مراحل اصلی مدل سازی اطلاعات مدل اطلاعات: شرح، ساختار، انواع، انواع مدل های اطلاعاتی، توسعه، ایجاد، استفاده از مدل اطلاعات

یاد آوردن!هر محل کار با ولتاژ تهدید کننده حیات تغذیه می شود.

هنگام کار باید بسیار مراقب باشید.

برای جلوگیری از تصادف، برق گرفتگی یا خرابی تجهیزات، توصیه می شود این قوانین را دنبال کنید:
با آرامش، بدون عجله، بدون تکان دادن، بدون دست زدن به اثاثیه و وسایل و فقط با اجازه معلم وارد آزمایشگاه کامپیوتر شوید.
کامپیوترها را بدون اجازه معلم خود روشن یا خاموش نکنید.
به سیم های برق و کانکتورهای کابل های اتصال دست نزنید.
صفحه نمایش یا پشت مانیتور را لمس نکنید.
اجسام خارجی را در محل کار قرار ندهید.
هنگام ورود بازدیدکنندگان به دفتر از روی صندلی خود بلند نشوید.
سعی نکنید خودتان خرابی تجهیزات را عیب یابی کنید. اگر مشکل یا نقصی در رایانه شما وجود دارد، فوراً کار را متوقف کرده و به معلم خود اطلاع دهید.
صفحه کلید را با دست های تمیز و خشک کار کنید. کلیدها را به آرامی فشار دهید بدون اینکه ضربه های ناگهانی ایجاد کنید یا کلیدها را پایین نگه دارید.

یاد آوردن!اگر اقدامات احتیاطی را انجام ندهید، کار با کامپیوتر می تواند برای سلامتی شما مضر باشد.

برای اینکه به سلامتی خود آسیب نرسانید، باید تعدادی توصیه ساده را دنبال کنید:
نشستن نادرست در کنار کامپیوتر می تواند باعث درد شانه و کمر شود. بنابراین، آزادانه، بدون تنش، بدون خم شدن، خم شدن یا تکیه دادن به پشتی صندلی بنشینید. پاهای خود را مستقیماً روی زمین، یکی در کنار دیگری قرار دهید، اما آنها را دراز کنید و خم نکنید.
اگر صندلی دارای ارتفاع قابل تنظیم است، باید طوری تنظیم شود که زاویه بین شانه و ساعد کمی بیشتر از صاف باشد. نیم تنه باید در فاصله 15-16 سانتی متری از میز باشد.خط دید باید به مرکز صفحه نمایش داده شود. اگر همیشه عینک دارید، با آن کار کنید.
هنگام کار، شانه های شما باید شل باشد، آرنج باید به آرامی بدن شما را لمس کند. ساعد شما باید در همان ارتفاع صفحه کلید باشد.
هنگامی که برای مدت طولانی سخت کار می کنید، چشمان شما بیش از حد خسته می شود، بنابراین هر 5 دقیقه، چشمان خود را از روی صفحه بردارید و به چیزی در دوردست نگاه کنید.

تناسب صحیح

مهم ترین

1. هنگام کار در رایانه، باید به خاطر داشته باشید: ولتاژ تهدید کننده زندگی به هر محل کار عرضه می شود. بنابراین، در حین کار باید بسیار مراقب باشید و تمام الزامات ایمنی را رعایت کنید.

2. برای جلوگیری از مضر بودن کار با رایانه برای سلامتی، لازم است اقدامات احتیاطی و نظارت بر سازماندهی مناسب محل کار خود را انجام دهید.

پوستر "ایمنی"

مراحل اصلی مدل سازی

پس از مطالعه این مبحث، خواهید آموخت:

مدلینگ چیست؛
- چه چیزی می تواند به عنوان نمونه اولیه برای مدل سازی باشد.
- مدل سازی در فعالیت های انسانی چه جایگاهی را اشغال می کند.
- مراحل اصلی مدل سازی چیست؟
- مدل کامپیوتری چیست
- آزمایش کامپیوتری چیست؟

جایگاه الگوسازی در فعالیت های انسانی

در مبحث "تصور یک مدل شی" تعریف کردیم که مدل چیست. یک مدل می تواند یک شی انتزاعی یا فیزیکی باشد که مطالعه آن به ما امکان می دهد ویژگی های اساسی یک شی دیگر - اصلی را درک کنیم. ساخت و مطالعه مدل ها زمینه ای از فعالیت های انسانی است که مدل سازی نامیده می شود.

مدلسازی مطالعه اشیا با ساختن و مطالعه مدلهای آنهاست.

چرا خود اصل را مطالعه نمی کنید، چرا یک مدل ایجاد می کنید؟

اولا،اصل ممکن است در زمان حال وجود نداشته باشد: ابژه ای از گذشته یا آینده است. برای مدلینگ، زمان مانعی ندارد. بر اساس واقعیت های شناخته شده، با استفاده از روش فرضیه ها و قیاس ها، می توان الگویی از حوادث یا بلایای طبیعی گذشته های دور ساخت. بنابراین، به عنوان مثال، تئوری هایی در مورد انقراض دایناسورها و منشا حیات در زمین ایجاد شد. با استفاده از همین روش می توانید به آینده نگاه کنید. فیزیکدانان مدلی نظری از "زمستان هسته ای" ساخته اند که در صورت وقوع یک جنگ هسته ای در سیاره ما رخ خواهد داد. این مدل هشداری برای بشریت است. 

دومااصل می تواند خواص و روابط زیادی داشته باشد.با استفاده از یک مدل که یک نمایش ساده از یک شی است، می توان برخی از ویژگی های مورد علاقه محقق را بدون در نظر گرفتن ویژگی های دیگر مورد مطالعه قرار داد. به عنوان مثال هنگام مطالعه بدن پیچیده انسان در درس زیست شناسی از مدل های مختلفی از آن استفاده می شود.

سوم،اغلب یک مدل یک تعمیم انتزاعی از اشیاء واقعی است. یک مدل مد (مدل) که سبک جدیدی از لباس را نشان می دهد، یک فرد واقعی را با ویژگی ها و کاستی هایش نشان نمی دهد، بلکه یک تصویر ایده آل تعمیم یافته، یک استاندارد است. وقتی در درس جغرافی از پدیده های طبیعی صحبت می کنیم، منظور ما یک پدیده طبیعی خاص مانند زلزله نیست، بلکه یک تعمیم، مدلی از این پدیده است. در چنین مواردی، نمونه اولیه مدل یک کلاس کامل از اشیاء با برخی ویژگی های مشترک است.

چهارم،ممکن است نسخه اصلی به دلایلی در دسترس محقق نباشد: مدلی از اتم هیدروژن، نقش برجسته سطح ماه، قدرت پارلمانی در کشور.

چه چیزی را می توان مدل کرد؟ هدف مدل سازی می تواند یک شی مادی، پدیده، فرآیند یا سیستم باشد.

مدل ها اشیاء مادیمی تواند به عنوان کمک بصری در دفتر مدرسه، طراحی سازه های معماری، کپی کوچک یا بزرگ شده از خود اشیاء خدمت کند.

برای جلوگیری از بلایا و استفاده از نیروهای طبیعی به نفع انسان، مدل هایی از پدیده های طبیعی زنده ایجاد و مطالعه می شود. آکادمیک گئورگ ریچمن، یکی از دوستان و دوستان لومونوسوف بزرگ، پدیده های مغناطیسی و الکتریکی را در نیمه اول قرن هجدهم با هدف مطالعه و به کارگیری بیشتر آنها مدلسازی کرد.

شما همچنین می توانید ایجاد کنید مدل های فرآیند:پیشرفت، تغییر پی در پی حالت ها، مراحل توسعه یک شی یا سیستم. احتمالاً در مورد مدل های فرآیندهای اقتصادی یا زیست محیطی، مدل های توسعه کیهان، جامعه و غیره شنیده اید.

اگر یک شی به عنوان یک سیستم در نظر گرفته شود، مدلی از سیستم ساخته و مطالعه می شود. قبل از ساخت یک منطقه مسکونی، معماران با در نظر گرفتن موقعیت ساختمان ها، میادین، پارک ها و جاده ها، مدلی در مقیاس کامل از منطقه توسعه ایجاد می کنند.

مدل سازییکی از انواع کلیدی فعالیت های انسانی است و همیشه به هر شکلی مقدم بر انواع دیگر آن است.

قبل از انجام هر کاری، باید نقاط شروع و پایان فعالیت و همچنین مراحل تقریبی آن را به وضوح درک کنید. همین را می توان در مورد مدلینگ نیز گفت.

نقطه شروع در اینجا یک نمونه اولیه است (شکل 11.1). همانطور که قبلا ذکر شد، این می تواند یک شی، پدیده، فرآیند یا سیستم موجود یا طراحی شده باشد.

برنج. 11.1. مراحل تعمیم یافته فعالیت انسان هنگام مطالعه یک شی

مرحله نهایی مدل سازی، تصمیم گیری است. در نتیجه مدل سازی، اطلاعات جدیدی به دست می آید و تصمیم برای ایجاد یک شی جدید یا تغییر و استفاده از یک شیء موجود گرفته می شود.

نمونه ای از مدل سازی هنگام ایجاد وسایل فنی جدید، تاریخچه توسعه فناوری فضایی است. برای تحقق پرواز فضایی، دو مشکل باید حل می شد: غلبه بر جاذبه و اطمینان از پیشرفت در فضای بدون هوا. نیوتن در مورد امکان غلبه بر گرانش زمین در قرن هفدهم صحبت کرد. K. E. Tsiolkovsky استفاده از موتور جت را برای حرکت در فضا پیشنهاد کرد. او یک مدل توصیفی نسبتاً دقیق از فضاپیمای بین سیاره‌ای آینده با نقشه‌ها، محاسبات و توجیهات گردآوری کرد.

کمتر از نیم قرن از زمانی که مدل توصیفی Tsiolkovsky مبنایی برای مدل سازی واقعی در دفتر طراحی S.P. Korolev شد می گذرد. در آزمایش‌های کامل، انواع سوخت مایع، شکل موشک، سیستم‌های کنترل و پشتیبانی حیات، ابزارهای تحقیقات علمی و غیره مورد آزمایش قرار گرفت که نتیجه مدل‌سازی همه‌کاره، موشک‌های قدرتمندی بود که ماهواره‌های مصنوعی زمین، کشتی‌هایی با فضانوردان را به فضا پرتاب می‌کردند. و ایستگاه های فضایی در مدار پایین زمین.

بیایید به مثال دیگری نگاه کنیم. شیمیدان معروف قرن هجدهم Antoine Lavoisier، با مطالعه فرآیند احتراق، آزمایش های متعددی انجام داد. او فرآیندهای احتراق را با مواد مختلف شبیه‌سازی کرد که قبل و بعد از آزمایش آنها را گرم و وزن کرد. مشخص شد که برخی از مواد پس از گرم شدن سنگین تر می شوند. لاووازیه پیشنهاد کرد که در طی فرآیند گرمایش چیزی به این مواد اضافه می شود. بنابراین، مدل سازی و تجزیه و تحلیل بعدی نتایج منجر به تعریف یک ماده جدید - اکسیژن و تعمیم مفهوم "احتراق" شد. این امر توضیحی برای بسیاری از پدیده های شناخته شده ارائه کرد و افق های جدیدی را در سایر حوزه های علم، به ویژه در زیست شناسی، گشود. معلوم شد که اکسیژن یکی از اجزای اصلی تنفس و تبادل انرژی در حیوانات و گیاهان است.

نمودار ارائه شده در شکل 11.1 نشان می دهد که مدل سازی مرکزی برای مطالعه یک شی است. ساخت یک مدل به شما این امکان را می دهد که تصمیمات آگاهانه ای در مورد بهبود امکانات موجود و ایجاد امکانات جدید، تغییر فرآیندهای مدیریتی آنها و در نهایت تغییر دنیای اطراف خود به سمت بهتر شدن بگیرید.

مدل سازی یک فرآیند خلاقانه استو بنابراین بسیار دشوار است که آن را در یک چارچوب رسمی قرار دهیم. در کلی ترین شکل آن، همانطور که در شکل 11.2 نشان داده شده است، می توان آن را در مراحل نشان داد.

برنج. 11.2. مراحل مدلسازی

هر بار هنگام حل یک مشکل خاص، چنین طرحی ممکن است دستخوش تغییراتی شود: برخی از بلوک ها حذف یا بهبود می یابند، برخی اضافه می شوند. تمام مراحل بر اساس وظیفه و اهداف مدل سازی تعیین می شود.

فرمول بندی مسئله

زندگی دائماً با مشکلاتی روبرو می شود که نیاز به حل دارد. این مشکلات را نمی توان از نظر پیچیدگی حتی با سخت ترین مسائل کتاب های درسی مدرسه مقایسه کرد. مسائل مدرسه به وضوح به شما می گوید که چه چیزی داده می شود و چه چیزی باید به دست آورید و در قسمتی که مشکل ارائه می شود، روش های ممکن برای حل آن توصیه می شود. به عنوان یک قاعده، در زندگی واقعی، شخص با وظایف (مشکلات) در جایی که به صراحت چنین نیست، سر و کار دارد. بنابراین، مهم ترین نشانه یک متخصص توانمند، توانایی طرح مسئله است، یعنی آن را به گونه ای و به زبانی تدوین کند که برای هرکسی که در حل آن مشارکت دارد، به وضوح قابل درک باشد.

مرحله فرمول بندی مسئلهبا سه نکته اصلی مشخص می شود: تشریح مسئله، تعریف اهداف مدلسازی و رسمی سازی مسئله.

شرح وظیفه

بیان یک مشکل، به عنوان یک قاعده، با شرح آن آغاز می شود. این کار در زبان معمولی و در کلی ترین عبارات انجام می شود. در این حالت، شی اصلی، شرایطی که در آن قرار دارد و نتیجه مورد نظر به تفصیل شرح داده می شود، به عبارت دیگر، نقاط شروع و پایان مدل سازی.

با توجه به ماهیت فرمول، تمام وظایف را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد .

به گروه اولمی توان کارهایی را شامل شود که در آنها بررسی چگونگی تغییر ویژگی های یک شیء تحت تأثیر برخی از آن ها ضروری است. این فرمول مشکل معمولاً "چه اتفاقی می افتد اگر؟..." نامیده می شود. مثلاً اگر دو قاشق چایخوری شکر در چای بریزید شیرین می شود؟ یا: اگر قبض آب و برق خود را دو برابر کنید چه اتفاقی می افتد؟

برخی از وظایف تا حدودی گسترده تر فرموله می شوند. اگر ویژگی های یک شی را در یک محدوده معین با یک مرحله خاص تغییر دهید چه اتفاقی می افتد؟ چنین مطالعه ای به ردیابی وابستگی پارامترهای شی به داده های اولیه کمک می کند. به عنوان مثال، مدل انفجار اطلاعات: «یک نفر HJIO را دید و به دوستانش در مورد آن گفت. آنها نیز به نوبه خود اخبار را بیشتر منتشر کردند و غیره.» نظارت بر تعداد اعلان ها در بازه های زمانی مشخص ضروری است.

گروه دوممسئله دارای فرمول تعمیم یافته زیر است: چه تأثیری باید بر روی شیء وارد شود تا پارامترهای آن شرایط داده شده را برآورده کنند؟ این فرمول مسئله اغلب "چگونه آن را حل کنیم؟" نامیده می شود، به عنوان مثال، یک بادکنک پر از هلیوم باید چه حجمی داشته باشد تا با بار 100 کیلوگرمی به سمت بالا برود؟

بیشترین تعداد مشکلات مدل سازی، به عنوان یک قاعده، پیچیده هستند. حل چنین مسائلی با ساختن مدلی برای یک مجموعه از داده های اولیه آغاز می شود. به عبارت دیگر، اول از همه، مشکل "اگر چه اتفاقی می افتد؟ ..." حل می شود. در موارد نادر، اما همچنان اتفاق می افتد که هدف نهایی پس از اولین آزمایش به دست می آید. اغلب اوقات، این اتفاق نمی افتد، و سپس زمانی که پارامترها در یک محدوده خاص تغییر می کنند، شی مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت، بر اساس نتایج مطالعه، پارامترهایی انتخاب می‌شوند تا مدل ویژگی‌های طراحی شده خاصی را برآورده کند. درک این نکته حائز اهمیت است که هر چه محقق با تجربه تر باشد، دامنه داده های ورودی و مرحله آزمایش این محدوده را با دقت بیشتری انتخاب می کند و در نتیجه زودتر به نتیجه پیش بینی شده دست می یابد.

نمونه ای از چنین رویکرد یکپارچه ای حل مسئله به دست آوردن محلول شیمیایی با غلظت معین است: «محلول شیمیایی با حجم 5 قسمت دارای غلظت اولیه 70 درصد است. برای بدست آوردن محلولی با غلظت معین چند قسمت آب باید اضافه کرد؟

ابتدا، غلظت هنگام اضافه کردن 1 قسمت آب محاسبه می شود. سپس با اضافه کردن 2، 3، 4 ... قسمت آب، جدول غلظت ها ساخته می شود. نتیجه به دست آمده به شما امکان می دهد تا به سرعت مدل را با داده های اولیه مختلف دوباره محاسبه کنید. با استفاده از جداول محاسباتی می توانید به این سوال پاسخ دهید: برای بدست آوردن غلظت مورد نیاز چند قسمت آب باید اضافه شود.

بیایید سه مسئله ساده را در نظر بگیریم که با استفاده از مثال هایی از آنها مراحل مدل سازی را بیشتر دنبال می کنیم.

وظیفه 1. تایپ کردن.

متن را تایپ کرده و برای چاپ آماده کنید.

این وظیفه اغلب هنگام ایجاد اسناد مرکب که یکی از عناصر آن متن است، ایجاد می شود. این مشکل به فرمولاسیون مربوط می شود "اگه چی میشه؟...".

وظیفه 2. حرکت ماشین.

سرعت ماشین در حین حرکت چگونه تغییر می کند؟

در این مشکل، قرار است ردیابی کنیم که سرعت یک خودرو در یک بازه زمانی مشخص چگونه تغییر خواهد کرد. این بیانیه مبسوط مشکل است "اگه چی میشه؟...".

وظیفه 3. چیدمان مبلمان.

راحت ترین چیدمان مبلمان نوجوان را در اتاق پیدا کنید.

این مشکل به فرمولاسیون مربوط می شود "چگونه این کار را انجام دهیم تا ...".

هدف از مدل سازی

نکته مهم در مرحله فرمول بندی مسئله، تعیین هدف مدل سازی است. این بستگی به هدف انتخاب شده دارد که کدام ویژگی های شی مورد مطالعه مهم در نظر گرفته می شود و کدامیک دور ریخته می شوند. مطابق با هدف، می توان ابزارها را انتخاب کرد، روش های حل مسئله و فرم هایی را برای نمایش نتایج تعیین کرد.

بیایید اهداف مدل سازی ممکن را در نظر بگیریم.

افراد بدوی طبیعت اطراف را مطالعه کردند تا یاد بگیرند چگونه در برابر عناصر طبیعی مقاومت کنند، از مزایای طبیعی استفاده کنند و به سادگی زنده بمانند.

دانش انباشته شده از نسلی به نسل دیگر به صورت شفاهی، بعدها به صورت نوشتاری و در نهایت از طریق مدل های شی منتقل شد. به این ترتیب یک کره ایجاد شد - مدلی از زمین، که به ما امکان می دهد یک ایده بصری از شکل سیاره خود، چرخش آن حول محور خود و موقعیت قاره ها به دست آوریم. چنین مدل هایی به درک چگونگی ساختار یک شی خاص، یافتن ویژگی های اساسی آن و ایجاد قوانین توسعه و تعامل آن با دنیای خارج کمک می کند. در این مورد، هدف از ساخت یک مدل، درک دنیای اطراف است.

با انباشت دانش کافی، شخص این سوال را از خود می پرسد: "آیا نمی توان برای مقابله با عناصر و استفاده از پدیده های طبیعی برای خدمت به خود، یک شی با ویژگی ها و قابلیت های داده شده ایجاد کرد؟" انسان شروع به ساخت مدل هایی از اشیایی کرد که هنوز وجود نداشتند. این گونه بود که ایده های ایجاد آسیاب های بادی، مکانیسم های مختلف و حتی یک چتر معمولی متولد شد. بسیاری از این مدل ها اکنون به واقعیت تبدیل شده اند. اینها اشیایی هستند که توسط دست انسان ساخته شده اند.

بنابراین، یکی دیگر از اهداف مهم مدل سازی، ایجاد اشیا با ویژگی های مشخص شده است. این هدف با بیان مسئله مطابقت دارد: "چگونه انجام دهیم که..."

هدف از مدل سازیوظایفی مانند "چه اتفاقی می افتد اگر ..." - تعیین عواقب تأثیر بر یک شی و تصمیم گیری صحیح. چنین مدل‌سازی هنگام در نظر گرفتن مسائل اجتماعی و زیست‌محیطی مهم است: اگر کرایه‌های حمل‌ونقل عمومی را افزایش دهیم، یا اگر زباله‌های هسته‌ای را در یک منطقه دفن کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟

به عنوان مثال، برای رهایی سنت پترزبورگ از شر سیلاب های مداوم که خسارات زیادی به بار می آورد، تصمیم گرفته شد که یک سد ساخته شود. در طول طراحی آن، مدل‌های زیادی از جمله مدل‌های در مقیاس کامل، دقیقاً به منظور پیش‌بینی پیامدهای مداخله در طبیعت ساخته شد.

اغلب هدف از مدل‌سازی، کارایی مدیریت یک شی (یا فرآیند) است. از آنجایی که معیارهای مدیریتی می تواند بسیار متناقض باشد، تنها به شرطی مؤثر خواهد بود که "هم گرگ ها تغذیه شوند و هم گوسفندان سالم."

به عنوان مثال، شما باید غذا را در غذاخوری مدرسه بهبود بخشید. از یک طرف، غذا باید شرایط سنی (محتوای کالری، حاوی ویتامین ها و املاح معدنی) را داشته باشد، از طرف دیگر، باید برای اکثر کودکان جذاب باشد و برای والدین آنها مقرون به صرفه باشد، و از سوی دیگر، فناوری پخت و پز باید مطابقت داشته باشد. قابلیت های غذاخوری مدرسه چگونه چیزهای ناسازگار را ترکیب کنیم؟ ساخت یک مدل به یافتن راه حل مناسب کمک می کند.

بیایید به وظایفی که قبلاً توضیح داده شد برگردیم و اهداف مدل سازی را مشخص کنیم.

وظیفه 1.تایپ کردن.

هدف:یک سند معتبر و قابل خواندن به دست آورید.

وظیفه 2.حرکت ماشین.

هدف:روند حرکت را بررسی کنید

وظیفه 3.چیدمان مبلمان.

هدف:بهترین گزینه را برای چیدمان مبلمان از دیدگاه ساکنین پیدا کنید.

تعریف هدف مدل‌سازی به شما این امکان را می‌دهد که به وضوح مشخص کنید کدام داده‌ها اولیه هستند، کدام‌ها در فرآیند مدل‌سازی بی‌اهمیت هستند و چه چیزی به عنوان خروجی لازم است.

رسمی شدن کار

ما در زندگی روزمره مدام با تجلی فرمالیسم به معنای نظم سخت مواجه هستیم. و اگرچه ما اغلب در مورد فرمالیسم با ارزیابی منفی صحبت می کنیم، در برخی موارد نمی توانیم بدون آن کار کنیم. آیا می توان حسابداری و ذخیره سازی داروها را در بیمارستان یا کنترل اعزام در هوانوردی سازماندهی کرد، اگر این فرآیندها مشمول رسمی شدن دقیق نباشند؟ در چنین مواردی به معنای قوانین روشن و درک یکسان آنها از سوی همگان، حسابداری دقیق، فرم های یکسان گزارشگری و غیره است.

معمولاً زمانی در مورد رسمی سازی صحبت می کنیم که قرار است داده های جمع آوری شده با ابزارهای ریاضی پردازش شوند.

کسانی از شما که در سرشماری شرکت کرده‌اید احتمالاً متوجه فرم‌هایی شده‌اید که نقشه‌برداران بر اساس مصاحبه‌هایشان با اعضای خانواده پر کرده‌اند. در این فرم ها جایی برای احساسات وجود نداشت؛ آنها حاوی داده های نظرسنجی رسمی - واحدهایی در ستون های کاملاً تعریف شده بودند. سپس این داده ها با استفاده از روش های ریاضی پردازش شدند. همچنین لازم به ذکر است که پردازش با استفاده از کامپیوتر انجام شده است. کامپیوتر یک ابزار جهانی برای پردازش اطلاعات است، اما برای حل هر مشکلی با استفاده از آن، باید به زبانی دقیق و رسمی ارائه شود. مهم نیست که یک کامپیوتر چقدر یک معجزه تکنولوژیکی به نظر می رسد، نمی تواند زبان انسان را درک کند.

هنگام رسمی کردن یک کار، از توصیف کلی آن شروع می کنند. این به شما امکان می دهد تا نمونه اولیه مدل سازی و ویژگی های اصلی آن را به وضوح برجسته کنید. به عنوان یک قاعده، تعداد زیادی از این ویژگی ها وجود دارد، و برخی از آنها را نمی توان با روابط کمی توصیف کرد. علاوه بر این، مطابق با هدف، لازم است پارامترهایی که شناخته شده اند (داده های اولیه) و باید پیدا شوند (نتایج) برجسته شوند.

همانطور که در بالا ذکر شد، یک نمونه اولیه مدل سازی می تواند یک شی، فرآیند یا سیستم باشد. اگر یک سیستم مدل شود، آنالیز می شود: اجزای سیستم (اشیاء ابتدایی) شناسایی شده و ارتباطات بین آنها مشخص می شود. در طول تجزیه و تحلیل، همچنین لازم است که موضوع سطح جزئیات سیستم حل شود.

رسمی سازی به صورت جستجو برای پاسخ به سؤالاتی انجام می شود که شرح کلی مشکل را روشن می کند.

اجازه دهید وظایفی که قبلاً توضیح داده شده را رسمی کنیم.

وظیفه 1.تایپ کردن.

چه چیزی در حال مدل سازی است؟ شیء "متن" محتوای متن را از کجا می توان دریافت کرد؟ موجود به صورت پیش نویس نوع چاپ مورد نظر چیست؟ سیاه و سفید گزینه های متن چیست؟ تورفتگی پاراگراف، حاشیه سمت راست و چپ، فونت، اندازه و سبک فونت، رنگ (سیاه) چه چیزی باید دریافت کنم؟ متن تایپ، ویرایش و طراحی شده است

وظیفه 2.حرکت ماشین.

چه چیزی در حال مدل سازی است؟ روند حرکت جسم "ماشین" نوع حرکت شتاب یکنواخت در مورد حرکت چه چیزی شناخته شده است؟ سرعت اولیه (V 0)، شتاب (∝)، حداکثر سرعت توسعه یافته توسط ماشین (V Max) چه چیزی باید پیدا شود؟ سرعت (V i) در زمان های معین (t i) زمان ها چگونه تنظیم می شوند؟ از صفر در فواصل مساوی (A t) چه چیزی محاسبات را محدود می کند؟ V i x V حداکثر

ما مشخصات شیء مانند رنگ، نوع بدنه، سال ساخت و مسافت پیموده شده کل، درجه سایش تایر و بسیاری موارد دیگر را در نظر نخواهیم گرفت.

وظیفه 3. چیدمان مبلمان.

چه چیزی در حال مدل سازی است؟ ROOM-FURNITURE اتاق سیستم - آیا سیستم به عنوان یک شی در نظر گرفته می شود یا به عنوان یک سیستم؟ چه عناصری از سیستم ROOM دیوارها، درها، پنجره ها در این کار مهم هستند؟ مبلمان - آیا سیستم به عنوان یک شی در نظر گرفته می شود یا به عنوان یک سیستم؟ چه چیزی در مبلمان گنجانده شده است؟ مبل، میز، کمد، کابینت همه منظوره (برای کتاب، استریو، اسباب بازی و ...)، مجموعه ورزشی دیواری پارامترهای مبلمان طول، عرض، ارتفاع چیست؟ چه پارامترهایی از اتاق در قالب یک طرح مشخص شده است: هندسی مشخص شده است؟ شکل، اندازه، محل پنجره ها و درها چه چیزی را باید تهیه کنید؟ گزینه ای برای راحت ترین چیدمان مبلمان، ارائه شده در قالب یک نقاشی (طرح)

در این مشکل، تقسیم مبلمان به اجزاء نامناسب است. به عنوان مثال، منطقی نیست که به جای میز، مجموعه ای از اشیاء را در نظر بگیرید - رومیزی، کشوها، پاها.

هنگام چیدمان مبلمان، روابط زیر باید در نظر گرفته شود:

♦ ارتفاع مبلمان کمتر از ارتفاع اتاق است. ♦ قطعات مبلمان باید طوری قرار داده شوند که قسمت جلویی آنها به سمت داخل اتاق باشد. ♦ قطعات مبلمان نباید در و پنجره را مبهم کند. ♦ در اطراف مجموعه ورزشی فضای خالی کافی وجود داشته باشد.

هنگام چیدمان مبلمان، باید اتصالات زیر را نیز در نظر بگیرید:

♦ تمام قطعات مبلمان باید به دیوار نزدیک شوند. ♦ میز باید یا کنار پنجره یا نزدیک به پنجره روبه روی دیوار قرار گیرد تا نور از سمت چپ بیفتد.

ما اتصالات بین خود قطعات مبلمان را در نظر نخواهیم گرفت. این بدان معنی است که همه اشیا را می توان در رابطه با یکدیگر به صورت دلخواه قرار داد. این کار را بسیار ساده می کند.

مرحله فرمول‌بندی مسئله، محقق را از توصیف مسئله از طریق درک اهداف مدل‌سازی به سمت رسمی‌سازی آن سوق می‌دهد.

در مدل سازی اساسی است. فرد به طور مستقل و بدون کمک کامپیوتر این مرحله را طی می کند. کار موفقیت آمیز بیشتر در توسعه مدل به صحت بیان مسئله بستگی دارد.

توسعه مدل

مرحله توسعه مدل با ساخت یک مدل اطلاعاتی در اشکال نمادین مختلف آغاز می شود که در مرحله نهایی در یک مدل کامپیوتری تجسم می یابد. در مدل های اطلاعاتی، مسئله به شکلی به خود می گیرد که به فرد اجازه می دهد در مورد انتخاب یک محیط نرم افزاری تصمیم گیری کند و الگوریتم ساخت یک مدل کامپیوتری را به وضوح ارائه دهد.

مدل اطلاعات

انتخاب مهم ترین داده ها هنگام تشکیل یک مدل اطلاعاتی و پیچیدگی آن با هدف مدل سازی تعیین می شود. پارامترهای اشیاء تعریف شده در طول رسمی سازی مسئله به ترتیب نزولی از اهمیت مرتب شده اند. هنگام مدل سازی، نه همه، بلکه فقط برخی از ویژگی های مورد علاقه محقق در نظر گرفته می شود.

اگر عوامل مهم نادیده گرفته شوند، مدل به اشتباه منعکس کننده اصلی (نمونه اولیه) خواهد بود. اگر تعداد زیادی از آنها را رها کنید، ساخت و مطالعه مدل دشوار خواهد بود. در بسیاری از مطالعات، چندین مدل از یک شی ایجاد می شود، که از ساده ترین آنها شروع می شود، با حداقل مجموعه ای از پارامترهای تعیین کننده. سپس با افزودن برخی از ویژگی‌های حذف شده، مدل به تدریج اصلاح می‌شود.

گاهی اوقات می توان کار را قبلاً به شکل ساده شده فرموله کرد، هدف را می توان به وضوح بیان کرد و پارامترهای مدلی که باید در نظر گرفته شوند تعریف شده اند. شما مجبور بودید بارها در درس های ریاضی و فیزیک از این نوع مسائل را حل کنید. با این حال، در زندگی عادی، شما باید اطلاعات را خودتان انتخاب کنید.

نتیجه ساخت یک مدل اطلاعات جدولی از ویژگی های شی است که برای شما آشناست. بسته به نوع کار، جدول ممکن است متفاوت باشد.

بیایید مدل های اطلاعاتی وظایف شرح داده شده در بالا را در نظر بگیریم.

وظیفه 1.تایپ کردن.

مدل اطلاعات

هنگام ساخت یک مدل نشانه های مجازی کامپیوتری (متن یا سند گرافیکی)، مدل اطلاعاتی اشیا، پارامترهای آنها و همچنین مقادیر اولیه اولیه را توصیف می کند که محقق مطابق با تجربه و ایده های خود آن ها را تعیین می کند و سپس در طول کامپیوتر آن را اصلاح می کند. آزمایش

وظیفه 2.حرکت ماشین.

مدل اطلاعات

در مسائل محاسباتی، جدول شامل فهرستی از پارامترهای اولیه، محاسبه شده و حاصل می باشد.

وظیفه 3.چیدمان مبلمان.

مدل اطلاعات

یک مدل اطلاعاتی، به عنوان یک قاعده، به یک شکل نمادین ارائه می شود. جدول نمونه ای از مدل های نمادین است.

گاهی اوقات تکمیل ایده یک شی با سایر اشکال نمادین (نمودار، نقاشی، فرمول) مفید است، اگر این به درک بهتر مشکل کمک کند.

بیایید مدل های علامت را برای کارهایی که در بالا توضیح داده شد در نظر بگیریم.

وظیفه 1.تایپ کردن.

مدل علامت نتیجه حل مسئله است.

وظیفه 2.حرکت ماشین.

مشکل جابجایی خودرو در صورتی واضح‌تر می‌شود که طرحی را ارائه دهید که نشان‌دهنده استفاده‌شده در مشکل را نشان می‌دهد (شکل 11.3).

برنج. 11.3. تصویر برای مشکل حرکت ماشین

مدل ریاضی حرکت ماشین به شکل زیر است:

T i + 1 = t 1 + V i + 1 = V 0 + ∝t 1

یک مدل ریاضی درست ترکیب شده به سادگی در کارهایی که نیاز به محاسبه مقادیر پارامترهای شیء است ضروری است.

برای سیستم ها، مدل اطلاعاتی با نموداری از اتصالات مشخص شده در طول تجزیه و تحلیل تکمیل می شود. نمونه هایی از چنین طرح هایی در بند 8.4 آورده شده است. نمودار اتصال ممکن است مانند شکل 11.4 باشد. در این نمودار، اتصالات با فلش هایی که از یک شی به شی دیگر هدایت می شوند، نشان داده می شوند. فلش های یک طرفه جهت عمل اتصال را نشان می دهد - از شی تعیین کننده به یک مورد تعریف شده. فلش های دو سر نشان می دهد که اشیا متقابلاً بر یکدیگر تأثیر می گذارند. روابط در هنگام ساخت چنین نمودارهایی با فلش های نقطه چین نشان داده می شوند.

ماهیت اتصال را می توان در نزدیکی فلش توضیح داد.

برنج. 11.4. نمونه ای از نمودار اتصالات بین اشیاء سیستم

وظیفه 3.چیدمان مبلمان.

نمودار اتصالات و روابط در شکل 11.5 ارائه شده است.

برنج. 11.5. طرح اتصالات و روابط با مشکل چیدمان مبلمان

فرم های نمادین می توانند ظاهر متفاوتی داشته باشند.

به عنوان مثال، هنگام ایجاد نقشه های جغرافیایی یا تاریخی، سیستمی از نمادها توسعه می یابد.

و فقط برای کارهای ساده که از نظر محتوا آشنا هستند، مدل های علامت مورد نیاز نیست.

فرآیند خلاقیت و تحقیق همیشه شامل جستجوی دردناک برای یک شکل نمادین و تصویری از نمایش یک مدل است. پیش از این، این روند با سبدهایی از پیش نویس های دور ریخته شده همراه بود. امروزه که رایانه به ابزار اصلی محقق تبدیل شده است، بسیاری از افراد ترجیح می دهند طرح ها و فرمول های اولیه را مستقیماً روی رایانه ترسیم و یادداشت کنند و در زمان و کوه های کاغذ صرفه جویی کنند.

مدل کامپیوتری

اکنون که مدل نشانه اطلاعات شکل گرفته است، می توانید مدل سازی کامپیوتری واقعی - ایجاد یک مدل کامپیوتری را آغاز کنید. این سؤال بلافاصله در مورد ابزارهایی که برای این کار مورد نیاز است، یعنی در مورد ابزارهای مدل سازی، مطرح می شود.

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

بسته های نرم افزاری زیادی وجود دارد که امکان ساخت و مطالعه مدل ها (شبیه سازی) را فراهم می کند. هر محیط نرم افزاری ابزارهای خاص خود را دارد و به شما امکان می دهد با انواع خاصی از مدل های اطلاعاتی کار کنید. بنابراین محقق با این پرسش دشوار مواجه است که مناسب ترین و مؤثرترین محیط را برای حل مسئله انتخاب کند. باید گفت که همین مشکل را می توان با استفاده از محیط های مختلف حل کرد.

در ابتدا، سال ها پیش، رایانه ها فقط برای حل مسائل محاسباتی مورد استفاده قرار می گرفتند. برای این کار نیاز به نوشتن برنامه به زبان های برنامه نویسی خاص بود. با توسعه نرم افزار و سخت افزار، دامنه وظایفی که می توان با استفاده از رایانه حل کرد، به طور قابل توجهی گسترش یافته است.

در محیط برنامه نویسی، اکنون می توانید نه تنها محاسبه سنتی پارامترهای شی را انجام دهید، بلکه می توانید یک مدل فیگوراتیو (نقاشی، نمودار، انیمیشن) با استفاده از ابزارهای زبان گرافیکی بسازید.

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. قابلیت های محیط های نرم افزاری خاص را در کلاس های عملی آموختید. انتخاب محیط نرم افزار متناسب با نوع اطلاعات در مبحث 9 و 10 مورد بحث قرار گرفت.

انتخاب محیط نرم افزار، الگوریتم ساخت یک مدل کامپیوتری و همچنین شکل ارائه آن را تعیین می کند.

به عنوان مثال، این می تواند یک نمودار جریان باشد. شکل 11.6 الگوریتم مسئله حرکت خودرو را در قالب بلوک دیاگرام نشان می دهد. با استفاده از فلوچارت به عنوان راهنما می توان مشکل را در محیط های مختلف حل کرد. در محیط برنامه نویسی، برنامه ای است که به زبان الگوریتمی نوشته شده است. در محیط های کاربردی، این مجموعه ای از تکنیک های تکنولوژیکی است که منجر به حل یک مشکل می شود.

برنج. 11.6. نمایش الگوریتم در قالب بلوک دیاگرام

به عنوان مثال، هنگام مدل‌سازی در یک ویرایشگر گرافیکی یا واژه‌پرداز، الگوریتم را می‌توان به صورت کلامی ارائه کرد و توالی اقدامات برای ایجاد اشیاء و در صورت نیاز، تکنیک‌های تکنولوژیکی را توصیف کرد. هنگام توسعه یک الگوریتم برای ساخت یک مدل در صفحات گسترده، توجه ویژه ای به شناسایی مناطق داده های اولیه و محاسبه شده و قوانین نوشتن فرمول های اتصال داده ها از مناطق مختلف 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. انواع نرم افزار به شما امکان می دهد مدل نماد اطلاعات اصلی را به یک کامپیوتر تبدیل کنید و یک آزمایش کامپیوتری انجام دهید.

بیایید گزینه های ممکن برای انتخاب یک محیط کامپیوتر را برای مثال های بالا در نظر بگیریم. انصافاً باید توجه داشت که مشکلات ارائه شده به عنوان تصویر قابل حل هستند و اغلب بدون استفاده از رایانه حل می شوند.

وظیفه 1.تایپ کردن.

یک محیط پردازشگر کلمه به طور سنتی برای مدل سازی اسناد متنی استفاده می شود.

وظیفه 2.حرکت ماشین.

برای کارهایی که نیاز به بدست آوردن مقادیر محاسبه شده دارند، یک محیط صفحه گسترده مناسب است. در این محیط، اطلاعات و مدل های ریاضی در یک جدول شامل سه حوزه: داده های اولیه، محاسبات میانی و نتایج ترکیب می شوند. صفحه گسترده نه تنها به شما امکان می دهد سرعت های مورد نیاز را محاسبه کنید، بلکه برنامه حرکت خودرو را نیز بسازید.

مشکل مشابهی را می توان با موفقیت در یک محیط برنامه نویسی حل کرد. به عنوان مثال، محیط LogoMira به شما امکان می دهد مقادیر سرعت یک ماشین را در فواصل زمانی منظم محاسبه کنید و همچنین یک طرح متحرک همراه ایجاد کنید که در آن ماشین حرکت می کند و مقادیر محاسبه شده در فواصل زمانی منظم ظاهر می شوند.

وظیفه 3.چیدمان مبلمان.

نتیجه حل مشکل راحت ترین گزینه برای چیدمان مبلمان است که به یک شکل ارائه شده است: ذهنی، در قالب یک نقاشی (طرح)، در قالب یک توضیح. خیلی اوقات، چنین مشکلی "در ذهن" حل می شود. اما اگر نیاز دارید که استدلال خود را به شکل نمادین درآورید، هر محیطی که به شما امکان می دهد با گرافیک کار کنید، این کار را انجام می دهد. این می تواند یک ویرایشگر گرافیکی، جعبه ابزار گرافیکی وکتور داخلی یک پردازشگر کلمه یا یک محیط برنامه نویسی باشد.

بشریت در طول تاریخ خود از روش ها و ابزارهای مختلفی برای ایجاد مدل های اطلاعاتی استفاده کرده است. در حال حاضر، مدل‌های اطلاعاتی معمولاً با استفاده از فناوری‌های رایانه‌ای مدرن ساخته و مطالعه می‌شوند.

مدل سازی کامپیوتری یکی از روش های موثر برای مطالعه سیستم های پیچیده است. مدل‌های رایانه‌ای اغلب ساده‌تر و راحت‌تر برای مطالعه هستند؛ آنها انجام آزمایش‌های محاسباتی را ممکن می‌سازند، که اجرای واقعی آنها دشوار است یا ممکن است نتیجه غیرقابل پیش‌بینی به همراه داشته باشد.

استفاده از کامپیوتر برای مطالعه مدل های اطلاعاتی اشیا و سیستم های مختلف، مطالعه تغییرات آنها را بسته به مقدار پارامترهای خاص ممکن می سازد.

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

1. بیان مسئله. ساخت مدل اطلاعات توصیفی (شناسایی 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 تعدیل مدل مورد مطالعه.

بر اولیندر مرحله تحقیق یک شی یا فرآیند، معمولاً یک مدل اطلاعات توصیفی ساخته می‌شود. نکته مهم در این مرحله تعیین هدف از مدل سازی است. این بستگی به هدف انتخاب شده دارد که کدام ویژگی های شی مورد مطالعه مهم در نظر گرفته می شود و کدامیک دور ریخته می شوند. مطابق با هدف، می توان ابزارها را انتخاب کرد، روش های حل مسئله و فرم هایی را برای نمایش نتایج تعیین کرد.

بر 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 مقادیر اولیه و نهایی خصوصیات اشیاء ثابت می شود و محدودیت هایی نیز بر مقادیر مجاز این ویژگی ها اعمال می شود. . علاوه بر این، مطابق با هدف، لازم است پارامترهایی که شناخته شده اند (داده های اولیه) و باید پیدا شوند (نتایج) برجسته شوند.

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

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

ایجاد الگوریتم 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 (صفحه گسترده، DBMS و غیره).

در فرآیند ایجاد یک مدل رایانه ای، توسعه یک رابط گرافیکی مناسب که به شما امکان می دهد مدل رسمی را تجسم کنید، و همچنین در مرحله مطالعه مدل، یک گفتگوی تعاملی بین یک شخص و یک رایانه را پیاده سازی کنید، مفید است.

چهارممرحله تحقیق مدل اطلاعاتی شامل انجام 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 چنین طرحی همیشه تست مدل است. آزمایش کردن- روند بررسی صحت ساخت 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 از درستی مدل ساخته شده اطمینان پیدا کردید، می توانید مستقیماً به تحقیق بروید.

این طرح باید شامل یک آزمایش یا یک سری آزمایش باشد که اهداف مدلسازی 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 تنظیم مدل مورد مطالعه است. اگر نتایج آزمایش ها و آزمایش ها با اهداف کار مطابقت نداشته باشد، به این معنی است که در مراحل قبلی اشتباهاتی صورت گرفته است. این ممکن است فرمول نادرست مسئله، یا ساخت بیش از حد ساده شده یک مدل اطلاعاتی، یا انتخاب ناموفق روش یا محیط مدل سازی، یا نقض تکنیک های تکنولوژیکی در هنگام ساخت یک مدل باشد. اگر چنین خطاهایی شناسایی شوند، مدل نیاز به تنظیم دارد، یعنی بازگشت به یکی از مراحل قبلی. این فرآیند تا زمانی تکرار می شود که نتایج تجربی به اهداف مدل سازی برسند. هدف نهایی مدل‌سازی، تصمیم‌گیری است که باید بر اساس تحلیل جامع نتایج مدل‌سازی اتخاذ شود.

همانطور که بشریت توسعه می یابد، داده های ما و امکانات استفاده از آن ساختار یافته و بهینه می شود. در این مورد، مدل اطلاعات کلیدی است. امروزه این یک ابزار برنامه ریزی بسیار کم ارزش است. برای شکستن این روند، باید امکانات آن را به مخاطب گفت، کاری که نویسنده این مقاله انجام خواهد داد.

مدل اطلاعات چیست؟ توضیحات و ساختار

این چیزی است که مدل شی نامیده می شود. این به شکل اطلاعاتی ارائه می شود که پارامترها و متغیرهایی را که برای یک مورد خاص ضروری هستند، ارتباطات بین آنها و همچنین ورودی ها و خروجی های داده ها را توصیف می کند، که وقتی تغذیه می شود، می تواند بر نتیجه به دست آمده تأثیر بگذارد. آنها را نمی توان دید یا لمس کرد. به طور کلی، آنها تجسم مادی ندارند، زیرا آنها تنها بر اساس استفاده از اطلاعات ساخته شده اند. این شامل داده هایی است که وضعیت جسم، ویژگی های اساسی، فرآیندها و پدیده ها و همچنین ارتباط با محیط خارجی را مشخص می کند. این فرآیند را توصیف مدل اطلاعاتی می نامند. این اولین قدم توسعه است. یک مدل اطلاعاتی تمام عیار معمولاً توسعه پیچیده ای است که می تواند ساختارهای زیادی داشته باشد که در مقاله در سه نوع اصلی خلاصه شده است:

1. توصیفی. این شامل مدل هایی می شود که به زبان های طبیعی ایجاد می شوند. آنها می توانند هر ساختار دلخواه را داشته باشند که مناسب شخصی که آنها را می سازد.
2. رسمی. این شامل مدل هایی می شود که به زبان های رسمی (علمی، حرفه ای یا تخصصی) ایجاد می شوند. به عنوان مثال می توان به موارد زیر اشاره کرد: انواع جداول، فرمول ها، نمودارها، نقشه ها، نمودارها و سایر سازه های مشابه.
3. رنگی. این شامل مدل‌هایی می‌شود که با استفاده از معناشناسی زبان طبیعی مفاهیم رنگی و همچنین محمولات هستی‌شناختی آنها ایجاد شده‌اند. دومی به عنوان توانایی تشخیص معانی قوانین و معانی رنگ درک می شود. نمونه هایی از مدل های رنگی شامل مدل هایی است که با استفاده از چارچوب نظری و روش شناسی مناسب ساخته شده اند.

همانطور که می بینید، جزء اصلی داده ها، ساختار و روش پردازش آن است. با توسعه این ایده، می توانیم اضافه کنیم که یک مدل اطلاعات نموداری است که ماهیت یک شی خاص و همچنین تمام مراحل لازم برای مطالعه آن را توصیف می کند. برای توصیف کامل‌تر ویژگی‌ها، از متغیرها استفاده می‌شود. آنها ویژگی هدفی را که روی آن کار می شود جایگزین می کنند. و در اینجا ساختار مدل اطلاعاتی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.

بیایید یک مثال بزنیم. توضیحات جارو و دستورالعمل استفاده از آن یک مدل اطلاعاتی برای نظافتچی است. اما این همه ماجرا نیست. شرح و فرآیند تکنولوژیکی ساخت جارو، همانطور که در مستندات مربوطه ذکر شده است، یک مدل اطلاعاتی و الگوریتمی است که سازنده توسط آن آن را می سازد. همانطور که می بینید، مهمترین ویژگی های جسم منعکس شده است. در واقعیت، البته، مدل اطلاعاتی تنها یک توصیف تقریبی است. در نتیجه می توان گفت که این داده ها که با کمک آنها شناخت واقعیت انجام می شود، نسبتاً درست هستند.

رده بندی کلی

چه مدل های اطلاعاتی وجود دارد؟ طبقه بندی بر اساس خود تعریف است:

1. بسته به تعداد متغیرها به دو دسته پویا و آماری تقسیم می شوند.
2. با توجه به روش توصیف، آنها می توانند نمادین، طبیعی، رسمی باشند.
3. بسته به ویژگی های طراحی، متغیرها به نمودار، گرافیک، ایدئوگرافیک، متن، الگوریتمی و جدولی تقسیم می شوند.

انواع مدل های اطلاعاتی

هر دو موضوع فیزیکی و ایده آل تجزیه و تحلیل را می توان مطالعه کرد. این منجر به این واقعیت می شود که هیچ مدل اطلاعاتی یکسانی وجود ندارد که بتوان با مجموعه ای از ابزارها به آنها نزدیک شد. بنابراین، شما باید از رویکردهای جداگانه و چیز خاصی استفاده کنید که به شما امکان مطالعه یا کشف حوزه موضوعی را می دهد. بر اساس چنین قضاوت هایی، مرسوم است که سه نوع مدل اطلاعاتی را متمایز کنیم:

1. ریاضی. به لطف آنها، آنها پدیده ها و فرآیندهایی را مطالعه می کنند که در قالب کلی ترین قوانین ریاضی یا اشیاء انتزاعی ارائه می شوند که برای بیان قوانین طبیعت یا ویژگی های درونی مشاهده شده کافی است. همچنین برای تأیید قواعد استدلال منطقی استفاده می شود.
2. کامپیوتر. برای توصیف مجموعه‌ای از متغیرها استفاده می‌شود که با انواع داده‌های انتزاعی نشان داده می‌شوند و مطابق با الزامات محیط پردازش EOM ارائه می‌شوند.
3. مواد. این نامی است که به بازتاب عینی یک جسم داده می شود که خواص هندسی و فیزیکی خود را حفظ می کند (کره، اسباب بازی، مانکن). آزمایش های شیمیایی نیز به عنوان مدل های مواد طبقه بندی می شوند.

انواع مدل های اطلاعاتی

از آنجایی که آنها مجموعه ای از اطلاعات هستند، اغلب وضعیت و ویژگی های یک شی، پدیده، فرآیند و تعامل آنها با دنیای اطراف را مشخص می کنند. بسته به نحوه ارائه و بیان آنها، دو نوع مدل اطلاعاتی وجود دارد:

1. کلامی. آنها در نتیجه فعالیت ذهنی انسان ایجاد می شوند و به صورت شفاهی یا با استفاده از حرکات نمایش داده می شوند.
2. نمادین. برای بیان آنها از نقشه ها، نمودارها، نمودارها و فرمول ها استفاده می شود.

برای ایجاد آنها چه چیزی لازم است؟

اطلاعات و تا حد امکان دقیق. هر چه داده های ارائه شده بیشتر با شاخص واقعی مطابقت داشته باشد، مدل به طور موثرتری در عمل اعمال می شود. برای توسعه یک مدل، ابتدا تمام اطلاعات ممکن جمع آوری می شود. حذف می شود و آن چیزی که بیشترین ارزش را برای محقق فراهم می کند باقی می ماند. تجزیه و تحلیل اطلاعات مورد علاقه انجام می شود که بر اساس آن ساختار یافته است. و بسته به اهداف، محقق مدل لازم را از بلوک های منفرد داده می سازد. سپس جستجوی خطاها و رفع تضادها انجام می شود. هنگامی که این مرحله تکمیل شد، توسعه مدل اطلاعاتی نیز کامل در نظر گرفته می شود.

در کجا از مدل های اطلاعاتی استفاده می شود؟

هر کجا. فقط این نامگذاری به دلیل ماهیت علمی بیش از حد آن همیشه در عمل استفاده نمی شود. دستورالعمل های کامپیوتر، تلویزیون، تلفن، بطری های آب مستعمل، باتری ماشین تنها چند نمونه هستند. مدل اطلاعاتی نیز فناوری تولید کمباین، تراکتور، هواپیما، کامیون، تریلر و ساختمان است. همانطور که می بینید، هم در زندگی روزمره و هم در صنعت کاربرد دارد. اما خود اصطلاح "مدل اطلاعاتی" در حوزه اخیر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا فرآیندهای پیچیده تری در اینجا با مشارکت تعداد زیادی از مردم انجام می شود.

نمونه خلقت

بیایید سعی کنیم با جزئیات تجزیه و تحلیل کنیم که مدل اطلاعات چیست. آنقدرها هم که به نظر می رسد سخت نیست. بیایید صفحه کلید را به عنوان مثال در نظر بگیریم. شما می توانید دو جهت را در مورد کاربر تعریف کنید: توضیحات و تنظیمات پیکربندی. اولاً، او به طور مؤثر در حاشیه می نویسد که چه محصول خوبی است، چه کاری می تواند انجام دهد و کار کردن با آن چقدر راحت است. تجزیه و تحلیل فن آوری های پیشرفته مورد استفاده در ایجاد آن، مزایای زیست محیطی و موارد مشابه دیگر. نکته اصلی این است که لطفا. اما هنوز نیازی به دروغ گفتن نیست، زیرا این کار عواقب نامطلوبی خواهد داشت.

ثانیاً، مشکلات پیکربندی در حال بررسی است. می توانید با کمک تصاویر روی درج به آنها پاسخ دهید، که نشان می دهد کانکتور صفحه کلید را کجا وارد رایانه کنید. همچنین ممکن است یک کیت تعمیر کوچک، دستورالعمل‌های استفاده از آن، ویژگی‌های ساخت دستگاه، نحوه جدا کردن آن در صورت بروز مشکلات خاص - و تعدادی سؤال دیگر که فقط توسط کاربران قابل فکر کردن و پاسخگویی هستند، گنجانده شود.

ویژگی های خاص

هر چه داده ها بیشتر باشد، توصیف مدل اطلاعاتی پیچیده تر خواهد بود. اینها دو روی سکه هستند: شما باید بین دقت و عملکرد یکی را انتخاب کنید. برای اینکه زیاد از حد دور نشوید یا از توضیح ضعیف موضوع جلوگیری کنید، باید از قبل وظایف مورد مطالعه و عمق تجزیه و تحلیل آنها را مشخص کنید. شما باید به تمام مسائل موجود رسیدگی کنید، زیرا هر مشکلی که در این مرحله ایجاد شود فقط کار در آینده و نیاز به صرف هزینه برای حل تعارض را اضافه می کند.

بررسی جنبه های مدل سازی اطلاعات

از دیدگاه علمی، سایبرنتیک به این موضوع می پردازد. بنابراین، اگر تمایل به تعمیق دانش خود در این زمینه دارید، چندین کتاب اخیراً منتشر شده را تهیه کنید و آنها را به دقت مطالعه کنید. اگرچه می توانید به روشی متفاوت دریابید که ساده ترین مدل های اطلاعاتی چیست. علوم کامپیوتر می تواند پایه های لازم را فراهم کند، اما برای دستیابی به دامنه کامل دانش، سایبرنتیک نیاز است. در چارچوب آن، می‌توان نه تنها با اصول مدل‌سازی دقیق آشنا شد، بلکه در مورد پیشرفت‌های موجود و همچنین امکانات کاربرد آن‌ها نیز آشنا شد.

نتیجه

مدل اطلاعاتی اگر به درستی استفاده شود ابزار مهم و مفیدی است. هنگام ایجاد سیستم های پیچیده (به عنوان مثال، نرم افزار)، به شما امکان می دهد مسائل فنی اساسی را حل کنید و ناسازگاری های احتمالی را از بین ببرید. این مقاله حاوی دانشی در مورد مدل های اطلاعاتی، نحوه ایجاد آنها و سایر اطلاعات مفید است که در عمل مفید خواهد بود.

به عنوان یک قاعده، مشکلات عملی کاملاً واضح از دیدگاه کاربر فرموله می شوند، اما چنین فرمول بندی وضوح و دقت کافی ندارد.

§ موثرترین رژیم غذایی (پر کالری، متنوع و ارزان) را در غذاخوری مدرسه و غیره ایجاد کنید.

برای اینکه چنین مشکلی با استفاده از رایانه حل شود، باید انجام شود بیان مسأله : دریابید که چه چیزی شناخته شده است و چه چیزی از تصمیم حاصل می شود و همچنین ورودی ها و نتایج چگونه با هم مرتبط هستند. برای این مهم است که تعیین کنید خواص ضروریاشیاء و پدیده های مورد بحث در مسئله، و از چیزهای بی اهمیت غافل شوید.

گاهی این موضوع فراموش می شود. به عنوان مثال، اگر مشکلی مستلزم تعیین مساحت سطح بالایی یک میز (رومیزی) باشد، بدون تردید می گویند که اندازه گیری طول و عرض ضروری است. با این حال، یکی از ویژگی های مهم جدول ممکن است گرد بودن آن باشد، بنابراین صحبت در مورد طول و عرض دشوار است. علاوه بر این، حتی اگر مشخص شود که کانتر دارای شکل مستطیلی است، باید توافق کرد که بی نظمی های کوچک تأثیر قابل توجهی در اندازه منطقه ندارد.

همچنین تعیین اینکه در چه چیزی مهم است واحدهاو از چه چیزی دقتاندازه گیری ها و محاسبات انجام خواهد شد. علاوه بر این، شما باید تعیین کنید محدودیت های، بر مقادیر احتمالی داده ها و نتایج اولیه تحمیل شده است. در مثال جدول مستطیلی، طول و عرض نمی توانند اعداد منفی باشند و همچنین نمی توانند به طور غیر واقعی بزرگ یا کوچک باشند.

همه این اطلاعات فرم می گیرد مدل اطلاعات وظیفه .

ویژگی اصلی مدل ساده سازی پدیده مورد مطالعه با حفظ خواص اساسی آن است. مدل اطلاعاتی یک کار را می توان اطلاعات مربوط به اشیاء و پدیده های ظاهر شده در کار نامید که از نقطه نظر کار مهم هستند و به صورت متنی، عددی یا سیگنال دیگر ثبت می شوند.

مراحل ساخت یک مدل اطلاعاتی:

1. خصوصیات ذاتی و غیر ضروری اشیاء و پدیده های شرح داده شده در مسئله را تعیین کنید.

2. مشخصات اشیاء و پدیده هایی که از نظر تکلیف قابل توجه هستند را شناسایی کنید و بر این اساس داده های اولیه را تعیین کنید. برای داده های اولیه که به صورت عددی بیان می شوند، واحدهای اندازه گیری را به هم مرتبط کنید، دقت را تعیین کنید و محدودیت های اعمال شده بر مقادیر آنها را نشان دهید.

3. مشخص کنید که نتیجه حل مسئله چیست و به چه شکلی باید به دست آید. محدودیت ها را مشخص کنید.

4. ارتباط بین داده های ورودی و نتایج را شناسایی کنید. اگر بتوان چنین پیوندهایی را به زبان ریاضیات بیان کرد، پس از آن صحبت می کنیم مدل ریاضی مسئله به عنوان یک مورد خاص از یک مدل اطلاعاتی.

5. روش دستیابی به نتیجه را تعیین کنید.

رسمی شدن کار

در این مرحله، مدل اطلاعات ثابت می شود، شکل ارائه داده هایی که مدل اطلاعات را تشکیل می دهد انتخاب می شود، راحت ترین برای پردازش کامپیوتری. اغلب دو مرحله اول مرز مشخصی ندارند و می توانند به عنوان یک کل واحد در نظر گرفته شوند.

بیایید به یک مثال نگاه کنیم.

وظیفه. مشخص کنید مسافرانی که با ماشین از پارکینگ به ایستگاه رفته‌اند به قطار می‌رسند یا خیر.

ساخت مدل اطلاعاتی ویژگی های ضروری عبارتند از: فاصله از پارکینگ تا ایستگاه. زمان باقی مانده قبل از حرکت قطار؛ ماهیت حرکت وسیله نقلیه فرض کنید خودرو با سرعت اولیه مشخص و شتاب ثابت حرکت می کرد. سپس زمانی که خودرو در جاده بوده است باید با ذخیره زمانی موجود مقایسه شود و نتیجه مناسب گرفته شود. زمان سفر را می توان از رابطه بین مسافت، سرعت اولیه و شتاب تعیین کرد که داده های اولیه خواهد بود. همه این ویژگی ها دارای مقادیر عددی (اعداد واقعی) هستند و باید مثبت باشند. نتیجه میانی - زمان سفر - نیز باید به عنوان یک عدد مثبت بیان شود. علاوه بر این، مقادیر اولیه سرعت و شتاب باید در حد منطقی باشد. واحدهای اندازه گیری: کیلومتر، ساعت، کیلومتر در ساعت، کیلومتر در ساعت.

رسمی سازی.

اطلاعات اولیه:

S - فاصله از پارکینگ تا ایستگاه

tz - رزرو زمانی قبل از حرکت قطار

V 0 - سرعت اولیه

الف - شتاب

نتیجه: پیامی در مورد اینکه آیا مسافران قطار را خواهند گرفت یا خیر.