|
В настоящее время не существует единого представления о том, что такое
информационные модели. Ниже изложена точка зрения, которую разделяют авторы
данного курса.
Моделирование - это не только процесс создания, но и использование модели.
Модель - это объект, который используется в качестве «заместителя»,
«представителя» другого, моделируемого объекта с определенной целью.
Моделируемый объект принято называть оригиналом или прототипом.
Модель - это не копия, не дубликат оригинала, поскольку в ней всегда отражается
только часть свойств оригинала. Выбор отображаемых свойств, а также выбор
способов их отражения диктуются целями моделирования. Поэтому свойства одного и
того же объекта могут быть отражены в различных моделях.
По способу отражения свойств объектов модели делят обычно на
образные (предметные) и
знаковые.
Однако в одной и той же модели могут присутствовать как образные, так и знаковые
элементы.
Образные элементы модели воспроизводят свойства
оригинала, вызывая у человека при восприятии те же
ощущения (зрительные, слуховые и так далее), что и при восприятии
оригинала.
В знаковых элементах модели свойства объекта не
воспроизводятся, а заменяются знаками какого-либо языка
- обозначаются. Например,
глобус -это модель земного шара, в которой образными элементами являются форма,
цвет океанов, взаимное расположение материков, а знаковыми элементами
-параллели, меридианы, названия морей, островов и других географических
объектов.
Знаковыми элементами модели могут быть как элементы естественных (разговорных),
так и элементы искусственных языков. Примером естественной знаковой модели
объекта может быть любое описание его свойств на русском (английском, китайском
..'.) языке. Примерами искусственных знаковых моделей могут быть: запись мелодии
с помощью нотных знаков, описание соотношений величин с помощью математических
формул, описание состава молекул с помощью химических формул и так далее.
Информационная модель от всех других отличается
тем, что в ней объект заменяется набором его характеристик
(величин). При этом в такой модели явно должны присутствовать и
имена, и значения характеристик.
Понятно, что имена характеристик - это всегда знаковые элементы информационной
модели. А вот среди значений величин могут присутствовать и образные элементы.
Например, карточка из каталога, по которой заказчик выбирает подходящий проект
дома - это информационная модель дома, поскольку
она в явном виде содержит имена и значения характеристик объекта. При этом все
элементы этой модели - знаковые, кроме одного: значение характеристики «внешний
вид» - это образный элемент модели.
Полный каталог товаров магазина - это информационная модель торгового зала
(витрины, отдел а сбыта).
Понятно, что информационные модели различных объектов создавались людьми задолго
до начала «компьютерной эры», напри-
мер: картотеки отделов кадров или библиотечные каталоги. Однако использование
компьютеров внесло существенные изменения в процесс создания и реализации
информационных моделей.
Компьютерные модели объектов - это
информационные модели,
которые создаются и реализуются с помощью
компьютеров.
При создании компьютерной модели нужно обеспечить
достаточно высокий уровень формализации всех знаковых элементов модели.
Компьютерные модели создаются на основании некоторых исходных описаний объектов
и их поведения. Как правило, эти описания выражены средствами естественного
(разговорного) языка и имеют низкий уровень формализации, поскольку один и тот
же объект, свойство или процесс могут быть обозначены и описаны разными
способами в рамках одного такого описания.
Например, один и тот же объект может называться «домом», «жилищем» и
«постройкой», одно и то же его свойство может быть обозначено словами «высотный»
и «многоэтажный» и так далее.
В процессе формализации исходного описания все его элементы стремятся сделать
как можно более однозначными. Например, один и тот же объект или класс объектов
обозначают единственным именем, все процессы описывают по единым правилам и так
далее. В результате получают предварительные компьютерные модели - описания,
содержащие еще элементы естественного языка, но имеющие гораздо более высокий
уровень формализации. На следующем этапе (программирование) получают
окончательные компьютерные модели.
Первом этап
На этапе получения предварительных моделей требуется
выполнение достаточно сложных мыслительных операций:
1.Абстракция (умение описывать не только конкретные, но и абстрактные объекты и
процессы, например: параметры и этапы конкретной шахматной партии и процесса
игры в шахматы «вообще», характеристики конкретного игрока и любого
представителя класса «игрок»);
2.Декомпозиция
(умение описывать объект, как часть целого, а систему -как совокупность
взаимодействующих компонентов);
3.Иерархия (умение описывать отношения между классами и подклассами объектов).
А. Н. Крылов, ссылаясь на слова Больцмана, напомнил, что
единство законов природы выражается в том, что разные явления описываются одними
и теми же дифференциальными уравнениями и, найдя решения уравнений, мы сразу
решаем задачи для целого ряда наук.
В 1919г. академик Н. Н. Павловский пошел дальше. Он поставил задачу таким
образом:
Если одним и тем же уравнением описываются несколько физических явлений, а сами
уравнения настолько сложны, что мы не можем решить их аналитически, То
мы должны взять то явление, которое легче всего воспроизвести в натуре, за
основу, за «модель» и, исследовав эту модель экспериментально, получить решение,
которое можно принять за решение других проблем, описываемых теми же уравнениями
при тех же начальных и граничных условиях.
Второй этап
На втором этапе, уровень формализации повышается уже
главным образом за счет использования искусственных языков программирования. На
этом этапе требуются знания узко профессионального характера: знание систем и
языков программирования, элементов теории информации и кодирования,
функционирования устройств компьютера.
Однако полнота и адекватность окончательной
модели обеспечивается в наибольшей степени той работой, которая должна быть
проделана на первом этапе - при построении предварительной модели!!!.
|
