Информационная модель объекта

1.3. Информационная  модель объекта

Изучив эту тему, вы узнаете и повторите:

что такое модель объекта  и зачем она создается;

какую роль играет информация при создании модели;

что такое информационная модель;

что такое адекватность информационной модели.

Роль  цели при разработке информационной модели объекта

Познавая окружающий мир, каждый из нас формирует собственное  представление о нем. Одним из способов познания является создание и исследование модели реального объекта, процесса или природного явления. При построении и исследовании модели принято вводить обобщенное понятие объект исследования (оригинал, прототип), понимая под этим любой материальный или нематериальный объект (процесс), а также природное явление.

Под моделью понимают материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его изучение дает новые знания об объекте-оригинале. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом исследования и с помощью которого изучает интересующий его объект. Процесс моделирования представляет собой циклический процесс, в результате которого можно неоднократно изменять саму модель, постоянно совершенствуя и уточняя ее.

При создании модели важным этапом является сбор информации об объекте в том объеме, который требует поставленная цель построения модели. Без такой информации разработка модели невозможна.

Модель — это объект, отражающий существенные свойства реального объекта исследования, которые отобраны в соответствии с заданной целью моделирования.

Нет строгих правил, как  лучше представить модель. Однако человечество накопило огромный опыт в этой сфере деятельности. Модели могут принимать всевозможные виды и формы. Независимо от этого модель может быть отнесена либо к классу материальных, либо к классу нематериальных моделей.

Любая модель создается  и изменяется благодаря имеющейся  у человека информации о реальных объектах или явлениях. Умение создавать модели, как и в целом возможности в познании окружающего мира, зависит от умения человека правильно понимать и обрабатывать информацию. Для того чтобы изучить реальный объект, мы целенаправленно собираем о нем информацию.

Эта информация может храниться в памяти человека, но если она будет представлена в какой-либо форме на одном из языков кодирования информации, то в этом случае можно говорить о создании и использовании информационной модели объекта исследования (оригинала).

Изучение одних сторон объекта-оригинала осуществляется ценой отказа от отражения других сторон. Поэтому любая информационная модель замещает реально существующий объект лишь в строго ограниченном смысле. Из этого следует, что для одного объекта может быть создано несколько информационных моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта и характеризующих объект с разной степенью детализации.

В качестве иллюстрации  рассмотрим сферу жилищного строительства. Речь пойдет о строительстве жилого дома. Какова же должна быть информационная модель этого дома? Оказывается, их может быть множество. Их количество определяется целью, стоящей перед тем, кто имеет отношение к данному строительству. Очевидно, что точки зрения покупателя квартиры, архитектора, инвестора и строительной организации при определении цели построения информационной модели существенно разнятся между собой. Таким образом, для рассматриваемого дома может быть создано несколько разных информационных моделей в зависимости от цели, которая ставится перед теми, кто ее создает. Рассмотрим некоторые из них. 

 

Предположим, целью покупателя является приобретение комфортного  жилья. Для построения информационной модели следует отобрать наиболее существенную информацию в соответствии с заданной целью. Хотя понятие комфортности неоднозначно — каждый понимает его по-своему, все же попробуем выразить его в одной из возможных интерпретаций. Перечислим основные показатели, которые должны определить комфортность. Дом должен быть расположен в тихом зеленом месте, оснащен современными техническими устройствами, в нем должен быть подземный гараж, в подъезде должна сидеть консьержка или охранник. Для построения информационной модели необходимо отобрать информацию, отражающую все перечисленные выше требования, и представить ее, например, в виде таблицы или списка. В задачу покупателя входит: поиск компаний, которые занимаются строительством подобных домов; построение для каждого варианта соответствующей информационной модели; по результатам анализа — выбор наилучшего варианта с точки зрения поставленной цели. Выбранный вариант и будет являться информационной моделью (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Информационные модели строящихся домов с точки зрения покупателя. Цель — приобрести комфортное жилье

Параметры	Значения параметров
Название   компании	«Питер»	«Визит»	«Стройсервис»	«Элита»
Охранная система с видеонаблюдением	+	–	–	+
Спутниковое телевидение	–	–	–	+
Терморегулируемые радиаторы	+	+	+	+
Выделенный канал Интернета	–	+	–	+
Домофон	+	+	+	+
Фильтры очистки воды	+	+	+	+
Тройное остекление окон	+	–	+	+
Развитая инфраструктура района	–	+	+	+
Фитнесс-центр	–	+	–	–
Подземный паркинг	+	+	+	+
Зеленая зона	+	–	–	+
Консьержка	–	+	+	+

Аналогичной методикой  воспользуемся и для построения информационных моделей для других заинтересованных в строительстве лиц, например инвестора и архитектора. Понятно, что цели и в том и другом случае будут совершенно иными по сравнению с покупателем, а значит, и модели будут отличаться.

С точки зрения инвестора, основной целью является получение прибыли, а значит, показатели, которые содержат интересующую его информацию, в основном будут носить финансовый характер (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Информационные модели строящихся домов с точки зрения инвестора. Цель — получить максимальную прибыль

Параметры	Значения параметров
Название   компании	«Питер»	«Визит»	«Стройсервис»	«Элита»
Планируемая стоимость  дома, руб.	15 млн	30 млн	10 млн	40 млн
Срок окупаемости вложенных  средств, лет	3	1,5	2	3,5
Чистая прибыль после  продажи всех квартир, руб.	5 млн	10 млн	3 млн	4 млн
Срок начала строительства	2005	2006	2005	2006
Срок окончания строительства	2007	2007	2007	2008
Количество   однокомнатных/   двухкомнатных/ трехкомнатных квартир, %	25/40/35	15/30/55	10/30/60	5/20/75

С точки зрения архитектора, основной целью является разработка современного архитектурного проекта с учетом окружающей среды: прилегающей территории со сложившимся стилем близлежащих домов, существующей инфраструктуры, экологии и т. д. Несколько вариантов информационной модели, соответствующей этой цели, приведен в табл. 1.3.

Выделим главное, на что  следует обратить внимание при построении информационной модели:

сначала следует четко  сформулировать цель построения информационной модели;

затем отобрать соответствующую  этой цели информацию для нескольких аналогичных объектов исследования;

затем представить эту  информацию с помощью одного из языков кодирования информации, например в  виде перечня параметров (показателей) и их значений по каждому объекту  в табличной форме (как показано в табл. 1.1–1.3).

Таблица 1.3. Информационные модели строящихся домов с точки зрения архитектора. Цель — создать архитектурный проект, соответствующий окружающей среде

Параметры	Значения параметров
Название   компании	«Питер»	«Визит»	«Стройсервис»	«Элита»
Район застройки	Исторический центр	Петроградский район	Район новостроек	Рядом с парком
Стиль окружающих домов (год постройки)	Середина XIX века	1905–1915	Современные постройки	Пустырь
Этажность окружающих домов	2–3	5–6	10–15	–
Наличие зеленых насаждений	+	+	+	+
Характер местности	Площадка рядом с архитектурным памятником под охраной государства	Площадка рядом с  домом 1910 года постройки	Возвышенность	Овраг
Наличие водоема	+	–	–	+
Близость к существующим домам	+	+	–	–
Инфраструктура микрорайона	Есть	Есть	Создается	Нет

Информационная модель — это модель, содержащая целенаправленно отобранную и представленную в некоторой форме наиболее существенную информацию об объекте.

Информационные модели играют очень важную роль в жизни  человека. Получаемые знания на уроках в школе позволяют вам составить различные информационные модели, которые в совокупности отражают информационную картину окружающего вас мира. 

 

Уроки истории дают возможность  построить модель развития общества, а знание этой модели позволяет создавать историю своей жизни, либо повторяя ошибки предков, либо учитывая их.

На уроках астрономии вам доступными средствами рассказывают о Солнечной системе.

На уроках географии  вы получаете информацию о географических объектах: горах, реках, городах и  странах. Это тоже информационные модели.

На уроках химии информация о химических свойствах и законах  взаимодействия разных веществ подкрепляется  опытами, которые являются моделями реальных химических процессов.

Прежде чем построить  модель, надо собрать информацию об изучаемом предмете или явлении и представить ее в соответствующей форме. Формы представления информационных моделей могут быть различными. Чаще всего используются следующие формы:

устная (словесная);

знаковая: табличная, графическая, символьная (текст, числа, специальные символы);

в виде жестов или сигналов.

Форма представления  информации обычно зависит от инструмента, с помощью которого она будет  обрабатываться. Сейчас для обработки  информации в большинстве случаев  используется компьютер. Этот универсальный инструмент позволяет разрабатывать и исследовать модели разнообразных объектов: молекул и атомов, мостов и архитектурных сооружений, самолетов и автомобилей. В памяти компьютера могут храниться большие массивы информации об исследуемом объекте. Это позволяет рассматривать объект с разных сторон, исследовать его форму, состояния, действия, используя для каждого случая конкретную модель и соответствующие методы моделирования.

Одной из наиболее удобных  форм представления информационной модели является таблица. Именно эта форма выбрана в качестве основной во всем комплекте учебников. Это связано также и с тем, что моделирование и исследование свойств модели будет производиться на компьютере, где требуется строгая формализация поставленной задачи. В подобной таблице отражаются основные характеристики объекта, отобранные в соответствии с поставленной целью моделирования. Примерами такой формы представления могут служить табл. 1.1–1.3.

Понятие адекватности информационной модели

Любая модель должна отражать наиболее существенные, с точки зрения поставленной цели, свойства объекта исследования (оригинала или прототипа). В качестве объекта исследования может выступать не только материальный предмет, который человек может осязать (дом, дерево, цветок, предмет мебели), но и нематериальный объект, процесс или явление (музыкальное произведение, устный рассказ, явление природы, танец).

Соответствие модели оригиналу может быть достигнуто по внешнему виду, по структуре, по поведению, как по отдельности, так и по совокупности этих признаков в зависимости от поставленной цели исследования. Соответствие по внешнему виду достигается в основном за счет удовлетворения конструктивных, эргономических и эстетических требований. Соответствие по структуре достигается с помощью системного анализа объекта исследования, в результате которого определяется состав его элементов — простых объектов, из которых состоит оригинал, а также связывающие их отношения. Все это в совокупности определяет структуру исследуемого объекта, наиболее существенные черты которой должна отражать модель. Соответствие по поведению достигается путем анализа поведения прототипа, то есть изучения его динамических свойств, и создания такой модели, которая отражала бы наиболее существенные аспекты этого поведения.

Во всех перечисленных  случаях встает проблема оценки качества модели. Качество модели зависит от ее способности отражать и воспроизводить предметы и явления объективного мира, их структуру и закономерный порядок. Сколько информации необходимо собрать для того, чтобы полученная информационная модель в полной мере отображала существенные свойства объекта-оригинала? Для ответа на этот вопрос в моделировании вводится понятие адекватности модели.

Адекватность модели — это соответствие модели объекту-оригиналу по тем свойствам, которые считаются существенными для исследования.

Адекватность информационной модели — это соответствие информационной модели объекту-оригиналу по тем свойствам, которые считаются существенными для исследования.

Понятие адекватности в какой-то мере является условным, так как полное соответствие модели реальному объекту не может быть достигнуто. Любая модель имеет отличия от оригинала. Модель утрачивает свой смысл как в случае полной адекватности оригиналу, когда она перестает быть моделью и становится точной копией моделируемого объекта, так и в случае недостаточной адекватности, чрезмерного отличия от оригинала, когда существенные для исследования свойства оказываются не отраженными в модели.

Особую роль в определении  степени адекватности играет информационная модель, которая нужна исследователю не только как самостоятельный объект, но и как основа для создания материальной модели. Вспомним, что в информационную модель включаются только те параметры (показатели), которые отражают наиболее существенную с точки зрения поставленной цели информацию. Значит, какая-то информация не будет включена в информационную модель. Как найти золотую середину: что включать, а чем пренебречь? Ответ на этот вопрос может дать проверка адекватности информационной модели оригиналу.