Информационно моделиране и формализация

Човечеството в своята дейност (научна, образователна, технологична, художествена) непрекъснато създава и използва модели на околния свят. Невъзможно е да се формулират строги правила за изграждане на модели, но човечеството е натрупало богат опит в моделирането на различни обекти и процеси.

Терминът „модел“ в реалния живот има много значения [1, с. 110-113].

някакво опростено подобие на реален обект;
възпроизвеждане на обект в умален или увеличен вид (оформление);
схема, изображение или описание на всяко явление или процес в природата и обществото;
физически или информационен аналог на обект, чието функциониране според определени параметри е подобно на функционирането на реален обект;
определен обект заместител, който при определени условия може да замени оригиналния обект, възпроизвеждайки неговите свойства и характеристики, които ни интересуват, и има значителни предимства или удобства;
нов обект, който отразява някои аспекти на изучавания обект или явление, които са значими от гледна точка на целта на моделирането;
нов обект (реален, информационен или въображаем), различен от оригинала, който има свойства, които са от съществено значение за целите на моделирането и в рамките на тези цели напълно замества оригиналния обект.

Цялото разнообразие от модели е разделено на три класа:

материални (естествени) модели(някои реални обекти - модели, манекени, еталони) - умалени или увеличени копия, които възпроизвеждат външния вид на моделирания обект, неговата структура или поведение;
въображаеми модели(геометрична точка, математическо махало, идеален газ, безкрайност);
информационни модели– описания на моделирания обект на единот езици за кодиране на информация (вербално описание, диаграми, рисунки, карти, рисунки, научни формули, програми и др.).

Нека дадем пълна класификация на информационните модели.

Информационен (абстрактен) модел– описание на обект на произволен език. Абстрактността на модела се проявява във факта, че неговите компоненти са сигнали и знаци (или по-скоро значението, присъщо на тях), а не физически тела.

Описателният моделе словесно описание на обект, изразено с помощта на определен език.

Математически модел- 1) набор от отношения (формули, неравенства, уравнения, логически отношения), написани на езика на математиката, които определят характеристиките на състоянието на обект в зависимост от неговите елементи, свойства, параметри, външни влияния, 2) приблизително описание на обекта, изразено с помощта на математически символи.

Статичните моделипоказват обект в определен момент от време, без да вземат предвид промените, настъпващи в него, като в състояние на покой или равновесие (няма времеви параметър).

Динамичните моделиописват поведението на даден обект във времето.

Детерминистичните моделипоказват процеси, в които няма случайни влияния.

Вероятностни (стохастични) модели– описание на обекти, чието поведение се определя от случайни въздействия (външни или вътрешни); описания на вероятностни процеси и събития, естеството на тяхната промяна във времето не може да бъде точно предвидено.

Симулационен компютърен модел- отделна програма, набор от програми, софтуерен пакет, който позволява, използвайки последователност от изчисления и графично показване на техните резултати, да възпроизвежда (симулира) процесите на функциониране на обекта,системи от обекти, подложени на въздействие върху обекта на различни фактори.

Алгоритмичен симулационен модел -съдържателно описание на обекта под формата на алгоритъм, отразяващ структурата и процесите на функциониране на обекта във времето, като се отчита въздействието на случайни фактори.

Гносеологичен модел– описание на обективните закони на природата.

Концептуалният моделописва идентифицираните причинно-следствени връзки и модели, присъщи на обекта на изследване и съществени в рамките на конкретно изследване.

Чувствени модели- модели на чувства, емоции или модели, които засягат човешките чувства (музика, поезия, живопис, танц).

Аналогов моделе аналог на обект, който се държи като реален обект, но не изглежда като такъв.

изграждане на модели на обекти от реалния живот (обекти, явления, процеси);
подмяна на реален обект с подходящо копие;
изучаване на обекти на познание върху техните модели.

Необходимостта от моделиране възниква в такива области на човешката дейност като познание, комуникация и практически дейности. Аспектите на моделирането се характеризират със свойствата:

външен вид - набор от характеристики;
структура - списък на елементите и указание за връзката между тях;
поведение - промяна във външния вид и структурата с течение на времето.

Нека дефинираме етапите на моделиране:

1. Поставяне на цели за моделиране.

2. Анализ на моделирането на обекта и избор на всички негови известни свойства.

3. Анализ на избрани свойства и определяне на съществени.

4. Избор на модел на презентационна форма.

6. Анализ на получения модел за несъответствие.

7. Анализ на адекватността на получения моделобект и цел на моделирането.

Формализациятае редуцирането на основните свойства и характеристики на обекта за моделиране до избраната форма.

За да изградите модел, трябва да придадете на обекта форма. Същността наформализациятае фундаменталната възможност за разделяне на обект и неговото обозначение. За да обозначите обект, трябва да въведете определен набор от знаци.Знаке елемент от краен набор от отделни елементи. Трябва да се отбележи, че понятието знак е едно от основните понятия на науката. Невъзможно е да се даде точно определение. Затова си струва да се ограничим до посочване на основните характеристики на знака:

1. Способността на знака да действа като заместващо обозначение (обект).

2. Неидентичността на знака и денотата - знакът никога не може напълно да замести означаемото.

3. Полисемия на съответствие "знак - денотат".

Езикъте знакова система, използвана за целите на познанието и комуникацията. Той трябва да вземе предвид характеристиките на езика и да посочи, че езиците могат да бъдат естествени и изкуствени. Правилата на изкуствения език са строго и еднозначно дефинирани, така че такъв език се нарича формализиран.

Процесът на формализиране на текстова информация (представяне на информация под формата на графика, чертеж, диаграма и др.) се извършва с цел нейното недвусмислено разбиране, улесняване и ускоряване на нейната обработка. Можете също така да формализирате оформлението на текста. Този процес се състои в използването на формуляри, формуляри, шаблони на предварително определена и често законно одобрена форма.

Таблици– форма за представяне на информация в удобен за анализ и обработка вид. Таблиците са от типа "обект - обект", "обект - свойство", "обекти - свойства - обекти". Таблицата се характеризиразаглавие, брой колони и техните имена, брой редове и техните имена, съдържание на клетка.

Графика– набор от точки, свързани с линии. Тези точки се наричат върхове на графиката. Линиите, свързващи върховете, се наричат дъги, ако посоката е от един връх към друг, или ръбове, ако посоката е двупосочна.