Понятие и виды информационных моделей

Информационная модель - это отражение исследования части реального мира в виде информации. Для построения информационной модели необходимо пройти ряд стадий. Процесс, проводимый от " объекта познания" до " формальной конструкции", носит название " формализация", а обратный процесс - " интерпретация" - чаще всего используется в познании мира и обучении.

 

В основе информационного моделирования лежат три основных постулата:

1. Все состоит из элементов;

2. Элементы имеют свойства;

3. Элементы связаны между собой отношениями.

Объект, к которому применимы эти постулаты, может быть представлен информационной моделью.

Классификация информационных моделей

По способу описания:

• с помощью формальных языков (язык математики, таблицы, языки программирования, расширение естественного языка человека и т. д.),
• графическое (блок-схемы, диаграммы, графики и т. д.);

по цели создания:

• классификационные (древовидные, генеалогическое дерево, развитие природы по Дарвину, дерево каталогов в компьютере),
• динамические (как правило, строятся на основе решения дифференциальных уравнений и служат для решения задач управления и прогнозирования);

по природе моделируемого объекта:

• детерминированные (определенные), при которых известны законы, по которым изменяется или развивается объект,
• вероятностные (обработка статистической неопределенности и некоторых видов нечеткой информации).

Примеры информационных моделей: паспорт личности; личное дело работника; описание спортивной дисциплины или игры; структура государства и власти; экономическая модель развития общества; структурное построение языка и т. д.

Гипертекст

 

Под гипертекстом понимают систему информационных объектов, объединенных между собой направленными семантическими связями, образующими сеть. Каждый объект связывается с информационной панелью экрана, на которой пользователь может ассоциативно выбирать одну из связей.

Гипертекстовая технология предполагает перемещение от одних объектов к другим с учетом их смысловой, семантической связанности. Обработке информации по правилам формального вывода в гипертекстовой технологии соответствует запоминание пути перемещения по гипертекстовой сети. Пользователь сам определяет подход к изучению материала, учитывая свои индивидуальные способности, знания, уровень квалификации и подготовки.

Гипертекст содержит не только информацию, но и аппарат ее эффективного поиска. Структурно гипертекст состоит из информационного материала, тезауруса гипертекста, списка главных тем и алфавитного словаря.

Информационный материал подразделяется на информационные статьи, состоящие из заголовка статьи и текста. Заголовок содержит тему или наименование описываемого объекта. Информационная статья содержит традиционные определения и понятия, должна занимать одну панель и быть легко обозримой, чтобы пользователь мог понять, стоит ли ее внимательно читать или перейти к другим, близким по смыслу статьям. Текст, включаемый в информационную статью, может сопровождаться пояснениями, примерами, графиками, документами и видеоизображениями объектов реального мира. Ключевые слова для связи с другими информационными статьями должны визуально различаться.

Тезаурус гипертекста - это автоматизированный словарь, отображающий семантические отношения между лексическими единицами информационно-поискового языка и предназначенный для поиска слов по их смысловому содержанию.

Термин " тезаурус" был введен в XIII в. флорентийцем Брунетто Лотики для названия энциклопедии. С греческого языка этот термин переводится как сокровище, запас, богатство. Тезаурус гипертекста состоит из тезаурусных статей, каждая из которых имеет заголовок и список заголовков родственных тезаурусных статей, где указаны тип родства и заголовки тезаурусных статей. Заголовок тезаурусной статьи совпадает с заголовком информационной статьи и является наименованием объекта, описание которого содержится в информационной статье. Формирование тезаурусной статьи гипертекста означает индексирование текста.

Список главных тем содержит заголовки всех справочных статей, для которых нет ссылок с отношениями " род - вид", " часть - целое". Желательно, чтобы список занимал не более одной панели экрана.

Алфавитный словарь содержит перечень наименований всех информационных статей в алфавитном порядке.

Изучая информацию, представленную в виде гипертекста, пользователь может знакомиться с последовательностями блоков данных. Процесс выбора последовательностей этих блоков, т. е. методику вождения пользователя от одного объекта к другому, называют навигацией. При этом выделяют терминологическую навигацию - последовательное движение по терминам, друг из друга вытекающим, и тематическую навигацию, с помощью которой пользователь должен получить для чтения все статьи, необходимые для изучения нужной ему темы.

Компьютерное моделирование

 

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, в тех случаях когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.

Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов - сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.

Различают аналитическое и имитационное моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные) модели реального объекта в виде алгебраических, дифференциальных и других уравнений, а также предусматривающих осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. При имитационном моделировании исследуются математические модели в виде алгоритма(ов), воспроизводящего функционирование исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций.

К основным этапам компьютерного моделирования относятся:

· постановка задачи, определение объекта моделирования;

· разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;

· формализация, то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание программы;

· планирование и проведение компьютерных экспериментов;

· анализ и интерпретация результатов.

На первом этапе анализируется условие задачи, определяются исходные данные и результаты, устанавливается зависимость между величинами, рассматриваемыми в задаче. Некоторые задачи имеют множество способов решения, поэтому необходимо выбрать способ решения (сделать постановку задачи, составить модель задачи). Для этого необходимо определить математические соотношения между исходными данными и результатом. Выполнив перевод задачи на язык математики, получают математическую модель.

Второй этап заключается в составлении алгоритма решения задачи по выбранной модели.

На третьем этапе алгоритм записывается на языке программирования и полученная программа вводится в ЭВМ. Далее проводится отладка программы, т.е. поиск и ошибок. Различают логические и семантические ошибки. Семантические ошибки возникают, когда программист неправильно записывает конструкции языка программирования. Семантические ошибки отыскать легче, т. к. современные трансляторы языков программирования способны их выявить. Логические ошибки возникают, когда инструкции записаны правильно, но последовательность их выполнения дает неверный результат.

Далее проводится тестирование, которое заключается в запуске программы с использованием контрольных примеров - тестов. Тесты выбирают таким образом, чтобы при работе с ними программа прошла все возможные ветви алгоритма, поскольку на каждом из них могут быть свои ошибки.

После отладки и тестирования программа выполняется с реальными исходными данными и проводится анализ полученных результатов, т.е. сопоставление их с экспериментальными фактами, теоретическими воззрениями и другой информацией об изучаемом объекте. Если результаты работы программы не удовлетворяют пользователей по каким-либо параметрам, то производится уточнение модели. При уточнении модели правится алгоритм программы, снова проводятся отладка, тестирование, расчеты и анализ результатов. Так продолжается до тех пор, пока результаты работы программы не будут удовлетворять знаниям об изучаемом объекте.

Общая схема решения задач с помощью ЭВМ выглядит так:

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: