задачи. и модели. 1. Приведите классификацию информационных моделей. Приведите по 5 примеров каждого вида моделей (25 баллов)
 Скачать 20.78 Kb.
|
|
1. Приведите классификацию информационных моделей. Приведите по 5 примеров каждого вида моделей (25 баллов). 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. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационные модели делятся на описательные и формальные. Описательные информационные модели - это модели, созданные на естественном языке (т.е. 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 (т.е. 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 (т.е. 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. Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели. Можно выделить несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним. Материальная модель - это предметное отражение объекта с сохранением геометрических и физических свойств (игрушки, чучела животных, манекен, глобус). Информационная модель - это совокупность информации, характеризующей свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также их взаимодействие с окружающим миром. Информационные модели могут быть: • вербальными - полученными в результате умственной деятельности человека и представлены в умственной или словесной форме; • знаковыми - выраженными рисунками, схемами, графиками, формулами и т.д. Образные – фотодокументы, рисунки, кино, графические карты, фотографии. Специальные модели, представленные на спец языках (ноты, химические формулы). 2. Опишите особенности компьютерных информационных моделей (25 баллов). Модель — это объект или процесс, который для различных целей рассматривается вместо другого объекта или процесса. Выделяют два основных вида моделей: материальные и информационные, которые различаются формой представления. Например, глобус — типичный пример материальной модели, которая по определению является материальным объектом. Информация на некотором носителе — это информационная модель. Информационные модели по виду носителя информации делятся на мысленные, документальные и компьютерные. Критерием деления информационных моделей на виды служит форма их представления: форма мысленного образа, форма бумажного документа, форма файла на компьютерном носителе информации, включая изображение на экране компьютера. Компьютерная (электронная) модель — это информационная модель в форме файла на компьютерном носителе и ее изображение на экране компьютера. Компьютерные модели стали привычным инструментом при решении научных задач в физике, астрофизике, химии, биологии, экономике, социологии и других науках, в прикладных задачах радиоэлектроники, машиностроения, автомобилестроения. Компьютерные модели стали использоваться в быту. Моделирование — это процесс создания и использования моделей для решения научных и практических задач. В последнее время компьютерное моделирование стало широко использоваться в быту и в рекламе. Например, цифровые фотографии и видео создаются с помощью смартфонов, а электронные документы — с помощью текстовых редакторов. А это компьютерные модели. Электронные 3D-модели широко используются в интернет-рекламе смартфонов. Компьютерные модели могут различаться формой представления. Они могут быть представлены в форме программы на языке программирования, листа рабочей книги в электронных таблицах, электронного документа, цифровой фотографии или видео, электронного трехмерного объекта. Целью компьютерного моделирования может быть: создание цифровых фотографий и видео; создание электронных документов; создание трехмерных электронных объектов; графическая визуализация численных данных; автоматизация численных расчетов; автоматизация математических преобразований. Создание цифровых фотографий и видео воспринимается как нечто повседневное и обыденное, не связанное с компьютерным моделированием. Но создаваемые фото и видео хранятся в форме файлов, поэтому по сути являются компьютерными моделями. Создание цифровых фотографий и видео проводят с помощью высокотехнологичных электронных приборов, к которым следует отнести и сканеры. И создавались эти приборы с помощью сложных математических и компьютерных моделей. Создание электронных документов с помощью текстовых редакторов — это моделирование будущих бумажных документов. Создание трехмерных электронных объектов — это моделирование реальных и проектируемых зданий, сооружений и других объектов. Например, 3D-модели создаются с помощью 3D-редакторов или 3D-сканеров. С возможностями 3D-редактора мы уже познакомились. 3D-модели используются для демонстрации и для вывода на 3D-принтеры при создании материальных объектов-изделий. Графическая визуализация численных данных — это представление численных данных графическими моделями. Например, В электронных таблицах MS Excel для этой цели используют диаграммы, спарклайны и 3D-карты. В текстовом редакторе MS Word можно использовать диаграммы, спарклайны и графические элементы SmartArt. Строить графики функций по расчетным данным позволяют электронные таблицы, программы на языках программирования и специализированные программные пакеты. Автоматизация численных расчетов является одной из самых востребованных целей компьютерного моделирования. Численные расчеты являются основным методом решения сложных уравнений, составляющих современные математические модели. Для автоматизации таких расчетов и создаются компьютерные расчетные модели. Автоматизация математических преобразований как цель компьютерного моделирования появилась не так давно, с возникновением группы программных средств под названием «системы компьютерной математики». Системы компьютерной математики позволяют решать математические задачи практически любой сложности без составления расчетных таблиц или создания алгоритмов. 3. Опишите этапы разработки компьютерных информационных моделей (25 баллов). Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов: 1. Постановка задачи. Построение описательной информационной модели (выделение существенных параметров). 2. Создание формализованной модели (запись формул). 3. Построение компьютерной модели. 4. Компьютерный (вычислительный) эксперимент. 5. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели. 1. На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Важным моментом на этом этапе является определение цели моделирования. От выбранной цели зависит, какие характеристики исследуемого объекта считать существенными, а какие отбросить. В соответствии с поставленной целью может быть подобран инструментарий, определены методы решения задачи, формы отображения результатов. 2. На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. Кроме того, в соответствии с поставленной целью необходимо выделить параметры, которые известны (исходные данные) и которые следует найти (результаты). 3. На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели: • создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования; • формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.). В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели. 4. Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Эксперимент - это опыт, который производится с объектом или моделью. Он заключается в выполнении некоторых действий и определении, как реагирует экспериментальный образец на эти действия. Этап проведения компьютерного эксперимента включает две стадии: - составление плана эксперимента; - проведение исследования. План эксперимента должен четко отражать последовательность работы с моделью. Первым пунктом такого плана всегда является тестирование модели. Тестирование - процесс проверки правильности построения модели. Для проверки правильности построения модели используется набор исходных данных, для которых конечный результат заранее известен. После тестирования, когда появляется уверенность в правильности построенной модели, можно переходить непосредственно к проведению исследования. В плане должен быть предусмотрен эксперимент или серия экспериментов, удовлетворяющих целям моделирования. Каждый эксперимент должен сопровождаться осмыслением итогов, что служит основой анализа результатов моделирования и принятия решений. 5. Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. Если результаты тестирования и экспериментов не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. Если ошибки выявлены, то требуется корректировка модели. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования. Конечная цель моделирования – принятие решения. 4. Постройте словесную модель автомобиля. Объект моделирования: автомобиль (25 баллов). Объект моделирования: автомобиль. Цель моделирования: построение словесной модели автомобиля. Параметры моделирования. 1. Фамилия, имя, отчество объекта. 2. Черты лица, телосложение (рост и вес) 3. Любимый учебный предмет объекта, причины. 4. Хобби объекта. Инструмент моделирования: текстовый процессор Microsoft Word. Двигатель, топливный бак, карбюратор, система зажигания, система охлаждения, система смазки, трансмиссия, коробка передач, ходовая часть, колёса и шины, механизмы управления, электрооборудование автомобиля, кузов автомобиля |