Информационная модель

Виды информационных моделей | Информатика

Информационная модель

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

Информационная модель (в широком, общенаучном смысле) — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Описательные информационные модели — это модели, созданные на естественном языке (то есть на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т. п.) в устной или письменной форме.

Формальные информационные модели — это модели, созданные на формальном языке (то есть научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т. д.

Хроматические (информационные) модели — это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (то есть на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: «атомарная» модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные на базе теории и методологии хроматизма.

Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках).

Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру.

Табличные информационные модели

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств.

С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях.

Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств — в других столбцах.

Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, когда перечень объектов размещается в первой строке таблицы, а значения их свойств — в последующих строках.

Подобным образом организованы таблицы истинности логических функций, рассмотренные ранее. Перечень логических переменных и функций размещен в первой строке таблицы, а их значения — в последующих строках.

Иерархические информационные модели

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

В процессе классификации объектов часто строятся информационные модели, которые имеют иерархическую структуру. В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система и так далее.

На первом уровне может располагаться только один элемент, который является «вершиной» иерархической структуры. Основное отношение между уровнями состоит в том, что элемент более высокого уровня может состоять из нескольких элементов нижнего уровня, при этом каждый элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента верхнего уровня

Сетевые информационные модели

Сетевая модель — граф, в которой вершины различных уровней связаны между собой по принципу «многие-ко- многим».

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи.

При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская).

Источник: http://shpargalka.kz/informatika/vidyi-informatsionnyih-modeley

Особенности информационной модели

Информационная модель

Определение 1

Информационная модель — отображение объекта в виде информации, описывающей существенные для его изучения параметры и связи. В более широком, общенаучном смысле это информация, описывающая существенные свойства и состояния предмета (явления, процесса), а также его связь с внешним миром.

При анализе этого довольно типичного определения возникает вопрос: возможны ли неинформационные модели? Ответ неоднозначен, поскольку точная трактовка понятия «информация» в научной среде еще не выработана. Однако иногда в литературе информационные модели противопоставляются т.н. «натурным» моделям, т.е.

таким, которые стремятся в аналоговой форме воспроизвести моделируемый объект. Типичным примером натурной модели является детская игрушка, поскольку для ребенка важно как можно более полное ее соответствие изображаемому предмету, тогда как при разработке информационной модели стремятся выделить основные черты и свойства.

Натурные модели малоприменимы в инженерной и научной практике. Тем не менее, в ряде ситуаций они незаменимы. Натурными моделями можно считать, например, некоторые произведения искусства, где авторам удается на интуитивном уровне воспроизвести тонкие эмоции и переживания, не поддающиеся формальному описанию.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Рисунок 1. Картина Клода Моне «Впечатление», давшая начало импрессионизму как направлению в живописи. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Абстрагирование как основной метод информационного моделирования

Мыслительный процесс один из наиболее энергозатратных в человеческом организме, поэтому чем меньшее количество воспринимаемых деталей придется обрабатывать головному мозгу, тем эффективнее будет модель.

Определение 2

Процесс намеренного игнорирования ряда особенностей моделируемого объекта с целью сосредоточения на главных его свойствах называется абстрагированием.

Процесс абстрагирования рационален. Он отличается от интуитивных, эвристических умозаключений. Абстрагирование сводится к отделению главного от второстепенного, что требует не только логических размышлений, но и некоторой исследовательской работы, наблюдений, экспериментирования.

В качестве примера можно привести хорошо известный опыт Галилея, который, сбросив с Пизанской башни шары разного размера, опроверг интуитивную иллюзию о том, что большой шар должен падать быстрее малого.

С другой стороны, в процессе абстрагирования должны сохраняться существенные признаки объекта, его узнаваемость.

Рисунок 2. Абстрактная картина Казимира Малевича «Крестьяне». Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Замечание 1

В процессе абстрагирования следует также отличать форму от содержания.

Например, в сказке «Старик Хоттабыч» тщательно выполненный из драгоценного мрамора и внешне неотличимый от настоящего муляж телефона-автомата оказался неработающим, тогда как американские фермеры, понимая принципы электросвязи, умудрялись использовать в качестве телефонных линий совсем не предназначенную для этого колючую проволоку, ограждавшую их поля.

Дискретность и непрерывность в информационных моделях

Абстрагирование помогает исследователям сосредоточиться на основных свойствах моделей. Например, медиков, снимающих кардиограмму, интересует частота сокращения мышц, а не форма сердца, его величина, состав крови и т.п.

По характеру импульсов они могут судить о заболевании и не зная остальных параметров изучаемого органа. Тем не менее, анализ кардиограммы часто носит экспертный характер.

Опытный врач, просматривая множество таких изображений, сопоставляет их со случаями из своей прежней практики и вспоминает ранее поставленные диагнозы. Он не всегда в состоянии объяснить свои решения, но они по большей части безошибочны.

В данном случае речь идет об интуитивном мышлении, где особенности модели с трудом поддаются описанию. Классифицировать аналоговые модели помогает математика, располагающая методиками приведения любых непрерывных линий к графикам сложных функций.

Иначе работают дискретные модели. В них используются средства формализации: алфавиты, состоящие из ограниченных количеств символов и строго определенные синтаксисы, описывающие алгоритмы.

Например, если четко описать высоту всплесков кардиограммы и расстояний между ними и на большой выборке выявить соответствие этих параметров различным заболеваниям сердца, то с анализом кардиограммы справится даже начинающий врач.

Рисунок 3. Расшифровка кардиограммы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Информационные модели и стандартизация

Рассмотрим пример сортировки яблок. Несмотря на то, что каждый плод имеет уникальную, неправильную форму, пропуская плоды через калибры разного диаметра можно распределить их по размерам и затем, в зависимости от качества, назначить цену, а самые некондиционные переработать в пюре и сок.

Моделирование всегда связано с приведением однотипных, но на практике несколько различающихся объектов к некоторому набору значимых образцов, заключающих в себе некоторые диапазоны значений «от… до». Например, шоколад по количеству содержания в нем какао-бобов делится на:

  • горький;
  • классический;
  • молочный.

Горький шоколад должен в себе содержать не менее 55% какао-продукта, классический – 35-60%, молочный – до 35%.

Такой подход позволяет ускорить обработку информации за счет сокращения трат времени на анализ несущественных для большинства потребителей различий.

Для тех, кого интересуют более тонкие градации, выпускаются дорогие сорта с более точной дозировкой, но и в этом случае имеют место некоторые допуски (стандарты) по количеству ингредиентов.

Источник: https://spravochnick.ru/informatika/informacionnaya_model/osobennosti_informacionnoy_modeli/

Моделирование в информатике — это что такое? Виды и этапы моделирования

Информационная модель

В данной работе мы предлагаем как можно подробно разобрать тему моделирования в информатике. Этот раздел имеет большое значение для подготовки будущих специалистов в сфере информационных технологий.

Для решения любой задачи (производственной или научной) информатика использует следующую цепочку:

объектмодельалгоритмпрограммарезультатреальный объект

В ней стоит уделить особое внимание понятию «модель». Без наличия данного звена решение задачи не будет возможным. Зачем же используется модель и что под данным термином понимается? Об этом мы и поговорим в следующем разделе.

Модель

Моделирование в информатике – это составление образа какого-либо реально существующего объекта, который отражает все существенные признаки и свойства. Модель для решения задачи необходима, так как она, собственно, и используется в процессе решения.

В школьном курсе информатики тема моделирования начинает изучаться еще в шестом классе. В самом начале детей необходимо познакомить с понятием модели. Что это такое?

  • Упрощенное подобие объекта;
  • Уменьшенная копия реального объекта;
  • Схема явления или процесса;
  • Изображение явления или процесса;
  • Описание явления или процесса;
  • Физический аналог объекта;
  • Информационный аналог;
  • Объект-заменитель, отражающий свойства реального объекта и так далее.

Модель – это очень широкое понятие, как это уже стало ясно из вышеперечисленного. Важно отметить, что все модели принято делить на группы:

Под материальной моделью понимают предмет, основанный на реально существующем объекте. Это может быть какое-либо тело или процесс. Данную группу принято подразделять еще на два вида:

Такая классификация носит условный характер, ведь четкую границу между двумя этими подвидами провести очень трудно.

Идеальную модель охарактеризовать еще труднее. Она связаны с:

  • мышлением;
  • воображением;
  • восприятием.

К ней можно отнести произведения искусства (театр, живопись, литература и так далее).

Цели моделирования

Моделирование в информатике – это очень важный этап, так как он преследует массу целей. Сейчас предлагаем с ними познакомиться.

В первую очередь моделирование помогает познать окружающий нас мир. Испокон веков люди накапливали полученные знания и передавали их своим потомкам. Таким образом появилась модель нашей планеты (глобус).

В прошлые века осуществлялось моделирование несуществующих объектов, которые сейчас прочно закрепились в нашей жизни (зонт, мельница и так далее). В настоящее время моделирование направлено на:

  • выявление последствий какого-либо процесса (увеличения стоимости проезда или утилизации химических отходов под землей);
  • обеспечение эффективности принимаемых решений.

Задачи моделирования

Мы упомянули в статье, что такое моделирование в информатике. Этот процесс имеет некоторые задачи, о которых мы поговорим в данном разделе.

Что такое задача в моделировании? Предположим, что у нас есть какая-либо проблема, для ее устранения нужно решить ряд задач. То есть, задача – это проблема, с которой необходимо справиться. Важно заметить, что все задачи можно разделить на две большие группы.

Вид задачПояснение
ПрямыеЭти задачи ставят перед нами следующий вопрос: «Что будет, если мы выберем именно это решение из возможного множества?». При этом стоит обратить внимание на то, что прямая задача дает нам исходные данные, конкретные условия.
ОбратныеОбратные задачи ставят перед нами немного другие вопросы: «Как максимизировать критерий эффективности? Какое решение из возможных удовлетворяет данному условию?»

Вербальная модель

Какие существуют методы моделирования? Информатика использует всего два метода – информационный и математический. Но важно упомянуть и еще один вид модели – вербальный. О нем мы сейчас поговорим немного подробнее.

Вербальная модель относится к категории идеальных или абстрактных. Это описание при помощи букв, слов, предложений. К таковым моделям относятся:

  • протокол;
  • правила дорожного движения;
  • информация в учебной литературе;
  • художественная литература;
  • устное или письменное описание какого-либо предмета, процесса или явления.

Математическая модель

Какие еще виды моделей изучаются в информатике? Информационное моделирование и математическое (алгоритмическое) принято разделять. Хотя, как говорилось уже ранее, границы между вербальными, математическими и информационными моделями весьма условны.

Если говорить простым языком, то математическая модель описывает любую ситуацию с математической точки зрения. Не замечая для себя, мы занимаемся математическим моделированием ежедневно. Например: мама отправляет ребенка за хлебом и молоком.

Она знает сколько стоят данные продукты в магазине, расположенном рядом с домом. Теперь необходимо посчитать сколько денег дать ребенку. Предположим, молоко стоит 75 рублей и 50 копеек, а хлеб – 30 рублей 20 копеек. Вся покупка обойдется в 105 рублей, 70 копеек (75,5+30,2).

Это и есть пример математической модели.

Информационная модель

Теперь поговорим еще об одном виде моделей, изучаемых в школьном курсе информатики. Компьютерное моделирование, которое необходимо освоить каждому будущему IT-специалисту, включает в себя процесс реализации информационной модели при помощи компьютерных средств. Но что это такое, информационная модель?

Она представляет собой целый перечень информации о каком-либо объекте. Что данная модель описывает, и какую полезную информацию несет:

  • свойства моделируемого объекта;
  • его состояние;
  • связи с окружающим миром;
  • отношения с внешними объектами.

Что может служить информационной моделью:

  • словесное описание;
  • текст;
  • рисунок;
  • таблица;
  • схема;
  • чертеж;
  • формула и так далее.

Отличительная особенность информационной модели заключается в том, что ее нельзя потрогать, попробовать на вкус и так далее. Она не несет материального воплощения, так как представлена в виде информации.

Системный подход к созданию модели

В каком классе школьной программы изучается моделирование? Информатика 9 класса знакомит учеников с данной темой более подробно. Именно в этом классе ребенок узнает о системном подходе моделирования. Предлагаем об этом поговорить немного подробнее.

Начнем с понятия «система». Это группа взаимосвязанных между собой элементов, которые действуют совместно для выполнения поставленной задачи. Для построения модели часто пользуются системным подходом, так как объект рассматривается как система, функционирующая в некоторой среде. Если моделируется какой-либо сложный объект, то систему принято разбивать на более мелкие части – подсистемы.

Цель использования

Сейчас мы рассмотрим цели моделирования (информатика 11 класс). Ранее говорилось, что все модели делятся на некоторые виды и классы, но границы между ними условны. Есть несколько признаков, по которым принято классифицировать модели: цель, область знаний, фактор времени, способ представления.

Что касается целей, то принято выделять следующие виды:

  • учебные;
  • опытные;
  • имитационные;
  • игровые;
  • научно-технические.

К первому виду относятся учебные материалы. Ко второму уменьшенные или увеличенные копии реальных объектов (модель сооружения, крыла самолета и так далее). Имитационная модель позволяет предугадать исход какого-либо события.

Имитационное моделирование часто применяется в медицине и социальной сфере. Наример, модель помогает понять, как люди отреагируют на ту или иную реформу? Прежде чем сделать серьезную операцию человеку по пересадке органа, было проведено множество опытов.

Другими словами, имитационная модель позволяет решить проблему методом «проб и ошибок». Игровая модель – это своего рода экономическая, деловая или военная игра. С помощью данной модели можно предугадать поведение объекта в разных ситуациях.

Научно-техническую модель используют для изучения какого-либо процесса или явления (прибор имитирующий грозовой разряд, модель движения планет Солнечной системы и так далее).

В каком классе учеников более подробно знакомят с моделированием? Информатика 9 класса делает упор на подготовку своих учеников к экзаменам для поступления в высшие учебные заведения.

Так как в билетах ЕГЭ и ГИА встречаются вопросы по моделированию, то сейчас необходимо как можно подробнее рассмотреть эту тему.

И так, как происходит классификация по области знаний? По данному признаку выделяют следующие виды:

  • биологические (например, искусственно вызванные у животных болезни, генетические нарушения, злокачественные новообразования);
  • экономические (модель поведения фирмы, модель формирования рыночной цены и так далее);
  • исторические (генеалогическое дерево, модели исторических событий, модель римского войска и тому подобное);
  • социологические (модель личного интереса, поведение банкиров при адаптации к новым экономическим условиям) и так далее.

Фактор времени

По данной характеристике различают два вида моделей:

  • динамические;
  • статические.

Уже, судя по одному названию, не трудно догадаться, что первый вид отражает функционирование, развитие и изменение какого-либо объекта во времени. Статическая наоборот способна описать объект в какой-то конкретный момент времени. Этот вид иногда называют структурным, так как модель отражает строение и параметры объекта, то есть дает срез информации о нем.

Примерами динамической модели являются:

  • набор формул, отражающих движение планет Солнечной системы;
  • график изменения температуры воздуха;
  • видеозапись извержения вулкана и так далее.

Примерами статистической модели служат:

  • перечень планет Солнечной системы;
  • карта местности и так далее.

Способ представления

Для начала очень важно сказать, что все модели имеют вид и форму, они всегда из чего-то делаются, как-то представляются или описываются. По данному признаку принято классифицировать модели таким образом:

  • материальные;
  • нематериальные.

К первому виду относятся материальные копии существующих объектов. Их можно потрогать, понюхать и так далее. Они отражают внешние или внутренние свойства, действия какого-либо объекта. Для чего нужны материальные модели? Они используются для экспериментального метода познания (опытного метода).

К нематериальным моделям мы уже тоже обращались ранее. Они используют теоретический метод познания. Такие модели принято называть идеальными либо абстрактными. Эта категория делится еще на несколько подвидов: воображаемые модели и информационные.

Информационные модели приводят перечень различной информации об объекте. В качестве информационной модели могут выступать таблицы, рисунки, словесные описания, схемы и так далее. Почему данную модель называют нематериальной? Все дело в том, что ее нельзя потрогать, так как она не имеет материального воплощения. Среди информационных моделей различают знаковые и наглядные.

Воображаемая модель – это один из этапов моделирования. Это творческий процесс, проходящий в воображении человека, который предшествует созданию материального объекта.

Этапы моделирования

Тема по информатике 9 класса «Моделирование и формализация» имеет большой вес. Она обязательна к изучению. В 9-11 классе преподаватель обязан познакомить учеников с этапами создания моделей. Этим мы сейчас и займемся. Итак, выделяют следующие этапы моделирования:

  • содержательная постановка задачи;
  • математическая постановка задачи;
  • разработки с использованием ЭВМ;
  • эксплуатация модели;
  • получение результата.

Важно отметить, что при изучении всего, что окружает нас, используется процессы моделирования, формализации. Информатика – это предмет, посвященный современным методам изучения и решения каких-либо проблем.

Следовательно, упор делается на модели, которые можно реализовать при помощи ЭВМ. Особое внимание в этой теме следует уделить пункту разработки алгоритма решения при помощи электронно-вычислительных машин.

Связи между объектами

Теперь поговорим немного о связях между объектами. Всего выделяют три вида:

  • один к одному (обозначается такая связь односторонней стрелкой в одну или в другую сторону);
  • один ко многим (множественная связь обозначается двойной стрелкой);
  • многие ко многим (такая связь обозначается двойной стрелкой).

Важно отметить, что связи могут быть условными и безусловными. Безусловная связь предполагает использование каждого экземпляра объекта. А в условной задействованы только отдельные элементы.

Источник: https://FB.ru/article/326260/modelirovanie-v-informatike---eto-chto-takoe-vidyi-i-etapyi-modelirovaniya

25. Компьютерное и информационное моделирование

Информационная модель

2017-01-02

Сегодня на уроке мы узнаем что такое «модель», какова роль информатики в информационном моделировании, а также узнаем в чем преимущество компьютерных и информационных моделей перед теоретическими.

Презентация к уроку

Сегодня на уроке мы с вами переходим к следующему разделу «Информационное моделирование». Понятие модель относится к основным общенаучным понятиям, а моделирование – это метод изучения окружающего мира, используемый различными науками.

Модели играют важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин, механизмов, зданий. Кроме чертежей, без которых невозможно изготовить даже простую деталь, часто создаются макеты проектируемых объектов.
Развитие науки основывается на создании и использовании теоретических моделей.

К ним относятся: теория, законы, гипотезы, которые иногда могут в корне изменить представление человечества об окружающем мире. Например, это сделала теория относительности Эйнштейна.

Произведения литературы и искусства можно рассматривать как модели, в художественной форме, отражающей реальную действительность.

Также без моделей не обойтись и в образовании. Они крайне необходимы для изучения объектов, процессов и явлений окружающего мира.

Например, на уроках географии вы работаете с картами, которые являются моделями земной поверхности на плоскости. Или модель кристаллической решётки каменной соли, используемая на уроках химии. На уроках физики не обойтись без моделей – это и модель двигателя внутреннего сгорания, и модель идеального газа и много других моделей.

Сегодня на уроке мы с вами узнаем:

·                   Что такое модель.

·                   Какова роль информатики в информационном моделировании.

·                   В чём преимущество компьютерных информационных моделей перед теоретическими.

Под моделью понимается некоторый материальный либо мысленно представляемый объект или явление. Эти объекты или явления используют вместо другого объекта (оригинала). Модель повторяет существенные для целей конкретного моделирования свойства оригинала, опуская несущественные свойства.
Модели могут быть разделены на два больших класса: материальные и информационные.
Материальная(предметная) модель воспроизводит геометрические, физические, химические, биологические свойства объектов в материальной форме.
С материальными моделями вы встречаетесь с самого раннего детства. Это игрушки: куклы и машинки, собачки и самолёты – всё это материальные модели реальных людей, транспортных средств, животных.
Ещё примерами материальных моделей являются: глобус, макет застройки микрорайона, чучело животного.

Предметом изучения информатики являются информационные модели.

Информационная модель — это совокупность информации, описывающая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления.

Информационные модели нельзя потрогать, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации.
В то же время, рассматривая любую информационную модель, мы связываем её с определённым носителем информации (бумагой, видеоплёнкой, диском, флешкой и прочими).

Объектом информационного моделирования может быть всё что угодно. Это могут быть:

·                   отдельные предметы, например, диван или мобильный телефон;

·                   физические, химические, биологические процессы, например, горение дров, процесс переработки нефти или рост растений;

·                   экономические и социальные процессы, например, процессы международного соперничества или эволюция человека.

Таким образом, можно сделать вывод, что информационным моделированием занимается любая наука. Задача любой науки – это получение знаний. Все наши знания о реальности всегда носят приближённый, то есть модельный, характер. С развитием науки эти знания уточняются, углубляются, но всё равно остаются приближенными. Старые модели заменяются на новые, более точные, и этот процесс бесконечен.
География создаёт модели географических объектов, биология — биологических, физика — физических и так далее.
Информатика занимается общими методами и средствами создания и использования информационных моделей.
Появление компьютера обеспечило компьютерную реализацию информационных моделей, которая предполагает проведение вычислительного эксперимента и осуществление прогнозирования.
Компьютерные модели незаменимы в тех случаях, когда реальные эксперименты невозможны или затруднены из-за финансовых или физических препятствий (например, в атомной и ядерной физике, астрофизике).
Логичность и отображение результатов в точных понятиях и утверждениях компьютерных моделей дают возможность раскрыть основные свойства изучаемого объекта. Скажем, исследовать отклик моделируемой системы на изменения её параметров и начальных условий. Современные компьютеры позволяют строить весьма сложные модели, достаточно полно отражающие реальные объекты или процессы.
Рассмотрим основные этапы компьютерного моделирования на примере. Нужно выяснить, через сколько дней больной выздоровеет, то есть концентрация болезнетворных бактерий в его крови уменьшится с начального значения, которое вводится с клавиатуры, до 12 единиц, если в результате применения лекарства концентрация бактерий ежедневно уменьшается на 20 процентов по сравнению с предыдущим днём?
Первый этап. Постановка задачи: описание объекта и определение цели моделирования.
По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы.

К первой группе относятсязадачи, в которых требуется исследовать, как изменяются характеристики объекта при некотором воздействии на него.

В таких задачах можно поставить вопрос: Что произойдёт, если…?

В задачах другой группы требуется определить, как нужно воздействовать на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию. Здесь вопрос может звучать так: Как сделать, чтобы …?

Определение цели моделирования позволяет установить, какие данные являются исходными, что ожидается получить в результате и какими свойствами объекта можно пренебречь.

Для нашей задачи объектом моделирования является концентрация болезнетворных бактерий в крови больного. Наша цель — сделать прогноз, через сколько дней эта концентрация уменьшится до 12 единиц.
Второй этап. Разработка плана создания модели. Выделение свойств объекта, существенных для данной задачи, и отбрасывание второстепенных. Выбор формы представления модели (это может быть, например, таблица) и необходимого инструментария (например, системы программирования).

Следует отметить, что иногда для достижения цели моделирования к данному этапу приходится возвращаться не раз и уточнять необходимые свойства объекта, так как существенные свойства не всегда могут быть очевидны.

От выбранной формы представления зависит точность результата и степень соответствия модели объекту.

В нашей задаче будем учитывать только изменение концентрации и пренебрегать остальными свойствами объекта, например, влиянием на кровь температуры больного или рациона его питания.

В качестве формы представления модели выберем числовую форму, а в качестве инструментария реализации этой модели— систему программирования Pascal ABC.

Третий этап. Создание модели: формализация, т. е. переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы.
Создание компьютерной модели начнём с построения математической модели изучаемого явления.

Поскольку каждый день концентрация бактерий уменьшается на р равное 20 процентов по сравнению с концентрацией с предыдущего дня, т. е. на с умноженное на р и делённое на сто (с • р / 100), то её можно выразить формулой: с минус с умноженное на р и делённое на сто (с — с • р / 100).

Теперь составим алгоритм решения.

Будем хранить значение концентрации в любой день в переменной c, процент ежедневного уменьшения и безопасное значение в переменных p и cb, количество дней — в переменной t. Переменные c и cb имеют типreal, а процент pи количество дней tтипinteger.

Начальное значение концентрации будем вводить с клавиатуры (в переменную c). Вычисления будут повторяться в цикле while, пока выполняется условие c больше cb, т. е. пока не будет достигнута безопасная концентрация. В результате получим целое число дней.

Реализация этого алгоритма, т. е. программа на языке программирования Паскаль, может выглядеть так:

Четвёртый этап. Анализ модели на соответствие объекту-оригиналу.

Протестируем модель. Будем вводить различные начальные значения концентрации бактерий.

Результат работы программы может выглядеть так:

Если начальная концентрация болезнетворных бактерий 50, то время, необходимое на выздоровление равно 7 дням.

Если начальная концентрация болезнетворных бактерий 80, то время, необходимое на выздоровление равно 9 дням.

Программа демонстрирует что, чем больше концентрация в крови болезнетворных бактерий, тем большее количество дней необходимо для выздоровления больного. И это соответствует действительности.

Мы рассмотрели пример простейшей модели. Полученные в процессе выполнения программы результаты представляются достоверными.

При анализе более сложной модели необходимо выполнять проверку достоверности результатов. Так, для рассмотренного примера рекомендуется проверять, как изменяется концентрация бактерий, например, через каждый час.

Полезно использовать графические формы представления результатов (графики зависимостей, диаграммы).
Если результаты компьютерного эксперимента не соответствуют целям поставленной задачи, значит на предыдущих этапах были допущены ошибки. Выявление ошибок и уточнение модели осуществляется до тех пор, пока результаты не будут удовлетворять цели моделирования. Затем их можно будет использовать для принятия решений.

А сейчас давайте вспомним всё, что мы изучили сегодня на уроке:

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

Информатика занимается общими методами и средствами создания и использования информационных моделей.

Основные этапы компьютерного моделирования:

Первый этап. Постановка задачи: описание объекта и определение цели моделирования.

Второй этап. Разработка плана создания модели. Выделение свойств объекта, существенных для данной задачи, и отбрасывание второстепенных. Выбор формы представления модели (это может быть, например, таблица) и необходимого инструментария (например, системы программирования).

Третий этап. Создание модели: формализация, т. е. переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы.

Четвёртый этап. Анализ модели на соответствие объекту-оригиналу.

( videouroki.net)

Вопросы теста:

  1. Выберите свойства объекта «ученик», необходимые для создания информационной модели ученика, представленной в школьном журнале.
  2. Выберете из представленных моделей информационные.
  3. К какому виду моделей можно отнести математическое выражение: (a+b) 2  = a2 + 2ab +  b2  ?
  4. Учащиеся ежедневно измеряли утреннюю и вечернюю температуру воздуха и строили графики её изменения. Какой тип модели (с точки зрения временного фактора) представляет подобный график?
  5. Для описания отношений между элементами системы удобнее всего использовать информационную модель следующего вида:
  6. Вид информационной модели зависит от:
  7. Сколько моделей можно создать при описании Солнечной системы?
  8. Примером какой модели является расписание движения автобусов?
  9. Компьютерная модель ядерного взрыва не позволяет:
  10. Учитель на уроке рассказывает о гибели динозавров. К какому виду моделей (по способу представления) можно отнести его рассказ?

Источник: http://aaginfo.ru/25_kompyuternoe_i_informacionnoe_modelirovanie/112/article

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.