Проблемно-тематический курс
Рефераты >> Программирование и компьютеры >> Проблемно-тематический курс

Метод описания может быть разным: словесным, матема­тическим, графическим и др. Например, чертеж автомобиля является его графическим описанием, а, стало быть, ин­формационной моделью. Всякую реальность невозможно описать исчерпывающим образом во всех деталях. Поэтому любая информационная модель содержит лишь существенные сведения об объекте с учетом той цели, для которой она создается. Построению информационной модели предшествует сис­темный анализ, задача которого: выделить существенные части и свойства объекта, связи между ними.

Информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут быть совершенно разными.

Например, в личной карточке работника предприятия, ко­торая хранится в отделе кадров, о нем имеются следующие сведения: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, место рождения, национальность, адрес проживания, об­разование, семейное положение. А в медицинскую карточ­ку того же самого человека занесены следующие данные о нем: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, группа крови, вес, рост, хронические заболевания. В обществе охотников, членом которого является этот человек, о нем хранится другой набор сведений. Разное на­значение — разные информационные модели.

Формализация—алгоритмизация задачи с использованием общих закономерностей, конкретных особенностей поставленной задачи и процесс ее программирования.

Моделью можно считать физическую установку, имитирую­щую какую-либо другую установку или процесс, юридический кодекс (уголовный, гражданский и т. д.), моделирующий пра­вовые отношения в обществе, сборник должностных инструк­ций фирмы и т. п. Даже картину художника или театральный спектакль в определенном смысле можно считать моделью, обобщающей ту или иную сторону духовного мира человека. В информатике рассматривают частные (но наиболее распро­страненные) случаи моделирования, и определение модели можно уточнить следующим образом.

Модель — это формализованное описание объек­та, системы объектов, процесса или явления, вы­раженное математическими соотношениями, набором чисел и (или) текстов, графиками, таб­лицами, словесными формулами и т. п.

Процесс создания (а иногда и исследования) модели называ­ют моделированием. Модели широко используются в научных исследованиях (с целью приобретения новых знаний об окружающем мире), в технике и практической деятельности людей. Никакая модель не может с абсолютной точностью воспроиз­вести все свойства и поведение своего прототипа, и поэтому получаемые на основе модели числовые или иные результаты соответствуют реальности лишь приближенно, с определенной степенью точности. Иногда точность модели можно вы­разить в каких-то единицах (например, в процентах), иногда приходится ограничиваться «качественными» оценками или просто здравым смыслом. Например, математические модели физических процессов, ос­нованные на законах Ньютона, применимы лишь в определен­ном диапазоне плотностей, скоростей, температур. В земных ус­ловиях эти модели вполне удовлетворяют нас, однако многие процессы во Вселенной (для которых характерны чудовищные плотности, скорости, температуры) нельзя ни понять, ни опи­сать на основе законов Ньютона. В этих условиях необходимо ис­пользовать другие, более точные модели физических процессов, — например, специальную и общую теорию относительности Эйнштейна (хотя существуют и другие теории). Точность моде­лей Ньютона и Эйнштейна поддается строгому измерению на ос­нове непосредственных наблюдений и экспериментов. Приведем пример из повседневной практики. Совокупность должностных инструкций, руководств и правил любой авиа­компании есть не что иное, как своеобразная модель оператив­ной деятельности данной компании. Цель модели — обеспе­чить наивысший уровень обслуживания пассажиров, с учетом интересов самой компании и ее служащих. В условиях конку­ренции от «качества» этой модели зависит прибыль компа­нии, однако и в этом случае никогда не удается создать абсо­лютно точную модель: слишком много возникает в жизни си­туаций, которые невозможно учесть в инструкциях. Приближенность такой модели выражается в том, что попыт­ка строго, без отступлений, следовать всем инструкциям (это называется «итальянской забастовкой») приводит к параличу деятельности авиакомпании. Иными словами, эта модель не может функционировать без поправок на реальность. Создавая модель, человек прежде всего старается отобрать наиболее важные, существенные для объекта моделирования черты и свойства, пренебрегая при этом теми характеристика­ми объекта, которые не оказывают заметного влияния на по­ведение объекта в рамках поставленной задачи. Например, в геометрических моделях пространственных отношений пре­небрегают площадью поверхности точки и толщиной прямой (кривой) линии, хотя в природе не существует точек с нулевой поверхностью и прямых без толщины. Точно так же при изу­чении многих физических процессов пренебрегают конечными размерами молекул, отражением «абсолютно черного тела» и т.п. В зависимости от поставленной задачи, один и тот же объект (процесс, явление) можно описать разными моделями (иногда — даже в рамках одного и того же типа модели). Например, при описании баз данных, различают концептуальную, логическую, физическую мо­дели данных. Далеко не всегда созданные исследователем модели хорошо описывают реальность: бывают грубые, плохие и никуда не годные модели. Иногда изучаемый объект крайне сложен, — например, человеческий мозг, мышление человека; иногда объект и сложен, и недоступен для наблюдения (например, Вселенная с ее экстремальными условиями, которые невоз­можно воспроизвести в лаборатории). Однако бывают и вооб­ще ложные модели, создатели которых, пользуясь для при­крытия «ученой» математикой, выдумывают всевозможные «формулы» предсказаний будущего, истолкования истори­ческих процессов и т. п. В зависимости от поставленной задачи, способа создания мо­дели и предметной области различают множество типов моде­лей. Существуют общепринятые и широко используемые типы: математическая (в первую очередь), физическая, информа­ционная, численная; однако часто встречаются и модели спе­циальных типов: эвристическая, логическая, концептуаль­ная, сетевая, реляционная и т. д. В технике и быту термином «модель» обозначают некий эта­лон, образец, например: модель автомобиля или утюга, фото­модель, модель художника и т. д. Таким образом, из сказанного следует, что создание, исследо­вание и использование моделей имеет универсальный харак­тер и не является «привилегией» фундаментальной информа­тики и тем более информационных технологий.

Компьютерная технология играет решающую роль в численном исследовании различных мате­матических моделей, которые разрабатываются, например, в атомной и ядерной физике, в гидродинамике атмосферы и океана, в обороне, при освоении космоса и т. д. Многие из таких моделей настолько сложны, что ручные вычисления по ним заняли бы сотни, тысячи и даже миллионы лет матема­тическая; (даже при большом количестве расчетчиков).

Математической моделью называют систему ма­тематических соотношений, описывающих про­цесс или явление, а операции по составлению и изучению таких моделей называют математи­ческим моделированием.


Страница: