Информационная модель объекта

Министерство  образования и науки РФ

 

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

 

Кафедра «Информационные  технологии»

 

 

 

 

 

 Курсовая  работа по информатике

 

Название: РАЗРАБОТКА ОБУЧАЮЩЕГО МОДУЛЯ

                                    ПО ИНФОРМАТИКЕ

 

Раздел: 6. МОДЕЛИ РЕШЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И                                                                                                                                                    ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ. 

Тема:   6.3.Информационная модель объекта.

 

 

 

 

Выполнил: Пьянков И.И., группа СИб-13Д1 

 

Руководитель: Ким В.А.

 

Защитил: ________ , _________ , __________

  оценка       дата             подпись

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2013

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

Понятие модели 6

Информационная модель объекта 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     Порою бывает неудобным и невозможным рассмотрение реального объекта, процесса или явления, ведь они бывают иногда многогранны и сложны. Тогда лучшим способом их изучения и становится построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности, потому более простой. И многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода.Так, например, в курсе географии первые представления о нашей планете Земля вы получили изучая ее модель – глобус; в химии при изучении строения вещества использовали модели молекул; в кабинете биологии использовали муляжи овощей и фруктов, чтобы наглядно продемонстрировать особенности их сортов.Вообще, какую бы жизненную задачу ни взялся решать человек, первым делом он строит модель – иногда осознанно, а иногда и нет. Ведь бывает так – вы напряженно ищете выход из трудной ситуации, пытаясь нащупать, за что можно ухватиться. И вдруг приходит озарение… Что же произошло? Это сработало замечательное свойство нашего разума – умение безотчетно, словно по какому-то волшебству, уловить самое важное, превратить информационный хаос в стройную модель стоящей перед человеком задачи. Как видите, с моделями вы имеете дело ежечасно и, может быть, ежеминутно. Просто вы никогда не задумывались об этом, поскольку построение моделей для человека так же естественно, как ходьба или умение пользоваться ножом и вилкой.

     Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т.д. Без предварительного создания чертежей невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений.

     Моделирование – это метод познания окружающего мира, состоящий в создании и исследовании моделей.Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии – их химический состав, в биологии – строение и поведение живых организмов и т.д.

     Модель – некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.Наш мир наполнен многообразием различных объектов. По отношению к объектам часто употребляемо понятие «простой объект», «сложный объект» Сложный предмет состоит из множества простых. Кирпич – простой объект, здание – сложный; рама, руль, колеса –простые, велосипед – сложный объект. Смотрите, получается каждый объект состоит из других объектов, т.е. представляет собой систему. Система – сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов). Всякая система имеет определенное назначение (цель).

     Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.). 
     Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

     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.

Множество окружающих нас объектов обладает одинаковыми свойствами, которые  отличают их от других групп объектов. Группа объектов, обладающих одинаковыми  общими свойствами, называется классом  объектов. Внутри класса объектов могут  быть выделены подклассы, объекты которых  обладают какими-то особыми свойствами. В свою очередь подклассы могут  делится на более мелкие группы и  т.д.

В процессе классификации объектов часто строят информационные модели, которые имеют иерархическую  структуру.

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.

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

Понятие модели

Моде́ль (фр. modèle, от лат. modulus — «мера, аналог, образец») — это система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе^[1], это упрощённое представление реального устройства и/или протекающих в нём процессов, явлений.

Построение и исследование моделей, то есть моделирование, облегчает изучение имеющихся в реальном устройстве (процессе, …) свойств и закономерностей. Применяют для нужд познания (созерцания, анализа и синтеза).

Одни и те же устройства, процессы, явления и т. д. (далее — «системы») могут иметь много разных видов моделей. Как следствие, существует много названий моделей, большинство из которых отражает решение некоторой конкретной задачи. Ниже приведена классификация и дана характеристика наиболее общих видов моделей.

     Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.).

Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии  первые представления о нашей  планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего  сгорания по его модели, в химии  при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических  решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам  и др.

 
     Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.

     Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов.

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Более того, практически любое  литературное произведение может рассматриваться  как модель реальной человеческой жизни. Моделями в художественной форме  отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

     Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства.

В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела  геометрическое подобие оригинала, но не важен, например, ее цвет. При построении электрических схем — моделей электрических цепей — необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но не важно их геометрическое расположение друг относительно друга и так далее.

Разные науки исследуют объекты  и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии  — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых  организмов и так далее. Возьмем  в качестве примера человека: в  разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как  материальную точку, в химии —  как объект, состоящий из различных  химических веществ, в биологии —  как систему, стремящуюся к самосохранению, и так далее.

     Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки, т.е. объекты разные – модель одна.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается  полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

Термин модель широко распространен  как в научном, так и в общеупотребительном  языке, причем в разных ситуациях  в него вкладывается разный смысл. Слово  модель ведет свое происхождение  от латинского ‘modulus’, что означает мера, мерило, норма, образец. Мы ограничимся пониманием слова модель, которое используется в широко распространенном методе исследования, называемом моделированием, т.е. рассмотрим такие модели, которые являются инструментом получения знания  
Под “моделью” понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая в процессе познания, анализа замещает реальный объект (систему), сохраняя некоторые наиболее важные для исследования его черты, причем ее изучение дает нам новую информацию об объекте. Таким образом, модель можно определить, как условный образ (упрощенное изображение) реального объекта (процесса), который создается для более глубокого изучения действительности.

"...Под моделью мы будем  понимать систему, неотличимую  от моделируемого объекта в  отношении некоторых свойств,  полагаемых существенными, и отличимую  по всем остальным свойствам,  которые полагаются несущественными;  при этом отсутствие в модели  несущественных элементов не  менее важно, чем присутствие  в ней существенных. И исходный объект, и его модель понимаются как системы теоретизированию. И исходный объект, и его модель понимаются как системы.

Информационная модель объекта

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. Информационная модель — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Как сказано выше, для исследования объекта  не обязательно создавать материальные модели. Если вы ясно представляете  цель исследования, то часто достаточно располагать необходимой информацией  и представить ее в надлежащей форме. В этом случае говорят о  создании и использовании информационной модели объекта.

Не  существует строгих правил, как лучше  представить модель. Однако человечество накопило огромный опыт в этой сфере  деятельности.

Познавая  окружающий мир, каждый из вас формирует  свое представление о нем. Сами того не замечая, вы ежедневно создаете информационные модели реальных объектов, которые  помогают вам в процессе познания. Таким путем вы узнаете новое, то есть получаете новую информацию.

Любая модель создается и изменяется на основе имеющейся у человека информации о реальных объектах, процессах или  явлениях.

От  умения человека правильно понимать и обрабатывать информацию во многом зависят его возможности в  познании окружающего мира и, как  следствие, его умение создавать  модели. Для того чтобы изучить  реальный объект, мы целенаправленно собираем о нем информацию. Но сколько и какой информации необходимо собрать для того, чтобы полученная модель соответствовала исходному объекту (прототипу), правильно его отображала? Рассмотрим примеры.

Пример. Перед вами стоит задача нарисовать реальный объект “собака”. Какова информационная модель объекта, отвечающая этой цели? В первую очередь вас будет интересовать внешность собаки: порода, окрас и-т. д. Кроме внешних данных, желательно иметь информацию и о некоторых действиях (повадках) объекта “собака”, чтобы естественнее изобразить позу собаки на рисунке. А вот информация о том, чем питается собака или как функционируют ее внутренние органы, для поставленной цели явно окажется излишней.