند.

♦ از نظر شکل و ترکیب باید با وظایف فرآیند کار و توانایی های انسانی برای دریافت، تجزیه و تحلیل، ارزیابی اطلاعات و اجرای اقدامات کنترلی مطابقت داشته باشد.

در نظر گرفتن این الزامات در فرآیند طراحی مدل های اطلاعاتی به اپراتور اجازه می دهد تا وظایف محول شده را با کارایی و دقت لازم انجام دهد، از وقوع اقدامات اشتباه جلوگیری می کند و عملکرد موثر سیستم انسان-ماشین را تضمین می کند. تجربه در توسعه و استفاده از مدل های اطلاعاتی و همچنین تجزیه و تحلیل فعالیت های اپراتورها با آنها، به ما اجازه می دهد تا تعدادی از مهمترین ویژگی های مدل های اطلاعاتی را فرموله کنیم.

نمایش اطلاعات ضروری و وضعیت مشکل.مدل اطلاعاتی باید فقط خصوصیات اساسی، روابط و اتصالات اشیاء مدیریت شده را نشان دهد. به این معنا، مدل واقعیت را به شکل ساده شده بازتولید می کند و همیشه نوعی طرحواره سازی از آن است. درجه و ماهیت ساده‌سازی و طرح‌واره‌سازی را می‌توان بر اساس تحلیل وظایف سیستم‌های انسان-ماشین تعیین کرد. هنگامی که یک موقعیت مشکل در مدیریت ایجاد می شود، اگر مدل اطلاعاتی برای نمایش موارد زیر فراهم کند، درک آن تسهیل می شود:

♦ تغییرات در خواص عناصر موقعیت که در جریان تعامل آنها رخ می دهد. در این صورت خیانت

تغییرات در ویژگی های عناصر فردی به صورت مجزا درک نمی شود، بلکه در زمینه وضعیت به عنوان یک کل درک می شود.

♦ روابط پویا اشیاء مدیریت شده، در حالی که ارتباطات و تعاملات مدل اطلاعاتی باید در توسعه منعکس شود. اغراق یا تقویت نمایش روندها در توسعه عناصر یک موقعیت، ارتباطات آنها یا وضعیت به طور کلی قابل قبول و حتی مفید است.

♦ روابط تعارضی که عناصر موقعیت وارد آن می شوند.

1. مراحل ساخت مدل اطلاعاتی

روش ساخت یک مدل اطلاعات معمولاً به شرح زیر است:

1) تعیین وظایف سیستم و ترتیب حل آنها.

2) تعیین منابع اطلاعات، روش های حل مسائل، زمان مورد نیاز برای حل آنها و همچنین دقت مورد نیاز.

3) تهیه لیستی از انواع اشیاء کنترلی، تعیین تعداد آنها و پارامترهای عملیاتی سیستم.

4) تهیه لیستی از ویژگی های اشیاء مدیریت از انواع مختلف.

5) توزیع اشیاء و ویژگی ها بر اساس درجه اهمیت، انتخاب اشیاء و ویژگی های مهم که در وهله اول در نظر گرفتن آنها ضروری است.

6) انتخاب یک سیستم و روش برای کدگذاری اشیاء کنترلی، حالات و ویژگی های آنها.

7) توسعه یک ترکیب کلی از مدل های اطلاعاتی.

8) تعیین فهرست اقدامات اجرایی اپراتورها که در فرآیند حل مشکل و پس از تصمیم گیری انجام می شود.

9) ایجاد یک مدل شبیه سازی یک موقعیت ممکن، بررسی اثربخشی گزینه های انتخاب شده برای مدل های اطلاعاتی و سیستم های کدگذاری اطلاعات. معیار کارایی، زمان، دقت و شدت کار اپراتور است.

10) تعیین تغییرات بر اساس نتایج آزمایشات با ترکیب مدل های اطلاعاتی و سیستم های کدگذاری، بررسی اثربخشی هر گزینه جدید بر روی طرح.

11) تعیین مدل سطح آموزش حرفه ای اپراتورها و انطباق آن با مدل داده شده.

12) تهیه دستورالعمل های عملیاتی برای اپراتورها در سیستم کنترل.

روش پیشنهادی برای ساخت مدل های اطلاعاتی تنها به صورت کلی بیان شده است. ممکن است بسته به ویژگی های سیستم های کنترل خاص و عملکردهای اپراتور متفاوت باشد.

کار عملی شماره 14

تکمیل شده توسط دانش آموز گروه شماره ___________F.I._____________________

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

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

اطلاعات نظری

مدل - اینیک شی به طور مصنوعی ایجاد شده که جایگزین برخی از شی در دنیای واقعی (شیء شبیه سازی) شده و تعداد محدودی از ویژگی های آن را بازتولید می کند.مفهوم مدل به مفاهیم کلی بنیادی علمی اطلاق می شود و مدل سازی روشی برای درک واقعیت است که توسط علوم مختلف استفاده می شود.

شی مدل‌سازی مفهوم گسترده‌ای است که شامل اشیاء طبیعت زنده یا بی‌جان، فرآیندها و پدیده‌های واقعیت است. خود مدل می تواند یک جسم فیزیکی یا یک شی ایده آل باشد. اولی مدل های تمام مقیاس نامیده می شود، دومی - مدل های اطلاعاتی. به عنوان مثال، چیدمان ساختمان یک مدل در مقیاس کامل از یک ساختمان است و ترسیم همان ساختمان مدل اطلاعاتی آن است که به صورت گرافیکی (مدل گرافیکی) ارائه شده است.

در تحقیقات علمی تجربی از 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 جریان هوا بر روی مدل هواپیما شبیه سازی می شود. در این حالت، برای مثال، بارهای روی بدنه هواپیما که در یک پرواز واقعی رخ خواهد داد، تعیین می شود.

مدل های اطلاعاتی در مطالعات نظری مدل سازی اشیاء استفاده می شود. امروزه ابزار اصلی مدل سازی اطلاعات، فناوری کامپیوتر و فناوری اطلاعات است.

مدل سازی کامپیوتریشامل پیشرفت در واقع گرایی یک مدل اطلاعاتی در رایانه و تحقیق با استفاده از این مدل از یک شی مدل سازی - انجام 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 - این انعکاس آن در یک معینفرم.شما همچنین می توانید این را بگویید: رسمی شدن، کاهش محتوا به فرم است. فرمول هایی که فرآیندهای فیزیکی را توصیف می کنند، رسمی سازی این فرآیندها هستند. مدار رادیویی یک دستگاه الکترونیکی رسمی کردن عملکرد این دستگاه است. نت های نوشته شده بر روی یک صفحه موسیقی 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 در رایانه به رسمیت بخشیدن به فرمت های داده ای می انجامد که رایانه «می تواند» با آن کار کند.

اما می توان در مورد طرف دیگر رسمی سازی در رابطه با کامپیوتر صحبت کرد. یک برنامه در یک زبان برنامه نویسی خاص 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 کامپیوتری دارای نمایش نشانه است. برنامه کامپیوتری مدلی از فعالیت انسان در پردازش اطلاعات است که به دنباله ای از عملیات ابتدایی که یک پردازنده کامپیوتر می تواند انجام دهد کاهش می یابد. بنابراین، برنامه نویسی کامپیوتری رسمی کردن فرآیند پردازش اطلاعات است. و کامپیوتر به عنوان یک مجری رسمی برنامه عمل می کند.

مراحل مدل سازی اطلاعات

ساخت یک مدل اطلاعاتی با شروع می شود تحلیل سیستمشی مدلسازی (نگاه کنید به "تحلیل سیستم"). بیایید شرکتی را تصور کنیم که به سرعت در حال رشد است که مدیریت آن با مشکل کاهش کارایی شرکت در حین رشد (که یک وضعیت رایج است) مواجه می شود و تصمیم می گیرد فعالیت های مدیریتی را ساده کند.

اولین کاری که باید در این مسیر انجام شود، انجام یک تحلیل سیستماتیک از فعالیت های شرکت است. 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 تجزیه و تحلیلی رسمی شده است: ارائه شده در قالب جداول، نمودارها، فرمول ها، معادلات، نابرابری ها و غیره. مجموع این توصیفات مدل نظری سیستم

مرحله بعدی رسمی سازی - مدل نظری به قالب داده ها و برنامه های رایانه ای ترجمه می شود. برای این منظور یا از نرم افزارهای آماده استفاده می شود و یا برنامه نویسانی برای توسعه آن استخدام می شوند مدل اطلاعات کامپیوتری،که برای هدف مورد نظر استفاده خواهد شد.

برای مثال یک شرکت، با استفاده از یک مدل کامپیوتری، یک گزینه مدیریتی بهینه را می توان یافت که در آن با توجه به معیار موجود در مدل (مثلاً کسب حداکثر سود به ازای هر واحد وجوه سرمایه گذاری شده، بالاترین کارایی شرکت حاصل می شود. ).

طبقه بندی مدل های اطلاعاتیممکن است بر اساس اصول مختلفی باشد. اگر آنها را بر اساس تکنولوژی غالب در فرآیند مدل سازی طبقه بندی کنیم، می توانیم مدل های ریاضی، مدل های گرافیکی، مدل های شبیه سازی، مدل های جدولی، مدل های آماری و غیره را تشخیص دهیم. اگر طبقه بندی را بر اساس حوزه موضوعی قرار دهیم، می توانیم مدل ها را تشخیص دهیم سیستم‌ها و فرآیندهای فیزیکی، مدل‌های سیستم‌ها و فرآیندهای محیطی (بیولوژیکی)، مدل‌های فرآیندهای برنامه‌ریزی اقتصادی بهینه، مدل‌های فعالیت‌های آموزشی، مدل‌های دانش و غیره. موضوعات طبقه‌بندی برای علم مهم هستند، زیرا آنها به شما اجازه می دهند که یک دیدگاه سیستمی از مشکل ایجاد کنید، اما اهمیت آنها نباید اغراق شود. رویکردهای مختلف برای طبقه بندی مدل ها می تواند به همان اندازه مفید باشد. علاوه بر این، یک مدل خاص را نمی توان همیشه در یک کلاس طبقه بندی کرد، 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.

با مدل‌سازی حرکت دنباله‌داری که به منظومه شمسی حمله کرده است، وضعیت را توصیف می‌کنیم (پیش‌بینی مسیر پرواز دنباله‌دار، فاصله‌ای که در آن از زمین می‌گذرد و غیره)، یعنی. ما اهداف صرفاً توصیفی را تعیین می کنیم. ما توانایی تأثیرگذاری بر حرکت دنباله دار یا تغییر چیزی در طول فرآیند مدل سازی نداریم.

در مدل‌های بهینه‌سازی، می‌توانیم فرآیندها را در تلاش برای رسیدن به هدفی تحت تأثیر قرار دهیم. 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 سعی کنیم یکی را انتخاب کنیم که به حداکثر ایمنی دانه برسد، یعنی فرآیند را بهینه کنیم.

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

مدل های بازی را می توان نه تنها به بازی های کودکان (از جمله بازی های رایانه ای)، بلکه به چیزهای بسیار جدی نیز مرتبط کرد. به عنوان مثال، قبل از نبرد، در صورت وجود اطلاعات ناقص در مورد ارتش مخالف، یک فرمانده 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 ویژه ای 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 او تقلید می کند به عنوان مثال، هنگام مدل‌سازی پویایی تعداد میکروارگانیسم‌ها در یک کلنی، می‌توانید مجموعه‌ای از اشیاء فردی را در نظر بگیرید و سرنوشت هر یک از آنها را نظارت کنید و شرایط خاصی را برای بقا، تولید مثل و غیره تعیین کنید. در این مورد، گاهی اوقات از توصیف ریاضی صریح فرآیند استفاده نمی شود و با برخی شرایط کلامی جایگزین می شود (مثلاً پس از مدت زمان معینی، میکروارگانیسم به دو قسمت تقسیم می شود و در یک دوره دیگر می میرد). مثال دیگر مدل سازی حرکت مولکول ها در یک گاز است، زمانی که هر مولکول به صورت یک توپ نمایش داده می شود و شرایط رفتار این توپ ها در برخورد با یکدیگر و با دیوارها مشخص می شود (مثلاً ضربه کاملاً الاستیک). نیازی به استفاده از معادله حرکت نیست.

می توان گفت که اغلب از مدل سازی شبیه سازی در تلاش برای توصیف ویژگی های یک سیستم بزرگ استفاده می شود، مشروط بر اینکه رفتار اشیاء تشکیل دهنده آن بسیار ساده و به وضوح فرمول بندی شده باشد. سپس توصیف ریاضی در سطح پردازش آماری نتایج مدل‌سازی هنگام یافتن ویژگی‌های ماکروسکوپی سیستم انجام می‌شود. چنین آزمایش کامپیوتری در واقع ادعا می کند که یک آزمایش در مقیاس کامل را بازتولید می کند. در پاسخ به این سوال که "چرا این کار را می کنم؟" می‌توانیم پاسخ زیر را بدهیم: مدل‌سازی شبیه‌سازی به ما این امکان را می‌دهد تا پیامدهای فرضیه‌های نهفته در ایده‌هایمان درباره رویدادهای خرد را «در شکل خالص آن» جدا کنیم، و آنها را از تأثیر اجتناب‌ناپذیر عوامل دیگر در یک آزمایش تمام‌مقیاس پاک کنیم. حتی ممکن است مشکوک نباشند 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 کنترل اندازه یک کلونی از میکروارگانیسم‌ها) تعیین نکند، تفاوت بین یک مدل شبیه سازی و یک مدل توصیفی کاملا مشروط است. این بیشتر یک موضوع اصطلاحی است.

رویکرد دیگری برای طبقه بندی مدل های ریاضی، آنها را به قطعی و تصادفی (احتمالی) تقسیم می کند. در مدل های قطعی، پارامترهای ورودی را می توان بدون ابهام و با هر درجه ای از دقت اندازه گیری کرد. کمیت های قطعی هستند. بر این اساس، روند تکامل چنین سیستمی مشخص می شود. در مدل‌های تصادفی، مقادیر پارامترهای ورودی فقط با درجه‌ای از احتمال مشخص می‌شوند، یعنی. این پارامترها تصادفی هستند. بر این اساس، روند تکامل سیستم تصادفی خواهد بود. در عین حال، پارامترهای خروجی یک مدل تصادفی می‌توانند هم مقادیر احتمالی و هم مقادیر منحصربه‌فرد باشند.