Домашнее задание Ø Построить на листочке таблицу «Домашняя библиотека» . Ø В таблице должно быть не менее 6 книг. Для каждой книги должны быть указаны авторы, название, город и год издания, жанр (фантастика, детектив и пр. ) Ø Сдать на следующем уроке.
Тема урока: Информационное моделирование
Что такое модель что такое моделирование?
Модели в нашей жизни
Ø Модель — это упрощенное подобие реального объекта. Модель отражает лишь некоторые свойства объекта, существенные для достижения цели моделирования.
модель Натурная Информационная
Природа моделей • материальные (физические, предметные) модели: • информационные модели представляют собой информацию о свойствах и состоянии объекта, процесса, явления, и его взаимосвязи с внешним миром: • вербальные – словесные или мысленные • знаковые – выраженные с помощью формального языка графические (рисунки, схемы, карты, …) q табличные q математические (формулы) q логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий) q специальные (ноты, химические формулы) q 7
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Вербальная модель – это письменное или устное представление информационной модели средствами естественного языка. Примеры вербальных моделей: • информация в учебниках • произведения художественной литературы Табличные модели Графические модели • тексты, описывающие алгоритмы • текстовое описание объектов и процессов
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели Графические модели Математическая модель - описание математическими формулами соотношений между количественными характеристиками объекта моделирования. Примеры математических моделей: • модель прямолинейного перемещения тела • математическая модель периода колебаний пружинного маятника
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличная информационная модель – это модель, в которой объекты или их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной таблицы. Типы табличных моделей: • таблицы типа «объект-свойство» Табличные модели Графические модели • таблицы типа «объект-объект» • двоичные матрицы
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Графическая информационная модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений. Математические модели Табличные модели Примеры графических информационных моделей: карта Графические модели чертеж схема граф диаграмма график
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели карта Графические модели чертеж схема граф диаграмма график
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Табличные модели карта Графические модели чертеж схема граф диаграмма график
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели x y Математические модели & A 1 z y B 1 A x B z y У 1 С 1 У 2 С 3 Табличные модели карта Графические модели чертеж схема граф диаграмма график
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Ненаправленный граф Д а ч и д. Е л о в о ст. Озерная Математические модели д. Подгорная Отношения: « соединение дорогой » (симметричные связи) Ориентированный Лев Нилыч граф Начальная вершина Отношение: «быть дедушкой» Табличные модели Алеша Конечная вершина д. Бобры • Элементы системы, изображенные овалами, называются вершинами • Связи между элементами называются отношениями • ребро – симметричная связь • дуга – несимметричная связь карта Графические модели чертеж схема граф диаграмма график
ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Вербальные модели Математические модели Молоко Сметана Творог Йогурт Сливки Табличные модели карта Графические модели чертеж схема граф диаграмма график
Модели по области применения • учебные (в т. ч. тренажеры) • опытные – при создании новых технических средств аэродинамическая труба испытания в опытовом бассейне • научно-технические имитатор солнечного вакуумная камера в Институте излучения космических исследований вибростенд НПО «Энергия» 17
Модели по фактору времени 18 • статические – описывают оригинал в заданный момент времени q силы, действующие на тело в состоянии покоя q результаты осмотра врача q фотография • динамические q модель движения тела q явления природы (молния, землетрясение, цунами) q история болезни q видеозапись события
Модели по характеру связей • детерминированные • связи между входными и выходными величинами жестко заданы • при одинаковых входных данных каждый раз получаются одинаковые результаты Примеры q движение тела без учета ветра q расчеты по известным формулам • вероятностные (стохастические) • учитывают случайность событий в реальном мире • при одинаковых входных данных каждый раз получаются немного разные результаты Примеры q движение тела с учетом ветра q броуновское движение частиц q модель движения судна на волнении q модели поведения человека 19
20 Модели по структуре • табличные модели (реляционные - пары соответствия) • иерархические (многоуровневые) модели Директор Главный инженер Главный бухгалтер Вася Петя Маша Даша Глаша • сетевые модели (графы) 3 6 1 старт 2 8 финиш 5 4 7
Специальные виды моделей • имитационные - нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы, но можно имитировать её реакцию на внешние воздействия; - максимальный учет всех факторов; - только численные результаты; ! Задача – найти лучшее решение методом проб и ошибок (многократные эксперименты)! Примеры: q испытания лекарств на мышах, обезьянах, … q математическое моделирование биологических систем q модели бизнеса и управления q модели процесса обучения 21
Специальные виды моделей • игровые – учитывающие действия противника Примеры: q модели экономических ситуаций q модели военных действий q спортивные игры q тренинги персонала ! Задача – найти лучший вариант действий в самом худшем случае! 22
Ø Любая модель воспроизводит только те свойства оригинала, которые понадобятся человеку при ее использовании. Например, манекен и производственный робот можно назвать моделями человека.
Ø Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же: объекта будут разными, если они создаются для разных целей.
Зачем нужно много моделей? ! Тип модели определяется целями моделирования! изучение наследственности изучение строения тела примерка одежды учет граждан страны тренировка спасателей
Цели моделирования • исследование оригинала изучение сущности объекта или явления «Наука есть удовлетворение собственного любопытства за казенный счет» (Л. А. Арцимович) • анализ ( «что будет, если …» ) научиться прогнозировать последствия различных воздействиях на оригинал • синтез ( «как сделать, чтобы …» ) научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия • оптимизация ( «как сделать лучше» ) выбор наилучшего решения в заданных условиях
Информационные модели Ø Если натурная модель объекта моделирования — это его физическое подобие, то информационная модель — это его описание
Один оригинал – одна модель? • материальная точка ! Оригиналу может соответствовать несколько разных моделей и наоборот! 29
Ø Моделирование — это деятельность человека по созданию модели (натурной или информационной).
Моделирование – это создание и использование моделей для изучения оригиналов. Когда используют моделирование: • оригинал не существует - древний Египет - последствия ядерной войны (Н. Н. Моисеев, 1966) • исследование оригинала опасно для жизни или дорого: - управление ядерным реактором (Чернобыль, 1986) - испытание нового скафандра для космонавтов - разработка нового самолета или корабля • оригинал сложно исследовать непосредственно: - Солнечная система, галактика (большие размеры) атом, нейтрон (маленькие размеры) процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые) геологические явления (очень медленные) • интересуют только некоторые свойства оригинала - проверка краски для фюзеляжа самолета
Что можно моделировать? Модели объектов: • уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов, … • модели ядра атома, кристаллических решеток • чертежи • … Модели процессов: • изменение экологической обстановки • экономические модели • исторические модели • … Модели явлений: • землетрясение • солнечное затмение • цунами • …
Ø Так же как и натурные, информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут существенно различаться. Ø Современным инструментом для информационного моделирования является компьютер.
Что такое модель? Модель – это объект, который обладает некоторыми свойствами другого объекта (оригинала) и используется вместо него. Оригиналы и модели Первый линейный русский корабль «Гото Предестинация»
Ø Модель используется как заменитель реальной системы для воспроизведения отдельных ее функций, для прогноза ее поведения в определенных условиях.
Формализация Ø Информационная модель описывает объект моделирования в форме каких-либо знаков: букв, цифр, картографических элементов, математических или химических формул
Ø Формализация есть результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к их формальному обозначению в определенной знаковой системе.
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Домашнее задание Ø Построить на листочке таблицу Домашняя
19_Понятие модели.ppt