Информационная модель: описание, структура, виды, типы информационных моделей, разработка, создание, использование информационной модели

Ответы на вопрос

Отвечает Семенко Алина.

Ответ: Формы представления информационных моделей.

Модели материальные и модели информационные.

Объектов моделирования огромное количество. И для того, чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо все это классифицировать, то есть каким-либо образом упорядочить, систематизировать.

При классификации объектов по «родственным» группам необходимо выделить некий единый признак (параметр, а затем объединить те объекты, у которых он совпадает).

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

Объяснение:

Отвечает Бодров Данила.

Примеры материальных моделей:
1. Макет здания или машины
2. Модель самолета
3. Карта города или местности
4. Прототип нового устройства
Примеры информационных моделей:
1. База данных о клиентах компании
2. Сетевая диаграмма компьютерной сети
3. Модель процессов в производственной линии
4. Модель данных для приложения
Примеры описательных текстовых моделей:
1. Описание правил и процедур работы в компании
2. Инструкции по эксплуатации устройства
3. Техническое описание изделия
4. Описание процесса проектирования нового продукта.

21. Классификация и формы представления моделей

26.08.2014 13:15

Александр

Все модели можно разбить на два больших класса: предметные (материальные) и информационные (идеальные). Предметные модели воспроизводят физические, геометрические, функциональные свойства объектов в материальной форме (глобус, макет здания, игрушечный автомобиль и др.). Предметные модели в свою очередь   делятся на  физические и  аналоговые модели. Информационные модели представляют объекты или процессы в образной или знаковой форме. Рисунки, фотографии, учебные плакаты – это  образные информационные модели. Идеальные модели подразделяются  на интуитивные и научные.

Физическимназывается моделирование, при котором реальный объект замещается его увеличенной или уменьшенной копией, физически однородной  с оригиналом. Результаты исследования модели переносятся на оригинал на основе теории подобия.

Например, в  самолетостроении к физическим моделям можно отнести модели летательных аппаратов, в архитектуре – макеты зданий, в астрономии – планетарий.

Аналоговое моделирование основано на  аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но описываемых формально одними и теми же уравнениями.

Например, изучение механических колебаний можно проводить с помощью электрической схемы, описываемой теми  же дифференциальными уравнениями.

Интуитивноемоделирование основано на интуитивном представлении об объекте исследования, не поддающимся формализации либо не нуждающемся в ней.

Например, жизненный опыт является моделью окружающего мира.

Научное моделирование – это всегда логически обоснованное моделирование, использующее формальные методы исследования. Главное отличие научного моделирования от интуитивного заключается в знании «внутренних» механизмов, которые используются при научном моделировании.

Знаковымназывается моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы.

Примерами знаковых моделей являются математические выражения и уравнения, химические формулы, музыкальные фразы.

Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование.

Математическое моделирование — это приближенное описание какого-либо класса явлений, выраженное с помощью математической символики.

Модели могут быть классифицированы по форме представления:

— на графические, представляющие собой графическую имитацию планируемого объекта или процесса;

— числовые, записанные в виде формул;

— логические, записанные в виде логических выражений (блок-схем);

— табличные, записанные в виде таблиц (бухгалтерский баланс);

С точки зрения отражения временных интервалов, можно выделить динамические модели, отражающие свойства объекта изменять свои параметры во времени, и статические модели, не отражающие вышеуказанных свойств. Динамические и статические модели различают по фактору времени, а не по области использования.  Динамические модели описывают процессы изменения и развития системы. Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесса химических реакций. Для одной и той же области использования могут создаваться как статические,  так и динамические модели.

Часто применяются модели, основанные на использовании теории вероятности и математической статистики (стохастические модели). Эти модели используют анализ корреляций и регрессий, дисперсионный анализ, теорию массового обслуживания, теорию игр, статистических решений, информации, надежности, запасов.

Также широко используются  модели математического программирования. Данные модели позволяют выбрать совокупность чисел, которые являются переменными в уравнениях и обеспечивают экстремум некоторой функции при некоторых ограничениях.

Имитационные модели помогают специалистам лучше понять взаимосвязи факторов, действующих в системе. Имитация представляет собой воспроизведение реальной действительности. Под имитацией понимают создание модели реальной ситуации и манипулирование этой моделью в целях обоснования решения. Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные воздействия и другие, которые часто создают трудности при аналитических исследованиях.

< Предыдущая		Следующая >

Примеры использования информационных компьютерных моделей

Информационная модель является важным и полезным инструментом при условии правильного применения. В процессе разработки сложных систем таких, как программное обеспечение, модели помогают проработать ключевые технические вопросы и исключить возможные неточности.

Информационные модели применяют повсеместно, включая точные науки такие, как алгебра, геометрия, физика, астрономия и другие предметные области. Для удобства понятие заменяют другими терминами, к примеру, инструкция для телефона, плиты, автомобильного аккумулятора, велосипеда и другие.

Также ярким примером являются технологии производства тракторов, вертолетов, автомобильного транспорта, деталей, конструкций и прочих товаров. Информационные модели нашли широкое применение в быту и промышленности. По причине повышенного уровня сложности процессов и участия в них большого количества людей понятие информационной модели чаще можно встретить в коммуникациях промышленной отрасли.

Важность процесса моделирования для человечества

Сложно недооценить возможности моделирования:

• спрогнозировать, как пройдет сложнейшая операция по пересадке сразу нескольких внутренних органов – простая задача для мегамощных компьютерных программ;
• оценить, как изменится парниковый эффект от посадки 1000 деревьев или остановки 1 завода гиганта – достаточно построить информационную модель и внести нужные параметры;
• прогнозировать изменение погоды, перемещение циклонов, возможные разрушения от наводнения, и последствия от различных по мощности землетрясений поможет автоматическая карта информационной модели.

Возможности моделирования систем безграничны.

Презентация на тему: » Модели Материальные (натуральные) и формальные (информационные) модели Примеры материальных моделей, их назначение, свойства, возможное использование.» — Транскрипт:

2

Модели Материальные (натуральные) и формальные (информационные) модели Примеры материальных моделей, их назначение, свойства, возможное использование Этапы разработки компьютерных информационных моделей Примеры информационных моделей, их назначение, свойства, возможное использование

3

Модель – это объект-заменитель, который в определённых условиях может заменять объект-оригинал. Модель воспроизводит некоторые интересующие нас свойства и характеристики оригинала. Модели могут быть материальными и информационными. Модель – это объект-заменитель, который в определённых условиях может заменять объект-оригинал. Модель воспроизводит некоторые интересующие нас свойства и характеристики оригинала. Модели могут быть материальными и информационными.

4

Материальные (натуральные) и формальные (информационные) модели В информационной модели отражаются знания человека об объекте моделирования. Информационная модель – это, в той или иной форме, описание объекта моделирования

5

Примеры материальных, их значение, свойства, возможное использование Примерами материальных моделей являются: глобус – модель Земли; манекен – модель человеческого тела; модели самолётов, кораблей, ракет, автомобилей; макет застройки жилого района в городе и многое другое

6

Примеры информационных моделей, их значение, свойства, возможное использование Объектом информационного моделирования может быть всё, что угодно: отдельные предметы ( дерево, стол); физические, химические, биологические процессы (течение воды в трубе, получение серной кислоты, фотосинтез в листьях растений); метеорологические явления (гроза, смерч); экономические и социальные процессы ( динамика цен акций на бирже, миграция населения) Объектом информационного моделирования может быть всё, что угодно: отдельные предметы ( дерево, стол); физические, химические, биологические процессы (течение воды в трубе, получение серной кислоты, фотосинтез в листьях растений); метеорологические явления (гроза, смерч); экономические и социальные процессы ( динамика цен акций на бирже, миграция населения)

7

Этапы разработки компьютерных информационных моделей Модель, реализованная на ЭВМ, называется компьютерной информационной моделью Модель, реализованная на ЭВМ, называется компьютерной информационной моделью Построение компьютерной информационной модели начинается с система анализа объекта моделирования. Результатом является теоретическая информационная модель. Построение компьютерной информационной модели начинается с система анализа объекта моделирования. Результатом является теоретическая информационная модель. Разработка компьютерной модели производится с помощью специального программного обеспечения или через программирование на языках высокого уровня Разработка компьютерной модели производится с помощью специального программного обеспечения или через программирование на языках высокого уровня

Модели вокруг нас

Мы постоянно сталкиваемся с самыми разными моделями в жизни, даже не задумываясь, для чего была создана та или иная вещь, что изменится, если бы их не было.

Давайте вспомним, где мы видим модели каждый день.

Подсказка (виды моделей):

• глобус, карта;
• модели машинок, самолетов, ракет;
• манекен, скелет, макет человека;
• модель атома, молекулы, кристаллическая решетка металлов;
• макет дома, жилого комплекса, древнего города;
• фигурка динозавра, макет вулкана.

Изучая мир вокруг и внутри себя, человек стремится зафиксировать полученные знания о процессах и объектах. Существует множество способов сохранить информацию, но создавая образ, ему удается пространственно и детально показать все важные свойства.

Например, глобус. Если мы попытаемся описать Землю словами, то нам придется потратить десятки страниц, расписывая, какой она формы и то, что находится на ее поверхности.

Если мы решим нарисовать планету, то нам понадобится минимум 2 рисунка, чтобы изобразить материки и океаны с двух сторон, а лучше 4 (с двух боков, низ и верх).

А модель Земли (глобус) позволяет оценить самые важные характеристики голубой планеты с первого взгляда.

Модель – поверхностный образ, в котором отображены признаки оригинала, имеющие ценность для данной задачи. Оригинальный объект, по сравнению с моделью, сложнее, динамичнее, он состоит из сотен или тысяч различных свойств, параметров, характеристик, участвует в различных процессах.

При помощи модели можно управлять прототипом, не разрушая оригинал, то есть моделировать процесс или явление. Моделирование – важнейший способ получения информации, незаменимый инструмент инженеров, архитекторов, метеорологов и даже медиков. Это описание оригинала различными способами.

Мы ежедневно используем моделирование в обычной жизни, ведь это помогает выбирать потенциально лучшие варианты. Например, какое яблоко взять с полки магазина. Оценивая плод как пищу, мы выбираем лучший вариант. Перебирая в голове характеристики, мы выбираем самое красивое, здоровое, аппетитное яблоко.

Что называют информационной моделью? Описание и структура

Так называют модель объекта. Она представлена в виде информации, что описывает существенные для конкретного случая параметры и переменные, связи между ними, а также входы и выходы для данных, при подаче на которые можно влиять на получаемый результат. Их нельзя увидеть или потрогать. В целом они не имеют материального воплощения, поскольку строятся на использовании одной информации. Сюда относятся данные, что характеризуют состояния объекта, существенные свойства, процессы и явления, а также связь с внешней средой. Это процесс называется описанием информационной модели. Это самый первый шаг проработки. Полноценной информационной моделью является обычно сложная разработка, которая может иметь много структур, что в рамках статьи сведены в три основных типа:

1. Описательная. Сюда относятся модели, которые создаются на естественных языках. Они могут иметь любую произвольную структуру, которая удовлетворит составляющего их человека.
2. Формальная. Сюда относят модели, которые создаются на формальных языках (научных, профессиональных или специализированных). В качестве примеров можно привести такое: все виды таблиц, формул, граф, карт, схемы и прочих подобных структурных формаций.
3. Хроматические. Сюда относят модели, которые были созданы с применением естественного языка семантики цветовых концептов, а также их онтологических предикатов. Под последними понимают возможность распознавания значений цветовых канонов и смыслов. В качестве примера хроматических моделей можно навести те, что были построены с использованием соответствующей теоретической базы и методологии.

Как видим, основной составляющей являются данные, их структура и процедура обработки. Развивая мысль, можно дополнить, что информационная модель является схемой, в которой описана суть определённого объекта, а также все необходимые для его исследования процедуры. Для более полного описания характеристик используют переменные. Они замещают атрибут цели, которая прорабатывается

И здесь имеет значительную важность структура информационной модели

Давайте приведём пример. Описание веника и инструкция по его использованию является информационной моделью для уборщика. Но это не всё. Описание и технологический процесс изготовления веника, изложений в соответствующей документации, является информационной моделью и алгоритмом, по которому его делает производитель. Как видите, отражаются наиболее важные свойства объекта. В действительности, конечно, информационная модель – это лишь приближенное описание. В результате можно сказать, что эти данные, с помощью которых осуществляется познание реальности, являются относительно истинными.

Виды математических моделей, классификация

Существует несколько классификаций математических моделей. Рассмотрим некоторые из них.

Формальная типология

Основа данной классификации — какие математические средства используются для создания модели. Для создания схем в формальной классификации часто используется прием дихотомии.

К известным типам дихотомии относятся:

Линейные	Нелинейные
Сосредоточенные	Распределенные
Детерминированные	Стохастические
Статические	Динамические
Дискретные	Непрерывные

Типология по методу представления объекта

В рамках данной классификации выделяют структурные и функциональные модели.

• Структурная модель показывает объект как комплекс с механизмом и устройством функционирования.
• Функциональные модели могут отражать поведение объекта, которое мы можем воспринимать внешне.

Эти парадигмы также имеют название «черные ящики».

Содержательные, а также формальные модели

Многие авторы, которые описывают процесс моделирования в математике, отмечают, что для начала нужно построить специальную образцовую конструкцию, так называемую содержательную модель.

Содержательная типология

В работах английского физика Рудольфа Эрнста Пайерлса можно найти некоторые типологии математических моделей, которые используются в физике и других естественных науках. Советские ученые Александр Горбань и Рэм Хлебопрос расширили классификацию Пайерлса

Данная типология акцентирует свое внимание на процессе выстраивания содержательной модели. Итак, существуют следующие типы математических моделей:

• Гипотеза. Это пробное описание феноменов, автор которых либо верит в возможность их существования, либо считает это явление истинным. Такой, по мнению Пайерлса, является макет Солнечной системы от Птолемея, атомная модель Резерфорда, прототип Большого взрыва.
• Феноменологическая модель. Этот тип содержит систему для описания феномена. Эта система обычно не особенно убедительна, не имеет достаточную аргументационную базу, плохо соотносится с существующими теориями. У феноменологических моделей временный статус. Ответ на вопрос феноменологической модели неизвестен, поэтому продолжается поиск истинных решений проблемы. К этому типу относятся макет теплорода.
• Приближение. Если возможно построение уравнения, которое могло бы описать систему, это не значит, что его можно найти решения уравнения с помощью компьютерных программ. К таким уравнения относятся модели линейного отклика. Просто пример приближения — закон Ома.
• Упрощение. В рамках данной модели убираются детали, которые могли бы повлиять на результат исследования (заметно и не контролируемо). Примером данного типа являются уравнения состояния Вандер-Ваальса, а также модели из физики жидкостей, твердого тела и т.д.
• Эвристическая модель. Данная модель сохраняет подобие реальности, метод «слепого поиска» (через ошибки и пробы). Примером данной модели может быть измерение средней длины свободного пробега в кинетической теории.
• Аналогия. Этот тип учитывает лишь некоторые особенности систем. Примером аналогии может быть исследование Гейзенберга о происхождении ядерных сил.
• Мысленный эксперимент. Основа данного типа — предположение не на практике, не в результате реального эксперимента, а в опровержении какой-либо возможности в теории. Мысленный эксперимент часто использовал в своей работе Эйнштейн. В результате одного из мысленных экспериментов была выведена специальная теория относительности.
• Демонстрация возможности. Основа данного типа — показать непротиворечивость возможности. Это своеобразные мысленные эксперименты, которые демонстрируют, что явление может согласоваться с базовыми теориями и непротиворечиво само по себе. Модель демонстрации возможности был использован для эксперимента геометрии Лобачевского.

Сложность моделируемой системы

Выделяются три уровня систем по сложности:

• простые физические;
• сложные физические;
• биологические системы.

Советский академик Александр Андронов выделил три типа неустойчивых моделей:

1. Неустойчивые к преобразованию начальных требований.
2. Неустойчивые к небольшим преобразованиям условий, которые не вызывают никаких изменений в числе степеней свободы системы.
3. Неустойчивые к небольшим преобразованиям условий, которые вызывают изменения в числе степеней свободы системы.

Неустойчивые модели называют негрубыми. Устойчивые модели — мягкие.

Образная и вербальная модели

В зависимости от способа представления данных информационные модели делят на два основных класса:

1. Образные или формальные. При разработке используется формальный язык, т.е. специально разработанный с учетом предметной области. В качестве универсальных формальных инструментов описания прототипа используются формулы, схемы, рисунки, таблицы и т.п. В результате выделяют модели математические, графические и табличные.

2. Вербальные или описательные. Преставление происходит на любом естественном языке, т.е. языке общения создателя продукта (русский, английский и т.д.). В данном классе выделяют модели мыслительные или устные.

Разработка модели информационной системы ориентирована на реализацию процессов апробации и последующего использования в цифровом пространстве. Поэтому используется формализованный язык более высокого уровня, требующий специального изучения.

Зачем нужно моделирование и когда применяется?

Вообще, моделирование может применяться для многого. Для прогнозирования, демонстрации, изучения и тому подобного. Так как это позволяет экономить время и силы.

Абстрактный пример. Допустим, Коля хочет писать рассказы. Как Коля может поступить? Первый вариант. Написать кучу рассказов и потом пытаться их как-то распространить. Второй вариант. Коля пишет пару небольших историй и публикует их в каких-то известных порталах.

Не сложно догадаться, что второй вариант позволяет раньше оценить творчество Коли, потратив на это существенно меньше сил и времени. Т.е. Коля, по сути, моделирует насколько у него хорошо получается писать, а затем смотрит где какие возникают проблемы, какие моменты читателям не понравились, а какие понравились, и так далее.

Кстати, обзор в тему Что такое MVP (минимальный продукт)?

Также важно отметить важность степени соответствия модели и исходного объекта (процесса, явления и т.п.). Суть проста и элементарна

Если модель отличается только какой-то мелкой незначительной деталью, то это не совсем модель, это недоделанный результат. Аналогично: и чрезмерное упрощение тоже не всегда корректно. Утрируя, булка это тоже в каком-то смысле торт.

При построении модели важны: рациональность, универсальность, целесообразность и тому подобное. Иными словами, должен быть какой-то адекватный смысл в модели.

Абстрактный пример. Когда строят какое-нибудь большое строение, то никто не бежит за бетоном сразу после создания эскиза. Вначале создают чертеж (модель). Потом изучают различные аспекты. В частности, эскиз может быть сколь угодно красивым, но если несущая конструкция не выдержит такой нагрузки, то строить такое здание не имеет смысла.

И обратный пример, знакомый каждому с детства. Скажем, парню нравится девушка, но у парня нет опыта в романтике. Он начинает моделировать различные ситуации (представлять их себе). Только проблема в том, что чаще всего такие модели-ситуации происходят в отрыве от реальности. Например, парень один раз мельком видел девушку в красивом платье. Поэтому в его воображении была построена модель уточненной девушки, а в реальности девушка просто один раз одела платье по случаю какого-то события, а так обычно ходит в джинсах и свитере, ну и она «не очень утонченная». Не сложно догадаться, что их первое свидание пройдет не самым лучшим образом, так как ожидания парня построенны на некорректных моделях.

Так же вам могут быть интересны обзоры Эскиз, Прототип, Макет: что это такое? и еще Что такое Аналогия?

• Что такое Аналогия?
• Что такое Конфигурация (Конфиг)?

Топ вопросов за вчера в категории Информатика

Информатика 28.01.2019 07:13 574 Турпанов Михаил

В стране есть 19 городов. Некоторые пары городов соединены одной двусторонней дорогой. Известно, что

Ответов: 1

Информатика 24.06.2018 17:42 470 Печенькин Рома

В стране есть 17 городов. Некоторые пары городов соединены одной двусторонней дорогой. Известно, что

Ответов: 1

Информатика 10.02.2019 05:45 310 Потапова Настя

В стране есть 18 городов. Некоторые пары городов соединены двусторонними дорогами. Известно, что из

Ответов: 1

Информатика 02.07.2023 08:05 277 Максютова Элина

Ограничение времени: 1c Ограничение памяти: 64mb Ввод: finance.in Вывод: finance.out В этом году в

Ответов: 2

Информатика 03.06.2023 01:51 2055 Данилин Егор

Найдите верное равенство: 1110 = 10102 178 = 11112 1916 = 1000102 208 = 1116

Ответов: 2

Информатика 18.07.2023 03:41 1320 Досымбек Жания

3. Какому числу соответствует развёрнутая запись приведённого числа? В ответе укажите номер правильн

Ответов: 2

Информатика 19.06.2023 18:08 268 Третьяков Денис

Эта задача с открытыми тестами. Ее решением является набор ответов, а не программа на языке программ

Ответов: 1

Информатика 20.06.2023 09:31 941 Борняков Игорь

4. Заполните таблицу и посчитайте число единиц в строке, которую вы вписали ответы. Двоичная Восьмер

Ответов: 1

Информатика 16.05.2023 12:31 5261 Никитичева Эмилия

Знаковой информационной моделью не является … 1) Рисунок 2) Словесное описание 3) фотография 4

Ответов: 2

Информатика 03.06.2023 22:15 2523 Ли Егор

Сравните величины, указав для каждой пары величин соответствующий знак. 1008 и 6410108 и 101610101

Ответов: 2

Где применяются информационные модели?

Везде. Только такое обозначение не всегда применяется на практике из-за его излишней научности. Инструкции для компьютеров, телевизоров, телефонов, использованных бутылей воды, автомобильных аккумуляторов – вот лишь отдельные примеры. Информационной моделью является и технология производства комбайнов, тракторов, самолётов, грузовиков, прицепов, строений. Как видите, для неё есть применение и в быту, и в промышленности. Но сам термин «информационная модель» больше применяется в последней сфере из-за того, что здесь протекают более сложные процессы с участием большого количества людей.

Методы моделирования, виды и типы моделей

Чтобы выразить свойства прототипа, используют несколько подходов:

1. Физическая копия – так получают натуральную модель (рисунок, фигура, видео). В эту группу входят манекены, муляжи, фигурки и макеты. Это копия предмета, размер может быть разным (соответствовать оригиналу, быть меньше или больше).

Такой подход позволяет передать характеристики внешнего вида (глобус – круглый), структуру или соотношение с другими составляющими (солнечная система), движение или поведение (радиоуправляемая модель).

Виды графических моделей: карты, схемы, графики, фотографии, диаграммы, таблицы и многое другое.

2. Информационную модель получают при помощи любого из способов кодирования информации (описание словами, математический расчет, схема, чертеж, плоский или пространственный, компьютерная программа). Признаки, которые в материальной копии можно увидеть, потрогать, в информационной модели выражены при помощи знаков.

Если описание идет при помощи букв (родной или иностранный язык), то используют разговорный, научный или литературный стили. Если при помощи символов и цифр, то это знаковые информационные модели. Например, математические замеры, расчеты формы или скорости движения. Они позволяют выражать физические и геометрические параметры, происходящие химические или биохимические процессы.

Прогрессивным направлением является создание программ для моделирования. Это позволяет написать приложение, в которое вносятся различные параметры, а в результате получается модель процесса или явления.

При изучении глобального потепления ученые используют только компьютерное моделирование. Специалисты вносят показатели температуры по годам, повышение уровня Мирового океана, истощение озонового слоя Земли и повышение солнечной радиации. В результате программа с высокой точностью прогнозирует, как именно будет меняться климат планеты через 10-100 лет, сколько километров ледников растает.

1. Смешанные копии более распространены, так как большинство типов информационных моделей сложные, при помощи лишь одного метода выразить его характеристики непросто.