Modelování v informatice je co? Typy a fáze modelování

V tomto příspěvku navrhujeme podrobně diskutovat téma modelování v informatice. Tato část je velmi důležitá pro školení budoucích specialistů v oblasti informačních technologií.

Řešení jakéhokoli problému (průmyslové nebo vědecké) informatiky používá následující řetězec:

Mělo by věnovat zvláštní pozornost koncepci "modelu". Bez přítomnosti tohoto odkazu nebude řešení problému možné. Proč se model používá a co se tímto pojmem rozumí? O tom budeme hovořit v další části.

Model

Modelování v oblasti výpočetní techniky spočívá v sestavení obrazu jakéhokoli objektu v reálném životě, který odráží všechny základní vlastnosti a vlastnosti. Model řešení problému je nezbytný, protože se ve skutečnosti používá v procesu řešení.

Ve školním kurzu informatiky se téma modelování začalo studovat v šestém ročníku. Na počátku dětí je třeba představit koncept modelu. Co to je?

• Zjednodušená podobnost objektu;
• Snížená kopie skutečného objektu;
• Schéma tohoto jevu nebo procesu;
• Obraz jevu nebo procesu;
• Popis tohoto jevu nebo procesu;
• Fyzikální analog objektu;
• Informace analogové;
• Náhradní objekt, který odráží vlastnosti skutečného objektu a tak dále.

Model je velmi široký pojem, jak již bylo zřejmé z výše uvedeného. Je důležité si uvědomit, že všechny modely jsou rozděleny do skupin:

• materiál;
• ideální.

Materiálový model se chápe jako objekt založený na skutečném objektu. Může to být jakýkoli organismus nebo proces. Tato skupina je rozdělena do dvou dalších typů:

• fyzické;
• analog.

Taková klasifikace je podmíněna, protože je velmi obtížné vytvořit jasnou hranici mezi oběma poddruhy.

Ideální model je ještě obtížnější charakterizovat. Je spojena s:

• myšlení;
• představivost;
• vnímání.

Může zahrnovat umělecká díla (divadlo, malba, literatura apod.).

Cíle modelování

Modelování v informatice je velmi důležitou etapou, protože sleduje spoustu cílů. Nyní Vám nabízíme seznámení s nimi.

Především modelování nám pomáhá poznat svět kolem nás. Od nepaměti lidé shromáždili získané poznatky a předali je svým potomkům. Tak byl model naší planety (zeměkoule).

V minulých stoletích bylo provedeno modelování neexistujících objektů, které jsou nyní pevně zakotveny v našich životech (deštník, mlýn a podobně). V současné době je zobrazování zaměřeno na:

• identifikace důsledků jakéhokoli procesu (zvýšení nákladů na dopravu nebo likvidaci chemického odpadu pod zemí);
• zajištění účinnosti rozhodnutí.

Modelování úkolů

V článku jsme zmínili, co je modelování v informatice. Tento proces má některé úkoly, o kterých budeme hovořit v této části.

Jaký je úkol při modelování? Předpokládejme, že máme problém, musíme vyřešit řadu problémů, abychom je odstranili. To znamená, že úkol je problém, který je třeba řešit. Je důležité poznamenat, že všechny úkoly lze rozdělit do dvou velkých skupin.

Slovní model

Jaké jsou modely modelování? Informatika používá pouze dvě metody - informace a matematiku. Je však důležité zmínit ještě jeden model - verbální. O tom mluvíme trochu víc.

Slovní model se týká kategorie ideálu nebo abstrakce. Tento popis pomocí písmen, slov, vět. Mezi tyto modely patří:

• protokol;
• pravidla silnice;
• informace ve vzdělávací literatuře;
• fikce;
• ústní nebo písemný popis objektu, procesu nebo jevu.

Matematický model

Jaké další typy modelů jsou studovány v informatice? Informační modelování a matematické (algoritmické) jsou obvykle rozděleny. Přestože, jak bylo řečeno dříve, hranice verbálních, matematických a informačních modelů jsou velmi podmíněné.

Matematický model jednoduše popisuje jakoukoli situaci z matematického hlediska. Nevšimneme si, že se každý den věnujeme matematickému modelování. Například: Maminka pošle dítě na chléb a mléko. Ví, kolik stojí tyto výrobky v obchodě vedle domu. Nyní je nutné počítat, kolik peněz má dítě dát. Předpokládejme, že mléko stojí 75 rublů a 50 kopek a chleba - 30 rublů 20 kopek. Celý nákup bude činit 105 rublů, 70 kopek (75,5 + 30,2). Toto je příklad matematického modelu.

Informační model

Teď pojďme hovořit o jednom dalším druhu modelů studovaných na školní škole informatiky. Počítačové modelování, které musí zvládnout každý budoucí IT specialist, zahrnuje proces implementace informačního modelu pomocí počítačových nástrojů. Ale co je to, informační model?

Jedná se o seznam informací o objektu. Co popisuje tento model a jaké užitečné informace nese:

• vlastnosti modelovaného objektu;
• jeho stav;
• komunikace s vnějším světem;
• vztahy s vnějšími objekty.

Co může sloužit jako informační model:

• slovní popis;
• text;
• kreslení;
• tabulka;
• schéma;
• kreslení;
• vzorec a podobně.

Charakteristickým znakem informačního modelu je to, že nemůže být dotčen, chuť a tak dále. Neobsahuje materiální ztvárnění, protože je prezentováno formou informací.

Systémový přístup k vytvoření modelu

V jaké třídě školního programu probíhá modelování? Třída informatiky 9 uvádí studenty k tomuto tématu podrobněji. V této třídě se dítě dozví o systematickém přístupu modelování. Navrhujeme hovořit o tom podrobněji.

Začněme pojetí "systému". Jedná se o skupinu vzájemně propojených prvků, které společně provádějí úkol. Pro sestavení modelu se často používá systémový přístup, protože objekt je vnímán jako systém fungující v nějakém prostředí. Pokud je vytvořen nějaký komplexní objekt, pak je systém rozdělen na menší části - subsystémy.

Účel použití

Nyní budeme zvažovat účely modelování (počítačová věda 11 třída). Dříve se říkalo, že všechny modely jsou rozděleny do některých typů a tříd, ale hranice mezi nimi jsou libovolné. Existuje několik znaků, na kterých je obvyklé klasifikovat modely: cíl, oblast znalostí, časový faktor, způsob prezentace.

Pokud jde o cíle, je obvyklé rozlišit následující typy:

• školení;
• zkušený;
• napodobování;
• hra;
• vědecké a technické.

První typ zahrnuje výukové materiály. Na druhé, snížené nebo zvětšené kopie skutečných objektů (model konstrukce, letadlo a tak dále). Simulační model umožňuje předpovědět výsledek události. Simulační modelování se často používá v medicíně a sociální sféře. Například model pomáhá pochopit, jak lidé na tuto nebo tu reformu reagují? Před provedením vážné operace pro transplantaci osoby byly provedeny mnohé experimenty. Jinými slovy, simulační model umožňuje vyřešit problém metodou "zkušební a chyba". Herní model je druh ekonomické, obchodní nebo vojenské hry. Pomocí tohoto modelu můžete předvídat chování objektu v různých situacích. Vědecký a technický model se používá ke studiu procesu nebo jevu (zařízení simulující bleskový výboj, model pohybu planet v solárním systému a tak dále).

Oblast znalostí

Ve které třídě studentů se podrobněji uvádí modelování? Informatika 9. ročníku se zaměřuje na přípravu studentů na zkoušky na přijetí do vysokých škol. Vzhledem k tomu, že na vstupenkách EGE a GIA existují otázky týkající se modelování, je třeba toto téma zvážit co nejpodrobněji. A jaká je klasifikace podle oblasti znalostí? Na základě této funkce se rozlišují tyto typy:

• biologická (například uměle způsobená u chorob zvířat, genetických poruch, maligních novotvarů);
• ekonomický (model chování společnosti, model tvorby tržních cen atd.);
• historický (genealogický strom, modely historických událostí, model římské armády atd.);
• sociologický (model osobního zájmu, chování bankéřů při přizpůsobování se novým ekonomickým podmínkám) a tak dále.

Časový faktor

Podle této charakteristiky existují dva typy modelů:

• dynamické;
• statické.

Již soudit podle jednoho jména, není těžké odhadnout, že první druh odráží fungování, vývoj a změnu objektu v čase. Statika je schopna popisovat objekt v určitém časovém okamžiku. Tento druh je někdy nazýván strukturální, protože model odráží strukturu a parametry objektu, to znamená, že poskytuje část informací o něm.

Příklady dynamický model jsou:

• množina vzorců odrážejících pohyb planet planetární soustavy;
• graf změn teploty vzduchu;
• videozáznamem sopečného výbuchu a tak dále.

Příklady statistického modelu jsou:

• seznam planet solární soustavy;
• mapa oblasti a podobně.

Způsob zastoupení

Pro začátek je velmi důležité říkat, že všechny modely mají formu a formu, jsou vždy vyrobeny z něčeho, jak je reprezentováno nebo popsáno. Podle této charakteristiky je obvyklé klasifikovat modely tímto způsobem:

• materiál;
• nehmotný.

První z nich zahrnuje materiálové kopie existujících objektů. Mohou se dotýkat, čichat a tak dále. Odrážejí vnější nebo vnitřní vlastnosti, akce objektu. Proč potřebujeme materiálové modely? Používají se pro experimentální metodu poznávání (experimentální metoda).

Již dříve jsme oslovili nemateriální modely. Používají teoretickou metodu poznání. Takové modely se obvykle nazývají ideální nebo abstraktní. Tato kategorie je rozdělena do několika poddruhů: imaginární modely a informace.

Informační modely poskytují seznam různých informací o zařízení. Jako informační model mohou působit tabulky, čísla, verbální popisy, diagramy atd. Proč se tento model nazývá nemateriální? Věc je, že se nedá dotknout, protože nemá žádné materiální ztvárnění. Mezi informační modely se rozlišují znaky a vizuální.

Fiktivní model je jednou z etap modelování. Je to kreativní proces, který se odehrává ve fantazii člověka, který předchází vytvoření hmotného předmětu.

Stupně modelování

Téma informatiky 9. třídy "Modelování a formalizace" je velmi náročné. Je povinné studovat. Ve třídě 9-11 je učitel povinen seznámit studenty s fázemi vytváření modelů. To je to, co nyní děláme. Takže jsou rozlišeny následující fáze modelování:

• smysluplné formulace problému;
• matematická formulace problému;
• vývoj s využitím počítače;
• provozování modelu;
• získání výsledku.

Je důležité si uvědomit, že při studiu všechno, co nás obklopuje, se používají procesy modelování, formalizace. Informatika je předmět věnovaný moderním metodám studia a řešení všech problémů. Důraz je kladen na modely, které lze implementovat pomocí počítače. Zvláštní pozornost v tomto tématu by měla být věnována vývoji algoritmu pro řešení řešení pomocí elektronických počítačů.

Vztahy mezi objekty

Teď pojďme trochu promluvit o vztahu mezi objekty. Existují tři typy:

• jeden k jednomu (toto spojení označuje jednosměrná šipka v jednom nebo v druhém směru);
• jeden k mnoha (více odkazů je označeno dvojitou šipkou);
• mnoho k mnoha (takové spojení je označeno dvojitou šipkou).

Je důležité si uvědomit, že odkazy mohou být podmíněné a bezpodmínečné. Bezpodmínečná komunikace zahrnuje použití každé instance objektu. A pouze určité prvky se podílejí na podmínkách.