Формализация и Моделирование

Содержание

Слайд 2

План лекции Модель Формализация Этапы информационного моделирования Классификация информационных моделей

План лекции
Модель
Формализация
Этапы информационного моделирования
Классификация информационных моделей

Слайд 3

Модель — это искусственно создаваемый объект, заменяющий некоторый объект реального мира

Модель — это искусственно создаваемый объект, заменяющий некоторый объект реального мира (объект моделирования)

и воспроизводящий ограниченное число его свойств. Понятие модели относится к фундаментальным общенаучным понятиям, а моделирование — это метод познания действительности, используемый различными науками.
Слайд 4

Объект моделирования — широкое понятие, включающее объекты живой или неживой природы,

Объект моделирования — широкое понятие, включающее объекты живой или неживой природы,

процессы и явления действительности. Сама модель может представлять собой либо физический, либо идеальный объект. Первые называются натурными моделями, вторые — информационными моделями. Например, макет здания — это натурная модель здания, а чертеж того же здания — это его информационная модель, представленная в графической форме (графическая модель).
Слайд 5

В экспериментальных научных исследованиях используются натурные модели, которые позволяют изучать закономерности

В экспериментальных научных исследованиях используются натурные модели, которые позволяют изучать закономерности

исследуемого явления или процесса. Например, в аэродинамической трубе моделируется процесс полета самолета путем обдувания макета самолета воздушным потоком. При этом определяются, например, нагрузки на корпус самолета, которые будут иметь место в реальном полете.
Слайд 6

Информационные модели используются при теоретических исследованиях объектов моделирования. В наше время

Информационные модели используются при теоретических исследованиях объектов моделирования. В наше время

основным инструментом информационного моделирования является компьютерная техника и информационные технологии.
Компьютерное моделирование включает в себя прогресс реализмом информационной модели на компьютере и исследование с помощью этой модели объекта моделирования — проведение вычислительного эксперимента.
Слайд 7

Формализация информации о некотором объекте — это ее отражение в определенной

Формализация информации о некотором объекте — это ее отражение в определенной форме. 
Можно еще

сказать так: формализация — это сведение содержания к форме. Формулы, описывающие физические процессы, — это формализация этих процессов. Радиосхема электронного устройства — это формализация функционирования этого устройства. Ноты, записанные на нотном листе, — это формализация музыки и т.п.
Слайд 8

Формализованная информационная модель — это определенные совокупности знаков (символов), которые существуют

Формализованная информационная модель — это определенные совокупности знаков (символов), которые существуют

отдельно от объекта моделирования, могут подвергаться передаче и обработке. Реализация информационной модели на компьютере сводится к ее формализации в форматы данных, с которыми "умеет" работать компьютер.
Слайд 9

Но можно говорить и о другой стороне формализации применительно к компьютеру.

Но можно говорить и о другой стороне формализации применительно к компьютеру.

Программа на определенном языке программирования есть формализованное представление процесса обработки данных. Это не противоречит приведенному выше определению формализованной информационной модели как совокупности знаков, поскольку машинная программа имеет знаковое представление. 
Слайд 10

Компьютерная программа — это модель деятельности человека по обработке информации, сведенная

Компьютерная программа — это модель деятельности человека по обработке информации, сведенная

к последовательности элементарных операций, которые умеет выполнять процессор ЭВМ. Поэтому программирование на ЭВМ есть формализация процесса обработки информации. А компьютер выступает в качестве формального исполнителя программы.
Слайд 11

Этапы информационного моделирования Построение информационной модели начинается с системного анализа объекта

Этапы информационного моделирования

Построение информационной модели начинается с системного анализа объекта моделирования.
Представим себе быстро

растущую фирму, руководство которой столкнулось с проблемой снижения эффективности работы фирмы по мере ее роста (что является обычной ситуацией) и решило упорядочить управленческую деятельность.
Слайд 12

Первое, что необходимо сделать на этом пути, — провести системный анализ

Первое, что необходимо сделать на этом пути, — провести системный анализ

деятельности фирмы. Системный аналитик, приглашенный в фирму, должен изучить ее деятельность, выделить участников процесса управления и их деловые взаимоотношения, т.е. объект моделирования анализируется как система. Результаты такого анализа формализуются: представляются в виде таблиц, графов, формул, уравнений, неравенств и пр. Совокупность таких описаний есть теоретическая модель системы.
Слайд 13

Слайд 14

Следующий этап формализации — теоретическая модель переводится в формат компьютерных данных

Следующий этап формализации — теоретическая модель переводится в формат компьютерных данных

и программ. Для этого" используется либо готовое программное обеспечение, либо привлекаются программисты для его разработки. В конечном итоге получается компьютерная информационная модель, которая будет использоваться по своему назначению.
Слайд 15

Для примера с фирмой с помощью компьютерной модели может быть найден

Для примера с фирмой с помощью компьютерной модели может быть найден

оптимальный вариант управления, при котором будет достигнута наивысшая эффективность работы фирмы согласно заложенному в модель критерию (например, получение максимума прибыли на единицу вложенных средств).
Слайд 16

Классификация информационных моделей Если классифицировать их по доминирующей в процессе моделирования

Классификация информационных моделей

Если классифицировать их по доминирующей в процессе моделирования

технологии, то можно выделить математические модели, графические модели, имитационные модели, табличные модели, статистические модели.
Слайд 17

Если же положить в основу классификации предметную область, то можно выделить

Если же положить в основу классификации предметную область, то можно выделить

модели физических систем и процессов, модели экологических (биологических) систем и процессов, модели процессов оптимального экономического планирования, модели учебной деятельности, модели знаний и др. Вопросы классификации важны для науки, т.к. они позволяют сформировать системный взгляд на проблему, но преувеличивать их значение не следует.
Слайд 18

Информационные модели Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния

Информационные модели

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния

объекта, процесса, явления, а также их взаимосвязь с внешним миром

Знаковые модели

Вербальные модели

Словесное описание на естественном языке

Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками (средствами любого формального языка)

Математическое описание соотношений между количественными характеристиками объекта моделирования

карты
чертежи
схемы
графики
диаграммы
графы систем

Математические

Графические

Табличные

ТАБЛИЦЫ
объект - свойство
объект - объект
двоичные матрицы
прочие . . .

Слайд 19

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

Информационная модель –

совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также их взаимосвязь с внешним миром.
Одному и тому же объекту можно поставить в соответствие разные информационные модели (вербальные, математические, табличные, графические); все зависит от цели моделирования.
Слайд 20

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Математические модели Табличные модели Графические модели Вербальные модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

Вербальные
модели

Вербальная модель –

это письменное или устное представление информационной модели средствами естественного языка.
Примеры вербальных моделей:
информация в учебниках
произведения художественной литературы
тексты, описывающие алгоритмы
текстовое описание объектов и процессов
Слайд 21

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Табличные модели Графические модели Математическая модель

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Табличные
модели

Графические
модели

Математическая модель - описание

математическими формулами соотношений между количественными характеристиками объекта моделирования.
Примеры математических моделей:
модель прямолинейного перемещения тела
математическая модель периода колебаний пружинного маятника

Математические
модели

Слайд 22

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Графические модели Табличная информационная

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Графические
модели

Табличная информационная модель – это

модель, в которой объекты или их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной таблицы.
Типы табличных моделей:
таблицы типа «объект-свойство»
таблицы типа «объект-объект»
двоичные матрицы

Табличные
модели

Слайд 23

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графическая информационная

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графическая информационная модель – это

наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений.
Примеры графических информационных моделей:

Графические
модели

карта

чертеж

граф

диаграмма

график

схема

Слайд 24

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

граф

диаграмма

график

схема

Слайд 25

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

граф

диаграмма

график

схема

Слайд 26

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

граф

диаграмма

график

схема

Слайд 27

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

граф

диаграмма

график

схема

Слайд 28

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

граф

диаграмма

график

схема