informacijski model– model objekta, predstavljen u obliku informacija koje opisuju parametre i varijable objekta koji su bitni za ovo razmatranje, veze između njih, ulaze i izlaze objekta, te omogućavaju, dajući informacije modelu o promjenama u ulazne vrijednosti, za modeliranje mogućih stanja objekta.
Informacijski modeli se ne mogu dodirnuti niti vidjeti, nemaju materijalno utjelovljenje, jer su izgrađeni samo na informacijama. Informacijski model je skup informacija koji karakteriziraju bitna svojstva i stanja predmeta, procesa, pojave, kao i odnos s vanjskim svijetom.
Informacijski model je formalni model ograničenog skupa činjenica, koncepata ili uputa dizajniranih da zadovolje određeni zahtjev.
Za izgradnju informacijskog modela potrebno je proći kroz nekoliko faza prikazanih u shemi 3. Proces koji se provodi od „objekta znanja” do „formalne konstrukcije” naziva se „formalizacija”, a obrnuti proces – „ interpretacija” - najčešće se koristi u spoznaji svijeta i učenju .
Informacijsko modeliranje temelji se na tri postulata:
sve je sastavljeno od elemenata;
elementi imaju svojstva;
elementi su međusobno povezani.
Objekt na koji se ti postulati odnose može se predstaviti informacijskim modelom.
Faze izgradnje informacijskog modela.
F Predmet znanja I
O Kognitivni subjekti H
P Osobno zastupanje T
M Formirana misao E
"Živa" riječ P
L Snimljena riječ R
I Znanstveni tekst R
H Formalne konstrukcije E
Klasifikacije informacijskih modela:
- prema opisu:
Uz pomoć formalnih jezika (jezik matematike, tablice, programski jezici, proširenje ljudskog prirodnog jezika, itd.);
Grafički (dijagrami toka, dijagrami, grafikoni itd.).
- prema namjeni stvaranja:
Klasifikacija (stablo, genealoško stablo, stablo imenika u računalu);
Dinamički (u pravilu se grade na temelju rješavanja diferencijalnih jednadžbi i služe za rješavanje problema upravljanja i prognoze).
- po prirodi modeliranog objekta:
Deterministički (određeni), za koji su poznati zakoni po kojima se objekt mijenja ili razvija;
Probabilistički (obrada statističke nesigurnosti i nekih vrsta nejasnih informacija).
Povijesno podrijetlo i metodološki značaj pojmova modela i analogije.
Riječ "model" dolazi od latinske riječi "modulus", što znači "mjera", "uzorak". Njegovo izvorno značenje povezivalo se s umijećem građenja, a u gotovo svim europskim jezicima koristilo se za označavanje slike ili prototipa, ili stvari slične u nečemu drugoj stvari.
Modeliranje u znanstvenim istraživanjima počelo se koristiti u antičko doba i postupno zahvatilo sva nova područja znanstvenih spoznaja: tehničko oblikovanje, graditeljstvo i arhitekturu, astronomiju, fiziku, kemiju, biologiju i, konačno, društvene znanosti. 20. stoljeće je metodi modeliranja donijelo veliki uspjeh i priznanje u gotovo svim granama moderne znanosti. Međutim, metodologiju modeliranja već dugo razvijaju pojedine znanosti neovisno jedna o drugoj. Nije postojao jedinstven sustav pojmova, jedinstvena terminologija. Tek se postupno počela shvaćati uloga modeliranja kao univerzalne metode znanstvene spoznaje.
Pojam "model" naširoko se koristi u različitim sferama ljudske djelatnosti i ima mnoga semantička značenja. U ovom dijelu ćemo razmotriti samo takve modele koji su alati za stjecanje znanja.
Na ovaj način, model- pojednostavljeni prikaz stvarnog predmeta, procesa ili pojave. Model je takav materijalni ili mentalno predstavljeni objekt koji u procesu istraživanja zamjenjuje izvorni predmet tako da njegovo neposredno proučavanje daje nova saznanja o izvornom objektu.
pod simulacijom razumije se proces izgradnje, proučavanja i primjene modela. Usko je povezan s kategorijama kao što su apstrakcija, analogija, hipoteza itd. Proces modeliranja nužno uključuje konstrukciju apstrakcija, zaključivanje po analogiji i izgradnju znanstvenih hipoteza. Modeliranje- izgradnja modela za proučavanje i proučavanje predmeta, procesa, pojava.
Objektni modeli trebaju odražavati nešto što stvarno postoji. Stoga se objektni modeli često shvaćaju kao apstraktna generalizacija objekata iz stvarnog života. Na primjer, objektni modeli mogu biti kopije arhitektonskih struktura, Sunčevog sustava, strukture parlamentarne moći u zemlji itd. Model može opisati fenomene žive i nežive prirode, i to ne samo jednu, već čitavu klasu pojava sa zajedničkim svojstvima. Modeli predmeta ili pojava odražavaju svojstva originala - njegove karakteristike, parametre.
Također možete kreirati modele procesa, t.j. modelirati djelovanje na materijalne objekte: tijek, uzastopna promjena stanja, faze razvoja jednog objekta ili njihovog sustava. Primjeri za to su dobro poznati: to su modeli ekonomskih ili ekoloških procesa, razvoja svemira ili društva itd.
Metodološka osnova modeliranja.
Teorija modeliranja temelji se na sustavnom pristupu. Sustavni pristup je da istraživač pokušava proučiti ponašanje sustava u cjelini, a ne fokusirati se na njegove pojedinačne dijelove. Ovaj pristup temelji se na prepoznavanju da čak i ako svaki element ili podsustav ima optimalan dizajn ili funkcionalne karakteristike, rezultirajuće ponašanje sustava kao cjeline može biti samo suboptimalno zbog interakcije između njegovih pojedinačnih dijelova.
Sve veća složenost organizacijskih sustava i potreba za prevladavanjem te složenosti učinili su pristup sustavima sve potrebnijom istraživačkom metodom.
Određeni skup elemenata razmatranog sustava može se predstaviti kao njegov podsustav. Smatra se da podsustavi uključuju neke dijelove sustava koji neovisno funkcioniraju. Stoga je za pojednostavljenje postupka istraživanja u početku potrebno ispravno identificirati podsustave složenog sustava, odnosno odrediti njegovu strukturu. Struktura sustava je skup odnosa između njegovih komponenti (podsustava) koji je stabilan u vremenu. A uz sustavni pristup, važan je korak odrediti strukturu proučavanog, opisanog sustava.
Sustav je cjelina sastavljena od dijelova. Sustav je skup elemenata koji su međusobno u odnosima i vezama i čine određenu cjelovitost i jedinstvo.
računalni model.
računalni model– model implementiran pomoću softverskog okruženja.
Kada se radi s računalom kao alatom, treba imati na umu da ono radi s informacijama. Stoga treba polaziti od toga koje informacije i u kojem obliku računalo može percipirati i obraditi. Suvremeno računalo sposobno je raditi sa zvukom, videom, animacijom, tekstom, dijagramima, tablicama itd. Ali za korištenje čitavog niza informacija potrebna je i tehnička (hardverska) i softverska (softverska) podrška. Oba su alati za računalno modeliranje. Sada postoji širok raspon programa koji vam omogućuju stvaranje različitih vrsta računalnih simboličkih modela: procesori teksta, uređivači formula, proračunske tablice, sustavi za upravljanje bazama podataka, profesionalni sustavi dizajna, kao i različita programska okruženja.
Suvremena računala pružaju široke mogućnosti za modeliranje različitih pojava i procesa. U obrazovnom procesu računalo ne smije samo zamijeniti ploču, plakat, filmski i dijaprojektor, prirodni eksperiment. Takva je zamjena svrsishodna samo kada će korištenje računala dati značajan dodatni učinak u odnosu na korištenje drugih nastavnih sredstava.
računalna simulacija (CM) je obećavajuća metoda unaprjeđenja obrazovnog procesa. Sve više dobiva na važnosti u suvremenim znanstvenim spoznajama, a osim toga, trenutno postaje popularno didaktičko sredstvo. Razmotrimo ovaj smjer detaljnije.
Predmet CM je proučavanje procesa i pojava uz pomoć računala, koje u ovom slučaju djeluje kao eksperimentalna postava. Pri korištenju QM-a za rješavanje problema izdvajaju se faze postavljanja problema, izrade modela, računalnog (računskog) eksperimenta i analize rezultata simulacije. Ako rezultati simulacije ne odgovaraju cilju, potrebno je vratiti se na prethodne faze.
matematički modeli.
Matematičko modeliranje omogućuje korištenje matematičkih simbola i ovisnosti kako bi se napravio opis procesa u tijeku.
Matematički model- ovo je skup matematičkih objekata i odnosa između njih, koji na odgovarajući način odražavaju svojstva i ponašanje predmeta koji se proučava. Model se smatra adekvatnim ako odražava proučavana svojstva s prihvatljivom točnošću. Točnost se procjenjuje stupnjem podudarnosti vrijednosti izlaznih parametara predviđenih tijekom računskog eksperimenta na modelu s njihovim pravim vrijednostima.
Matematički model pokriva klasu nedefiniranih (apstraktnih, simboličkih) matematičkih objekata kao što su brojevi ili vektori, te odnose između tih objekata.
Matematička relacija je hipotetičko pravilo koje povezuje dva ili više simboličkih objekata. Mnogi odnosi mogu se opisati korištenjem matematičkih operacija koje povezuju jedan ili više objekata s drugim objektom ili skupom objekata (rezultat operacije).
Matematički model će reproducirati prikladno odabrane aspekte fizičke situacije ako se može uspostaviti pravilo korespondencije koje povezuje specifične fizičke objekte i odnose s određenim matematičkim objektima i odnosima. Također može biti poučno i/ili zanimljivo graditi matematičke modele za koje ne postoje analogi u fizičkom svijetu. Najpoznatiji matematički modeli su sustavi cijelih i realnih brojeva te euklidska geometrija; Definirajuća svojstva ovih modela su manje-više izravne apstrakcije fizikalnih procesa (brojenje, sređivanje, usporedba, mjerenje).
Objekti i operacije općenitijih matematičkih modela često se povezuju sa skupovima realnih brojeva, koji se mogu povezati s rezultatima fizičkih mjerenja.
Brojevi, varijable, skupovi, vektori, matrice itd. djeluju kao matematički objekti.
Klasifikacija matematičkih modela na temelju značajki primijenjenog matematičkog aparata.
4. Modeliranje i formalizacija(9 ćelija).
4.1 Modeli i simulacije
Osoba nastoji upoznati objekte okolnog svijeta, komunicira s postojećim objektima i stvara nove objekte.
Jedna od metoda spoznaje objekata okolnog svijeta je modeliranje, koji se sastoji u stvaranju i proučavanju "zamjenika" stvarnih objekata. "Zamjenski objekt" se zove model, a izvorni objekt je prototip ili izvornik.
Model je objekt koji ima neki svojstva drugog objekta ( izvornik) i koristi se umjesto toga.
Primjerice, u razgovoru stvarne predmete zamjenjujemo njihovim imenima, izloge koriste maneken – model ljudske figure, dizajneri grade modele aviona i automobila, a arhitekti – modele zgrada, mostova i parkova. Model je svako vizualno pomagalo koje se koristi u školskoj nastavi: globus, model, karta, dijagram, tablica itd.
Što se može modelirati?
Možete graditi modele objekata. Na primjer ,
Smanjene kopije zgrada, brodova, aviona,...
Modeli jezgre atoma, kristalne rešetke
Nacrti
Možete izgraditi modele procesa. Na primjer ,
Promjena uvjeta okoliša
Ekonomski modeli
Povijesni modeli
Možete graditi modele fenomena. Na primjer ,
Potres
Pomrčina Sunca
Ljudi koriste modele za:
Prikazi materijalnih objekata (izgled uređenja stambenog prostora u arhitektonskoj radionici);
Objašnjenja poznatih činjenica (model ljudskog kostura u učionici biologije);
Provjera hipoteza i stjecanje novih znanja o objektima koji se proučavaju (maket letenja zrakoplova novog dizajna u aerotunelu);
Predviđanje (fotografije snimljene iz svemira kretanja zračnih masa);
upravljanje (red vožnje) itd.
Model nije važan sam po sebi, već kao alat koji olakšava spoznaju ili vizualni prikaz objekta. Modeliranje je proces stvaranja i korištenja modela za proučavanje originala.
Kada koristiti simulaciju:
original ne postoji
Drevni Egipt
Posljedice nuklearnog rata
pregled originala je opasan po život ili skup:
Testiranje novog svemirskog odijela za astronaute
Razvoj novog zrakoplova ili broda
izvornik je teško izravno ispitati:
Sunčev sustav, galaksija (velike veličine)
Atom, neutron (male veličine)
Procesi u motoru s unutarnjim izgaranjem (vrlo brzo)
Geološki fenomeni (vrlo sporo)
zanimljiva su samo neka svojstva originala
Ispitivanje boje trupa zrakoplova
Što više atributa objekta model odražava, to je potpuniji. Nemoguće je odraziti u modelu sve značajke objekta - izvornika, i nije potrebno. Utvrđuju se značajke objekta - izvornik, koji se mora reproducirati u modelu svrhu modeliranja- svrha budućeg modela. Ove značajke su bitne za ovaj model u smislu svrhe modeliranja.
Modeliranje ciljeva
proučavanje originala proučavanje biti predmeta ili pojave
analiza ("što se događa ako...") naučiti predvidjeti posljedice raznih utjecaja na izvornik
sinteza ("kako napraviti...") naučiti upravljati originalom utječući na njega
optimizacija ("kako učiniti bolje") odabir najboljeg rješenja u danim uvjetima
Što je zajedničko svim modelima? Koja svojstva imaju?
Prvo, model nije točna kopija izvornog objekta: on odražava samo dio njegovih svojstava, odnosa i ponašanja. Na primjer, možete obući odijelo na lutku, ali ne možete razgovarati s njim. Model automobila može biti bez motora, dok model kuće može biti bez električne instalacije i vodovoda.
Drugo, budući da svaki model uvijek odražava samo dio obilježja originala, moguće je stvoriti i koristiti različite modele istog objekta. Na primjer: lopta može reproducirati samo jedno svojstvo Zemlje – njezin oblik; obični globus odražava, osim toga, položaj kontinenata; a globus, koji je dio trenutnog modela Sunčevog sustava, također je putanja Zemlje oko Sunca. Original može odgovarati nekoliko različitih modela i obrnuto!
Što više atributa objekta model odražava, to je potpuniji. Međutim, nemoguće je u modelu odraziti sva svojstva izvornog objekta, a najčešće to nije potrebno. Uostalom, pri stvaranju modela, osoba, u pravilu, teži vrlo specifičnom cilj i nastoji najpotpunije odraziti samo one značajke predmeta koje mu se čine važnima, značajan ostvariti ovaj cilj. Ako se, primjerice, izradi model zrakoplova za kolekciju, onda on reproducira izgled zrakoplova, a ne njegove letne karakteristike.
Zahtjevi za model ovise o svrsi modeliranja: koje značajke izvornog objekta treba odražavati. Vrsta modela određena je ciljevima modeliranja.
Značajke originala u modelu možete odražavati na jedan od dva načina. Priroda modela može biti dvije vrste. Prvo, materijalni (prirodni, fizički, predmetni) modeli. Oni kopiraju, reproduciraju značajke izvornika. Primjeri modela u punoj mjeri su lutke i modeli – smanjene ili uvećane kopije koje reproduciraju izgled modela objekta (globusa), njegovu strukturu (model Sunčevog sustava) ili ponašanje (radio upravljani model automobila).
Drugo, informacijski modeli - opis značajki izvornika na jednom od jezika kodiranja informacija (u obliku verbalnog opisa, formula, dijagrama ili crteža).
Računarska znanost razmatra konstrukciju informacijskih modela uz pomoć računalne tehnologije. Informacijski kulturan čovjek trebao bi biti sposoban graditi različite informacijske modele, kako uz pomoć računala, tako i bez njega.
4.2 Klasifikacija modela
Postoji mnogo opcija za klasifikaciju informacijskih modela. Razmotrimo neke od njih.
Ako uzmemo klasifikaciju predmetno područje, tada se mogu razlikovati fizički, ekološki, ekonomski, sociološki i drugi modeli.
Ovisno o računu vremenski faktor razlikovati dinamičke (koji se mijenjaju tijekom vremena) i statičke (ne mijenjaju se tijekom vremena) modele.
Modeli prema području primjene postoje obuka (uključujući simulatore), eksperimentalna - pri stvaranju novih tehničkih sredstava, znanstvenih i tehničkih.
Ovisno o prezentacijske forme informacije o objektu modeliranja, postoje znakovni, figurativni i mješoviti (figurativno-znakovni) tipovi informacijskih modela.
Modeli po strukturi tamo su
Tablični modeli (podudarni parovi)
postojati posebne vrste modela. To uključuje:
- imitacija- nemoguće je unaprijed izračunati ili predvidjeti ponašanje sustava, ali je moguće simulirati njegov odgovor na vanjske utjecaje. Izazov je pronaći najbolje rješenje metoda
pokušaj i pogreška(više eksperimenata)
Primjeri : ispitivanja lijekova na miševima, majmunima, ... modelima procesa učenja
- igranje igara- uzimajući u obzir djelovanje neprijatelja. Zadatak je pronaći najbolji način djelovanja u
najgorem slučaju.
Primjeri : modeli ekonomskih situacija; modeli vojnih operacija; sportske igre; Obučavanje zaposlenika
4.3 Informacijski modeli
Izvorni objekt može se zamijeniti skupom njegovih svojstava: imena (vrijednosti) i vrijednosti. Zove se skup svojstava koji sadrži sve potrebne informacije o predmetima i procesima koji se proučavaju informacijski model.
Na primjer, informacijski model seoske kuće je kartica iz kataloga, prema kojoj kupac građevinske tvrtke može odabrati prikladan projekt. Svaka kartica u katalogu sadrži tablicu s nazivima (vrijednostima) nekretnina kuće i vrijednostima tih nekretnina.
Sva imena svojstava u informacijskim modelima uvijek su simbolički elementi, jer se naziv može izraziti samo simbolima. Ali vrijednosti količina mogu nositi i simboličke i figurativne informacije. Na primjer, vrijednost količine "izgled" može se izraziti figurativnim elementom (crtež), a vrijednosti preostalih količina izražene su znakovima (brojevi, riječi, zarezi). Figurativni element informacijskog modela može biti ne samo crtež ili fotografija, već i trodimenzionalni izgled ili video zapis. Međutim, mora biti moguće povezati ovaj element s obilježjem određenog objekta. Na primjer, u retku "Izgled" u katalogu kuća može se navesti šifra izgleda. A kako bi sami izgledi bili elementi informacijskog modela, a ne ukras, potrebno ih je opremiti oznakama s šiframa.
Informacijski modeli predstavljaju objekte i procese u figurativnom ili simboličkom obliku. Prema načinu prezentacije razlikuju se sljedeće vrste informacijskih modela:
Figurativni modeli (crteži, fotografije itd.) su vizualne slike objekata pričvršćenih na bilo koji nositelj informacija (papir, fotografija i film itd.). Mnogo informacija stručnjacima daju satelitske fotografije Zemljine površine.
Znakovi informacijski modeli grade se korištenjem različitih prirodnih i formalnih jezika (znakovnih sustava). Informacijski model znaka može se predstaviti u obliku teksta na prirodnom jeziku ili programa na programskom jeziku, formule (na primjer, površina pravokutnika S = alib) itd.
Mješoviti informacijski modeli kombiniraju figurativne i simboličke elemente. Primjeri mješovitih informacijskih modela su geografske karte, grafikoni, dijagrami itd. Svi ovi modeli istovremeno koriste i grafičke elemente i znakove.
4.4 Faze izgradnje informacijskog modela
Svaki model je napravljen da riješi neki problem. Izgradnja informacijskog modela započinje analizom uvjeta ovog zadatka, izraženim prirodnim jezikom (slika 2.2).
Kao rezultat analize stanja problema utvrđuje se predmet modeliranja i svrha modeliranja.
Nakon utvrđivanja svrhe modeliranja u objektu modeliranja izdvajaju se svojstva, glavni dijelovi i odnosi među njima koji su bitni sa stajališta ovog konkretnog cilja. Pritom treba jasno definirati što se daje (koji su početni podaci poznati, koji su podaci dopušteni) i što se traži u problemu koji se rješava. Treba također navesti odnose između ulaznih podataka i rezultata.
Sljedeći korak u izgradnji informacijskog modela je formalizacija – predstavljanje identificiranih odnosa i identificiranih bitnih značajki objekta modeliranja u nekom obliku (verbalni opis, tablica, slika, dijagram, crtež, formula, algoritam, računalni program itd.) .
Formalizacija- to je zamjena stvarnog objekta njegovim formalnim opisom, odnosno informacijskim modelom.
Informacijski modeli postoje odvojeno od objekata modeliranja i mogu se obraditi neovisno o njima. Nakon što je izgradio informacijski model, osoba ga koristi umjesto izvornog objekta za proučavanje ovog objekta, za rješavanje zadatka.
4.5 Verbalni modeli.
Jedna od vrsta modela informacijskih znakova su verbalni modeli. Uzorci riječi- to su opisi predmeta, pojava, događaja, procesa u prirodnim jezicima. Nazivaju se i tekstualnim modelima. Na primjer, heliocentrični model svijeta koji je predložio Kopernik verbalno je opisan na sljedeći način:
Zemlja se okreće oko svoje osi i oko Sunca:
Svi planeti kruže oko Sunca.
Verbalni model sastoji se od zasebnih elemenata - riječi, međusobno povezanih značenjima. Zauzvrat, riječi se sastoje od elemenata - slova, međusobno povezanih pravopisnim pravilima. Riječi su podsustavi za tekst i supersustavi za slova. Tekst u cjelini je model – opis izvornika. Može odražavati različita svojstva opisanog objekta. Kvaliteta verbalnog informacijskog modela ovisi o pravilnom pisanju riječi, točnosti njihovog odabira, pravilnom spajanju riječi u rečenice te redoslijedu riječi i rečenica u tekstu.
Verbalni modeli mogu opisati situacije, događaje, procese. Mnogi verbalni modeli sadržani su u školskim udžbenicima, enciklopedijama. U komunikaciji koristimo verbalne opise (slovima, prilikom razgovora...) Za izgradnju ovih modela koristimo se uobičajenim govornim jezikom na koji smo navikli.
Postoje neke značajke govornih jezika:
Polisemija, sinonimija, homonimija – ista riječ može imati više značenja, više riječi može imati isto značenje, isto značenje.
Riječi se mogu koristiti i doslovno i figurativno.
Ove značajke čine ljudski govor izražajnim, šarenim, emocionalnim. Ali njihova prisutnost onemogućuje korištenje govornog jezika u mnogim znanostima, pri stvaranju verbalnih (znakovnih) informacijskih modela za egzaktne znanosti. Matematika, kemija, informatika i druge znanosti na temelju govornog jezika stvaraju vlastiti formalizirani znanstveni jezik koji sadrži mnogo pojmova (riječi koje su jedinstvene za ovu znanost). Formalizirano znači da nema polisemije, sinonima, homonima. U formaliziranom jeziku, svaka riječ ima točno jedno značenje i značenje.
Verbalni opisi su vrlo raznoliki, mogu se izvoditi u različitim stilovima. Prije svega, tu su razgovorni i knjižni stilovi. Stil knjige ima sljedeće varijante: znanstveni, službeno poslovni, publicistički, umjetnički.
Znanstveni stil se koristi za prenošenje točnih znanstvenih informacija. Najvažnije kvalitete znanstvenog stila su dosljednost i jasnoća izlaganja. U tekstovima znanstvenog stila postoji veliki broj riječi-profesionalizama, pojmova.
Umjetnički stil je stil umjetničkog djela. Njegova je glavna svrha utjecati na čitatelja ili slušatelja uz pomoć figurativnih jezičnih sredstava (usporedbe, metafore, epiteti itd.)
U pripremi dokumenata koristi se službeni poslovni stil.
Novinarski stil koristi se pri pisanju članaka, bilješki u časopisima i novinama.
Rad s verbalnim informacijskim modelima (povijesni, biološki, geografski, umjetnički i drugi opisni tekstovi) zahtijeva promišljen odnos prema pročitanom. Što je tekst bolje dizajniran, bolje je oblikovan, lakše ga je čitati i analizirati.
Beletristika su također uzori, jer usmjeravaju pozornost čitatelja na određene aspekte ljudskog života. Analizirajući književno djelo, izdvajate predmete i njihova svojstva u njemu, odnose među likovima, veze među događajima, povlačite paralele s drugim djelima itd. Najizravnije je vezano uz pojam modela takva književna vrsta kao što je basna. Značenje ovog žanra je prenijeti odnose između ljudi na odnose između izmišljenih likova, poput životinja.
4.6 Matematički modeli
Glavni jezik informacijskog modeliranja u znanosti je jezik matematike. Informacijski modeli izgrađeni korištenjem matematičkih pojmova i formula nazivaju se matematički modeli.
Primjer 1. Na sl. 2.3 prikazuje geometrijski model dokaza Pitagorinog teorema. Toliko je jednostavno da dokaz jednakosti c2 = a2 + b2 postaje očit.
Međunarodna ronilačka natjecanja o njihovim rezultatima:
1) Prvo mjesto će zauzeti sportaš iz Kine, a sportaš iz Ukrajine će biti treći.
2) Ukrajina će biti na posljednjem mjestu, a Njemačka - na pretposljednjem.
3) Njemačka će sigurno biti četvrta, a Kina prvo mjesto.
4) Rusija će biti prva, a Italija - na drugom mjestu.
5) Ne, Italija će biti peta, a Njemačka će pobijediti.
Na kraju natjecanja pokazalo se da je svaki stručnjak bio u pravu samo u jednoj tvrdnji. Koja su mjesta sudionici zauzeli na natjecanju?
Kad čovjek čuje riječi "manekenka" i "manekenka", u glavi mu obično prolaze slike iz djetinjstva: male kopije automobila i aviona, globus, maneken, makete zgrada... Ovo i mnoge druge stvari često odražavaju neka zajednička svojstva ili funkcije stvarnih predmeta ili objekata, samo u pojednostavljenom obliku. Koristeći takve modele, lakše je objasniti značajke izvornika. Informacijski model, čiji primjeri jasno i jasno objašnjavaju mnoge teško razumljive procese, također ispunjava osnovne zahtjeve modeliranja.
Ciljevi
Navedeno nas može dovesti do sljedećeg zaključka: modeli, kao sličnost stvarnih predmeta ili procesa, ne bi trebali odražavati sva svojstva originala, već samo one karakteristike koje su u određenoj situaciji traženije za njihovu primjenu. Nema potrebe za prikazom cijele raznolikosti svojstava objekta - to može dovesti do kompliciranja modela i neugodnosti njegove uporabe. Stoga je vrlo važno razumjeti svrhu za koju je model stvoren, koji bi se parametri trebali odražavati u ovom konkretnom slučaju. Prilikom modeliranja potrebno je striktno pridržavati se takvog logičkog lanca: "objekt - cilj - model".
informacijski model. Primjeri. Analiza sustava
Prilikom formiranja svrhe modeliranja postavlja se pitanje ispravnosti i cjelovitosti izrade popisa kvaliteta i karakteristika budućeg modela. Opis objekta modeliranja često se naziva terminom "informacijski model". Primjeri njegove uporabe mogu se vidjeti u raznim oblicima: grafičkim, verbalnim, tabličnim, matematičkim i mnogim drugim. Što je informacijski model točniji, to kvalitativnije i potpunije odražava skup svojstava izvornog objekta. Stoga je potrebno odabrati samo najnužnije parametre za modeliranje i uspostaviti veze između njih. Taj se proces naziva analiza sustava.
Obrazac za prezentaciju
Jedna od karakteristika informacijskog modela je oblik njegove prezentacije, koji je usko povezan sa svrhom stvaranja slike. Ako je jedan od zahtjeva za projekt njegova vidljivost, tada se koristi grafički informacijski model. Nije teško pronaći primjere za to: električne dijagrame, karte područja, razne grafikone i crteže. Štoviše, isti podaci, na primjer, grafikon promjena temperature tijekom mjeseca, mogu se prikazati u različitim oblicima, na primjer, u tablici ili tekstu.
Korištenje simulacije
Kada se formira informacijski model, njegovi parametri se mogu koristiti za proučavanje stvarnog objekta, predviđanje njegovog ponašanja u različitim uvjetima i izračune. Često se koriste mješoviti informacijski modeli. Primjeri korištenja ovog oblika modeliranja često se mogu naći u građevinarstvu, kada se pojedinačne karakteristike složenog objekta, na primjer, zgrade, formiraju i odražavaju u obliku crteža, matematičkih proračuna čvrstoće i dopuštenih opterećenja.
Još jedan upečatljiv primjer mješovitog informacijskog modela je geografska karta sa svojim topografskim simbolima, natpisima i tablicama. Takav model se također može predstaviti u obliku grafikona, grafikona, tablica, grafikona. Potonji su uvjetno podijeljeni na karte, dijagrame toka i grafikone.
Klasifikacija
Radi praktičnosti rada s informacijskim modelima, uvjetno su podijeljeni u nekoliko velikih blokova: po području uporabe, po vremenskom faktoru, po grani znanja i po obliku prezentacije. Mogu se podijeliti i prema vrsti konstrukcije (tabelarni, hijerarhijski i mrežni), prema obliku prikaza podataka (znak i figurativno-znak) i prema objektu (opis svojstava objekta ili procesa).
Tipični primjeri figurativnog informacijskog modela
Oblici modela ove vrste razlikuju se po grafičkoj slici predmeta pričvršćenog na neku vrstu nosača informacija (film, papir, ploča).
Ovoj vrsti modela mogu se pripisati razne fotografije, crteži, grafikoni. Primjeri figurativnog informacijskog modela često se nalaze u obrazovnim ustanovama, gdje plakati pružaju mnogo informacija u grafičkom obliku. Druga mogućnost za njegovu upotrebu su ilustracije u bilo kojem školskom udžbeniku, kao što je dijagram formiranja trupa u bitci kod Staljingrada. Primjeri figurativnog informacijskog modela također se mogu vidjeti u znanstvenim organizacijama, gdje su objekti odvojeni prema svojim vanjskim karakteristikama.
Klasifikacija modela prema vremenu
Modeli mogu biti statični ili dinamički. Karakteristike objekta u određenom vremenskom odsječku opisuju statičke informacijske modele. Primjeri njihove uporabe mogu se naći u izgradnji kuće, kada se razmatra njena čvrstoća i otpornost na statičko opterećenje. Ili u stomatologiji, koja opisuje stanje usne šupljine pacijenta tijekom trenutnog imenovanja: broj ispuna, prisutnost nedostataka itd.
Ako promatramo dinamiku promjena stanja bolesnika tijekom nekoliko posjeta ili tijekom nekoliko godina, tada će se koristiti dinamički model za opisivanje istih karakteristika.
Primjeri dinamičkih informacijskih modela nalaze se kada se radi o čimbenicima ili karakteristikama koje se mijenjaju tijekom vremena. Među njima su temperaturne promjene, seizmičke vibracije itd.
Verbalni obrasci
Informacijski modeli također uključuju verbalne modele koji se prikazuju u razgovornom ili mentalnom obliku. Nazivaju se i "verbalni informacijski modeli". Primjeri takvog modeliranja mogu se promatrati prilikom vožnje automobila: situacija na cesti, semafori, brzina susjednih automobila itd. analizira osoba. U tom slučaju se razvija određeni model ponašanja. Ako je trenutna situacija ispravno modelirana, tada će ovaj dio puta biti siguran. Ako ne, velika je vjerojatnost nesreće.
Također, verbalni modeli uključuju rimu koja je bljesnula pjesnikovim mozgom, ili sliku krajolika koja još nije aplicirana na platno pred umjetnikovim umnim okom.
Verbalni tip također uključuje deskriptivni informacijski model, koji je pisani ili usmeni opis objekta pomoću jezika. Primjer deskriptivnog informacijskog modela: proza u beletrističnim knjigama, opisi u fikciji, tekstualni opis događaja i predmeta.
kultni modeli
Ako se karakteristike objekta pojavljuju u obliku posebnih znakova, prikazanih pomoću formalnog jezika, onda su to znakovni informacijski modeli. Primjeri ovih nas okružuju sa svih strana: grafikoni, grafikoni, tekstovi itd. 
Znakovni i verbalni modeli usko su međusobno povezani: mentalna slika može biti odjevena u znakovni oblik, a znakovni model tvori određenu mentalnu sliku. Na primjer, nakon čitanja opisa fenomena, osoba stvara sebi model i, susrevši se s tim fenomenom u životu, može ga prepoznati po formiranom modelu.
Znakovi informacijski modeli mogu se podijeliti na geometrijske, verbalne, matematičke, strukturne, logičke, posebne.
Matematički modeli
Kao varijantu znaka može se uzeti u obzir matematički informacijski model. Njegova je posebnost u tome što su karakteristike, parametri ili procesi predstavljeni matematičkim formulama. Također, ovaj pogled opisuje odnos između kvantitativnih karakteristika objekata. Na primjer, poznavajući masu tijela, možemo izračunati brzinu njegovog slobodnog pada u određenom trenutku. U tom se slučaju informacijski objekti obično prikazuju u obliku matematičkih.
Matematički modeli se mogu podijeliti na više tipova: statički, dinamički, diskretni, kontinuirani, simulacijski, vjerojatnosni, logički, višestruki, algoritamski, igraći itd.
Tablični modeli
Model čiji su objekti ili svojstva predstavljeni u obliku popisa, a njihove vrijednosti se nalaze u ćelijama pravokutne tablice, naziva se tabličnim modelom. Ovo je jedna od najčešćih vrsta prijenosa informacija. Uz pomoć tablica moguće je formirati statičke i dinamičke informacijske modele u različitim područjima primjene. U životu to koristimo, na primjer, kada kreiramo raspored prijevoza, TV program, vremenski dnevnik itd.
Vrste tabličnih informacijskih modela
Postoje tri vrste tablica: binarne, "objekt-svojstvo", "objekt-objekt". Kako bi se dali primjeri tabličnih informacijskih modela, potrebno je analizirati njihovu strukturu.
U tablicama objekt-objekt, objekti su navedeni u prvom retku i prvom stupcu. Ostale stanice odražavaju odnos među njima. Tablica u kojoj stupci i reci sadrže nazive gradova, a sadržaj informacija pokazuje prisutnost kvalitativne prirode veze među njima (prisutnost direktne ceste), može poslužiti kao primjer "objekta prema -objektni tip.
U tablicama tipa "objekt-svojstvo" svaki redak sadrži parametre jednog objekta ili događaja, a stupci sadrže podatke o njihovim karakteristikama ili svojstvima. Primjer strukture ovog tipa može biti informacija o promjeni stanja vremena u različitim danima.
Hijerarhijski i mrežni informacijski modeli
Tablični modeli korisni su za sustave malih objekata. Prilikom izrade složenog sustava model može postati prevelik i nezgodan za korištenje upravo zato što je predstavljen u obliku pravokutne tablice. Na primjer, ako izradite tabličnu shemu linija podzemne željeznice s objektima stanice i naznakom postoji li prijelaz ili raskrižje između njih, tada će takva tablica imati veliku redundanciju - više od deset tisuća vrijednosti i bit će vrlo teško ga koristiti.
Hijerarhijski sustavi se obično prikazuju u grafičkom obliku, u obliku grafova - veza između objekata raspoređenih po razinama. Svi elementi gornjih razina sastavljeni su od elemenata nižih, a elementi niže razine pripadaju samo jednom elementu više razine. Poseban primjer ovog tipa modela je obiteljsko stablo.
Mrežni modeli su kompaktniji jer odražavaju najvažnije veze između objekata. Najčešće se prikazuju u vizualnom grafičkom obliku. Primjer takvog modela mreže je shema linija podzemne željeznice.
Korištenje informacijskih modela u procesu modeliranja na računalu
Simulaciju je prikladno izvesti pomoću računalne tehnologije. Sam proces se može podijeliti u nekoliko faza.
Najprije se gradi informacijski model: definiranje istraživanja koje se provodi, odabir važnih parametara objekta koji odgovaraju tom cilju i uklanjanje nebitnih parametara.
U drugoj fazi stvara se formalizirani model: opisni informacijski model izražava se pomoću formalnog jezika, fiksiraju se odnosi između veličina i postavljaju se potrebna ograničenja na njihovu promjenu.
U sljedećoj fazi, formalizirani model se pretvara u računalni model, odnosno kompilacija algoritma, izračuni, pisanje programa ili korištenje specijaliziranog softvera.
Nakon provjere da je model izrađen ispravno i da odgovara namjeni, počinje izravna upotreba. Ako je potrebno, vrši se korekcija.
Korištenje računalne tehnologije uvelike pojednostavljuje izradu informacijskih modela, njihovu modifikaciju, ispravljanje. Moguće je smjestiti simulirani objekt u bilo koje okruženje i provjeriti njegovo ponašanje ili transformaciju karakteristika u različitim uvjetima, bez izlaganja tim čimbenicima.
Koji se primjeri informacijskih modela mogu dati za obrazovne ustanove? Kako ih odgajatelji mogu koristiti u svom radu? Pokušajmo zajedno pronaći odgovore na postavljena pitanja.
Što je model
Što su ikonični informacijski modeli? Njihove primjere u svom radu koriste svi učitelji koji posjeduju suvremene informacijske tehnologije. Općenito, model je drugačiji način predstavljanja analizirane stvarnosti.
Sorte
Moguće je navesti primjere informacijskih modela materijalnog i idealnog tipa.
Pune varijante temelje se na objektivnom primjeru, postoje neovisno o osobi, njezinoj svijesti. Trenutno su podijeljeni na fizičke i analogne verzije, koje se temelje na fenomenima povezanim s predmetom koji se proučava.
Idealni modeli povezani su s ljudskim razmišljanjem, njegovom percepcijom, maštom. Među njima se mogu primijetiti intuitivne koje se ne uklapaju ni u jednu klasifikacijsku opciju.
Navodeći primjere figurativnog informacijskog modela, može se spomenuti jedan od takvih modela. Pogledajmo pobliže njihovu klasifikaciju.
Tekst Idealni modeli
Verbalne modele koriste nastavnici ciklusa humanističkih znanosti. Pomažu opisati određeno područje, pojavu, predmet, događaj u uzastopnim rečenicama. Kako bi izgledao takav informacijski model lekcije? Uzmimo primjer iz tečaja književnosti. Prilikom proučavanja romana L. N. Tolstoja "Rat i mir", učiteljica opisuje sliku Nataše Rostove. Za to koristi tekstualni model. Djeca, slušajući učitelja, stvaraju, na temelju njegove percepcije slike ove heroine, vlastitu sliku junakinje Tolstoja.
Ako učitelj povijesti pita svoje učenike: „Navedite primjere figurativnog informacijskog modela događaja koji su se dogodili tijekom Kulikovske bitke, na temelju pregledanih fragmenata“, dečki stvaraju vlastitu sliku te bitke. Prenose ga u obliku rečenica povezanih u priču.
Možete navesti primjere informacijskih modela verbalnog oblika i iz kolegija fizike. Prilikom proučavanja teme „Pritisak čvrstih tijela“ u sedmom razredu, učiteljica djeci govori kako je teško kretati se po rastresitom snijegu bez skija. Zatim se od učenika traži da objasne razlog takve pojave, da identificiraju parametre o kojima ovisi proučavana fizikalna veličina. Slika koja se javlja u svijesti djece nakon učiteljeve priče pomaže im odgovoriti na postavljeno pitanje.
Kao primjere takvog modela može se navesti udžbenik, pravila ceste.
Matematički modeli
Smatraju se širokom klasom kultnih modela. Matematički modeli temelje se na korištenju omjera, usporedbi i drugih metoda koje se koriste u ovoj znanosti. Navodeći primjere informacijskih modela temeljenih na matematičkim metodama, možemo spomenuti rješenje kvadratnih jednadžbi, crtanje proporcija. Svi dijelovi geometrije, koji uključuju izvođenje i dokaz teorema, također su povezani s konstrukcijom matematičkog modela. Ne bez njih, i takav školski predmet kao što je ekonomija.
Informacijski modeli
Smatraju se klasom ikoničnih modela koji opisuju sve informacijske procese: nastanak, prijenos, promjenu, primjenu informacija u različitim sustavima. Primjeri tabličnih informacijskih modela u školi nalaze se u kolegiju geografije 10. razreda. Prilikom proučavanja ekonomske geografije, tablični model pomaže vizualno vidjeti glavne karakteristike zemlje, koristiti materijal za sastavljanje cjelovite priče.
Osim toga, primjeri tabličnih informacijskih modela mogu se pronaći u bilo kojem školskom tečaju. U kemiji, ovo je tablica topivosti spojeva, kao i periodični sustav Mendeljejeva. U fizici bez tablica učitelju je teško objasniti osnovne pojmove koji se izučavaju u temi "Elektricitet". U povijesti se uz njihovu pomoć sistematizira znanje, dečki u jedan stupac unose važne povijesne datume, a u drugi opisuju događaje koji im odgovaraju.
Odnos modela
Postoji uvjetna granica između informacijskih, matematičkih, verbalnih modela. Sva 3 primjera informacijskih modela nalaze se u školskim disciplinama. Dakle, za matematiku, fiziku, informatiku, matematičke i informacijske opcije smatraju se najpopularnijim. Ali bez verbalnog modela, dečki neće moći objasniti fenomene, algoritme, jednadžbe i nejednakosti.
Simulacijske značajke
Prije razmatranja primjera grafičkih informacijskih modela, otkrijmo značajke modeliranja. Model je umjetno stvoren objekt. To je neophodno kako bi se pojednostavila ideja o stvarnom objektu ili fenomenu. Model u potpunosti odražava sve značajke samog izvornog procesa. Ako je zadan zadatak: „Navedite primjer informacijskog modela“, morate razumjeti bit procesa.
Govorimo o izgradnji modela koji je dizajniran za proučavanje informacijskih pojava i procesa. U informatici se programiranje može smatrati takvim predmetom. Koristeći određeni matematički programski jezik moguće je prikazati tekstualni materijal u grafičkom obliku.
Modeliranje uključuje izgradnju modela koji je dizajniran za proučavanje i proučavanje izvornog objekta, pojave, procesa. Stvorena kopija je obdarena samo onim kvalitetama i svojstvima koja su karakteristična za izvorni predmet, ali dopušta neka odstupanja od ideala.
Pristup aktivnosti
Punopravni modeli mogu se dobiti sustavnim pristupom. To se posebno odnosi na obrazovne ustanove. Transformacije koje su zahvatile škole posljednjih godina omogućile su uspostavljanje logične veze između pojedinih disciplina.
Takva opcija učenja temeljena na aktivnostima pridonosi formiranju skladno razvijene osobnosti koja razumije jedinstvo živog svijeta, međusobnu povezanost pojedinih procesa i pojava.
Ako učitelji pitaju: "Navedite primjer informacijskog modela", on može sigurno odabrati bilo koji akademski predmet. Nema te discipline u kojoj se ne bi koristile tablice, grafikoni, dijagrami, prezentacije.
Značajke suvremene škole
Novi standardi koji su uvedeni u ruske škole uključuju razmatranje istog fenomena s različitih stajališta. Na primjer, iz tečaja fizike djeca će naučiti da su elektroni nužni za protok električne struje u metalima. Oni primaju informacije o naboju ove negativne čestice, određujući njihov broj u različitim metalima. Na satovima kemije školarcima se govori o vjerojatnosti postavljanja elektrona na energetske razine.
Proučavajući temu "Redoks reakcije", školarci dobivaju informacije o tome što se događa s tim negativnim česticama tijekom kemijske interakcije. Unatoč činjenici da se informacije pružaju s različitih pozicija, govorimo o jednom objektu - elektronima. Takav sustavni pristup omogućuje da se u umovima školaraca formira cjelovita slika strukture materije, njezinih transformacija.
U navedenom primjeru predmet koji se proučava promatra se kao cjeloviti sustav, sastavni dio jedne cjeline (supstancije). Ovisno o akademskoj disciplini, koriste se određene karakteristike i dodaci. U slučaju sustavnog pristupa ne dolaze do izražaja uzročna objašnjenja postojanja nekog objekta, već potreba da se iz njega uključe i druge komponente.
Formiranje univerzalnih modela dobiva posebno značenje tijekom eksperimentalnih aktivnosti. Pomoću osobnog računala možete izračunati parametre koji će biti povezani s analiziranim objektom.
Takvo je modeliranje važno za znanstvenu spoznaju prirodnih pojava. U školskom kolegiju informatike takve se radnje nazivaju računski eksperiment, koji se temelji na tri važna koncepta: modelu, algoritmu i programu.
Korištenje osobnog računala unutar škole moguće je u tri glavne mogućnosti:
- izvođenje izravnih izračuna pomoću osobnog računala;
- stvaranje baze podataka, pretvaranje u program ili određeni algoritam;
- održavanje sučelja između računala i učenika.
Značajke modela
Među najčešćim značajkama po kojima je moguće klasificirati sve modele izdvajamo: svrhu primjene, opseg znanja, faktor vremena, te mogućnost prezentacije.
Ovisno o cilju postavljenom za model, razlikuju se eksperimentalne, obrazovne, igrice, simulacijske, znanstvene i tehničke verzije modela. Tako, na primjer, u osnovnoj fazi školskog obrazovanja, najprimjenjivije i najznačajnije tehnologije igre koje omogućuju djeci da se osjećaju kao učitelj, liječnik, policajac. Modeli igre kod djece od sedam do osam godina dobro su oblikovani, budući da se u predškolskim odgojno-obrazovnim ustanovama koriste kao nezamjenjiv element u formiranju osobnih kvaliteta djeteta.
Raznolikosti modela
Ovisno o području znanja za koje se model izrađuje, trenutno se razlikuju ekonomski, biološki, sociološki i kemijski tipovi. Na primjer, za ciklus prirodnih znanosti važno je formirati model koji bi omogućio objašnjenje pojava koje se događaju u živoj i neživoj prirodi. U sociologiji je naglasak na procesima koji se odvijaju u društvu.
Prema faktoru vremena razlikuju se statičke i dinamičke varijante modela. Statička opcija karakterizira parametre i strukturu objekta, omogućuje vam da opišete odabrani fenomen (objekt) u određenom vremenskom razdoblju, pomaže u dobivanju pouzdanih i pravovremenih informacija o njemu.
Svaki model ima određeni oblik, vrstu, mogućnost prezentacije, opis. Škola bi trebala u većoj mjeri razmatrati materijalne i nematerijalne modele, ovisno o specifičnostima nastavne discipline.
Materijalni modeli pretpostavljaju stvarno utjelovljenje, u potpunosti ponavljaju unutarnju ili vanjsku strukturu samog objekta. Primjerice, u geografiji je takav reducirani model model globusa (globusa), na kojem su ucrtana sva mora i oceani, kontinenti i otoci. Ovi su modeli izravno povezani s istraživačkim pristupom podučavanju suvremenih školaraca. Neophodni su u nastavi kemije, fizike, biologije, astronomije, geografije.
Nematerijalno modeliranje uključuje korištenje teorijske metode spoznaje.
Zaključak
Svaki informacijski model je zbirka informacija o pojavi, objektu, procesu. Uz njegovu pomoć možete okarakterizirati bilo koji proces koji se događa u živoj i neživoj prirodi. Različiti grafikoni, karte, tablice, dijagrami, koje aktivno koriste učitelji na svim razinama obrazovanja, daju pozitivan rezultat.
Intuitivno (mentalno) modeliranje doprinosi stvaranju prvog dojma o procesu koji se odvija u kemiji ili biologiji. Zahvaljujući kombinaciji svih mogućnosti informacijskih modela, mlađa generacija naše zemlje formira adekvatnu procjenu jedinstva živog i neživog svijeta. Maturanti mogu samostalno graditi bilo koje modele, koristiti ih za proučavanje, analizu, evaluaciju događaja i pojava.
