O разновидностях моделирования

Лекция 2. Информационные модели

Абстрактные модели и их классификация. Вербальные модели. Информационные модели. Объекты и их связи. Основные структуры в информационном моделировании. Примеры информационных моделей.

Данная лекция посвящена той из компьютерных технологий обработки информации, ради которой когда-то создали первую ЭВМ и ради которой сегодня в значительной мере создают суперЭВМ – решению прикладных научно-технических задач, среди которых задачи информационного моделирования составляют большую долю. Абстрактное моделирование с помощью компьютеров – вербальное, информационное, математическое – в наши дни стало одной из исключительно мощных в познавательном плане информационных технологий. Изучение компьютерного ма­тематического моделирования открывает широкие возможности для осознания связи информатики с математикой и другими науками – естественными и социальными. Далее нами будут рассмотрены некоторые типичные задачи компьютерного математическогоo моделирования. Их решение способствует выработке тех навыков, которые не­обходимы специалисту в области информатики.

Компьютерное математическое моделирование в разных своих проявлениях ис­пользует практически весь аппарат современной математики. B данной главе предполагается знание основ математики:

• теории дифференциальных уравнений;

• аппроксимации функций (включая интерполяцию и среднеквадратичные при­ближения);

• аналитической геометрии на плоскости и в пространстве;

• математической статистики;

• численных методов:

а) решения алгебраических и трансцендентных уравнений;

б) решения систем линейных алгебраических уравнений;

в) интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений и их систем (задача Коши).

B прикладных областях различают следующие виды абстрактных моделей:

1) традиционное математическое моделирование (прежде всего для теоретической физики, а также механики, химии, биологии, ряда других наук) без ка­кой-либо привязки к техническим средствам информатики;

2) информационные модели и моделирование, имеющие приложения в информационных системах;

3) вербальные (т.е. словесные, текстовые) языковые модели;

4) информационные (компьютерные) технологии, которые надо делить на:

а) инструментальное использование базовых универсальных программных средств (текстовых редакторов, СУБД, табличных процессоров, телекоммуникационных пакетов);

б) компьютерное моделирование, представляющее собой:

• вычислительное (имитационное) моделирование;

• визуализацию явлений и процессов (графическое моделирование);

• высокие технологии, понимаемые как специализированные приклад­ные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, датчиками, сенсорами и т.д.

Итак, укрупненная классификация абстрактных (идеальных) моделей такова.

1. Вербальные (текстовые) модели. Эти модели используют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности (примерами такого рода моделей являют­ся милицейский протокол, правила дорожного движения).

2. Математические модели. Очень широкий класс знаковых моделей (основан­ных на формальных языках над конечными алфавитами), широко использующих те или иные математические методы. Например, можно рассмотреть математическую модель звезды. Эта модель будет представлять собой сложную систему уравнений, описывающих физические процессы, происходящие в недрах звезды. Математической моделью другого рода являются, например, математические соотношения, позволяющие рассчитать оптимальный (наилучший с экономической точки зрения) план работы какого-либо предприятия.

3. Информационные модели. Класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы.

Граница между вербальными, математическими и информационными моделями может быть проведена весьма условно; вполне возможно считать информационные модели подклассом математических моделей. Однако в рамках информатики как самостоятельной науки, отделенной от математики, физики, лингвистики и других наук, выделение информационных моделей в отдельный класс является целесообразным.

Отметим, что существуют и иные подходы к классификации абстрактных мо­делей; общепринятая точка зрения здесь еще не установилась. B частности, есть тенденция резкого расширения содержания понятия «информационная модель», при котором информационное моделирование включает в себя и вербальные, и математические модели.

Классификация информационных моделей

Обсуждение информационных моделей начнем с их опреде­ления:

Информационные модели – знаковые модели, описывающие процессы и системы обработки данных, то есть информационные процессы и системы.

Предлагается следующая классификация информационных моделей.

Дата добавления: 2014-01-07