Меню сайта

12 Модели объектов и процессов

Моделиобъектов и процессов (графические, вербальные, табличные, математические идр.).

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные(материальные) и модели информационные. Предметные модели воспроизводятгеометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме(глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий исооружений и др.).

Типы информационных моделей

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной илизнаковой форме. Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собойзрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации(бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационныемодели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, гдетребуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии,палеонтологии и др.).

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков(знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена вформе текста (например, программы на языке программирования), формулы(например, второго закона Ньютона F=ma), таблицы (например, периодическойтаблицы элементов Д. И. Менделеева) и так далее.

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременнонесколько различных языков. Примерами таких моделей могут служитьгеографические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделяхиспользуются одновременно как язык графических элементов, так и символьныйязык.

Табличные информационные модели

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей являетсяпрямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделейприменяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборамисвойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так идинамические информационные модели в различных предметных областях. Широкоизвестно табличное представление математических функций, статистических данных,расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

Представление объектов и их свойств в форме таблицы часто используется внаучных исследованиях. Так, на развитие химии и физики решающее влияние оказалосоздание Д. И. Менделеевым в конце XIX века периодической системы элементов,которая представляет собой табличную информационную модель. В этой моделихимические элементы располагаются в ячейках таблицы по возрастанию атомныхвесов, а в столбцах — по количеству валентных электронов, причем по положению втаблице можно определить некоторые физические и химические свойства элементов.

Табличные информационные модели проще всего строить и исследовать накомпьютере с помощью электронных таблиц и систем управления базами данных.Визуализируем полученную табличную модель путем построения диаграммы вэлектронных таблицах.

Иерархические и сетевые модели

Множество окружающих нас объектов обладает одинаковыми свойствами, которыеотличают их от других групп объектов. Группа объектов, обладающих одинаковымиобщими свойствами, называется классом объектов. Внутри класса объектов могутбыть выделены подклассы, объекты которых обладают какими-то особыми свойствами.В свою очередь подклассы могут делится на более мелкие группы и т.д.

В процессе классификации объектов часто строят информационные модели,которые имеют иерархическую структуру.

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням.Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнегоуровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элементаболее высокого уровня.

Иерархические информационные модели для наглядного представления удобноизображать в форме графа.

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложнойструктурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Пример, структура глобальной сети Интернет, в которой различные региональныечасти связаны между собой высокоскоростными линиями связи. Причем, одни частиимеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могутобмениваться информацией между собой только через американскую часть.

Классификация моделей по временному фактору

Статическая модель — это как бы одномоментный срез информации по объекту.Например, обследование учащихся в стоматологической поли
клинике дает картинусостояния их ротовой полости на данный момент времени: число молочных ипостоянных зубов, пломб, дефектов и т.п.

Динамическая модель позволяет увидеть изменения объекта во времени. В примере споликлиникой карточку школьника, отражающую изменения, происходящие с егозубами за многие годы, можно считать динамической моделью.

При строительстве дома рассчитывают прочность и устойчивость к постояннойнагрузке его фундамента, стен, балок — это статическая модель здания. Но ещенадо обеспечить противодействие ветрам, движению грунтовых вод, сейсмическимколебаниям и другим изменяющимся во времени факторам. Это можно решить спомощью динамических моделей

Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которыхреализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементамисистемы. Для отражения систем с различными структурами используются различныетипы информационных моделей: табличные, иерархические и сетевые.

Знаковые и вербальные информационные модели

К информационным моделям можно отнести вербальные (от лат. «verbalize» —устный) модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут таки остаться мысленными или быть выражены словесно. Примером такой модели можетстать наше поведение при переходе улицы. Человек анализирует ситуацию на дороге(что показывает светофор, как далеко находятся машины, с какой скоростью онидвижутся и т. п.) и вырабатывает свою модель поведения. Если ситуациясмоделирована правильно, то переход будет безопасным, если нет, то можетпроизойти авария. К таким моделям можно отнести и идею, возникшую уизобретателя, и музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму,прозвучавшую пока еще в сознании поэта.

Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорнойформе.

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальнымизнаками, т. е. средствами любого формального языка.

Знаковые модели окружают нас повсюду. Это рисунки, тексты, графики и схемы…Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ,родившийся в мозгу человека, может быть облечен в знаковую форму. И наоборот,знаковая модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ.

Согласно легенде, яблоко, упавшее на голову Ньютону, вызвало в его сознаниимысль о земном притяжении. И только впоследствии эта мысль оформилась в закон,т. е. обрела знаковую форму.

Человек прочитал текст, объясняющий некоторое физическое явление, и у негосформировался мысленный образ. В дальнейшем такой образ поможет распознатьреальное явление.

Категория: Информатика | Дата: 14.04.13

Меню раздела
Блок