МОДЕЛИ МОДЕЛИРОВАНИЕ Садыкова И.Х.

МОДЕЛИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Автор Садыкова И.Х.
Объект


Понятие объекта – одно из основных понятий
информационного моделирования. Объект –
это нечто, воспринимаемое человеком как
единое целое. Объекты могут быть
материальными (предметы и явления) и
нематериальными, то есть существующими
только в умах (идеи и образы).
Примеры объектов: учебник, кнопка
клавиатуры, теорема Пифагора, горная
вершина.
Cвойства объекта




Все объекты обладают определенными
отличительными признаками, или, иначе говоря,
свойствами. Следует различать название свойства и
его значение.
Пример: названия свойств объекта “автомобиль”:
государственный регистрационный номер, фамилия
владельца, тип автомобиля, марка.
Вариант значений этих свойств для конкретного
автомобиля: У 213 ТР 77, Иванов, микроавтобус,
Фольксваген.
Если свойство принимает только числовые значения,
то оно называется параметром.
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Модель - это объект, который
рассматривается вместо другого
объекта с какой-то целью.

ПРИМЕРЫ МОДЕЛЕЙ:
 имитация (повторение) реального
объекта в уменьшенном масштабе:




глобус (модель земного шара);
плюшевый мишка (модель живого медведя);
кукла (модель живого человека);
игрушечные машинки (модели реальных автомобилей).
 реальные




объекты:
ладонь человека (модель самолета);
животные в медицинских исследованиях;
радиотехническая схема (модель сердца человека);
бассейн (модель космоса).
Классы

Множество объектов с одинаковым набором
свойств называется классом. Так, например,
все объекты со свойствами автомобиля могут
быть объединены в класс под названием
“автомобили”. Конкретный объект,
принадлежащий какому-либо классу,
называется экземпляром этого класса.
Значения свойств экземпляров,
принадлежащих одному классу, могут быть
различны.
Как появляется модель?



О каждом объекте можно сообщить огромное количество сведений,
описывающих его вид, состав, поведение, историю и другие свойства.
Практический же интерес обычно представляет только некоторые из них. Какие
именно – зависит от точки зрения на объект, от цели его использования.
Так, например, с точки зрения дизайнера, к существенным сведениям об
автомобиле некоторой марки относятся его форма и цвет, владельца
автомагазина в первую очередь интересует наличие спроса на эти машины и
разница между заводской и розничной ценой, защитникам окружающей среды
требуется знать объем выброса вредных веществ, водителю – особенности
эксплуатации автомобиля.
Таким образом, эти люди уже отвлекаются от реального
объекта, строят в голове, на бумаге, в компьютере некоторое
подобие объектамодели, в котором учтены только те свойства,
которые важны для этих людей
Модель нужна:

Для сохранения жизни и здоровья человека

Уменьшение затрат материальных средств

Для понимания сущности изучаемого
объекта

Для того, чтобы научиться управлять
объектом



Прогнозирование последствий
Для отдыха
Для решения прикладных задач
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Моделирование - процесс создания и
использования моделей.
 Для одного и того же объекта могут
быть созданы несколько моделей.


пример: скелет, муляж, материальная точка, кукла,
манекен

Один и тот же объект может быть
моделью для разных объектов

пример: материальная точка
Классификация моделей
модели
предметные
информационные
глобус
образные
муляжи
макеты
Модели
крист
решеток
фотодок
ументы
рисунки
знаковые
кино
иерархические
сетевые
вербальные
математические
табличные
Модели на
формальном языке

Модель называется предметной, если эта модель является
объемным предметом.
Примеры: глобус; скелет человека; детские игрушки.

Модель называется образной, если эта модель является
описанием моделируемого объекта в виде образов
Примеры: вакуум, идеальный газ, бесконечность.

Вербальная модель- описательная модель
Пример: цель словесного описания покупаемого компьютера –
снабдить продавца информацией, необходимой для подбора
конфигурации
Табличные модели


Для описания группы объектов, обладающиx
одинаковым набором свойств, удобно
использовать прямоугольную таблицу.
Каждая строка таблицы соответствует
некоторому объекту, а каждый столбец
содержит значения определенного свойства
объектов.
Пример: Табличное представление
результатов школьного турнира по футболу.
№
дата
п фамилия
п
имя
отчество
класс
рожд
ения
улица
до
10
рос
кв.
м
телефон
34
а
66-69-21
165
60
т
вес
1
Бекшанова
Александра
Анатольевна
11 а
28.05.1991
40 Лет Поб
2
Гачегова
Оксана
Александров
на
11 а
19.02.1991
Грибоедова
1а
15
66-29-07
165
50
3
Гуц
Евгений
Александров
ич
11 а
04.03.1991
40 Лет Поб
4
87
63-65-51
169
67
4
Дуняева
Наталья
Радиковна
11 а
14.10.1990
Урицкого
69
а
63-58-08
161
46
5
Зотова
Анастасия
Вячеславовна
11 а
25.06.1991
Грибоедова
9
66-57-94
157
41
6
Иванова
Ксения
Геннадьевна
11 а
02.08.1991
Грибоедова
13
61
66-57-16
167
55
7
Корчемкина
Любовь
Сергеевна
11 а
02.04.1991
Павлова
84
–
–
170
48
8
Косвенцева
Людмила
Евгеньевна
11 а
17.04.1990
Чкалова
41
-
-
164
54
9
Мяяешков
Кирилл
Алексеевич
11 а
09.06.1991
Пр.Мира
15
91
65-43-54
180
52
10
Новиков
Артём
Сергеевич
11 а
20.06.1991
40 лет
20
6
63-20-93
170
60
11
Ошуркова
Ксения
Сергеевна
11 а
23.03.1991
Дворцовая
9
12
66-51-18
157
12
Русанова
Александра
Алексеевна
11 а
05.03.1991
Урицкого
3
10
63-55-32
166
45
13
Садриев
Сергей
Евгеньевич
11 А
17.04.90.
Чкалова
41
—
—
177
60
14
Сигаева
Елена
Юрьевна
11 а
29.04.1991
Грибоедова
63-67-92
170
55
15
Сучкова
Евгения
Олеговна
11 а
13.01.1991
Дворцовая
11
46
–
173
50
16
Усачева
Наталья
Владимировн
а
11 а
24.02.1991
Шишкина
9
25
66-46-18
162
55
17
Часовских
Екатерина
Сергеевна
11 а
04.08.1991
Шишкина
7
6
66-30-33
170
48
18
Шаимова
Алина
Олеговна
11 а
28.10.1991
Пр. Мира
24
66-40-62
1
167
67
11
19
47,
5
Сетевые модели



При табличном моделировании сложных систем модели могут
оказаться слишком большими и неудобными для
использования. Причина этого в формате табличных моделей,
требующем представлять данные единообразно – в форме
прямоугольной таблицы. В сетевых моделях компактно
отображаются наиболее существенные отношения между
объектами. Обычно сетевые модели изображаются в наглядном
графическом виде.
Пример сетевой модели – схема линий метрополитена.
Иерархические системы


Если в информационной модели системы
входящие в нее объекты рассматриваются, в
свою очередь, как системы, то сама система
и ее модель называются иерархическими.
Примеры иерархических систем: файловая
система компьютера; биологическая система
классификации растений и животных; книга,
состоящая из разделов, которые, в свою
очередь, состоят из глав, поделенных на
параграфы.
Пример иерархической модели
С:\
BP
GOROD
WINDOWS
SCHOOL1
SCHOOL2
Program
SCHOOL3
Files
SCHOOL4
dim.txt
dim.txt
Zacharov.jpg
Matveev.jpg
Информационная модель
Описание моделируемого объекта на одном из
языков кодирования информации (словесное
описание схемы, чертежи, карты, рисунки,
научные формулы, программы и т.д.).
Информационная модель должна иметь свой
материальный носитель (бумага, классная
доска, пластинка, дискета и т.д.)
ОБРАЗНО-ЗНАКОВЫЕ МОДЕЛИ

Мысленная модель - это мысленный образ
моделируемого объекта в памяти человека.
Примеры:



Документальная модель - это описание или
изображение моделируемого объекта на бумаге, картоне
или другом плоском носителе.
Примеры:





образ любимого человека в памяти;
образ комнаты в памяти человека, живущего в ней.
фотография;
картина;
карта;
описание главного героя в художественном произведении.
Компьютерная модель - это описание или
изображение моделируемого объекта в памяти
компьютера.
Примеры:


компьютерные игры;
компьютерный исполнитель «Чертежник», «Робот».
ВИДЫ МОДЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ВРЕМЕНИ
Если модель учитывает изменение
свойств моделируемого объекта от
времени, то модель называется
динамической, в противном
случае статической.
Виды м оделей
в зав и с и м ос ти от в р ем ен и
статические
динамические
имитационные

Примеры:



динамические:
заводные игрушки;
статические:




глобус;
мягкие игрушки;
учебники.
Карта местности
Виды моделей в зависимости от
внешних воздействий

Детерминированные модели – это
модели, отображающие процессы, в которых
отсутствуют случайные воздействия.

Вероятностные (стохастические)
модели – это описание объектов, поведение
которых определяется случайными
воздействиями (внешними и внутренними).
ВИДЫ МОДЕЛЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ВНЕШНИХ РАЗМЕРОВ


Модель называется масштабной, если она получена
путем увеличения или уменьшения внешних размеров
моделируемого объекта и немасштабной, если внешние
размеры модели не отражают внешних размеров
моделируемого объекта.
Виды м оделей
Примеры:
в зав и с и м ос ти от в н еш н и х р азм ер ов
 Масштабные:




глобус;
макет скелета;
чертеж;
карта.
 Немасштабные:
 кукла;
 детский рисунок.
масштабные
макет
немасштабные
ВИДЫ МОДЕЛЕЙ ПО ОТРАСЛЯМ ЗНАНИЙ


Если модель относится к какой-либо
отрасли знаний, то её называют
соответственно. Если модель не
относится ни к какой отрасли знаний,
то ее называют простейшей.
Примеры:





простейшие (игрушки);
математическая (уравнение нахождения
скорости поезда, времени, пути);
географическая (глобус, карта, план);
химическая (модель атома кислорода,
углерода, формула химической реакции);
и т.д.
Виды м оделей
п о отр ас л ям зн ан и й
простейшие
связанные с определенной
отраслью знаний
математические
биологические
химические
и многие другие
АДЕКВАТНОСТЬ МОДЕЛЕЙ
Адекватность - степень совпадения свойств
модели и моделируемого объекта.
Виды адекватности
Полная
Частичная
Модель также может быть НЕ АДЕКВАТНОЙ.
Это значит, что модель не соответствует тому
объекту, который она заменяет.
Пример: цель чертежа детали – предоставить рабочему необходимую для ее
изготовления информацию. Если эта цель не достигнута, то модель
выполнена плохо, если достигнута – хорошо.
Степень формализации модели




Важным свойством информационной модели является степень ее
формализации. Степень формализации определяется требованиями,
предъявляемыми к форме представления модели. Чем четче и детальней
указаны требования, тем более формальной является модель. Для создания
наиболее формальных моделей используются специальные формальные языки
– языки программирования, язык шахматной нотации и т.д.
Примеры формальных моделей: компьютерная программа, чертеж,
математические и химические формулы.
Примеры моделей со слабой степенью формализации: рисунок, словесное
описание на естественном (неформальном) языке.
К недостаткам формальных моделей относится сложность их построения,
связанная с необходимостью неукоснительного соблюдения всех формальных
требований. Преимущество формальных моделей заключается в том, что
они, как правило, не допускают неоднозначного прочтения. Поэтому
формальные модели удобны для автоматизированной компьютерной
обработки и часто создаются именно для этой цели.
Основные этапы
информационного моделирования





Строится описательная информационная модель. Выделяются
существенные с точки зрения целей исследования параметры
объекта.
Описательная модель записывается на каком-нибудь
формальном языке(формулы, уравнения или выбираются
приближенные методы вычислений.). На этом этапе фиксируются
формальные соотношения между начальными и конечными
значениями свойств объектов, накладываются некоторые
ограничения на значения свойств.
На третьем этапе строится компьютерная модель, т .е. выражают
на понятном для компьютера языке.(программа, СУБД, EXCEL и
т.д.).
Компьютерный эксперимент.
Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой
модели.