Informationsmodell– Objektmodell, präsentiert in Form von Informationen, die die Parameter und Variablen des Objekts beschreiben, die für diese Betrachtung wesentlich sind, die Verbindungen zwischen ihnen, die Ein- und Ausgänge des Objekts, und es ermöglichen, indem sie Informationen an das Modell über Änderungen liefern Eingabewerte, um die möglichen Zustände des Objekts zu modellieren.

Informationsmodelle können nicht berührt oder gesehen werden, sie haben keine materielle Verkörperung, weil sie nur auf Informationen aufgebaut sind. Ein Informationsmodell ist eine Menge von Informationen, die die wesentlichen Eigenschaften und Zustände eines Objekts, Prozesses, Phänomens sowie die Beziehung zur Außenwelt charakterisieren.

Ein Informationsmodell ist ein formales Modell einer begrenzten Menge von Fakten, Konzepten oder Anweisungen, die dazu bestimmt sind, eine bestimmte Anforderung zu erfüllen.

Um ein Informationsmodell zu erstellen, ist es notwendig, eine Reihe von Stufen zu durchlaufen, die in Schema 3 gezeigt sind. Der Prozess, der vom „Wissensgegenstand“ bis zur „formalen Konstruktion“ durchgeführt wird, wird „Formalisierung“ genannt, und der umgekehrte Prozess – „ Interpretation" - wird am häufigsten in der Welterkenntnis und beim Lernen verwendet.

Die Informationsmodellierung basiert auf drei Postulaten:

alles besteht aus Elementen;

Elemente haben Eigenschaften;

Elemente stehen in Beziehung zueinander.

Das Objekt, auf das diese Postulate zutreffen, kann durch ein Informationsmodell repräsentiert werden.

Phasen des Aufbaus eines Informationsmodells.

F Erkenntnisgegenstand I

O Kognitive Fächer H

P Persönliche Vertretung T

M Geformter Gedanke E

Ein "lebendes" Wort P

L Aufgezeichnetes Wort R

I Wissenschaftlicher Text R

H Formale Konstruktionen E

Klassifikationen von Informationsmodellen:

- zur Beschreibung:

Mit Hilfe von formalen Sprachen (Sprache der Mathematik, Tabellen, Programmiersprachen, Erweiterung der menschlichen Natursprache etc.);

Grafisch (Flussdiagramme, Diagramme, Grafiken usw.).

- je nach Erstellungszweck:

Klassifikation (baumartig, Stammbaum, Verzeichnisbaum in einem Computer);

Dynamisch (sie sind in der Regel auf der Grundlage der Lösung von Differentialgleichungen aufgebaut und dienen der Lösung von Steuerungs- und Prognoseproblemen).

- durch die Art des modellierten Objekts:

Deterministisch (bestimmt), für die die Gesetze bekannt sind, nach denen sich das Objekt ändert oder entwickelt;

Probabilistik (Verarbeitung statistischer Unsicherheiten und einiger Arten von Fuzzy-Informationen).

Historischer Ursprung und methodologische Bedeutung der Begriffe Modell und Analogie.

Das Wort „Modell“ kommt vom lateinischen Wort „modulus“ und bedeutet „Maß“, „Probe“. Seine ursprüngliche Bedeutung wurde mit der Baukunst in Verbindung gebracht, und in fast allen europäischen Sprachen wurde es verwendet, um ein Bild oder einen Prototyp oder eine Sache zu bezeichnen, die einer anderen Sache in gewisser Weise ähnlich ist.

Die Modellierung in der wissenschaftlichen Forschung begann in der Antike und eroberte nach und nach alle neuen Bereiche der wissenschaftlichen Erkenntnis: technisches Design, Konstruktion und Architektur, Astronomie, Physik, Chemie, Biologie und schließlich die Sozialwissenschaften. Das 20. Jahrhundert brachte der Modellierungsmethode großen Erfolg und Anerkennung in fast allen Zweigen der modernen Wissenschaft. Die Modellierungsmethodik wurde jedoch lange Zeit von einzelnen Wissenschaften unabhängig voneinander entwickelt. Es gab kein einheitliches Begriffssystem, keine einheitliche Terminologie. Erst allmählich wurde die Rolle der Modellierung als universelle Methode der wissenschaftlichen Erkenntnis erkannt.

Der Begriff "Modell" wird in verschiedenen Bereichen menschlicher Aktivität weit verbreitet und hat viele semantische Bedeutungen. In diesem Abschnitt werden wir nur solche Modelle betrachten, die Werkzeuge zur Gewinnung von Wissen sind.

Auf diese Weise, Modell- eine vereinfachte Darstellung eines realen Objekts, Prozesses oder Phänomens. Ein Modell ist ein solches materielles oder mental repräsentiertes Objekt, das im Prozess der Forschung das ursprüngliche Objekt ersetzt, so dass sein direktes Studium neue Erkenntnisse über das ursprüngliche Objekt liefert.

unter Simulation der Prozess des Bauens, Studierens und Anwendens von Modellen wird verstanden. Es ist eng mit Kategorien wie Abstraktion, Analogie, Hypothese usw. verbunden. Der Modellierungsprozess umfasst notwendigerweise die Konstruktion von Abstraktionen und Schlussfolgerungen durch Analogie sowie die Konstruktion wissenschaftlicher Hypothesen. Modellieren- Gebäudemodelle für das Studium und Studium von Objekten, Prozessen, Phänomenen.

Objektmodelle sollten etwas widerspiegeln, das wirklich existiert. Daher werden Objektmodelle oft als abstrakte Verallgemeinerung realer Objekte verstanden. Objektmodelle können beispielsweise Kopien von architektonischen Strukturen, dem Sonnensystem, der Struktur der parlamentarischen Macht im Land usw. sein. Das Modell kann die Phänomene der belebten und unbelebten Natur beschreiben, und zwar nicht nur ein, sondern eine ganze Klasse von Phänomenen mit gemeinsamen Eigenschaften. Modelle von Objekten oder Phänomenen spiegeln die Eigenschaften des Originals wider - seine Eigenschaften, Parameter.

Sie können auch Prozessmodelle erstellen, d.h. Handlungen an materiellen Objekten zu modellieren: ein Verlauf, eine sukzessive Änderung von Zuständen, Entwicklungsstadien eines Objekts oder ihres Systems. Beispiele dafür sind bekannt: Das sind Modelle ökonomischer oder ökologischer Prozesse, der Entwicklung des Universums oder der Gesellschaft etc.

Methodische Grundlagen der Modellierung.

Die Modellierungstheorie basiert auf einem systematischen Ansatz. Der Systemansatz besteht darin, dass der Forscher versucht, das Verhalten des Systems als Ganzes zu untersuchen und sich nicht auf seine einzelnen Teile zu konzentrieren. Dieser Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass selbst wenn jedes Element oder Subsystem optimale Design- oder Funktionseigenschaften aufweist, das resultierende Verhalten des Systems als Ganzes aufgrund des Zusammenspiels seiner einzelnen Teile möglicherweise nur suboptimal ist.

Die zunehmende Komplexität von Organisationssystemen und die Notwendigkeit, diese Komplexität zu überwinden, haben den Systemansatz zu einer immer notwendiger werdenden Forschungsmethode gemacht.

Eine bestimmte Menge von Elementen des betrachteten Systems kann als sein Subsystem dargestellt werden. Es wird angenommen, dass Subsysteme einige unabhängig funktionierende Teile des Systems umfassen. Zur Vereinfachung des Forschungsvorgehens ist es daher zunächst erforderlich, die Teilsysteme eines komplexen Systems richtig zu identifizieren, also seine Struktur zu bestimmen. Die Struktur eines Systems ist eine zeitlich stabile Menge von Beziehungen zwischen seinen Komponenten (Subsystemen). Und bei einem systematischen Ansatz ist ein wichtiger Schritt, die Struktur des untersuchten, beschriebenen Systems zu bestimmen.

Ein System ist ein Ganzes, das aus Teilen besteht. Ein System ist eine Menge von Elementen, die in Beziehungen und Verbindungen zueinander stehen und eine gewisse Integrität und Einheit bilden.

Computermodell.

Computermodell– ein durch die Softwareumgebung implementiertes Modell.

Beim Umgang mit einem Computer als Werkzeug muss man bedenken, dass er mit Informationen arbeitet. Daher sollte man davon ausgehen, welche Informationen und in welcher Form ein Computer wahrnehmen und verarbeiten kann. Ein moderner Computer kann mit Ton, Video, Animation, Text, Diagrammen, Tabellen usw. Aber um die ganze Vielfalt an Informationen nutzen zu können, ist sowohl technischer (Hardware) als auch softwaremäßiger (Software) Support erforderlich. Beides sind Computermodellierungswerkzeuge. Jetzt gibt es eine breite Palette von Programmen, mit denen Sie verschiedene Arten von Computerikonenmodellen erstellen können: Textverarbeitungen, Formeleditoren, Tabellenkalkulationen, Datenbankverwaltungssysteme, professionelle Designsysteme und verschiedene Programmierumgebungen.

Moderne Computer bieten zahlreiche Möglichkeiten zur Modellierung verschiedener Phänomene und Prozesse. Im Bildungsprozess sollte ein Computer nicht einfach eine Tafel, ein Plakat, einen Film- und Diaprojektor, ein natürliches Experiment, ersetzen. Ein solcher Austausch ist nur dann sinnvoll, wenn der Einsatz von Computern gegenüber dem Einsatz anderer Lehrmittel einen deutlichen Zusatzeffekt bringt.

Computersimulation (CM) ist eine vielversprechende Methode zur Verbesserung des Bildungsprozesses. Sie gewinnt in der modernen wissenschaftlichen Erkenntnis immer mehr an Bedeutung und entwickelt sich darüber hinaus aktuell zu einem beliebten didaktischen Hilfsmittel. Betrachten wir diese Richtung genauer.

Gegenstand von CM ist die Untersuchung von Prozessen und Phänomenen mit Hilfe eines Computers, der in diesem Fall als Versuchsanordnung fungiert. Bei der Verwendung von QM zur Problemlösung werden die Phasen der Problemstellung, der Entwicklung eines Modells, eines Computer-(Rechen-)Experiments und der Analyse von Simulationsergebnissen unterschieden. Entsprechen die Simulationsergebnisse nicht dem Ziel, so ist es notwendig, zu den vorherigen Stufen zurückzukehren.

Mathematische Modelle.

Die mathematische Modellierung ermöglicht die Verwendung mathematischer Symbole und Abhängigkeiten zur Beschreibung des laufenden Prozesses.

Mathematisches Modell- Dies ist eine Reihe von mathematischen Objekten und Beziehungen zwischen ihnen, die die Eigenschaften und das Verhalten des untersuchten Objekts angemessen widerspiegeln. Das Modell gilt als angemessen, wenn es die untersuchten Eigenschaften mit akzeptabler Genauigkeit widerspiegelt. Die Genauigkeit wird durch den Grad der Übereinstimmung der Werte der Ausgangsparameter geschätzt, die während des Rechenexperiments am Modell mit ihren wahren Werten vorhergesagt wurden.

Ein mathematisches Modell umfasst eine Klasse von undefinierten (abstrakten, symbolischen) mathematischen Objekten wie Zahlen oder Vektoren und die Beziehungen zwischen diesen Objekten.

Eine mathematische Beziehung ist eine hypothetische Regel, die zwei oder mehr symbolische Objekte in Beziehung setzt. Viele Beziehungen können mithilfe mathematischer Operationen beschrieben werden, die ein oder mehrere Objekte mit einem anderen Objekt oder mit einer Menge von Objekten (dem Ergebnis einer Operation) in Beziehung setzen.

Ein mathematisches Modell wird geeignet ausgewählte Aspekte einer physikalischen Situation wiedergeben, wenn eine Korrespondenzregel aufgestellt werden kann, die bestimmte physikalische Objekte und Beziehungen mit bestimmten mathematischen Objekten und Beziehungen in Beziehung setzt. Es kann auch lehrreich und/oder interessant sein, mathematische Modelle zu bauen, für die es in der physikalischen Welt keine Entsprechungen gibt. Die bekanntesten mathematischen Modelle sind Systeme ganzer und reeller Zahlen und die euklidische Geometrie; die bestimmenden Eigenschaften dieser Modelle sind mehr oder weniger direkte Abstraktionen physikalischer Prozesse (Zählen, Ordnen, Vergleichen, Messen).

Objekte und Operationen allgemeinerer mathematischer Modelle werden oft mit Mengen reeller Zahlen assoziiert, die mit den Ergebnissen physikalischer Messungen korreliert werden können.

Zahlen, Variablen, Mengen, Vektoren, Matrizen usw. fungieren als mathematische Objekte.

Klassifikation mathematischer Modelle basierend auf den Merkmalen des angewandten mathematischen Apparats.

Wenn ein Mensch die Wörter „Modell“ und „Modellbau“ hört, gehen ihm normalerweise Bilder aus seiner Kindheit vor Augen: kleine Kopien von Autos und Flugzeugen, ein Globus, eine Schaufensterpuppe, Modelle von Gebäuden ... Diese und viele andere Dinge oft spiegeln einige gemeinsame Eigenschaften oder Funktionen von realen Gegenständen oder Objekten wider, nur in vereinfachter Form. Anhand solcher Modelle ist es einfacher, die Eigenschaften des Originals zu erklären. Auch das Informationsmodell, dessen Beispiele viele schwer verständliche Vorgänge anschaulich und anschaulich erklären, gehorcht den Grundanforderungen der Modellierung.

Ziele

Das Vorstehende lässt uns zu folgendem Schluss kommen: Modelle als Abbild realer Objekte oder Prozesse sollten nicht alle Eigenschaften der Originale widerspiegeln, sondern nur diejenigen Eigenschaften, die in einer bestimmten Situation für ihre Anwendung eher gefragt sind. Es ist nicht erforderlich, die gesamte Vielfalt der Objekteigenschaften anzuzeigen - dies kann zu einer Komplikation des Modells und zu Unannehmlichkeiten bei seiner Verwendung führen. Daher ist es sehr wichtig zu verstehen, für welchen Zweck das Modell erstellt wurde und welche Parameter in diesem speziellen Fall widergespiegelt werden sollten. Bei der Modellierung ist eine solche logische Kette strikt einzuhalten: „Objekt – Ziel – Modell“.

Informationsmodell. Beispiele. Systemanalyse

Bei der Bildung des Modellierungszwecks stellt sich die Frage nach der Richtigkeit und Vollständigkeit der Erstellung einer Liste von Eigenschaften und Merkmalen des zukünftigen Modells. Die Beschreibung des Gegenstands der Modellierung wird oft mit dem Begriff „Informationsmodell“ bezeichnet. Beispiele für seine Verwendung können in verschiedenen Formen gesehen werden: grafisch, verbal, tabellarisch, mathematisch und viele andere. Je genauer das Informationsmodell ist, desto qualitativer und vollständiger spiegelt es den Satz von Eigenschaften des ursprünglichen Objekts wider. Daher ist es notwendig, nur die notwendigsten Parameter für die Modellierung auszuwählen und Verbindungen zwischen ihnen herzustellen. Dieser Vorgang wird als Systemanalyse bezeichnet.

Präsentationsform

Eines der Merkmale des Informationsmodells ist die Form seiner Präsentation, die eng mit dem Zweck der Bilderzeugung verbunden ist. Wenn eine der Anforderungen an das Projekt seine Sichtbarkeit ist, wird ein grafisches Informationsmodell verwendet. Es ist nicht schwer, Beispiele dafür zu finden: Stromkreise, Karten der Umgebung, verschiedene Grafiken und Zeichnungen. Darüber hinaus können dieselben Daten, beispielsweise ein Diagramm der Temperaturänderungen während eines Monats, in verschiedenen Formen dargestellt werden, beispielsweise tabellarisch oder als Text.

Simulation verwenden

Wenn ein Informationsmodell gebildet wird, können seine Parameter verwendet werden, um ein reales Objekt zu untersuchen, sein Verhalten unter verschiedenen Bedingungen vorherzusagen und Berechnungen durchzuführen. Häufig werden gemischte Informationsmodelle verwendet. Beispiele für die Verwendung dieser Form der Modellierung finden sich häufig im Bauwesen, wenn einzelne Merkmale eines komplexen Objekts, beispielsweise eines Gebäudes, geformt und in Form von Zeichnungen, mathematischen Berechnungen von Festigkeit und zulässigen Belastungen wiedergegeben werden.

Ein weiteres markantes Beispiel für ein gemischtes Informationsmodell ist eine geografische Karte mit ihren topografischen Symbolen, Inschriften und Tabellen. Ein solches Modell kann auch in Form von Grafiken, Diagrammen, Tabellen, Diagrammen dargestellt werden. Letztere sind bedingt in Karten, Flussdiagramme und Grafiken unterteilt.

Einstufung

Um die Arbeit mit Informationsmodellen zu vereinfachen, sind sie bedingt in mehrere große Blöcke unterteilt: nach Anwendungsbereich, nach Zeitfaktor, nach Wissenszweig und nach Präsentationsform. Sie können auch nach der Art der Konstruktion (tabellarisch, hierarchisch und Netzwerk), nach der Form der Datenrepräsentation (Zeichen und Bildzeichen) und nach dem Objekt (Beschreibung der Eigenschaften eines Objekts oder Prozesses) unterteilt werden.

Typische Beispiele für figurative Informationsmodelle

Die Formen von Modellen dieses Typs zeichnen sich durch ein grafisches Bild eines Objekts aus, das auf einer Art Informationsträger (Film, Papier, Karton) befestigt ist.

Dieser Art von Modellen können verschiedene Fotografien, Zeichnungen und Grafiken zugeordnet werden. Beispiele für ein figuratives Informationsmodell finden sich häufig in Bildungseinrichtungen, wo Plakate viele Informationen in grafischer Form vermitteln. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit sind Abbildungen in jedem Schulbuch, beispielsweise ein Diagramm der Truppenformation in der Schlacht von Stalingrad. Beispiele für ein figuratives Informationsmodell finden sich auch in wissenschaftlichen Organisationen, wo Objekte nach ihren äußeren Merkmalen getrennt werden.

Klassifizierung von Modellen nach Zeit

Modelle können statisch oder dynamisch sein. Die Eigenschaften eines Objekts zu einer bestimmten Zeitscheibe beschreiben statische Informationsmodelle. Beispiele für ihre Verwendung finden sich im Hausbau, wenn es um Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen statische Belastung geht. Oder in der Zahnmedizin, die den Zustand der Mundhöhle des Patienten während des aktuellen Termins beschreibt: die Anzahl der Füllungen, das Vorhandensein von Defekten usw.

Wenn wir die Dynamik der Zustandsveränderungen des Patienten über mehrere Besuche oder über mehrere Jahre hinweg betrachten, wird ein dynamisches Modell verwendet, um dieselben Merkmale zu beschreiben.

Beispiele für dynamische Informationsmodelle finden sich im Umgang mit Faktoren oder Merkmalen, die sich im Laufe der Zeit ändern. Dazu gehören Temperaturänderungen, seismische Erschütterungen usw.

Verbale Muster

Informationsmodelle umfassen auch verbale Modelle, die in einer Konversations- oder mentalen Form präsentiert werden. Sie werden auch „verbale Informationsmodelle“ genannt. Beispiele für solche Modellierungen können beim Autofahren beobachtet werden: Die Situation auf der Straße, Ampeln, die Geschwindigkeit benachbarter Autos usw. werden von einer Person analysiert. Dabei wird ein bestimmtes Verhaltensmodell entwickelt. Wenn die aktuelle Situation richtig modelliert wird, dann ist dieser Wegabschnitt sicher. Wenn nicht, besteht ein hohes Unfallrisiko.

Zu den verbalen Modellen gehört auch ein Reim, der durch das Gehirn des Dichters blitzte, oder ein Bild einer Landschaft, das vor dem geistigen Auge des Künstlers noch nicht auf die Leinwand aufgetragen wurde.

Der verbale Typ umfasst auch ein deskriptives Informationsmodell, das eine schriftliche oder mündliche Beschreibung eines Objekts mittels einer Sprache ist. Ein Beispiel für ein deskriptives Informationsmodell: Prosa in Belletristikbüchern, Beschreibungen in Belletristik, textuelle Beschreibung von Ereignissen und Objekten.

Kultige Modelle

Erscheinen die Eigenschaften eines Objekts in Form von speziellen Zeichen, dargestellt durch eine Formensprache, dann handelt es sich um Zeicheninformationsmodelle. Beispiele dafür umgeben uns von allen Seiten: Grafiken, Diagramme, Texte usw.
Zeichen- und Wortmodelle sind eng miteinander verbunden: Ein mentales Bild kann in eine Zeichenform gekleidet werden, und ein Zeichenmodell formt ein bestimmtes mentales Bild. Zum Beispiel erstellt eine Person nach dem Lesen einer Beschreibung eines Phänomens ein Modell für sich selbst, und nachdem sie diesem Phänomen im Leben begegnet ist, kann sie es anhand des gebildeten Modells erkennen.

Zeicheninformationsmodelle können in geometrische, verbale, mathematische, strukturelle, logische und spezielle unterteilt werden.

Mathematische Modelle

Als Variante des Vorzeichens kann man ein mathematisches Informationsmodell betrachten. Seine Besonderheit besteht darin, dass Merkmale, Parameter oder Prozesse dargestellt werden mathematische Formeln. Außerdem beschreibt diese Ansicht die Beziehung zwischen den quantitativen Merkmalen von Objekten. Wenn wir beispielsweise die Masse eines Körpers kennen, können wir die Geschwindigkeit seines freien Falls zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnen. In diesem Fall werden Informationsobjekte üblicherweise in Form von mathematischen dargestellt.

Mathematische Modelle können in viele Typen unterteilt werden: statisch, dynamisch, diskret, kontinuierlich, Simulation, probabilistisch, logisch, mehrfach, algorithmisch, Spiel usw.

Tabellarische Modelle

Ein Modell, dessen Objekte oder Eigenschaften in Form einer Liste dargestellt werden und dessen Werte sich in den Zellen einer rechteckigen Tabelle befinden, wird als tabellarisches Modell bezeichnet. Dies ist eine der häufigsten Arten der Informationsübertragung. Mit Hilfe von Tabellen ist es möglich, statische und dynamische Informationsmodelle in verschiedenen Anwendungsbereichen zu bilden. Im Leben nutzen wir dies zum Beispiel, wenn wir einen Fahrplan, eine Fernsehsendung, ein Wettertagebuch usw. erstellen.

Arten von tabellarischen Informationsmodellen

Es gibt drei Arten von Tabellen: Binär, "Objekt-Eigenschaft", "Objekt-Objekt". Um Beispiele für tabellarische Informationsmodelle zu geben, ist es notwendig, ihre Struktur zu analysieren.

In Objekt-zu-Objekt-Tabellen werden die Objekte in der ersten Zeile und in der ersten Spalte aufgelistet. Der Rest der Zellen spiegelt die Beziehung zwischen ihnen wider. Eine Tabelle, in der die Spalten und Zeilen die Namen von Städten enthalten und der Informationsgehalt das Vorhandensein einer qualitativen Verbindung zwischen ihnen zeigt (das Vorhandensein einer direkten Straße), kann als Beispiel für das "Objekt-zu" dienen -Objekttyp.

In Tabellen vom Typ "Objekteigenschaft" enthält jede Zeile die Parameter eines Objekts oder Ereignisses, und die Spalten enthalten Informationen über ihre Merkmale oder Eigenschaften. Ein Beispiel für eine derartige Struktur können Informationen über die Änderung des Wetterzustands an verschiedenen Tagen sein.

Hierarchische und Netzwerkinformationsmodelle

Tabellenmodelle sind nützlich für kleine Objektsysteme. Beim Erstellen eines komplexen Systems kann das Modell zu groß und unpraktisch für die Verwendung werden, gerade weil es in Form einer rechteckigen Tabelle präsentiert wird. Wenn Sie beispielsweise ein tabellarisches Schema von U-Bahn-Linien mit Stationsobjekten und einem Hinweis darauf erstellen, ob es einen Übergang oder eine Kreuzung zwischen ihnen gibt, weist eine solche Tabelle eine enorme Redundanz auf - mehr als zehntausend Werte, und es wird sehr sein schwer zu benutzen.

Hierarchische Systeme werden üblicherweise in grafischer Form dargestellt, in Form von Graphen – Verbindungen zwischen Objekten, die über Ebenen verteilt sind. Alle Elemente der oberen Ebenen bestehen aus Elementen der unteren, und die Elemente der unteren Ebene gehören für mehr als nur einem Element an hohes Level. Ein besonderes Beispiel für diese Art von Modell ist der Stammbaum.

Netzwerkmodelle sind kompakter, da sie die wichtigsten Verbindungen zwischen Objekten widerspiegeln. Meistens werden sie in einer visuellen grafischen Form dargestellt. Ein Beispiel dafür Netzwerkmodell ist ein Schema von U-Bahnlinien.

Verwendung von Informationsmodellen bei der Modellierung auf einem Computer

Es ist bequem, Simulationen unter Verwendung von Computertechnologie durchzuführen. Der Prozess selbst kann in mehrere Stufen unterteilt werden.

Zunächst wird ein Informationsmodell erstellt: die Definition der durchgeführten Forschung, die Auswahl wichtiger Parameter des Objekts, die diesem Ziel entsprechen, und die Entfernung nicht wesentlicher Parameter.

In der zweiten Stufe wird ein formalisiertes Modell erstellt: Ein beschreibendes Informationsmodell wird mittels einer formalen Sprache ausgedrückt, Beziehungen zwischen Größen werden festgelegt und die notwendigen Einschränkungen für ihre Änderung auferlegt.

In der nächsten Phase wird das formalisierte Modell in ein Computermodell umgewandelt, dh die Zusammenstellung eines Algorithmus, Berechnungen, das Schreiben von Programmen oder die Verwendung spezialisierter Software.

Nachdem überprüft wurde, ob das Modell korrekt erstellt wurde und für den beabsichtigten Zweck geeignet ist, beginnt die direkte Nutzung. Gegebenenfalls wird eine Korrektur vorgenommen.

Der Einsatz von Computertechnologie vereinfacht die Erstellung von Informationsmodellen, deren Änderung und Korrektur erheblich. Es ist möglich, ein simuliertes Objekt in einer beliebigen Umgebung zu platzieren und sein Verhalten oder seine Änderung von Eigenschaften unter verschiedenen Bedingungen zu überprüfen, ohne es diesen Faktoren auszusetzen.

4. Modellierung und Formalisierung(9 Zellen).

4.1 Modelle und Simulationen

Eine Person versucht, die Objekte der umgebenden Welt zu kennen, sie interagiert mit vorhandenen Objekten und erschafft neue Objekte.

Eine der Methoden zur Erkennung von Objekten der umgebenden Welt ist Modellieren, bestehend aus der Erstellung und Untersuchung von "Stellvertretern" realer Objekte. "Ersatzobjekt" wird aufgerufen Modell, und das ursprüngliche Objekt ist Prototyp oder Original.

Modell ist ein Objekt, das hat etwas Eigenschaften eines anderen Objekts ( Original) und stattdessen verwendet.

Zum Beispiel ersetzen wir im Gespräch reale Objekte durch ihre Namen, Schaufensterdekorateure verwenden eine Schaufensterpuppe - ein Modell einer menschlichen Figur, Designer bauen Modelle von Flugzeugen und Autos und Architekten - Modelle von Gebäuden, Brücken und Parks. Ein Modell ist jedes visuelle Hilfsmittel, das im Schulunterricht verwendet wird: ein Globus, ein Modell, eine Karte, ein Diagramm, eine Tabelle usw.

Was kann modelliert werden?

Sie können Modelle von Objekten erstellen. Zum Beispiel ,

Reduzierte Kopien von Gebäuden, Schiffen, Flugzeugen, ...

Atomkernmodelle, Kristallgitter

Blaupausen

Sie können Prozessmodelle erstellen. Zum Beispiel ,

Veränderte Umweltbedingungen

Ökonomische Modelle

Historische Modelle

Sie können Modelle von Phänomenen erstellen. Zum Beispiel ,

Erdbeben

Sonnenfinsternis

Modelle werden von Menschen verwendet, um:

Darstellungen materieller Objekte (Grundriss einer Wohngebietsbebauung in einer Architektenwerkstatt);

Erläuterungen zu bekannten Sachverhalten (Modell des menschlichen Skeletts im Biologieunterricht);

Überprüfung von Hypothesen und Gewinnung neuer Erkenntnisse über die untersuchten Objekte (Flugmodell eines Flugzeugs neuer Bauart im Windkanal);

Vorhersage (aus dem Weltraum aufgenommene Fotos der Bewegung von Luftmassen);

Management (Zugfahrplan) etc.

Das Modell ist nicht an sich wichtig, sondern als Werkzeug, das die Kenntnis oder visuelle Darstellung des Objekts erleichtert. Modellieren ist der Prozess der Erstellung und Verwendung von Modellen zum Studium von Originalen.

Wann man Simulation verwendet:

original existiert nicht

Antikes Ägypten

Folgen eines Atomkrieges

Die Prüfung des Originals ist lebensgefährlich oder teuer:

Testen eines neuen Raumanzugs für Astronauten

Entwicklung eines neuen Flugzeugs oder Schiffs

das Original ist schwer direkt zu untersuchen:

Sonnensystem, Galaxie (große Größen)

Atom, Neutron (kleine Größen)

Vorgänge in einem Verbrennungsmotor (sehr schnell)

Geologische Phänomene (sehr langsam)

nur einige Eigenschaften des Originals sind von Interesse

Flugzeugrumpf-Lacktest

Je mehr Attribute eines Objekts das Modell widerspiegelt, desto vollständiger ist es. Es ist unmöglich, alle Merkmale des Objekts im Modell wiederzugeben - das Original, und es ist nicht notwendig. Merkmale des Objekts - des Originals, das im Modell nachgebildet werden muss, werden bestimmt Modellierungszweck- Zweck des zukünftigen Modells. Diese Merkmale sind für dieses Modell im Hinblick auf den Zweck der Modellierung wesentlich.

Modellierungsziele

Studium des Originals Studium der Essenz eines Objekts oder Phänomens

Analyse („Was passiert, wenn …“) lernen, die Folgen verschiedener Einflüsse auf das Original vorherzusagen

Synthese ("wie man ... macht") lernen, mit dem Original umzugehen, indem man es beeinflusst

Optimierung („wie man es besser macht“) Auswahl der besten Lösung unter gegebenen Bedingungen

Was haben alle Modelle gemeinsam? Welche Eigenschaften haben sie?

Erstens ist das Modell keine exakte Kopie des ursprünglichen Objekts: Es spiegelt nur einen Teil seiner Eigenschaften, Beziehungen und seines Verhaltens wider. Sie können beispielsweise einer Schaufensterpuppe einen Anzug anziehen, aber Sie können nicht mit ihr sprechen. Ein Automodell kann ohne Motor sein, während ein Hausmodell ohne elektrische Verkabelung und Klempnerarbeit sein kann.

Da zweitens jedes Modell immer nur einen Teil der Merkmale des Originals widerspiegelt, ist es möglich, es zu erstellen und zu verwenden verschiedene Modelle das gleiche Objekt. Zum Beispiel: Der Ball kann nur eine Eigenschaft der Erde reproduzieren - ihre Form; ein gewöhnlicher Globus spiegelt außerdem die Lage der Kontinente wider; und der Globus, der Teil des aktuellen Modells des Sonnensystems ist, ist auch die Bahn der Erde um die Sonne. Das Original kann mehreren verschiedenen Modellen entsprechen und umgekehrt!

Je mehr Attribute eines Objekts das Modell widerspiegelt, desto vollständiger ist es. Es ist jedoch unmöglich, alle Eigenschaften des ursprünglichen Objekts im Modell widerzuspiegeln, und meistens ist dies auch nicht erforderlich. Schließlich verfolgt eine Person bei der Erstellung eines Modells in der Regel ein ganz bestimmtes Ziel Tor und versucht, nur die Eigenschaften von Objekten, die ihm wichtig erscheinen, möglichst vollständig wiederzugeben, von Bedeutung dieses Ziel zu verwirklichen. Wird zum Beispiel ein Flugzeugmodell für eine Sammlung erstellt, dann gibt es das Aussehen des Flugzeugs wieder, nicht seine Flugeigenschaften.

Die Anforderungen an das Modell hängen vom Zweck der Modellierung ab: welche Merkmale des ursprünglichen Objekts es widerspiegeln soll. Die Art des Modells wird durch die Ziele der Modellierung bestimmt.

Sie können die Merkmale des Originals auf zwei Arten im Modell widerspiegeln. Die Natur der Modelle kann von zweierlei Art sein. Erstens, materielle (natürliche, physische, Objekt-)Modelle. Sie kopieren, reproduzieren die Eigenschaften des Originals. Beispiele für maßstabsgetreue Modelle sind Dummys und Modelle – verkleinerte oder vergrößerte Kopien, die das Aussehen des Modellobjekts (Globus), seine Struktur (Sonnensystemmodell) oder sein Verhalten (funkgesteuertes Automodell) wiedergeben.

Zweitens, Informationsmodelle - Beschreibung der Merkmale des Originals in einer der Informationscodierungssprachen (in Form einer verbalen Beschreibung, Formeln, Diagrammen oder Zeichnungen).

Die Informatik betrachtet die Konstruktion von Informationsmodellen mit Hilfe der Computertechnik. Eine informationskultivierte Person sollte in der Lage sein, verschiedene Informationsmodelle zu erstellen, sowohl mit Hilfe eines Computers als auch ohne ihn.

4.2 Klassifizierung von Modellen

Es gibt viele Möglichkeiten, Informationsmodelle zu klassifizieren. Betrachten wir einige von ihnen.

Wenn wir die Klassifizierung nehmen Fachbereich, dann lassen sich physikalische, ökologische, ökonomische, soziologische und andere Modelle unterscheiden.

Je nach Konto Zeitfaktor unterscheiden zwischen dynamischen (sich im Laufe der Zeit ändernden) und statischen (sich nicht im Laufe der Zeit ändernden) Modellen.

Modelle nach Einsatzgebiet es gibt Schulungen (einschließlich Simulatoren), erfahrene - beim Erstellen neuer technische Mittel, wissenschaftlich und technisch.

Abhängig von Präsentationsformen Informationen über das Modellierungsobjekt gibt es Zeichen-, Bildzeichen- und gemischte (Bildzeichen-) Arten von Informationsmodellen.

Modelle nach Struktur es gibt

Tabellarische Modelle (Match-Paare)

Existieren besondere Arten von Modellen. Diese beinhalten:

- Nachahmung- Das Verhalten des Systems kann nicht im Voraus berechnet oder vorhergesagt werden, aber es ist möglich, seine Reaktion auf äußere Einflüsse zu simulieren. Die Aufgabe ist zu finden die beste Lösung Methode
Versuch und Irrtum(mehrere Experimente)

Beispiele : Arzneimittelstudien an Mäusen, Affen, … Modellen des Lernprozesses

- Spielen- unter Berücksichtigung der Aktionen des Feindes. Die Aufgabe ist zu finden Die beste Option Aktion ein
der schlimmste Fall.

Beispiele : Modelle wirtschaftlicher Situationen; Modelle militärischer Operationen; Sport Spiele; Schulung der Mitarbeiter

4.3 Informationsmodelle

Das ursprüngliche Objekt kann durch einen Satz seiner Eigenschaften ersetzt werden: Namen (Werte) und Werte. Ein Satz von Eigenschaften, der alle notwendigen Informationen über die untersuchten Objekte und Prozesse enthält, wird aufgerufen Informationsmodell.

Das Informationsmodell eines Landhauses ist beispielsweise eine Karte aus dem Katalog, nach der der Kunde eines Bauunternehmens ein geeignetes Projekt auswählen kann. Jede Karte im Katalog enthält eine Tabelle mit den Namen (Werten) der Eigenschaften des Hauses und den Werten dieser Eigenschaften.

Alle Eigenschaftsnamen in Informationsmodellen sind immer symbolische Elemente, da der Name nur in Symbolen ausgedrückt werden kann. Aber die Werte von Mengen können sowohl Zeichen- als auch Bildinformationen enthalten. Beispielsweise kann der Wert der Größe "Aussehen" durch ein Bildelement (Zeichnung) ausgedrückt werden, und die Werte der verbleibenden Mengen werden durch Zeichen (Zahlen, Wörter, Kommas) ausgedrückt. Ein bildliches Element eines Informationsmodells kann nicht nur eine Zeichnung oder ein Foto sein, sondern auch ein dreidimensionales Layout oder eine Videoaufnahme. Allerdings muss es möglich sein, dieses Element den Eigenschaften eines bestimmten Objekts zuzuordnen. Zum Beispiel in der Zeile " Aussehen» im hauskatalog kann der grundrisscode angegeben werden. Und damit die Layouts selbst Elemente des Informationsmodells und keine Dekoration sind, müssen sie mit Etiketten mit Chiffren versehen werden.

Informationsmodelle repräsentieren Objekte und Prozesse in bildlicher oder symbolischer Form. Je nach Art der Darstellung werden folgende Arten von Informationsmodellen unterschieden:

Figurative Modelle (Zeichnungen, Fotografien usw.) sind visuelle Abbildungen von Objekten, die auf beliebigen Informationsträgern (Papier, Foto und Film usw.) fixiert sind. Viele Informationen werden Fachleuten durch Satellitenaufnahmen der Erdoberfläche gegeben.

Zeicheninformationsmodelle werden unter Verwendung verschiedener natürlicher und formaler Sprachen (Zeichensysteme) erstellt. Ein Zeicheninformationsmodell kann in Form eines Textes in einer natürlichen Sprache oder eines Programms in einer Programmiersprache, einer Formel (z. B. der Fläche eines Rechtecks) dargestellt werden S = ab) usw.

Gemischte Informationsmodelle kombinieren figurative und symbolische Elemente. Beispiele für gemischte Informationsmodelle sind geografische Karten, Grafiken, Diagramme usw. Alle diese Modelle verwenden gleichzeitig sowohl grafische Elemente als auch Zeichen.

4.4 Phasen des Aufbaus eines Informationsmodells

Jedes Modell wird gebaut, um irgendein Problem zu lösen. Die Konstruktion eines Informationsmodells beginnt mit einer Analyse der Bedingungen dieser Aufgabe, ausgedrückt in natürlicher Sprache (Abb. 2.2).

Als Ergebnis der Analyse der Problemstellung werden der Modellierungsgegenstand und der Modellierungszweck bestimmt.

Nach der Bestimmung des Modellierungszwecks im Modellierungsobjekt werden Eigenschaften, Hauptteile und Beziehungen zwischen ihnen unterschieden, die aus Sicht dieses speziellen Ziels wesentlich sind. In diesem Fall sollte klar definiert werden, was gegeben ist (welche Ausgangsdaten sind bekannt, welche Daten sind akzeptabel) und was in dem zu lösenden Problem gefunden werden muss. Beziehungen zwischen Eingabedaten und Ergebnissen sollten ebenfalls angegeben werden.

Der nächste Schritt beim Aufbau eines Informationsmodells ist die Formalisierung - die Präsentation der identifizierten Beziehungen und identifizierten wesentlichen Merkmale des Modellierungsobjekts in irgendeiner Form (verbale Beschreibung, Tabelle, Abbildung, Diagramm, Zeichnung, Formel, Algorithmus, Computer Programm usw.).

Formalisierung- dies ist die Ersetzung eines realen Objekts durch seine formale Beschreibung, d. h. sein Informationsmodell.

Informationsmodelle existieren getrennt von Modellierungsobjekten und können unabhängig von ihnen verarbeitet werden. Nachdem ein Informationsmodell erstellt wurde, verwendet eine Person es anstelle des ursprünglichen Objekts, um dieses Objekt zu untersuchen und die Aufgabe zu lösen.

4.5 Verbale Modelle.

Eine der Arten von Informationszeichenmodellen sind verbale Modelle. Wortmuster- das sind Beschreibungen von Gegenständen, Phänomenen, Ereignissen, Vorgängen in natürlichen Sprachen. Sie werden auch als Textmodelle bezeichnet. Beispielsweise wurde das von Copernicus vorgeschlagene heliozentrische Weltmodell verbal wie folgt beschrieben:

Die Erde dreht sich um ihre eigene Achse und um die Sonne:

Alle Planeten umkreisen die Sonne.

Das verbale Modell besteht aus getrennten Elementen - Wörtern, die in ihrer Bedeutung miteinander verbunden sind. Wörter bestehen wiederum aus Elementen - Buchstaben, die durch Rechtschreibregeln miteinander verbunden sind. Wörter sind Subsysteme für Text und Supersysteme für Buchstaben. Der Text als Ganzes ist ein Modell - eine Beschreibung des Originals. Sie kann verschiedene Eigenschaften des beschriebenen Objekts widerspiegeln. Die Qualität eines verbalen Informationsmodells hängt von der korrekten Schreibweise von Wörtern, der Genauigkeit ihrer Auswahl, der korrekten Kombination von Wörtern zu Sätzen und der Reihenfolge von Wörtern und Sätzen im Text ab.

Verbale Modelle können Situationen, Ereignisse, Prozesse beschreiben. Viele verbale Modelle sind in Schulbüchern, Enzyklopädien enthalten. Wir verwenden verbale Beschreibungen in der Kommunikation (in Briefen, beim Sprechen ...). Um diese Modelle zu erstellen, verwenden wir die übliche gesprochene Sprache, an die wir gewöhnt sind.

Es gibt einige Merkmale gesprochener Sprachen:

Polysemie, Synonymie, Homonymie – das gleiche Wort kann mehrere Bedeutungen haben, mehrere Wörter können die gleiche Bedeutung haben, die gleiche Bedeutung.

Wörter können sowohl wörtlich als auch bildlich verwendet werden.

Diese Merkmale machen die menschliche Sprache ausdrucksstark, farbenfroh und emotional. Aber ihre Anwesenheit macht es unmöglich, die gesprochene Sprache in vielen Wissenschaften zu verwenden, wenn verbale (Gebärden-) Informationsmodelle für die exakten Wissenschaften erstellt werden. Mathematik, Chemie, Informatik und andere Wissenschaften schaffen auf der Grundlage der gesprochenen Sprache ihre eigene formalisierte Wissenschaftssprache, die viele Begriffe (Wörter, die für diese Wissenschaft einzigartig sind) enthält. Formalisiert bedeutet, keine Polysemie, Synonyme, Homonyme zu haben. In einer formalisierten Sprache hat jedes Wort genau eine Bedeutung und Bedeutung.

Verbale Beschreibungen sind sehr vielfältig, sie können in verschiedenen Stilen ausgeführt werden. Zunächst einmal gibt es Konversations- und Buchstile. Der Buchstil hat folgende Spielarten: wissenschaftlich, amtlich geschäftlich, journalistisch, künstlerisch.

Der wissenschaftliche Stil wird verwendet, um genaue wissenschaftliche Informationen zu vermitteln. Die wichtigsten Qualitäten des wissenschaftlichen Stils sind Konsistenz und Klarheit der Darstellung. Texte im wissenschaftlichen Stil enthalten große Menge Wörter-Professionalitäten, Begriffe.

Der künstlerische Stil ist der Stil des Kunstwerks. Sein Hauptzweck besteht darin, den Leser oder Zuhörer mit Hilfe bildlicher Sprachmittel (Vergleiche, Metaphern, Epitheta usw.) zu beeinflussen.

Bei der Erstellung von Dokumenten wird der offizielle Geschäftsstil verwendet.

Der journalistische Stil wird beim Schreiben von Artikeln, Notizen in Zeitschriften und Zeitungen verwendet.

Die Arbeit mit verbalen Informationsmodellen (historische, biologische, geografische, künstlerische und andere beschreibende Texte) erfordert eine durchdachte Einstellung zum Gelesenen. Je besser der Text gestaltet ist, je besser er formatiert ist, desto einfacher ist er zu lesen und zu analysieren.

Auch Romane sind Vorbilder, da sie die Aufmerksamkeit des Lesers auf bestimmte Aspekte des menschlichen Lebens lenken. Wenn Sie ein literarisches Werk analysieren, heben Sie Objekte und ihre Eigenschaften darin hervor, Beziehungen zwischen Charakteren, Verbindungen zwischen Ereignissen, ziehen Parallelen zu anderen Werken usw. Am unmittelbarsten mit dem Konzept eines Modells verwandt ist ein solches literarisches Genre wie eine Fabel. Die Bedeutung dieses Genres besteht darin, die Beziehung zwischen Menschen auf die Beziehung zwischen Menschen zu übertragen fiktive Charaktere, wie Tiere.

4.6 Mathematische Modelle

Die Hauptsprache der Informationsmodellierung in der Wissenschaft ist die Sprache der Mathematik. Informationsmodelle, die mit mathematischen Konzepten und Formeln erstellt wurden, werden aufgerufen Mathematische Modelle.

Beispiel 1. In Abb. 2.3 zeigt das geometrische Modell des Beweises des Satzes des Pythagoras. Es ist so einfach, dass der Beweis der Gleichheit c2 = a2 + b2 offensichtlich wird.

Internationale Tauchwettbewerbe über ihre Ergebnisse:

1) Der erste Platz wird von einem Athleten aus China belegt, und ein Athlet aus der Ukraine wird Dritter.

2) Die Ukraine wird auf dem letzten Platz stehen und Deutschland auf dem vorletzten Platz.

3) Deutschland wird auf jeden Fall Vierter und China den ersten Platz einnehmen.

4) Russland wird an erster Stelle stehen und Italien an zweiter Stelle.

5) Nein, Italien wird Fünfter und Deutschland gewinnt.

Am Ende des Wettbewerbs stellte sich heraus, dass jeder Experte nur mit einer Aussage Recht hatte. Welche Plätze belegten die Teilnehmer im Wettbewerb?

Eine Person versucht, die Objekte der umgebenden Welt zu kennen, sie interagiert mit vorhandenen Objekten und erschafft neue Objekte.

Eine der Methoden zur Erkennung von Objekten der umgebenden Welt ist Modellieren, bestehend aus der Erstellung und Untersuchung von "Stellvertretern" realer Objekte. Das „Ersatzobjekt“ wird normalerweise als Modell bezeichnet, und das ursprüngliche Objekt wird als Modell bezeichnet Prototyp oder Original.

Zum Beispiel ersetzen wir im Gespräch reale Objekte durch ihre Namen, Schaufensterdekorateure verwenden eine Schaufensterpuppe - ein Modell einer menschlichen Figur, Designer bauen Modelle von Flugzeugen und Autos und Architekten - Modelle von Gebäuden, Brücken und Parks. Ein Modell ist jedes visuelle Hilfsmittel, das im Schulunterricht verwendet wird: ein Globus, ein Modell, eine Karte, ein Diagramm, eine Tabelle usw.

Das Modell ist nicht an sich wichtig, sondern als Werkzeug, das die Kenntnis oder visuelle Darstellung des Objekts erleichtert.

Auf die Erstellung von Modellen wird zurückgegriffen, wenn das zu untersuchende Objekt zu groß (Modell des Sonnensystems) oder zu klein (Modell des Atoms) ist, wenn der Prozess sehr schnell abläuft (Modell eines Verbrennungsmotors) oder sehr langsam ( geologisches Modell), wenn das Studium des Objekts für andere gefährlich sein kann (ein Modell einer Atomexplosion), zur Zerstörung seiner selbst führen kann (ein Flugzeugmodell) oder die Erstellung eines realen Objekts sehr teuer ist (ein architektonisches Modell einer Stadt) usw.

Was haben alle Modelle gemeinsam? Welche Eigenschaften haben sie?

Erstens ist das Modell keine exakte Kopie des ursprünglichen Objekts: Es spiegelt nur einen Teil seiner Eigenschaften, Beziehungen und seines Verhaltens wider. Sie können beispielsweise einer Schaufensterpuppe einen Anzug anziehen, aber Sie können nicht mit ihr sprechen. Ein Automodell kann ohne Motor sein, und ein Hausmodell kann ohne elektrische Verkabelung und Klempnerarbeit sein.

Da zweitens jedes Modell immer nur einen Teil der Merkmale des Originals widerspiegelt, ist es möglich, verschiedene Modelle desselben Objekts zu erstellen und zu verwenden. Zum Beispiel: Der Ball kann nur eine Eigenschaft der Erde reproduzieren - ihre Form; ein gewöhnlicher Globus spiegelt außerdem die Lage der Kontinente wider; und der Globus, der Teil des aktuellen Modells des Sonnensystems ist, ist auch die Bahn der Erde um die Sonne.

Je mehr Attribute eines Objekts das Modell widerspiegelt, desto vollständiger ist es. Es ist jedoch unmöglich, alle Eigenschaften des ursprünglichen Objekts im Modell widerzuspiegeln, und meistens ist dies auch nicht erforderlich. In der Tat verfolgt eine Person bei der Erstellung eines Modells in der Regel ein genau definiertes Ziel und versucht, nur die Merkmale von Objekten am vollständigsten widerzuspiegeln, die ihm wichtig erscheinen und für die Verwirklichung dieses Ziels wesentlich sind. Wird zum Beispiel ein Flugzeugmodell für eine Sammlung erstellt, dann gibt es das Aussehen des Flugzeugs wieder, nicht seine Flugeigenschaften.

Die Anforderungen an das Modell hängen vom Zweck der Modellierung ab: welche Merkmale des ursprünglichen Objekts es widerspiegeln soll.

Sie können die Merkmale des Originals auf zwei Arten im Modell widerspiegeln.

Erstens können Zeichen kopiert, reproduziert werden. Ein solches Modell heißt natürlich (materiell). Beispiele für maßstabsgetreue Modelle sind Dummys und Modelle – verkleinerte oder vergrößerte Kopien, die das Aussehen des Modellobjekts (Globus), seine Struktur (Sonnensystemmodell) oder sein Verhalten (funkgesteuertes Automodell) wiedergeben.

Zweitens können die Merkmale des Originals in einer der Informationscodierungssprachen beschrieben werden - geben Sie eine verbale Beschreibung, geben Sie eine Formel, ein Diagramm oder eine Zeichnung an. Ein solches Modell wird informativ genannt.

Modelle werden von Menschen verwendet, um:

Darstellung materieller Objekte (Grundriss einer Wohngebietsbebauung in einem Architektenatelier);

Erläuterungen zu bekannten Sachverhalten (Modell des menschlichen Skeletts im Biologieunterricht);

Testen von Hypothesen und Gewinnen neuer Erkenntnisse über die untersuchten Objekte (Flugmodell eines Flugzeugs neuen Designs im Windkanal);

Vorhersage (aus dem Weltraum aufgenommene Fotos der Bewegung von Luftmassen);

Management (Zugfahrplan) etc.

i Kurz über die wichtigsten

Ein Modell ist ein Objekt, das als „Ersatz“, als Repräsentant eines anderen Objekts (Original) für einen bestimmten Zweck verwendet wird. Das Modell ist keine exakte Kopie des ursprünglichen Objekts: Es spiegelt nur einen Teil seiner Eigenschaften, Beziehungen und seines Verhaltens wider. Sie können verschiedene Modelle desselben Objekts erstellen und verwenden. Der Prozess der Erstellung und Verwendung eines Modells wird als Modellierung bezeichnet.

Unterscheiden Sie natürliche und Informationsmodelle. Modelle in Originalgröße - reale Objekte in verkleinerter oder vergrößerter Form, die das Aussehen, die Struktur oder das Verhalten des Modellobjekts reproduzieren. Informationsmodelle sind Beschreibungen des ursprünglichen Objekts in Informationscodierungssprachen. Modelle werden vom Menschen verwendet, um: materielle Objekte darzustellen, bekannte Tatsachen zu erklären, neue Erkenntnisse über die untersuchten Objekte zu gewinnen, Vorhersagen und Management zu treffen usw.

Fragen und Aufgaben

1. Was ist das Modell?

2. Nennen Sie die wichtigsten Eigenschaften von Modellen.

3. Was ist Simulation?

4. Wie kann man die Beziehung zwischen dem ursprünglichen Objekt und seinem Modell nennen?

5. Welche Modelle werden als Full-Scale bezeichnet? Nennen Sie 2-3 Beispiele für maßstabsgetreue Modelle.

6. Welche Modelle werden als informativ bezeichnet? Nennen Sie 2-3 Beispiele für Informationsmodelle.

7. Benennen Sie für jedes der aufgelisteten Modelle die Aktionen, die eine Person sowohl damit als auch mit dem Originalobjekt ausführen kann:

ferngesteuertes Flugzeugmodell;

eine mündliche Beschreibung der Jacke;

Plan der Wohnung

lebensgroße Plastilin-Teekanne;

ein geistiges Bild einer zukünftigen Reise.

Welche Aktionen können nur mit dem Original durchgeführt werden?

8. In welchen Situationen können künstliche Blumen und künstliche Früchte als „Ersatz“-Modelle für echte Blumen und Früchte verwendet werden? Welche Eigenschaften und Beziehungen von Objekten spiegeln diese Modelle wider und welche nicht?

9. Geben Sie Beispiele für die Verwendung von Modellen für:

a) Präsentation materieller Gegenstände;

b) Erläuterungen zu bekannten Tatsachen;

c) Testen von Hypothesen und Gewinnen neuer Erkenntnisse über die untersuchten Objekte;

d) Vorhersagen;

e) Verwaltung.

§ 2.2. Informationsmodelle

Das ursprüngliche Objekt kann durch einen Satz seiner Eigenschaften ersetzt werden: Namen (Werte) und Werte. Ein Satz von Eigenschaften, der alle notwendigen Informationen über die untersuchten Objekte und Prozesse enthält, wird als Informationsmodell bezeichnet.

Im Tisch. 2.1 zeigt ein Beispiel für ein Informationsmodell eines Landhauses - eine Karte aus dem Katalog, nach der der Kunde Baugesellschaft kann das richtige Projekt auswählen. Jede Karte im Katalog enthält die Namen (Werte) der Eigenschaften des Hauses (links) und die Werte dieser Eigenschaften (rechts).

Tabelle 2.1

Alle Eigenschaftsnamen in Informationsmodellen sind immer symbolische Elemente, da der Name nur in Symbolen ausgedrückt werden kann. Aber die Werte von Mengen können sowohl Zeichen- als auch Bildinformationen enthalten. Zum Beispiel in der Tabelle. 2.1 Der Wert der Größe "Aussehen" wird durch ein Bildelement (Zeichnung) ausgedrückt, und die Werte der übrigen Mengen werden durch Zeichen (Zahlen, Wörter, Kommas) ausgedrückt.

Ein bildliches Element eines Informationsmodells kann nicht nur eine Zeichnung oder ein Foto sein, sondern auch ein dreidimensionales Layout oder eine Videoaufzeichnung. Allerdings muss es möglich sein, dieses Element den Eigenschaften eines bestimmten Objekts zuzuordnen. Beispielsweise kann in der Zeile "Aussehen" im Häuserkatalog ein Layoutcode angegeben werden. Und damit die Layouts selbst Elemente des Informationsmodells und keine Dekoration sind, müssen sie mit Etiketten mit Chiffren versehen werden.

Informationsmodelle repräsentieren Objekte und Prozesse in bildlicher oder symbolischer Form. Je nach Darstellungsmethode werden folgende Arten von Informationsmodellen unterschieden - Abb. 2.1.

Wenn man Wörter wie „Modellierung“, „Modell“ hört, stellt man sich Bilder aus seiner Kindheit vor: Modelle von Häusern, kleinen Autos, Flugzeugen, einem Globus. Mit Hilfe solcher vereinfachten Optionen spiegeln sie die Funktionen und Eigenschaften echter Gegenstände und Gegenstände wider. Wenn man sich Beispiele für Informationsmodelle ansieht, ist es viel einfacher, das Wesen und den Zweck des Originals selbst zu verstehen.

Der Hauptzweck der Modellierung

Beispiele für grafische Informationsmodelle im Alltag sind weit verbreitet. Mit ihrer Hilfe kann man die Komplexität visualisieren echte Prozesse. Sie ähneln realen Objekten, haben aber nur die Eigenschaften, die in einer bestimmten Situation gefragt sind. Beispiele von Informationsmodellen zeigen, dass es keinen Sinn macht, sie mit absolut allen Eigenschaften eines realen Objekts auszustatten. Schließlich wird es notwendig sein, die Struktur erheblich zu komplizieren, es wird unpraktisch sein, sie zu verwenden.

Es ist wichtig zu verstehen, was der Hauptzweck der Erstellung eines Modells ist und in welcher Situation es verwendet wird. Basierend auf diesen Eigenschaften wird die erstellte verkleinerte Kopie des realen Objekts mit bestimmten Parametern ausgestattet. Im modernen Modellbau versuchen sie, eine klare Reihenfolge einzuhalten. Es umfasst die Erstellung des Objekts selbst, die Festlegung eines Ziels für die Erstellung einer reduzierten Kopie und die Bestimmung seiner Hauptmerkmale.

Systemanalyse

Wenn Sie Beispiele für Informationsmodelle analysieren, müssen Sie sich auf verbale, grafische, mathematische und tabellarische Optionen konzentrieren. Lassen Sie uns versuchen, die wichtigsten Parameter zu identifizieren, die für die Modellierung erforderlich sind, sowie die Beziehung zwischen ihnen zu finden. Der Vorgang des Kompilierens einer Reihe von Eigenschaften eines realen Objekts, um seine reduzierte Kopie zu bilden, wird allgemein als Systemanalyse bezeichnet.

Präsentationsmöglichkeit

Beispiele von Informationsmodellen verschiedener Art bestätigen die Wichtigkeit, die optimale Form ihrer Präsentation zu finden. Sie ist es, die mit der Bildung eines bestimmten Bildes über ein reales Objekt verbunden ist. Zu den Hauptanforderungen, die für das Projekt gelten, gehören die führenden Positionen zur Sichtbarkeit. Es wird durch das Informationsgraphikmodell bereitgestellt. Lassen Sie uns ausführlicher darüber sprechen.

Grafische Beispiele sind leicht genug zu geben. Dies können Karten eines bestimmten Bereichs des Bereichs, Stromkreise, verschiedene Zeichnungen, Diagramme sein. Als interessant kann angesehen werden, dass derselbe Untersuchungswert, beispielsweise die durchschnittliche Tageslufttemperatur, in verschiedenen Formen dargestellt werden kann. Es kann als Tabelle, Koordinatensystem, Text ausgedrückt werden. Ein Beispiel für den Aufbau eines Informationsmodells auf der Grundlage derselben Daten wird sowohl in allgemeinen Bildungseinrichtungen als auch in der Hochschulbildung verwendet.

Simulationsanwendung

Nachdem der Prototyp eines realen Objekts gebildet wurde, können seine Parameter verwendet werden, um sich mit dem Original vertraut zu machen, das Verhalten des untersuchten Objekts in Abhängigkeit von den Bedingungen vorherzusagen und notwendige Berechnungen. Beispiele für Informationsmodelle von Objekten zeigen, dass es oft bequemer ist, gemischte Optionen zu verwenden. Wo findet man eine solche Symbiose? Beispiele für Informationsmodelle mit gemischten Ansichten sind im Bauwesen üblich. Sie ermöglichen es Ihnen, durch vorläufige mathematische Berechnungen die optimalen Belastungen auf verschiedene Gebäudeteile zu ermitteln, um ein "Absinken" des Fundaments zu verhindern.

Anschauliche Beispiele für grafische Informationsmodelle gemischten Typs sind eine Vielzahl von geografischen Karten. Sie werden durch Tabellen, erklärende Inschriften, topographische ergänzt spezielle Charaktere. Darüber hinaus werden in der Geographie häufig Diagramme, Grafiken und Diagramme verwendet. Letztere sind unterteilt in Grafiken, Blöcke, Karten.

Über die Klassifizierung von Modellen

Um die Arbeit mit den erstellten Modellen zu vereinfachen, gibt es eine bedingte Unterteilung in Blöcke:

• nach Anwendungsbereichen;
• Wissenszweige;
• Zeitfaktor;
• Art der Präsentation.

Zusätzlich ist eine Einteilung nach Bauart in Netzwerk-, hierarchische, tabellarische Ansichten möglich. Je nach Variante der Datendarstellung gibt es verschiedene Beispiele für grafische Informationsmodelle vom Zeichen- oder Bildzeichentyp. Ein reales Objekt kann anhand einer Beschreibung seiner Eigenschaften oder einer Analyse seines Funktionsprinzips betrachtet werden.

Beispiele für figurative Informationsmodelle

Angenommen, ein Lehrer gibt den Schülern in einer Unterrichtsstunde eine Aufgabe: Geben Sie Beispiele für grafische Informationsmodelle. Was muss dafür getan werden? Für den Anfang können Sie die auf Papier fixierten Optionen auswählen. Sie können alle geografischen Karten, Zeichnungen, Fotografien und Grafiken sein. In Bildungseinrichtungen gibt es viele solcher Beispiele. Schließlich ist eine der wichtigsten Möglichkeiten des visuellen Lernens, den Lernstoff in grafischer und tabellarischer Form bereitzustellen.

Nicht nur im Erdkundeunterricht bietet der Lehrer seinen Schülern zahlreiche Diagramme und Karten an. Ein solches Thema wie Geschichte ist auch eng mit Zeichnungen, Grafiken und verschiedenen Tabellen verbunden. Wenn ein Geschichtslehrer seinem Schüler sagt: „Geben Sie Beispiele für grafische Informationsmodelle im Zusammenhang mit der Schlacht von Stalingrad“, muss das Kind nur den Atlas öffnen gewünschte Seite. Mit Hilfe von Pfeilen und einem Farbakzent spiegelt die Karte alle wichtigen Punkte dieses legendären Ereignisses wider. Neben Bildungseinrichtungen finden sich Varianten des figurativen Informationsmodells auch in wissenschaftlichen Einrichtungen, die sich darauf spezialisiert haben, Objekte nach ihren äußeren Merkmalen zu trennen.

Aufteilung der Modelle nach Zeit

Es gibt dynamische und statische Optionen. Sie unterscheiden sich erheblich. Statische Informationsmodelle nehmen das Untersuchungsobjekt in einem bestimmten Zeitraum an. Ihre Beispiele finden sich beim Bau eines Gebäudes. Die Konstruktion umfasst anfängliche Berechnungen der Festigkeit und des Widerstands gegen statische Belastung. In der Zahnmedizin gibt es statische Möglichkeiten. Beschreibung der Mundgesundheit des Patienten ärztliche Untersuchung, stellt der Arzt das Vorhandensein verschiedener Defekte fest, die Anzahl der Füllungen.

Mit Hilfe des Zahnarztes wird die Dynamik der Veränderungen des Zahnzustandes bei einer Person über einen bestimmten Zeitraum analysiert. Zum Beispiel für das letzte Jahr oder ab dem Zeitpunkt der vorherigen Zulassung. Es gibt auch dynamische Informationsmodelle, wenn mit Merkmalen oder Faktoren gearbeitet wird, die Veränderungen im Laufe der Zeit annehmen. Unter solchen Parametern können wir seismische Vibrationen, Temperatursprünge, Änderungen der Luftfeuchtigkeit erwähnen.

Verbale Informationsmodelle

Diese Gruppe wird am Beispiel des Informationsmodells des Schülers deutlich. Bei der Beantwortung der vom Lehrer vorgeschlagenen Fragen verwendet das Kind eine verbale Beschreibung des Phänomens, des Prozesses. Wenn zum Beispiel über die Verhaltensregeln für einen Fußgänger im Straßenverkehr gesprochen wird, modelliert der Schüler die Situation selbstständig und bietet seinen eigenen Lösungsweg an. Zu dieser Kategorie gehört der Reim, den der Dichter noch nicht auf ein Blatt Papier übertragen hat. Das verbale Informationsmodell ist beschreibend. Sein Beispiel ist Prosa in Werken, eine textuelle Beschreibung bestimmter Objekte und Phänomene.

Kultige Modelle

Als weiteres Merkmal können wir die Zurschaustellung der Eigenschaften eines Objekts durch eine Formensprache darstellen. Anhand von 2 Beispielen für ein Zeicheninformationsmodell konzentrieren wir uns auf Texte und Diagramme. Beide Arten der Darstellung eines Objekts werden in fast allen Tätigkeitsbereichen eines modernen Menschen verwendet. Es gibt eine Unterteilung von Zeichenmodellen in strukturelle, spezielle, verbale, logische, geometrische Typen.

Mathematische Formen

Das Hauptmerkmal des mathematischen Informationsmodells ist die Suche nach einem Zusammenhang zwischen quantitativen Merkmalen bei der Beschreibung eines Objekts. Wenn man beispielsweise die Masse des betrachteten Körpers kennt, kann man mit der Formel die Geschwindigkeit seiner Bewegung für einen bestimmten Zeitraum berechnen. Mathematische Informationsmodelle werden in Typen unterteilt: diskret, statisch, Simulation, kontinuierlich, dynamisch, logisch, algorithmisch, mehrfach, Spiel, probabilistisch.

Tabellarische Informationsmodelle

Wenn die Eigenschaften des Objekts, die Modelle in Form einer Liste dargestellt werden und die Werte in Zellen stehen, wir redenüber das tabellarische Modell. Es gilt als eine der häufigsten Arten der Informationsübertragung. Mit Hilfe von Tabellen werden in verschiedenen Anwendungsbereichen dynamische und statische Informationsmerkmale gebildet. Im Alltag steht eine Person vor ähnlichen Optionen, analysiert den Fahrplan von S-Bahnen, studiert das Fernsehprogramm und schaut sich die Wettervorhersage an. Es gibt Binärtabellen, die zwei Merkmale des betrachteten Prozesses oder Phänomens darstellen.

Um beispielsweise ein Geschwindigkeitsdiagramm zu zeichnen, wird eine Datentabelle gezeichnet. Es enthält die Parameter Bewegung und Zeit. Tabellen "Objekt - Objekt" schlagen vor, ihre Namen in Zeilen und Spalten aufzulisten. Beispielsweise kann es einen Hinweis auf Siedlungen geben. Die Beziehung zwischen ihnen wird qualitative Merkmale sein. Die Tabellen der Option "Objekt - Eigenschaft" enthalten in einer Zeile Informationen über das Ereignis, in einer Spalte Informationen über seine Eigenschaften. Anhand solcher Tabellen können Sie die Wetterparameter bestimmen: Temperatur, Windstärke, Niederschlag für mehrere Tage. Es ist zweckmäßig, tabellarische Modelle in Fällen zu verwenden, in denen das betrachtete Objekt wenige Merkmale aufweist. Wenn es notwendig ist, ein Schema von U-Bahn-Linien mit vielen Abzweigungen und Übergängen zu erstellen, wird ein Netzwerkinformationsmodell benötigt. Ein Beispiel für ein hierarchisches Informationsmodell ist ein Stammbaum.

Fazit

Zahlreiche Informationsmodelle helfen einem modernen Menschen, die Eigenschaften von Objekten und Objekten in der Natur, Technologie, denen er im Alltag begegnet, zu rationalisieren. Mit ihrer Hilfe können Sie sich ein Bild von einem realen Objekt oder Phänomen machen, um die besten Möglichkeiten zu finden, es zu verwenden und zu verwalten. Ohne Informationsmodelle verschiedene Typen Für Vertreter vieler Berufe ist es problematisch zu arbeiten.