21.4. Контрольные вопросы и задания

← 21.3. Технология математического...

22.1. Понятие информационной модели →

1. Какие задачи относятся к вычислительным, какие к функциональным? Приведите примеры.

2. Как определяются понятия «объект исследования», «теория моделирования»; «система»; «модель системы»; «математическое моделирование», «информационная модель»?

3. Приведите примеры областей использования моделирования (математического моделирования). Какие задачи решаются на основе математического моделирования?

4. Какую роль играет цель при разработке моделей?

5. Какие существуют классификационные признаки видов моделей? Приведите примеры.

6. Опишите условия, при которых применимы модели разных классов (разных видов).

7. Приведите примеры статических и динамических моделей одного и того же объекта.

8. Ниже приведены примеры математических моделей различных объектов: дайте характеристику этих моделей; к каким классам они принадлежат; что между ними общего?

   1. Распространения тепла в твердых телах: , гдеC_T - теплоемкость тела; I - тепловой поток; U - перепад температуры.

   2. , где y – выходная характеристика;X_i = (x_i1, x_i2,...,x_iN) - входные переменные; a₀, a_i - параметры; ε - остаток.

   3. Цифровой фильтр:,x_i, y_i (i=0,1,2,…) – входной и выходной процессы, Δt = 1.

9. Перечислите основные методы математического моделирования. Приведите примеры систем, для моделирования которых используются перечисленные методы.

10. В чем сущность имитационного метода моделирования?

11. В каких случаях при моделировании системы предпочтительнее использовать аналитические методы, в каких случаях – имитационные методы?

12. Опишите наиболее эффективный, с вашей точки зрения, вид моделирования (тип модели) каждой из перечисленных систем и объясните свой ответ: небольшой производственный участок существующей фабрики; устройство, возводящее входной сигнал в квадрат; пункт скорой помощи в существующей больнице; проектируемая АСУ пред-приятия; функционирующая локальная сеть в вычислительном центре. Какие цели могут быть поставлены при моделировании этих систем?

13. Предположим, что решено изучить все системы предыдущего пункта посредством математической модели. Каким должно быть моделирование – статическим или динамическим, детерминированным или стохастическим, непрерывным или дискретным? Какие методы математического моделирования должны быть использованы?

14. Что понимается под компьютерным математическим моделированием?

15. Из каких основных этапов состоит процесс моделирования? Охарактеризуйте каждый из этих этапов.

← 21.3. Технология математического...

22.1. Понятие информационной модели →

22.1. Понятие информационной модели

← 21.4. Контрольные вопросы и задания

22.2. Этапы моделирования →

Известно, что модель – это некоторое упрощенное подобие реального объекта. Другими словами, модель – это объект-заменитель, который в определенных условиях может заме-нить объект-оригинал. Модель воспроизводит интересующие нас свойства и характеристики оригинала. Например, глобус является моделью планеты Земля. Географическая карта так же является моделью местности, которая на карте отображается. При этом, являясь моделями практически одного и того же объекта, глобус и карта различаются по отображаемым свойствам этого объекта – карта не учитывает истинную форму Земного шара. Замена одного объекта (процесса или явления) другим, но сохраняющим все существенные свойства исходного объекта (процесса или явления), называется моделированием. Модели бывают материальными и информационными. Примерами материальных моделей являются все тот же глобус, манекен (модель человеческого тела), модели самолетов, кораблей и т.д. Предметом изучения информатики являются информационные модели. В информационной модели отражаются специфическим образом представленные знания человека об объекте моделирования. Информационная модель – это описание в той или иной форме объекта моделирования.

Объектом информационного моделирования может быть все, что угодно: отдельные предметы (стол, комната), физические, химические, биологические процессы (Течение воды в трубе, фотосинтез в листьях растений), метеорологические явления (гроза, циклон), экономические и социальные процессы (динамика цен акций на бирже, миграция населения). Можно сказать, что информационным моделированием занимается любая наука, поскольку задача науки состоит в получении знаний, а наши знания о действительности носят приближенный, т.е. модельный характер. С развитием науки эти знания уточняются, углубляются, но все равно остаются приближенными. Старые модели заменяются на новые, более точные, и этот процесс бесконечен.

Информатика занимается общими методами и средствами создания и использования информационных моделей. Понятие информационной модели является одним из важнейших понятием информатики. Оно является одним из основных понятий в информационной деятельности. При работе с информацией мы всегда имеем дело либо с готовыми информационными моделями (выступаем в роли их наблюдателя), либо разрабатываем информационные модели. Алгоритм и программа - разные виды информационных моделей. Создание базы данных требует, прежде всего, определения модели данных. Формирование запроса к любой информационно-справочной системе - также относится к информационному моделированию. Изучение любых процессов, происходящих в компьютере, невозможно без построения и исследования соответствующей информационной модели.

Важно подчеркнуть деятельностный характер процесса моделирования. Информационное моделирование является не только объектом изучения в информатике, но и важнейшим способом познавательной, учебной и практической деятельности. Его также можно рассматривать как метод научного исследования и как самостоятельный вид деятельности.

Общая черта всех моделей состоит в том, что они копируют исходный объект. Физические модели делаются из другого материала, имеют отличные от исходного объекта размеры. Информационные модели же зачастую содержать необходимую информацию только о тех сторонах объекта или процесса, которые существенны для решаемых с помощью этих моделей задач. Например, расписание движения поездов – это информационная модель процесса движения составов по железной дороге. В ней указаны интересующие нас характеристики процесса движения – пункты и время отправления и прибытия, время в пути. Такие характеристики обычно называют параметрами модели. Используя этот термин, можно сформулировать следующее определение информационной модели: модель, представляющая объект, процесс или явление набором параметров и связей между ними, называется информационной. Вскрыть связи между параметрами информационной модели – это зачастую едва ли не самая сложная часть в построении модели, возникающая после того, как определены ее параметры. Информационная модель, в которой параметры и зависимости между ними выражены в математической форме, называется математической моделью. Информационная модель вовсе не обязана быть математической. Например, объектом рассмотрения является группа студентов заданного факультета. При решении задачи нас интересует успеваемость этой группы в весеннюю сессию. В этом случае значимыми параметрами для решения задачи являются имена студентов, наименования предметов, по которым проводились экзамены в эту сессию и полученные студентами оценки по предметам. Связи между параметрами в этом случае могут быть представлены, например, в виде таблицы успеваемости студентов. Такие табличные модели широко используются при построении компьютерных баз данных, содержащих описания предметных областей для решения определенного круга задач. Вообще, информационное моделирование в информатике – это, чаще всего, компьютерное моделирование, применимое к объектам раз-личных предметных областей.

← 21.4. Контрольные вопросы и задания

22.2. Этапы моделирования →