Компьютерная программа это информационная модель

Для изучения окружающего мира человек многие столетия использовал модели, но как научный метод моделирование с опаской применяли ещё в (XIX) веке. Известен факт о недоверии Английского Адмиралтейства к опытам с моделью броненосца «Кэптон» учёного Эдварда Рида в (1870) году. В результате пренебрежения к опытам с «игрушкой» погибли люди. В России в (1894) году для решения проблем, связанных с устойчивостью кораблей, начал функционировать Опытовый бассейн, в котором проводили научные исследования с применением моделей кораблей.

С появлением компьютеров моделирование объектов, процессов и явлений привычно вошло в практику. Ни для кого не удивительно построение натурных моделей с помощью сканирования и печать этих моделей на (3)D-принтерах, математическое моделирование умных домов, процессов логистики, цифрового портрета покупателя, внедрение цифрового моделирования в планирование строительства и модернизации городского хозяйства.

Определим понятие модели, так как современная наука применяет это понятие в самых разнообразных смыслах.

УРОК 25. Модели и виды моделей (9 класс)

Модель — представление реально существующего объекта, процесса или явления, содержащая свойства, действия или признаки, необходимые для изучения самого объекта или его взаимодействия с другими объектами.

Модели принято делить на натурные и информационные. Рассмотрим это различие на примере.

Рис. (1). Медный всадник

«За дело, с богом!» Из шатра,
Толпой любимцев окружённый,
Выходит Пётр. Его глаза
Сияют. Лик его ужасен.
Движенья быстры. Он прекрасен,
Он весь, как божия гроза.
А. С. Пушкин «Полтава»

Слева в таблице модель натурная, справа — информационная.

Натурной или материальной моделью называют модель, воспроизводящую реальный объект и передающую его внешние признаки, структуру или взаимодействие с другими объектами.

Информационная модель — совокупность информации об объекте, представленная одним из языков кодирования информации.

Разнообразие языков кодирования информации даёт возможность строить математические, графические, текстовые и другие модели.

Вернувшись к определению модели, мы обнаруживаем неточную формулировку «необходимые для изучения самого объекта или его взаимодействия с другими объектами». Как определить эти «необходимые» действия или признаки? Это сложная задача, связанная с построением адекватной модели. Про такие задачи говорят, что они плохо формализуемы, т. е., говоря простыми словами, нет заранее известного алгоритма, приводящего к хорошему результату. Также можно сказать, что построение модели — задача творческая.

Информационная модель является адекватной, если собранных сведений достаточно для реализации целей моделирования.

Например, нам необходимо составить план тренировок. Какие параметры спортсмена необходимо учесть? Если речь идёт о тяжёлоатлете или фигуристе, лыжнике или гимнасте, среди прочих параметров необходимо учесть рост и вес спортсмена. Но для спортсмена-шахматиста этот параметр будет не таким важным, даже с учётом того, что физические упражнения поддерживают здоровье шахматиста.

Создание проектной информационной модели

Сложные модели, о которых часто упоминают средства массовой информации, такие, например, как цифровые двойники в промышленности, градостроительстве и космосе, модели морских транспортных потоков, моделирование поведения вирусов и создание полимерных материалов неосуществимо без помощи компьютеров и даже современных суперкомпьютеров.

Компьютерное моделирование — реализация информационной модели средствами компьютерных приложений или специализированных пакетов программ.

Компьютерное моделирование даёт исследователям возможность уточнения модели в том случае, если в процессе исследования выясняется, что не все необходимые признаки объекта были собраны для построения адекватной модели.

Как это происходит:
1. на первом этапе построения компьютерной модели формулируется основная задача исследования.
2. На втором этапе выстраивается информационная модель.
3. По созданной модели разрабатывается компьютерная модель исследования, алгоритм.
4. Далее проводится компьютерный эксперимент.
5. Анализируются результаты эксперимента, и в зависимости от результатов либо уточняется задача (возвращение к этапу (1)), либо уточняется информационная модель (возвращение к этапу (2)), либо уточняется алгоритм исследования (возвращение к этапу (3)), либо проводится заново компьютерный эксперимент (возвращение к этапу (4)).

6. В завершение компьютерного моделирования делаются выводы об объекте моделирования. Можно считать, что объект изучен всесторонне.

Источник: www.yaklass.ru

Лекция 8. Информация и моделирование

Известно, что модель — это некоторое упрощенное подобие реального объекта. Более полное определение звучит так:

Модель — это объект-заменитель, который в определенных услови­ях может заменять объект-оригинал. Модель воспроизводит интере­сующие нас свойства и характеристики оригинала.

Модели бывают материальными и информационными. Примерами ма­териальных моделей являются глобус — модель Земли; манекен — мо­дель человеческого тела; модели самолетов, кораблей, ракет, автомоби­лей; макет застройки жилого района в городе и многое другое.

Предметом изучения информатики являются информационные модели.

В информационной модели отражаются знания человека об объекте моделирования. Информационная модель — это описание в той или иной форме объекта моделирования.

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).

Можно сказать, что информационным моделированием занимается любая наука, поскольку задача науки состоит в получении знаний, а наши знания о действительности всегда 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.

Компьютерная информационная модель. Основным инструментом со­временной информатики является компьютер. Поэтому информационное моделирование в информатике – это компьютерное моделирование, при­менимое к объектам различных предметных областей.

Чаще всего информационное моделирование используется для прогно­зирования поведения объекта моделирования, для принятия управляю­щих решений. Характерной особенностью компьютерных информацион­ных моделей является возможность их использования в режиме реально­го времени, т. е. с соблюдением временных ограничений на получение результата.

Этапы моделирования. Построение информационной модели начина­ется с системного анализа объекта моделирования. Далее полученное теоретическое описание моделируемой системы пре­образуется в компьютерную модель. 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.

Информационная модель базируется на данных, т. е. на информации об объекте моделирования. Любой реальный объект обладает бесконечным множеством различных свойств. Для создания его информационной модели требуется выделить лишь те свойства, которые необходимы с точ­ки зрения цели моделирования; четко сформулировать эту цель необходи­мо до начала моделирования.

Система основных понятий

Компьютерное информационное моделирование
Модель — это объект-заменитель реального объекта
Виды моделей:
Материальные (натурные) модели	Информационные модели
Компьютерная информационная модель — модель, реализованная на компьютере
Этапы построения компьютерной информационной модели:
Определение цели моделирования	Системный анализ объекта моделирования: результат — теоре­тическая информа­ционная модель	Реализация модели на компьютере: используется специаль­ное программное обес­печение или языки вы­сокого уровня

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

6. Моделирование.

Моделирование – это исследование объектов путем построения и изучения моделей. Методы моделирования : 1.Объектный метод – объект рассматривается как единое целое с присущими этому целому свойствами. 2.Системный метод – объект рассматривается как система, состоящая из элементов и связей между ними.

3.Метод гипотез – свойства объекте не известны и выдвигаются и проверяются гипотезы об их наличии. Этапы моделирования : 4.Постановка задачи – определяется цель моделирования, производится анализ объекта. 5.Разработка модели – строится знаковая информационная модель объекта, разрабатывается компьютерная модель (программа). 6.Компьютерный эксперимент – в программу вводятся все данные о свойствах объекта и параметрах расчета и выполняется расчет. 7.Анализ результатов моделирования – проверка достижения цели. 11

7. Виды информационных моделей: знаковые и вербальные. Примеры.

Вербальная информационная модель – это информационное описание объекта на естественном языке. Примеры: информация в учебнике, текстовое описание алгоритма, текстовое описание объектов и процессов. Знаковая информационная модель – это информационное описание объекта, выраженное специальными знаками (средствами некоторого формального языка).

В зависимости от используемого формального языка знаковые модели бывают математические, графические, табличные, компьютерные . Математическая модель – это математические формулы, описывающие соотношения между количественными параметрами объекта. Графическая модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений. Примеры: карта, чертеж, схема, диаграмма, график, граф. Табличная модель – это представление значений параметров объектов в виде двумерной таблицы. Компьютерная модель – это представление объекта в 17 виде программы.

8. Компьютерные и некомпьютерные информационные модели. Примеры.

По способу реализации знаковые информационные модели делятся на компьютерные и некомпьютерные. Компьютерная модель – это знаковая информационная модель, реализованная средствами программной среды.

Примеры : программа решения квадратного уравнения; дизайнерский проект квартиры, построенный с использованием специальной программы: электронная карта местности в составе географической информационной системы. Некомпьютерная модель – это знаковая информационная модель, работа с которой производится без использования компьютера. Примеры : формулы для решения квадратного уравнения; дизайнерский проект квартиры, нарисованный на бумаге; бумажная топографическая карта местности. Компьютерные модели обычно строятся на основе математических, графических или табличных некомпьютерных моделей. Имеется много программ, позволяющих создавать различные компьютерные знаковые модели: текстовые процессоры, редакторы формул, электронные таблицы, системы управления базами данных, профессиональные системы проектирования, а также различные среды программирования 19

9. Статические и динамические информационные модели. Примеры.

По учету фактора времени и области использования информационные модели делятся на статические и динамические. Статические информационные модели отражают состояние объекта в определенный момент времени. Примеры : модель строения молекулы; температура воздуха, скорость и направление ветра в данной точке в указанное время; результаты сдачи сессии за определенный семестр.

В физике статические информационные модели применяются для описания простых механизмов, в биологии – для отражения строения растений и животных, в химии – для отражения строения молекул. Динамические информационные модели отражают изменение состояния и поведение объекта с течением времени с учетом внешних и внутренних факторов. Примеры : модель движения Земли, график изменения температуры за месяц. В физике динамические информационные модели описывают движение тел, в биологии – развитие организмов или популяций животных, в химии – процессы прохождения химических реакций. 20

Источник: studfile.net