ЛЕКЦІЯ №4

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

“Сучасні технології телекомунікаційних систем”

Заняття 4/1. Лекція Основи моделювання телекомунікаційних систем та мереж.

Навчальні питання лекції:

1.	Модель. Класифікація моделей.
2.	Моделювання сучасних інформаційно-телекомунікаційних систем

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Лектор-2000

2. Слайди за темою лекції.

1.	Модель. Класифікація моделей.

Під моделлю розуміється об'єкт будь-якої природи (мислено уявлена або матеріально реалізована система), котрий, відображаючи чи відтворюючи в певному сенсі об'єкт дослідження, здатний заміщати його так, що вивчення моделі дає нову інформацію про об'єкт.

Модель фіксує існуючий рівень пізнання про досліджуваний об'єкт. Неможливо створити універсальну модель, котра могла б відповісти на всі запитання, що викликають інтерес; кожна з них дає лише наближений опис явища, причому в різних моделях знаходять відображення різні його властивості. До моделювання звертаються тоді, коли досліджувати реальний об'єкт з усією сукупністю його властивостей недоцільно, незручно або неможливо.

Людина в будь якій діяльності постійно користується моделями. У дитинстві люди граються з ляльками, будиночками, машинами – зменшеними копіями реальних об’єктів. Дорослі також використовують моделі підчас спорудження будинку або пошиття костюму, створення ілюстрованого журналу або розрахунку польоту ракети.

Модель – це прообраз, опис або зображення якогось об’єкту.

Класифікація моделей за способом зображення

Крім матеріальних об’єктів (іграшки, глобуса, макету будинку), існують абстрактні моделі: описи, формули, зображення, схеми, креслення, графіки тощо. За допомогою математичних формул описуються, скажімо, арифметичні операції. Хімічні формули допомагають уявити атомний склад хімічних речовин і реакцій, в які вони вступають.

Усі абстрактні моделі, які можна подати за допомогою набору знаків (геометричних фігур, символів, фрагменту тексту), - це знакові моделі.

Абстрактна модель, перед тим як оформитися у знакову модель, спочатку народжується в голові людини. Модель у голові людини існує у формі не до кінця усвідомлених уявних зображень. Такі моделі отримані внаслідок висновків, називаються вербальними.

Під час вивчення інформатики нас цікавитимуть інформаційні моделі, тобто такі що стосуються інформаційних процесів. По-перше, інформаційні моделі мають бути абстрактними, оскільки, як відомо, інформація – нематеріальна категорія. По-друге, інформаційні мають бути знаковими, тому що повідомлення зображується у вигляді знаків. знакові моделі прийнято поділяти на математичні й інформаційні моделі.

Класифікація знакових моделей

Математична модель – це модель, сформульована мовою математики і логіки.

З елементами математичної моделі можна виконувати відповідні математичні операції. Наприклад, у моделі знаходження найменшого числа виконуються операції порівняння, а в моделі обчислення коренів рівняння – різні арифметичні операції. З математичними моделями не слід плутати інформаційні моделі.

Інформаційна модель – це модель, що описує інформаційні процеси або містить інформацію про властивості і стан об’єктів, процесів, явищ.

Найпростішими прикладами інформаційних моделей є різні загадки, де описуються властивості, за якими маємо вгадати назву об’єкта. До інформаційних моделей можна віднести тексти довідкових видань енциклопедій.

Якщо модель формується таким чином, що її можна обробити на комп’ютері, вона називається комп’ютерною

Комп’ютерна модель – це модель, реалізована за допомогою програмних засобів.

Якщо ж на комп’ютері переглядається текст, мультимедійний диск, відтворюється музика, то це комп’ютерна інформаційна модель. Усі моделі, для обробки яких непотрібен комп’ютер, належать до некомп’ютерних моделей.

Моделювання

Моделювання - це метод дослідження явищ і процесів, що ґрунтується на заміні конкретного об'єкта досліджень (оригіналу) іншим, подібним до нього (моделлю).

Моделювання в широкому сенсі - це особливий пізнавальний процес, метод теоретичного та практичного опосередкованого пізнання, коли суб'єкт замість безпосереднього об'єкта пізнання вибирає чи створює схожий із ним допоміжний об'єкт-замісник (модель), досліджує його, а здобуту інформацію переносить на реальний предмет вивчення.

Моделювання - це процес створення та дослідження моделі, а модель - засіб, форма наукового пізнання.

Використання

Моделювання широко використовується в дослідженні систем різної природи, але особливого значення воно набуває в соціальному управлінні, в рамках методології системного підходу.

Моделювання - одна з основних категорій теорії пізнання. На ідеї моделювання, по суті, базується будь-який метод наук. дослідження. Основні види моделювання - фізичне і математичне.

Моделювання - це метод, а модель - форма, засіб наукового пізнання. Метод моделювання володіє загальністю, оскільки змоделювати можна будь-який об'єкт: така можливість рівнозначна визнанню принципової їх пізнаваності.

Види

Фізичне моделювання, при якому модель і об'єкт, що моделюється, мають одну і ту ж фізичну природу.

Математичне моделювання — моделювання, при якому модель являє собою систему математичних співвідношень, що описують певні технологічні, економічні чи інші процеси. У гірничій справі найчастіше застосовуються два способи математичного моделювання:

аналітичний, що передбачає можливість точного математичного опису строго детермінованих систем,

ймовірнісний, що дозволяє отримати не однозначне рішення, а його імовірнісну характеристику (напр., параметрів об’єкту або яких-небудь параметрів технологічного процесу).

Моделювання – це створення і дослідження моделі.

Людина постійно моделює, оскільки моделі, спрощують об’єкти і явища, допомагають людині зрозуміти реальний світ. Більше того, будь-яка наука починається з розробки простих і адекватних моделей. Під час вивчення інформатики нас цікавитимуть моделі, створені за допомогою комп’ютера. Ця галузь діяльності називається комп’ютерним моделюванням.

Величезні можливості мають комп’ютери для розв’язування математичних задач. Числовими методами для більшості задач можна отримати лише приблизний результат. Наближені розрахунки на комп’ютерах дозволяють підвищити їхню точність і швидкість. На комп’ютерах можна знаходити не лише, наприклад, значення різних функцій і наближені розв’язки рівнянь, а й обчислювати траєкторію руху планет, складати прогнози погоди, дізнаватися дію землетрусів, зміна напрямків морських підводних течій тощо.

З яких етапів складається процес створення комп’ютерної моделі?

Взагалі, моделювання – це творчій процес, і розділити його на будь-які етапи і кроки дуже складно. Моделювання у тому числі комп’ютерне, починається з постановки задачі. Яка складається з опису, мотивації та попереднього аналізу об’єкта. Наступний етап – розробка моделі. Який в свою чергу поділяється на: виділення суттєвих факторів, створення алгоритму, вибір програмного забезпечення (ПЗ) та програмування. Останній етап – комп’ютерні експерименти. Це тестування моделі, налагодження моделі, розрахунок моделі при різноманітних вхідних даних.

Етапи моделювання

Процес створення комп’ютерної моделі можна уявити як шлях від постановки задачі, тобто від інформаційної моделі, і до її втілення на комп’ютер. Реалізація моделі на комп’ютері відбувається за допомогою програм.

Програма – це запис, що служить для автоматичного виконання дій, запланованих людиною. Процес створення програм називається програмуванням.

Для розробки комп’ютерної моделі дуже важливим є вибір програмного забезпечення (ПЗ), за допомогою якого буде реалізована модель. Можливі два основних варіантів вибору – це, по-перше, прикладне ПЗ і, по друге, середовище програмування.

Етапи створення комп’ютерної моделі

Припустимо, що як ПЗ було обране середовище програмування, тоді побудова комп’ютерної моделі завершує створенням програми. Якщо ж для побудови моделі обране існуюче прикладне ПЗ, то розв’язання приводить до розробки певної комп’ютерної технології.

Комп’ютерна технологія – це послідовність операцій обробки вхідних даних для одержання бажаного результату.

2.	Моделювання сучасних інформаційно-телекомунікаційних систем.

На сучасному етапі розвитку процесів проектування інформаційно-телекомунікаційних систем останні все частіше розглядаються як розподілені обчислювально-інформаційні системи, керовані розподіленими потоками даних в інтегрованому, територіально розподіленому інформаційно-телекомунікаційному середовищі. Такий підхід вимагає нових концепцій, технологій, архітектурних рішень при побудові інформаційно-телекомунікаційної системи, що базується на територіально розподіленому інформаційно-телекомунікаційному середовищі, яке використовує динамічні, гнучкі процеси одержання та обробки корпоративної інформації. Ці процеси спираються на розподілені обчислювальні та інформаційні ресурси, які транспортуються в інформаційно-телекомунікаційному середовищі.