Když člověk slyší slova „model“ a „modeling“, obvykle mu v hlavě proběhnou obrázky z dětství: malé kopie aut a letadel, zeměkoule, figurína, modely staveb... Tyto a mnohé další věci často odrážejí některé obecné vlastnosti nebo funkce skutečných objektů nebo objektů, pouze ve zjednodušenější podobě. Pomocí takových modelů je možné snadněji vysvětlit vlastnosti originálu. Základním požadavkům modelování podléhá i informační model, jehož příklady jasně a srozumitelně vysvětlují mnohé obtížně srozumitelné procesy.
Cíle
Výše uvedené nás může vést k následujícímu závěru: modely, které jsou podobné skutečným objektům nebo procesům, by neměly odrážet všechny vlastnosti originálů, ale pouze ty vlastnosti, které jsou v určité situaci více žádané pro jejich aplikaci. Není potřeba zobrazovat celou škálu vlastností objektu – to může vést ke komplikacím modelu a nepohodlnosti jeho použití. Proto je velmi důležité pochopit, za jakým účelem byl model vytvořen a jaké jeho parametry by se měly v tomto konkrétním případě odrážet. Při modelování je nutné striktně dodržovat následující logický řetězec: „objekt – cíl – model“.
Informační model. Příklady. Systémová analýza
Při formování cíle modelování vyvstává otázka správnosti a úplnosti vytvoření seznamu kvalit a charakteristik budoucího modelu. Popis modelovacího objektu je často nazýván termínem „informační model“. Příklady jeho použití můžeme vidět v různých podobách: grafické, verbální, tabulkové, matematické a mnoha dalších. Čím přesnější je informační model, tím kvalitativněji a úplněji odráží souhrn vlastností původního objektu. Proto je nutné vybrat pouze ty nejnutnější parametry pro modelování a navázat mezi nimi spojení. Tento proces se nazývá systémová analýza.
Prezentační formulář
Jednou z charakteristik informačního modelu je forma jeho prezentace, která úzce souvisí s účelem vytvoření obrazu. Pokud je jedním z požadavků na projekt jeho viditelnost, pak je použit grafický informační model. Příklady toho není těžké najít: elektrická schémata, mapy oblastí, různé grafy a výkresy. Kromě toho mohou být stejná data, například graf teplotních změn v průběhu měsíce, prezentována v různých formách, například v tabulce nebo textu.
Použití simulace
Když je vytvořen informační model, jeho parametry mohou být použity ke studiu skutečného objektu, předpovídání jeho chování za různých podmínek a provádění výpočtů. Často se používají smíšené informační modely. Příklady použití této formy modelování lze často nalézt ve stavebnictví, kdy se vytvářejí jednotlivé charakteristiky složitého objektu, například budovy, a odrážejí se ve formě výkresů, matematických výpočtů pevnosti a dovoleného zatížení.
Dalším nápadným příkladem smíšeného informačního modelu je geografická mapa s topografickými symboly, nápisy a tabulkami. Takový model může být také prezentován ve formě grafů, diagramů, tabulek, diagramů. Ty jsou konvenčně rozděleny na mapy, vývojové diagramy a grafy.
Klasifikace
Pro usnadnění práce s informačními modely jsou konvenčně rozděleny do několika velkých bloků: podle oblasti použití, podle časového faktoru, podle oboru znalostí a podle formy prezentace. Mohou být také rozděleny podle typu konstrukce (tabulkové, hierarchické a síťové), podle formy prezentace dat (znak a figurativní znak) a podle objektu (popis vlastností objektu nebo procesu).
Typické příklady figurativního informačního modelu
Podoby modelů tohoto typu se vyznačují grafickým vyobrazením předmětu zaznamenaným na nějakém paměťovém médiu (film, papír, karton).
Tento typ modelu zahrnuje různé fotografie, kresby a grafy. Příklady figurativního informačního modelu se často nacházejí ve vzdělávacích institucích, kde plakáty poskytují mnoho informací v grafické podobě. Další možností jeho využití jsou ilustrace v jakékoli školní učebnici, např. schéma formování vojsk v bitvě u Stalingradu. Příklady figurativního informačního modelu můžeme vidět i ve vědeckých organizacích, kde jsou objekty rozděleny podle jejich vnějších charakteristik.
Klasifikace modelů podle času
Modely mohou být statické a dynamické. Charakteristiky objektu v určitém okamžiku jsou popsány statickými informačními modely. Příklady jejich použití najdeme při stavbě domu, kdy se uvažuje jeho pevnost a odolnost proti statickému zatížení. Nebo ve stomatologii, kde je popsán stav dutiny ústní pacienta při aktuální schůzce: počet výplní, přítomnost defektů atd.
Pokud vezmeme v úvahu dynamiku změn stavu pacienta během několika návštěv nebo během několika let, pak bude k popisu stejných charakteristik použit dynamický model.
Příklady dynamických informačních modelů se vyskytují při práci s faktory nebo charakteristikami, které se v čase mění. Patří mezi ně změny teploty, seismické vibrace atd.
Verbální modely
Informační modely zahrnují také verbální modely, které jsou prezentovány v konverzační nebo mentální formě. Říká se jim také „verbální informační modely“. Příklady takového modelování lze pozorovat při řízení auta: člověk analyzuje situaci na silnici, hodnoty na semaforech, rychlost sousedních aut atd. V tomto případě je vyvinut určitý model chování. Pokud je aktuální situace namodelována správně, pak bude tento úsek trasy bezpečný. Pokud ne, je vysoká pravděpodobnost nehody.
Verbální modely zahrnují také říkanku, která probleskla básníkovým mozkem, nebo obraz krajiny, která ještě nebyla namalována na plátno v mysli umělce.
Verbální typ zahrnuje také deskriptivní informační model, což je písemný nebo ústní popis předmětu pomocí jazyka. Příklad deskriptivního informačního modelu: próza v beletristických knihách, popisy v beletrii, textové popisy událostí a předmětů.
Ikonické modely
Pokud se vlastnosti objektu objevují ve formě speciálních znaků a jsou zobrazovány pomocí formálního jazyka, jedná se o znakové informační modely. Jejich příklady nás obklopují ze všech stran: grafy, diagramy, texty atd. 
Znakový a verbální model spolu úzce souvisejí: mentální obraz lze dát do znakové formy a znakový model tvoří určitý mentální obraz. Například po přečtení popisu jevu si člověk vytvoří jeho model pro sebe, a když se s tímto jevem v životě setkal, může jej rozpoznat od vytvořeného modelu.
Znakové informační modely lze rozdělit na geometrické, verbální, matematické, strukturální, logické a speciální.
Matematické modely
Jako symbolickou možnost můžete zvážit matematický informační model. Jeho zvláštností je, že charakteristiky, parametry nebo procesy jsou reprezentovány matematickými vzorci. Tento typ také popisuje vztahy mezi kvantitativními charakteristikami objektů. Například, když známe hmotnost tělesa, můžeme vypočítat rychlost jeho volného pádu v určitém okamžiku. V tomto případě jsou informační objekty obvykle prezentovány v matematické podobě.
Matematické modely lze rozdělit do mnoha typů: statické, dynamické, diskrétní, spojité, simulační, pravděpodobnostní, logické, vícenásobné, algoritmické, herní atd.
Tabulkové modely
Model, jehož objekty nebo vlastnosti jsou prezentovány ve formě seznamu a jejich hodnoty jsou umístěny v buňkách obdélníkové tabulky, se nazývá tabulkový. Jedná se o jeden z nejběžnějších typů přenosu informací. Pomocí tabulek je možné vytvářet statické i dynamické informační modely v různých aplikačních oblastech. V životě toho využíváme např. když tvoříme jízdní řád, TV program, deník počasí atp.
Typy tabulkových informačních modelů
Existují tři typy tabulek: binární, objekt-vlastnost a objekt-objekt. Abyste mohli uvést příklady tabulkových informačních modelů, musíte analyzovat jejich strukturu.
V tabulkách objekt-objekt jsou v prvním řádku a prvním sloupci uvedeny objekty. Zbývající buňky odrážejí vztah mezi nimi. Tabulka, v jejíchž sloupcích a řádcích jsou názvy měst a informační obsah ukazuje přítomnost kvalitativní povahy spojení mezi nimi (přítomnost přímé silnice), může sloužit jako příklad „objektu typu -objekt.
V tabulkách typu „object-property“ obsahuje každý řádek parametry jednoho objektu nebo události a sloupce obsahují informace o jejich charakteristikách nebo vlastnostech. Příkladem tohoto typu struktury mohou být informace o změnách povětrnostních podmínek v různých dnech.
Hierarchické a síťové informační modely
Tabulkové modely jsou užitečné pro systémy malých objektů. Při vytváření složitého systému se model může stát příliš velkým a nepohodlným pro použití právě proto, že je prezentován ve formě obdélníkové tabulky. Pokud například vytvoříte tabulkové schéma linek metra s objekty stanic a označením, zda je mezi nimi přechod nebo křižovatka, pak bude mít taková tabulka obrovskou redundanci - více než deset tisíc hodnot a bude velmi obtížné použít.
Hierarchické systémy jsou obvykle prezentovány graficky, ve formě grafů - spojení mezi objekty rozmístěnými napříč úrovněmi. Všechny prvky vyšších úrovní se skládají z prvků nižších a prvky nižší úrovně patří pouze jednomu prvku vyšší úrovně. Konkrétním příkladem modelu tohoto typu je rodokmen.
Síťové modely jsou kompaktnější, protože odrážejí nejdůležitější spojení mezi objekty. Nejčastěji jsou prezentovány ve vizuální grafické podobě. Příkladem takového modelu sítě je schéma linky metra.
Využití informačních modelů v procesu počítačového modelování
Je vhodné provádět modelování pomocí výpočetní techniky. Samotný proces lze zhruba rozdělit do několika fází.
Nejprve je sestrojen informační model: definice prováděného výzkumu, výběr důležitých parametrů objektu, které tomuto cíli odpovídají, a odstranění nedůležitých parametrů.
Ve druhé fázi je vytvořen formalizovaný model: deskriptivní informační model je vyjádřen pomocí formálního jazyka, vztahy mezi veličinami jsou pevně dané a na jejich změnu jsou kladena nezbytná omezení.
V další fázi se formalizovaný model převede na počítačový, to znamená, že se vypracuje algoritmus, provedou se výpočty, napíší se programy nebo se použije specializovaný software.
Po kontrole správnosti vytvoření modelu a jeho souladu se zamýšleným účelem začíná přímé použití. V případě potřeby se provádějí korekce.
Využití výpočetní techniky výrazně zjednodušuje tvorbu informačních modelů, jejich úpravy a opravy. Simulovaný objekt je možné umístit do libovolného prostředí a testovat jeho chování či transformaci charakteristik za různých podmínek, aniž by byl těmto faktorům vystaven.
1. Doplňte chybějící slova.
2. Pokračujte ve frázích.
a) Model– předmět, který se používá jako „náhrada“, zástupce jiného předmětu (originálu) pro určitý účel.
b) Plnohodnotný (materiální) model
c) Informační model
3. Označte pravdivá tvrzení.
4. Proč je vhodné uchýlit se v prezentovaných situacích k modelování?
5. Určete, které z následujících modelů jsou informační a které přirozené (spojte šipkami).
6. Ke každému z daných modelů zapište akci, kterou lze provést s ním i původním objektem, a také akci, kterou s modelem provést nelze.
7. Popište příklady použití modelů pro:
8. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.1 „Modely objektů a jejich účel“. S jakou metodou porozumění světu kolem vás jste byli seznámeni? Popište to.
9. Zadejte informační modely.
10. Označte dvojice objektů, o kterých lze říci, že jsou ve vztahu „Objekt – Model“.
11. Vyplňte schéma typů informačních modelů.
12. Uveďte příklady:
a) obrazový informační model – kresby, kresby
b) informační model znaku – slovní popis, vzorce
c) smíšený informační model – tabulky, grafy, diagramy, diagramy (mapy, grafy, vývojové diagramy)
13. Setkali jste se s informačními modely v běžném životě? Uveďte příklad.
Tabulky se vzorci a fyzikálními charakteristikami.
Rozvrh lekcí.
Různé grafiky.
Vzorce v matematice, fyzice.
Výkresy různých mechanismů.
Fotografie, ilustrace v učebnicích a plakátech.
14. Pozorně si přečtěte text článku 2.2 „Informační modely“. Vytvořte si plán parafrázování tohoto odstavce.
15. Použijte učebnici dějepisu a uveďte příklad verbálního modelu historické události.
Důsledky událostí 13. století:
události tohoto století znamenaly počátek obrany ruských zemí před zeměmi západní Evropy;
Jho Zlaté hordy způsobilo obrovské škody ekonomickému, politickému a kulturnímu rozvoji Ruska.
16. Použijte učebnici zeměpisu a uveďte příklad verbálního modelu geografického objektu nebo přírodního procesu.
Oceán je hlavním strážcem vody, která již dlouho udivuje badatele neobvyklostí svých vlastností.
Voda prostupuje celým zeměpisným obalem a vykonává v něm různé práce.
17. Použijte učebnici biologie a uveďte příklad verbálního modelu objektu flóry nebo fauny.
Symbióza je vzájemně prospěšný vztah mezi dvěma organismy.
18. Uveďte příklady:
a) polysémantická slova: klíč (zámku) – klíč (pružina), pero (na psaní) – klika (dveře), křídlo
železo - list (dřevo)
b) použití slov v doslovném a přeneseném významu:
jarní počasí – jarní nálada, zlaté předměty – zlaté ručičky, hračka pro děti – být hračkou v něčích rukou
c) synonymní slova: sklad - sklad, nemoc - nemoc, hroch - hroch, klíč - jaro, relaxace - relaxace, radost - zábava
d) slova - homonyma: klíč (od zámku) - klíč (jaro), kosa (vlas) - kosa (nářadí), luk (zbraň) - cibule (rostlina)
e) slova – profesionalita:…víceméně industrializace, individualizace, postižená oblast, diferenciál, integrál, relaxace, motivace, ekonomický rozvoj.
19. a) Jaký model vztahů mezi lidmi je postaven v bajce I. A. Krylova „Vlk a beránek“? Uveďte řádky bajky, které podpoří váš nápad.
Zde je příklad autoritářského stylu vztahů. Na jedné straně je vlk zosobněním síly a na druhé straně je beránek zosobněním slabosti. Řádky: „Vidí beránka, usiluje o kořist“ a „u silných jsou na vině vždy bezmocní“ potvrzují naše myšlenky.
b) Jaké modely lidských postav jsou postaveny v bajce I. A. Krylova „Vážka a mravenec“? Uveďte řádky bajky, které podpoří váš nápad.
Do kontrastu se staví model bezstarostného typu postavy (vážka) a pracovitého (mravenec). Řádky: „kdo chce mít v zimě plno“ a „zpíval jsi dál? Tohle je dohoda: tak běž tančit!”
20. Přísloví, rčení a populární výrazy jsou jedinečné modely, které používáme v řeči, abychom jí dodali obraznost a emocionalitu. Přečtěte si příběhy o původu rčení a popište moderní situace, pro které slouží jako vzory.
21. Vytvářejte a nahrávejte pokračování.
22. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.3 „Verbální informační modely“. Odpovězte písemně na otázku „Proč není přirozený jazyk vždy vhodný pro vytváření informačních modelů“?
23. Sestavte matematický model pro řešení úlohy.
Jedno balení obsahuje n keramických dlaždic o rozměrech 33 cm x 33 cm Kolik balení dlaždic bude potřeba na položení podlahy v obdélníkové koupelně o rozměrech cm x b cm?
Nechť X je požadovaný počet balíků, pak:
Х=(axb)/(33x33)/n
24. Sestrojte grafický model pro řešení úlohy.
Z bodu A do bodu F vede rovná silnice dlouhá 35 km. Autobusové zastávky se nacházejí v bodech B, C, D, E. Je známo, že AC = 12 km, BD = 11 km, CE = 12 km, DF = 16 km. Najděte vzdálenost: AB, BC, CD, DE a EF.
25. Proč lze níže uvedený obrázek považovat za geometrický model vzorce
26. Zahradník má 22 metrů drátu, kterým chce na zemi vyznačit hranici budoucího záhonu. Tvar záhonu si musí vybrat z následujících možností:
Velikost jedné klece je 1 m x 1 m. Bude mít zahradník dostatek drátu na vyznačení hranice každého z prezentovaných záhonů?
Na 1. potřebujete 20 m, na 2. -22 m, na 3. - 22 m, na 4. - 24 m.
→ stačí jen na 4. záhon.
27. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.4 „Matematické modely“. Odpovězte písemně na otázku: „Proč je hlavním jazykem informačního modelování ve vědě jazyk matematiky, a nikoli přirozený jazyk?
28. Uveďte příklad tabulek, se kterými jste se setkali ve škole.
29. Uveďte příklad tabulky, se kterou se setkáváte v běžném životě.
30. Uveďte hlavní prvky struktury správně naformátované tabulky, označte místa obecných, horních a postranních nadpisů a také řádek, sloupec a buňku tabulky.
31. Napište základní pravidla pro navrhování tabulek.
1. Název tabulek by měl dávat představu o informacích v ní obsažených.
2. Nadpisy sloupců by měly být krátké, neměly by obsahovat zbytečná slova a pokud možno zkratky.
3. Tabulka musí uvádět měrné jednotky. Pokud jsou společné pro celou tabulku, jsou uvedeny v názvu tabulky (buď v závorce nebo oddělené čárkou za názvem). Pokud se měrné jednotky liší, jsou uvedeny v záhlaví řádků nebo sloupců.
4. Je vhodné, aby byly vyplněny všechny buňky tabulky. V případě potřeby se do nich zadávají následující symboly:
?- údaje neznámé,
8-data nejsou možná,
↓-data musí být převzata z překrývající buňky.
32. Proveďte nezbytná doplnění diagramu.
33. Uveďte příklad tabulky typu „objekty - vlastnosti“.
34. Uveďte příklad tabulky typu „objekty - objekty - jeden“.
35. Uveďte příklad tabulky typu „objekty – objekty – několik“.
36. Uveďte příklad tabulky typu „objekty - vlastnosti - objekty“.
37. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.5 „Tabulkové informační modely“. Odpovězte písemně na otázku: Jaké jsou výhody a nevýhody tabulkových informačních modelů?
38. Pět přátel žije v malém městě: Ivanov, Petrov, Sidorov, Grishin a Alekseev. Jejich profese jsou různé: jeden je malíř, další je mlynář, třetí je truhlář, čtvrtý je pošťák, pátý je kadeřník. Petrov a Grishin nikdy nedrželi v ruce štětec. Ivanov a Grishin se ještě chystají navštívit mlýn, kde pracuje jejich přítel. Petrov a Ivanov žijí ve stejném domě s pošťákem. Ivanov a Sidorov si každou neděli hrají na městečka s tesařem a malířem. Petrov koupil sobě a mlynáři lístky na fotbal. Určete povolání každého ze svých přátel.
39. Studenti pedagogického ústavu uspořádali popový kvartet. Michail hraje na saxofon. Klavírista studuje na Geografické fakultě. Bubeník se nejmenuje Valery a student se nejmenuje Leonid. Michail nestuduje na katedře historie. Andrey není pianista ani biolog. Valery nestuduje Fyzikální fakultu a bubeník nestuduje Historickou fakultu. Leonid nehraje na kontrabas. Na jaký nástroj hraje Valery a na jaké fakultě studuje?
(reklamní)
40. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.6 „Tabulkové řešení logických úloh“. Popište třídu logických problémů, které lze pohodlně řešit pomocí tabulek.
41. Ministudie. Zaznamenávejte si během týdne do tabulky čas, který strávíte učením se ve škole, přípravou úkolů, pomoc v domácnosti, aktivní odpočinek, spánek a další.
Na vlastní pěst
Napište krátký text o tom, jak váš týden probíhá. Zhodnoťte, jak váš týden probíhá. Co byste chtěli změnit, abyste svůj čas využívali efektivněji?
Na vlastní pěst
42. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.7 „Výpočtové tabulky“. Formulujte hlavní rys výpočetních tabulek.
43. Zvažte celkový vzhled aplikace Microsoft Excel. Pomocí šipek spojte štítky s odpovídajícími prvky okna, které znáte z práce s aplikací Microsoft Word.
44. Pozorně si přečtěte text článku 2.8. "Tabulky". Formulujte hlavní výhody, které poskytuje zpracování informací pomocí tabulek oproti ručnímu zpracování.
45. Provádějte pozorování počasí ve vaší lokalitě po celý měsíc. Výsledky pozorování zaznamenejte do tabulky.
46. Během týdne si do tabulky zaznamenejte, jak hospodaříte se svým volným časem: kolik času věnujete čtení knih, kolik sledování televizních pořadů, kolik komunikaci s přáteli atd.
Na vlastní pěst
Analyzujte, jak využíváte svůj osobní čas. Napište o tom krátký text.
Na vlastní pěst
47. Každý školák každoročně odpočívá o prázdninách, víkendech a prázdninách. Ve všech zbývajících dnech se má student učit. V souladu s regulačními právními akty platnými v Ruské federaci se za nepracovní svátky považují: 1. – 5. ledna, 7. ledna, 23. února, 8. března, 1. května, 9. května, 12. června, 4. listopadu. Připadne-li nepracovní volno na víkend, poskytuje se další nepracovní den.
V kalendáři 2007 označte všechny dny pracovního klidu (víkendy a svátky) červenou značkou a dny dovolené zelenou značkou.
Na vlastní pěst
48. Proveďte krátký průzkum mezi příbuznými, přáteli, známými nebo sousedy na následující otázky:
1) Co čtete (naučné nebo vědecké, populárně naučné, beletrii, lesklé časopisy a noviny)?
2) Kolik času denně trávíte čtením (až 30 minut, od 30 minut do 1 hodiny, více než 1 hodinu)?
Rozhovor alespoň s 10 lidmi. Prezentujte informace v tabulkách.
Na vlastní pěst
49. Výsledek náhlého dopadu jakéhokoli faktoru prostředí na lidské tělo se nazývá zranění.
Na základě diagramu představujícího strukturu dětských úrazů vytvořte vhodný slovní popis. Podložte to příklady ze skutečného života.
Podle statistik úrazů dětí za rok 2002 bylo zaznamenáno:
45 % - domácí případy,
36 % - ulice,
11 % - škola,
4 % - silnice,
4 % - sportovní úrazy
Uveďte příklady sami.
50. Údaje o růstu světové populace jsou prezentovány pomocí tabulky, sloupcového grafu a grafu.
Který z prezentovaných informačních modelů dává nejjasnější představu o růstu populace a proč?
Z prezentovaných modelů poskytuje diagram nejvizuálnější znázornění růstu populace.
Tento diagram zajišťuje přesnost a jasnost informací. Pomocí tohoto diagramu je vhodné porovnávat populaci různých období.
51. Zápas.
52. V dílně jsou zaměstnáni pracovníci tří odborností - soustružníci (T), mechanici (S) a frézaři (F). Každý pracovník má pozici nejméně druhou a nejvýše pátou. Diagram a) ukazuje počet pracovníků s různými kategoriemi a diagram b) ukazuje rozdělení pracovníků podle specializace. Každý pracovník má pouze jednu specializaci a jednu hodnost.
53. Do tabulky se zadávají následující počáteční údaje a kalkulační vzorce:
54. Pozorně si přečtěte text odstavce 2.9 „Grafy a diagramy“. Formulujte hlavní výhody a nevýhody, které diagramy mají.
55. Stručně popište reálnou situaci, ve které jste vy nebo vaši rodinní příslušníci schéma využili.
Při opravách rádií používají elektrotechnici elektrická schémata.
Při cestování je vhodné používat mapy tras.
Mapy metra pomáhají člověku v navigaci při pohybu.
Existují vizuální schémata akcí v různých situacích.
Plány bytů pomáhají při vytváření designových řešení.
56. Pokračujte ve větách:
a) Diagram je reprezentace nějakého objektu obecně, hlavní pojmy pomocí symbolů.
b) Zeměpisná mapa nám poskytuje zmenšený zobecněný obraz zemského povrchu v rovině v té či oné soustavě symbolů.
c) Kresba je konvenční grafický obraz předmětů s přesným poměrem jejich velikostí, získaný promítací metodou.
d) Blokové schéma je jedním z nejvizuálnějších způsobů zápisu algoritmů; v tomto případě se používají konvence.
57. Jaké hodnoty budou mít proměnné aab po provedení algoritmu?
61. Vztah mezi prvky množin X a Y je dán rovnicí y=x+1. Nakreslete tento vztah pomocí grafu, pokud X=(3,6,9,12), Y=(7,10,13).
62. Sestavte strom adresářů pomocí následujících plně kvalifikovaných jmen souborů.
63. Na základě víceúrovňového seznamu „Zařízení osobního počítače“ (práce 5 počítačové dílny) vytvořte stromový diagram vztahů.
64. Tabulka ukazuje náklady na dopravu mezi sousedními železničními stanicemi. Čísla na průsečících řádků a sloupců tabulky označují náklady na cestu mezi odpovídajícími sousedními stanicemi. Pokud je průsečík řádku a sloupce prázdný, pak stanice nesousedí.
65. Tabulka ukazuje náklady na dopravu mezi sousedními železničními stanicemi.
66. Tabulka ukazuje náklady na dopravu mezi sousedními železničními stanicemi.
Náklady na cestu po trase jsou součtem nákladů na cestování mezi odpovídajícími sousedními stanicemi. Najděte nejnižší náklady na cestu z A do B.
67. Sergey je velkým fanouškem skateboardingu. Často chodí do obchodu Sport, aby zjistil ceny určitého zboží. V tomto obchodě si můžete koupit plně sestavený skateboard. Můžete si ale koupit plošinu, jednu sadu 4 koleček, jednu sadu 2 držáků koleček a sadu kovových a pryžových dílů (ložiska, gumová těsnění, šrouby a matice) a sestavit si svůj vlastní skateboard.
Ceny tohoto zboží jsou uvedeny v tabulce:
68. Pro tvorbu řetízků je povoleno použít pět druhů korálků, označených písmeny A, D, G, O, U. Každý řetízek se musí skládat ze tří korálků a je třeba dodržovat následující pravidla:
1) na prvním místě je jedno z písmen: A, O, U;
2) po samohlásce v řetězci nemůže být opět samohláska a po souhlásce nemůže být souhláska;
3) poslední písmeno nemůže být A.
Zapište všechny řetězce, které lze pomocí těchto pravidel postavit.
69. Zapište si základní pojmy z kapitoly 2 „Informační modelování“ a uveďte jejich definice.
Modelka - předmět, který se používá jako „náhrada“, zástupce jiného předmětu (originálu) pro určitý účel.
Informační model– popisy původních objektů v kódovacích jazycích.
Plnohodnotný (materiální) model– skutečné předměty, ve zmenšené nebo zvětšené podobě, reprodukující vzhled, strukturu a chování předmětu.
Matematický model– model vytvořený pomocí matematických pojmů a vzorců.
Verbální model– popis situace, události, procesu přirozeným jazykem.
Stůl– seznam informací, číselných údajů, přenesených do konkrétního systému a uspořádaných do sloupců; druh informačních modelů. Používá se k popisu řady objektů, které mají stejné sady vlastností.
Tabulka typu „objekty - objekty - několik“ (UN) je tabulka obsahující informace o několika vlastnostech dvojic objektů patřících do různých tříd.
Tabulka typu „objekty - objekty - jeden“ (LLC) je tabulka obsahující informace o jediné vlastnosti dvojic objektů, nejčastěji patřících do různých tříd.
Tabulka typu "objekty - vlastnosti" (OS) je tabulka obsahující informace o vlastnostech jednotlivých objektů patřících do stejné třídy.
Tabulka typu „objekty - vlastnosti - objekty“ (OSO) je tabulka obsahující informace o vlastnostech dvojic objektů patřících do různých tříd a také o jednotlivých vlastnostech objektů jedné z tříd.
Výpočetní tabulka– tabulka, ve které jsou hodnoty některých vlastností vypočteny pomocí hodnot jiných vlastností ze stejné tabulky.
Systém– reprezentace nějakého předmětu obecně, hlavní rysy pomocí symbolů.
Informační model– model objektu, prezentovaný ve formě informace, která popisuje parametry a proměnlivé veličiny objektu, které jsou pro tuto úvahu zásadní, spojení mezi nimi, vstupy a výstupy objektu, a který umožňuje napájet modelovat informace o změnách vstupních veličin, pro simulaci možných stavů objektu.
Informační modely se nelze dotknout ani vidět, nemají hmotné ztělesnění, protože jsou postaveny pouze na informacích. Informační model je soubor informací, které charakterizují podstatné vlastnosti a stavy objektu, procesu, jevu a také vztah k vnějšímu světu.
Informační model je formální model omezeného souboru faktů, konceptů nebo instrukcí navržený tak, aby uspokojil konkrétní požadavek.
K sestavení informačního modelu je nutné projít řadou fází, které jsou uvedeny v diagramu 3. Proces prováděný od „předmětu poznání“ k „formální konstrukci“ se nazývá „formalizace“ a opačný proces - „interpretace“ – nejčastěji se používá při poznávání světa a učení .
Informační modelování je založeno na třech postulátech:
vše se skládá z prvků;
prvky mají vlastnosti;
prvky jsou propojeny vztahy.
Objekt, na který se tyto postuláty vztahují, může být reprezentován informačním modelem.
Etapy budování informačního modelu.
F Předmět poznání I
O Poznávání předmětů N
P Osobní prezentace T
M Vytvořil myšlenku E
A „živé“ slovo R
L Psané slovo P
I Vědecký text R
Z Formální konstrukce E
Klasifikace informačních modelů:
- podle způsobu popisu:
Používání formálních jazyků (matematický jazyk, tabulky, programovací jazyky, rozšíření lidského přirozeného jazyka atd.);
Grafika (vývojové diagramy, diagramy, grafy atd.).
- podle účelu vytvoření:
Klasifikace (stromová, rodokmen, počítačový adresářový strom);
Dynamické (zpravidla jsou stavěny na základě řešení diferenciálních rovnic a používají se k řešení řídicích a předpovědních úloh).
- podle povahy modelovaného objektu:
Deterministický (určitý), pro který jsou známy zákonitosti, kterými se předmět mění nebo vyvíjí;
Pravděpodobnostní (zpracování statistické nejistoty a některých typů fuzzy informací).
Historický původ a metodologický význam pojmů model a analogie.
Slovo „model“ pochází z latinského slova „modulus“, což znamená „měřit“, „vzorek“. Jeho původní význam byl spojen s uměním stavby a téměř ve všech evropských jazycích se používal k označení obrazu nebo prototypu nebo věci podobné v určitém ohledu jiné věci.
Modelování ve vědeckém bádání se začalo využívat již ve starověku a postupně zachycovalo nové oblasti vědeckého poznání: technický design, stavebnictví a architekturu, astronomii, fyziku, chemii, biologii a nakonec i společenské vědy. 20. století přineslo metodě modelování velký úspěch a uznání téměř ve všech odvětvích moderní vědy. Metodiku modelování však již dávno vyvíjejí jednotlivé vědy nezávisle na sobě. Neexistoval jednotný systém pojmů, jednotná terminologie. Teprve postupně se začala realizovat role modelování jako univerzální metody vědeckého poznání.
Termín „model“ je široce používán v různých oblastech lidské činnosti a má mnoho významů. V této části se budeme zabývat pouze těmi modely, které jsou nástroji pro získávání znalostí.
Tím pádem, Modelka– zjednodušená představa skutečného předmětu, procesu nebo jevu. Model je hmotný nebo mentálně imaginární objekt, který v procesu výzkumu nahrazuje původní objekt tak, aby jeho přímé studium poskytlo nové poznatky o původním objektu.
Pod simulací rozumí procesu konstrukce, studia a aplikace modelů. Úzce souvisí s takovými kategoriemi, jako je abstrakce, analogie, hypotéza atd. Proces modelování nutně zahrnuje konstrukci abstrakcí, odvození z analogie a konstrukci vědeckých hypotéz. Modelování– budování modelů pro výzkum a studium objektů, procesů, jevů.
Modely objektů musí odrážet něco, co skutečně existuje. Objektové modely jsou proto často chápány jako abstraktní zobecnění reálných objektů. Například modely objektů mohou být kopiemi architektonických struktur, sluneční soustavy, struktury parlamentní moci v zemi atd. Model může popisovat jevy živé i neživé přírody, a to nejen jeden, ale celou třídu jevů se společnými vlastnostmi. Modely předmětů nebo jevů odrážejí vlastnosti originálu – jeho charakteristiky, parametry.
Můžete také vytvářet modely procesů, např. simulovat akce na hmotných objektech: postup, postupné změny stavů, fáze vývoje jednoho objektu nebo jejich systému. Příklady jsou dobře známé: jedná se o modely ekonomických nebo environmentálních procesů, vývoje vesmíru nebo společnosti atd.
Metodický základ pro modelování.
Teorie modelování je založena na systémovém přístupu. Systémový přístup spočívá v tom, že se výzkumník snaží studovat chování systému jako celku, spíše než se zaměřovat na jeho jednotlivé části. Tento přístup je založen na poznání, že i když má každý prvek nebo subsystém optimální konstrukční nebo funkční charakteristiky, výsledné chování systému jako celku může být pouze suboptimální kvůli interakci mezi jeho jednotlivými částmi.
Rostoucí složitost organizačních systémů a potřeba překonat tuto složitost vedly k tomu, že se systémový přístup stal stále potřebnější výzkumnou metodou.
Určitý soubor prvků uvažovaného systému může být reprezentován jako jeho subsystém. Předpokládá se, že subsystémy zahrnují některé nezávisle fungující části systému. Pro zjednodušení postupu výzkumu je proto zpočátku nutné správně identifikovat subsystémy komplexního systému, tedy určit jeho strukturu. Struktura systému je časově stabilní soubor vztahů mezi jeho komponentami (subsystémy). A u systémového přístupu je důležitým krokem určení struktury studovaného a popisovaného systému.
Systém je celek složený z částí. Systém je soubor prvků, které jsou ve vzájemných vztazích a spojeních a tvoří určitou celistvost a jednotu.
Počítačový model.
Počítačový model– model implementovaný pomocí softwarového prostředí.
Když pracujete s počítačem jako s nástrojem, musíte mít na paměti, že pracuje s informacemi. Proto by se mělo vycházet z toho, jaké informace a v jaké formě dokáže počítač vnímat a zpracovávat. Moderní počítač je schopen pracovat se zvukem, videem, animací, textem, diagramy, tabulkami atd. Ale abyste mohli využívat celou řadu informací, potřebujete hardware (Hardware) i software (Software). Oba jsou nástroje pro počítačové modelování. Nyní existuje široká škála programů, které vám umožňují vytvářet různé typy počítačových ikonických modelů: textové procesory, editory vzorců, tabulkové procesory, systémy pro správu databází, profesionální designové systémy a také různá programovací prostředí.
Moderní počítače poskytují dostatek příležitostí pro modelování různých jevů a procesů. Počítač by ve vzdělávacím procesu neměl pouze nahradit tabuli, plakát, film a diaprojektor nebo přirozený experiment. Taková náhrada je vhodná pouze v případě, že použití počítače poskytne významný dodatečný efekt ve srovnání s používáním jiných učebních pomůcek.
Počítačové modelování (CM) je perspektivní metodou pro zkvalitnění vzdělávacího procesu. V moderním vědeckém poznání nabývá stále většího významu a navíc se v současnosti stává oblíbeným didaktickým prostředkem. Zvažme tento směr podrobněji.
Předmětem CM je studium procesů a jevů pomocí počítače, který v tomto případě funguje jako experimentální nastavení. Při použití CM k řešení problémů se rozlišují fáze formulace problému, vývoj modelu, počítačový (výpočetní) experiment a analýza výsledků modelování. Pokud výsledky simulace nesplňují cíl, pak je potřeba vrátit se k předchozím fázím.
Matematické modely.
Matematické modelování umožňuje vytvořit popis probíhajícího procesu pomocí matematických symbolů a závislostí.
Matematický model je soubor matematických objektů a vztahů mezi nimi, který adekvátně odráží vlastnosti a chování zkoumaného objektu. Model je považován za adekvátní, pokud odráží zkoumané vlastnosti s přijatelnou přesností. Přesnost se posuzuje mírou shody mezi hodnotami výstupních parametrů předpovězených během výpočtového experimentu na modelu a jejich skutečnými hodnotami.
Matematický model pokrývá třídu nedefinovaných (abstraktních, symbolických) matematických objektů, jako jsou čísla nebo vektory, a vztahy mezi těmito objekty.
Matematický vztah je hypotetické pravidlo spojující dva nebo více symbolických objektů. Mnoho vztahů lze popsat pomocí matematických operací, které spojují jeden nebo více objektů s jiným objektem nebo množinou objektů (výsledek operace).
Matematický model bude reprodukovat vhodně vybrané aspekty fyzikální situace, pokud lze vytvořit pravidlo korespondence spojující konkrétní fyzické objekty a vztahy s konkrétními matematickými objekty a vztahy. Poučná a/nebo zajímavá může být také konstrukce matematických modelů, pro které neexistují ve fyzickém světě analogy. Nejběžněji známé matematické modely jsou systémy celých a reálných čísel a euklidovská geometrie; definujícími vlastnostmi těchto modelů jsou víceméně přímé abstrakce fyzikálních procesů (počítání, řazení, porovnávání, měření).
Objekty a operace obecnějších matematických modelů jsou často spojeny s množinami reálných čísel, které lze vztáhnout k výsledkům fyzikálních měření.
Čísla, proměnné, množiny, vektory, matice atd. fungují jako matematické objekty.
Klasifikace matematických modelů na základě charakteristik použitého matematického aparátu.
Když člověk slyší slova jako „modelování“, „model“, představí si obrazy z dětství: modely domů, malých aut, letadel, zeměkoule. Právě pomocí těchto zjednodušených možností se odrážejí funkce a vlastnosti pravých předmětů a předmětů. Při pohledu na příklady informačních modelů je mnohem snazší pochopit podstatu a účel samotného originálu.
Hlavní účel modelování
Příklady grafických informačních modelů jsou běžné v každodenním životě. Právě s jejich pomocí lze vizualizovat složitost skutečných procesů. Jsou podobné skutečným předmětům, ale mají pouze ty vlastnosti, které budou v určité situaci požadovány. Příklady informačních modelů ukazují, že nemá smysl dávat jim absolutně všechny charakteristiky skutečného objektu. Koneckonců, struktura bude muset být výrazně komplikovaná, její použití bude nepohodlné.
Je důležité pochopit, jaký je hlavní účel vytvoření modelu a v jaké situaci bude použit. Na základě těchto vlastností je vytvořená zmenšená kopie skutečného objektu vybavena určitými parametry. V moderním modelingu se snaží dodržovat jasnou posloupnost. Zahrnuje vytvoření samotného objektu, stanovení cíle pro vytvoření menší kopie a stanovení jeho hlavních charakteristik.
Systémová analýza
Pokud analyzujete příklady informačních modelů, musíte se zaměřit na verbální, grafické, matematické a tabulkové možnosti. Pokusme se identifikovat nejdůležitější parametry, které jsou pro modelování nezbytné, a také najít vztah mezi nimi. Proces týkající se kompilace souboru vlastností skutečného objektu za účelem vytvoření jeho zmenšené kopie se obvykle nazývá systémová analýza.
Možnost prezentace
Příklady informačních modelů různého typu potvrzují důležitost nalezení optimální formy jejich znázornění. Právě to je spojeno s vytvářením určitého obrazu o skutečném předmětu. Mezi hlavní požadavky na projekt patří přední pozice zviditelnění. Poskytuje ji informační grafický model. Pojďme si o tom povědět podrobněji.
Dát grafické příklady je docela snadné. Mohou to být mapy určité oblasti oblasti, elektrická schémata, různé výkresy a grafy. Za zajímavé lze považovat, že stejnou studovanou hodnotu, například průměrnou denní teplotu vzduchu, lze prezentovat v různých podobách. Může být vyjádřen ve formě tabulky, souřadnicového systému nebo textu. Příklad konstrukce informačního modelu za použití stejných dat se používá jak ve všeobecných vzdělávacích institucích, tak ve vysokoškolském vzdělávání.
Aplikace simulace
Jakmile je vytvořen prototyp skutečného objektu, lze jeho parametry použít k seznámení se s originálem, předpovídání chování studovaného objektu v závislosti na podmínkách a provádění nezbytných výpočtů. Příklady modelů informací o objektech naznačují, že je často pohodlnější používat smíšené možnosti. Kde takovou symbiózu najít? Příklady informačních modelů se smíšeným pohledem jsou ve stavebnictví běžné. Umožňují určit pomocí předběžných matematických výpočtů optimální zatížení různých částí budovy a zabránit „sedání“ základů.
Živými příklady grafických informačních modelů smíšeného typu jsou různé geografické mapy. Jsou doplněny tabulkami, vysvětlujícími nápisy a topografickými speciálními symboly. Navíc v geografii často používají diagramy, grafy a diagramy. Ty jsou rozděleny na grafy, bloky, mapy.
O klasifikaci modelů
Aby byla práce s vytvořenými modely pohodlná, existuje jejich podmíněné rozdělení do bloků:
- podle oblastí použití;
- obory znalostí;
- časový faktor;
- typ prezentace.
Navíc je možné dělit podle typu konstrukce na síťové, hierarchické a tabulkové typy. V závislosti na typu prezentace dat existují různé příklady grafických informačních modelů symbolického nebo obrazně symbolického typu. Reálný objekt lze považovat za použití popisu jeho vlastností nebo analýzy principu jeho fungování.
Příklady figurativního informačního modelu
Řekněme, že učitel zadal studentům během hodiny úkol: uveďte příklady grafických informačních modelů. Co je pro to potřeba udělat? Pro začátek si můžete vybrat možnosti zaznamenané na papíře. Mohou být považovány za jakékoli zeměpisné mapy, kresby, fotografie, grafy. Podobných příkladů je ve vzdělávacích institucích poměrně hodně. Ostatně jedním z hlavních způsobů vizuálního učení je prezentovat studovanou látku v grafické a tabulkové formě.
Nejen v hodinách zeměpisu nabízí učitel svým žákům četná schémata a mapy. Předmět, jako je historie, také úzce souvisí s kresbami, grafy a různými tabulkami. Řekne-li učitel dějepisu svému žákovi: „Uveďte příklady grafických informačních modelů souvisejících s bitvou u Stalingradu“, dítěti stačí otevřít atlas na správné stránce. Pomocí šipek a barevných akcentů mapa odráží všechny hlavní body týkající se této legendární události. Kromě vzdělávacích institucí se varianty figurativního informačního modelu nacházejí také ve vědeckých institucích, které se specializují na dělení předmětů podle jejich vnějších charakteristik.
Rozdělení modelů podle času
Existují dynamické a statické možnosti. Jsou výrazně odlišné. Statické informační modely předpokládají studovaný objekt v určitém časovém období. Jejich příklady lze nalézt při stavbě budovy. Konstrukce zahrnuje počáteční výpočty pevnosti a odolnosti proti statickému zatížení. Ve stomatologii existují statické možnosti. Při popisu stavu ústní dutiny pacienta během lékařské prohlídky lékař zaznamenává přítomnost různých defektů a počet výplní.
S pomocí zubního lékaře bude analyzovat dynamiku změn stavu chrupu člověka za určité časové období. Například za poslední rok nebo od předchozího jmenování. S dynamickými informačními modely se také setkáváme při práci s charakteristikami nebo faktory, které implikují změny v čase. Mezi takové parametry patří seismické vibrace, teplotní skoky a změny vlhkosti vzduchu.
Verbální informační modely
Tuto skupinu jasně vysvětluje příklad studentova informačního modelu. Při odpovídání na otázky navržené učitelem dítě používá slovní popis jevu nebo procesu. Například při rozhovoru o pravidlech chování chodce na silnici student samostatně modeluje situaci a nabízí vlastní způsob řešení. Do této kategorie patří i říkanka, kterou se básníkovi zatím nepodařilo přenést na list papíru. Verbální informační model je ve své podstatě popisný. Příkladem toho je próza v dílech, textové popisy určitých předmětů a jevů.
Ikonické modely
Jako další charakteristiku si lze představit zobrazení vlastností objektu pomocí formálního jazyka. Uvedeme-li 2 příklady informačního modelu znaku, zaměříme se na texty a diagramy. Oba způsoby reprezentace předmětu se používají téměř ve všech oblastech moderní lidské činnosti. Existuje rozdělení ikonických modelů na strukturální, speciální, verbální, logické a geometrické typy.
Matematické formy
Hlavním rysem matematického informačního modelu je hledání vztahů mezi kvantitativními charakteristikami při popisu objektu. Například, pokud znáte hmotnost dotyčného tělesa, můžete použít vzorec k výpočtu rychlosti jeho pohybu za určité časové období. Matematické informační modely se dělí na typy: diskrétní, statické, simulační, spojité, dynamické, logické, algoritmické, vícenásobné, herní, pravděpodobnostní.
Tabulkové informační modely
Pokud jsou vlastnosti objektu nebo modelu prezentovány ve formě seznamu a hodnoty jsou v buňkách, mluvíme o tabulkovém modelu. Je považován za jeden z nejběžnějších způsobů přenosu informací. Pomocí tabulek se vytvářejí dynamické a statické informační charakteristiky v různých oblastech použití. V každodenním životě se člověk potýká s podobnými možnostmi, analyzuje jízdní řád příměstských vlaků, studuje televizní program a dívá se na předpověď počasí. Existují binární tabulky, které představují dvě charakteristiky uvažovaného procesu nebo jevu.
Například za účelem vytvoření grafu rychlosti se vykreslí tabulka dat. Obsahuje pohybové a časové parametry. Tabulky „Object - object“ zahrnují výpis jejich názvů v řádcích a sloupcích. Může zde být například označení osad. Vztah mezi nimi bude kvalitativními charakteristikami. Tabulky volby „objekt - vlastnost“ obsahují informace o události v řádku a informace o jejích charakteristikách ve sloupci. Pomocí těchto tabulek můžete určit parametry počasí: teplotu, sílu větru, srážky na několik dní. Je vhodné použít tabulkové modely v případech, kdy má daný objekt málo vlastností. Pokud potřebujete vytvořit schéma linek metra, které má mnoho odboček a přechodů, potřebujete informační model sítě. Příkladem hierarchického informačního modelu je rodokmen.
Závěr
Četné informační modely pomáhají modernímu člověku uspořádat vlastnosti předmětů nalezených v přírodě a technice, se kterými se setkává v každodenním životě. S jejich pomocí můžete získat představu o nějakém skutečném předmětu nebo jevu, abyste našli nejlepší způsoby, jak jej používat a ovládat. Bez informačních modelů různého typu je pro zástupce mnoha profesí problematické pracovat.