Опишите этапы построения информационной модели. В чём суть этапа формализации?

Обсуждение вопроса:

Построение инф.модели начинается с анализа условия задачи. После анализа определяется объект и цель моделирования. После выделяются существенные признаки модели и в конце формализация.

Любая модель строится для решения некоторой задачи. Построение информационной модели начинается с анализа условия этой задачи, выраженного на естественном языке.

В результате анализа условия задачи определяется объект моделирования и цель моделирования.

После определения цели моделирования в объекте моделирования выделяются свойства, основные части и связи между ними, существенные с точки зрения именно этой цели. При этом должно быть чётко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы) и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть указаны связи между исходными данными и результатами.

Следующим этапом построения информационной модели является формализация — представление выявленных связей и выделенных существенных признаков объекта моделирования в некоторой форме (словесное описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т. д.).

Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.

Источник

Учитель информатики

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

§ 1.1. Моделирование как метод познания

Информатика. 9 класса. Босова Л.Л. Оглавление

Ключевые слова:

Модели и моделирование

Человек стремится познать объекты (предметы, процессы, явления) окружающего мира, т. е. понять, как устроен конкретный объект, каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с другими объектами. Для решения многих практических задач важно знать:

Одним из методов познания объектов окружающего мира является моделирование, состоящее в создании и исследовании упрощённых заменителей реальных объектов. Объект-заменитель принято называть моделью, а исходный объект — прототипом или оригиналом. Примеры моделей приведены на рис. 1.1.

К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект слишком велик (Солнечная система) или слишком мал (атом), когда процесс протекает очень быстро (переработка топлива в двигателе внутреннего сгорания) или очень медленно (геологические процессы), когда исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (атомный взрыв), привести к разрушению его самого (проверка сейсмических свойств высотного здания) или когда создание реального объекта очень дорого (новое архитектурное решение) и т. д.

Модель не является точной копией объекта-оригинала: она отражает только часть его свойств, отношений и особенностей поведения. Чем больше признаков объекта отражает модель, тем она полнее. Однако отразить в модели все признаки объекта-оригинала невозможно, а чаще всего и не нужно. Признаки объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели, определяются целью моделирования — назначением будущей модели. Эти признаки называются существенными для данной модели с точки зрения цели моделирования.

Подумайте, какие признаки объекта «театр» будут существенными при создании его модели с точки зрения: 1) строительной компании, занимающейся возведением здания театра; 2) режиссёра, готовящего постановку нового спектакля; 3) кассира, продающего билеты; 4) зрителя, собирающегося посетить представление.

Модель — это новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели моделирования признаки изучаемого предмета, процесса или явления.Моделирование — метод познания, заключающийся в создании и исследовании моделей.

Поскольку любая модель всегда отражает только часть признаков оригинала, можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта. Например: мяч может воспроизвести только одно свойство Земли — её форму, обычный глобус отражает ещё расположение материков, а глобус, входящий в состав действующей модели Солнечной системы, — ещё и траекторию движения Земли вокруг Солнца.

Отразить в модели признаки оригинала можно разными способами.

Во-первых, признаки можно скопировать, воспроизвести. Такую модель называют натурной (материальной). Примерами натурных моделей являются муляжи и макеты — уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта (глобус), его структуру (модель Солнечной системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля).

Во-вторых, признаки оригинала можно описать на одном из языков представления (кодирования) информации — дать словесное описание, привести формулу, схему или чертёж и т. д. Такую модель называют информационной. В дальнейшем мы будем рассматривать именно информационные модели.

Информационная модель — описание объекта-оригинала на одном из языков представления (кодирования) информации.

Этапы построения информационной модели

Любая модель строится для решения некоторой задачи. Построение информационной модели начинается с анализа условия этой задачи, выраженного на естественном языке (рис. 1.2).

В результате анализа условия задачи определяется объект моделирования и цель моделирования.

После определения цели моделирования в объекте моделирования выделяются свойства, основные части и связи между ними, существенные с точки зрения именно этой цели. При этом должно быть чётко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы) и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть указаны связи между исходными данными и результатами.

Следующим этапом построения информационной модели является формализация — представление выявленных связей и выделенных существенных признаков объекта моделирования в некоторой форме (словесное описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т. д.).

Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.

Пример. Ученик 9 класса к уроку литературы должен выучить наизусть три первые строфы первой главы романа А. С. Пушкина «Евгений Онегин», содержащие 42 строки. Сколько ему потребуется времени на выполнение этого задания, если первую строку он может запомнить за 5 секунд, а на запоминание каждой следующей строки ему требуется времени на 2 секунды больше, чем на запоминание предыдущей строки?

В данном случае объектом моделирования является процесс запоминания стихотворения учеником; цель моделирования состоит в том, чтобы получить формулу для расчёта времени, необходимого ученику для заучивания стихотворения.

С точки зрения цели моделирования, существенной является следующая информация: время запоминания первой строки (5 секунд); разница во времени запоминания очередной и предыдущей строк (2 секунды); количество строк, подлежащих запоминанию (42 строки). Это исходные данные. Результатом должно стать время, необходимое для заучивания всех 42 строк фрагмента романа.

Так как время для заучивания каждой строки, начиная со второй, получается добавлением ко времени, требуемому для заучивания предыдущей строки, постоянного числа, то можно говорить об арифметической прогрессии:

Первым членом этой прогрессии является а₁ = 5, разность прогрессии d = 10, число членов прогрессии п = 42.

Из курса алгебры известна формула для вычисления суммы п первых членов арифметической прогрессии:

Эта формула и является искомой информационной моделью. С её помощью самостоятельно вычислите время, необходимое ученику для заучивания стихотворения.

Информационные модели существуют отдельно от объектов моделирования и могут подвергаться обработке независимо от них. Построив информационную модель, человек использует её вместо объекта-оригинала для исследования этого объекта, решения поставленной задачи.

По адресу http://earth.google.com/intl/ru/ размещено приложение «Google Планета Земля», предоставляющее возможность путешествовать по нашей планете, не вставая с кресла. Это трёхмерная модель планеты, перемещаясь по которой вы можете: просматривать спутниковые фотографии земной поверхности; осматривать города, отдельные здания и всемирно известные достопримечательности в трёхмерном изображении; исследовать отдалённые галактики, созвездия и планеты; совершать путешествия в прошлое и т. д.

Классификация информационных моделей

Существует множество вариантов классификации информационных моделей. Рассмотрим некоторые из них.

Если взять за основу классификации предметную область, то можно выделить физические, экологические, экономические, социологические и другие модели.

В зависимости от учёта фактора времени выделяют динамические (изменяющиеся с течением времени) и статические (не изменяющиеся с течением времени) модели.

В зависимости от формы представления информации об объекте моделирования различают знаковые, образные и смешанные (образно-знаковые) виды информационных моделей.

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных естественных и формальных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, в виде формулы и т. д.

Образные информационные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации.

В смешанных информационных моделях сочетаются образные и знаковые элементы. Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и знаки.

САМОЕ ГЛАВНОЕ

Модель — это новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели моделирования признаки изучаемого предмета, процесса или явления.

Моделирование — метод познания, заключающийся в создании и исследовании моделей.

Цель моделирования (назначение будущей модели) определяет признаки объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели.Различают натурные и информационные модели. Натурные модели — реальные предметы, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение моделируемого объекта. Информационные модели — описания объекта-оригинала на одном из языков кодирования информации.

Формализация — процесс замены реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.По форме представления различают образные, знаковые и смешанные (образно-знаковые) информационные модели.

Вопросы и задания: Моделирование как метод познания

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?

9. Ознакомьтесь с 3D-моделями, размещенными в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов. К какому классу моделей их можно отнести?

Источник

Этапы построения информационной модели

Любая модель строится для решения некоторой задачи. Построение информационной модели начинается с анализа условия этой задачи, выраженного на естественном языке (рис. 1.2).

В результате анализа условия задачи определяется объект моделирования и цель моделирования.

После определения цели моделирования в объекте моделирования выделяются свойства, основные части и связи между ними, существенные с точки зрения именно этой цели. При этом должно быть чётко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы) и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть указаны связи между исходными данными и результатами.

Следующим этапом построения информационной модели является формализация — представление выявленных связей и выделенных существенных признаков объекта моделирования в некоторой форме (словесное описание, таблица, рисунок, схема, чертёж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т. д.).

Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.

Пример. Ученик 9 класса к уроку литературы должен выучить наизусть три первые строфы первой главы романа А. С. Пушкина «Евгений Онегин», содержащие 42 строки. Сколько ему потребуется времени на выполнение этого задания, если первую строку он может запомнить за 5 секунд, а на запоминание каждой следующей строки ему требуется времени на 2 секунды больше, чем на запоминание предыдущей строки?

В данном случае объектом моделирования является процесс запоминания стихотворения учеником; цель моделирования состоит в том, чтобы получить формулу для расчёта времени, необходимого ученику для заучивания стихотворения.

С точки зрения цели моделирования, существенной является следующая информация: время запоминания первой строки (5 секунд); разница во времени запоминания очередной и предыдущей строк (2 секунды); количество строк, подлежащих запоминанию (42 строки). Это исходные данные. Результатом должно стать время, необходимое для заучивания всех 42 строк фрагмента романа.

Так как время для заучивания каждой строки, начиная со второй, получается добавлением ко времени, требуемому для заучивания предыдущей строки, постоянного числа, то можно говорить об арифметической прогрессии:

Первым членом этой прогрессии является а₁ = 5, разность прогрессии d = 10, число членов прогрессии п = 42.

Из курса алгебры известна формула для вычисления суммы п первых членов арифметической прогрессии:

Эта формула и является искомой информационной моделью. С её помощью самостоятельно вычислите время, необходимое ученику для заучивания стихотворения.

Информационные модели существуют отдельно от объектов моделирования и могут подвергаться обработке независимо от них. Построив информационную модель, человек использует её вместо объекта-оригинала для исследования этого объекта, решения поставленной задачи.

По адресу http://earth.google.com/intl/ru/ размещено приложение «Google Планета Земля», предоставляющее возможность путешествовать по нашей планете, не вставая с кресла. Это трёхмерная модель планеты, перемещаясь по которой вы можете: просматривать спутниковые фотографии земной поверхности; осматривать города, отдельные здания и всемирно известные достопримечательности в трёхмерном изображении; исследовать отдалённые галактики, созвездия и планеты; совершать путешествия в прошлое и т. д.

Источник

ГДЗ по информатике 9 класс учебник Босова параграф 1.1

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?

2. Что такое модель? В каких случаях используется моделирование?

Моделирование используется для проектирования чего-либо, для изучения чего-либо, для того, чтобы понимать как устроен объект (оригинал) с помощью модели.

3. Подтвердите на примерах справедливость следующих высказываний:

а) одному объекту может соответствовать несколько моделей;

б) одна модель может соответствовать нескольким объектам.

4. Приведите примеры натурных и информационных моделей.

Натурные модели: манекен, кукла, игрушка и т. д.

Информационные модели: таблицы, чертежи, схемы и т. д.

5. В приведённом перечне моделей укажите те, которые могут использоваться для:

а) представления объектов окружающего мира;

б) объяснения известных фактов;

в) проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах;

Модели: макет застройки жилого района; фотоснимки движения воздушных масс; расписание движения поездов; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе; схема строения внутренних органов человека.

А) для представления объектов окружающего мира могут быть использованы: макет застройки жилого района и фотоснимки движения воздушных масс;

б) для объяснения известных фактов могут быть использованы: фотоснимки движения воздушных масс, модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе и схема строения внутренних органов человека;

в) для проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах могут быть использованы: фотоснимки движения воздушных масс, модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе и схема строения внутренних органов человека;

г) для прогнозирования могут быть использованы: фотоснимки движения воздушных масс, расписание движения поездов и модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе;

д) для управления могут быть использованы: расписание движения поездов. Ну если же у вас такой же перечень как и у меня.

6. Приведите пример информационной модели:

а) ученика вашего класса;

б) игрока баскетбольной команды;

в) пациента ветеринарной лечебницы;

г) квартиры жилого дома;

д) книги в библиотеке;

е) диска с аудиозаписями музыкальных произведений;

а) его словесное описание

б) Рисунок баскетболиста

в) мед. карточка этого пациента

д) аннотация к этой книге

7. Опишите этапы построения информационной модели. В чём суть этапа формализации?

Этапы построения информ. модели:

1. Постановка цели моделирования.

2. Анализ всех известных субъекту моделирования свойств объекта.

3. Анализ выделенных свойств

4. Выбор формы представления модели (словесное описание, чертеж, таблица, схема и т. д.)

5. Формализация – это процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков. Результатом этапа формализации является информационная модель.

6. Анализ полученной модели на непротиворечивость.

7. Анализ адекватности полученной модели объекту и цели моделирования.

8. Перечислите виды информационных моделей в зависимости от формы представления информации об объекте моделирования. Приведите примеры информационных моделей каждого вида.

По форме представления различают образные, знаковые и смешанные (образно-знаковые) информационные модели.

Образные информационные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафикси­рованные на каком-либо носителе информации.

Знаковые информационные модели строятся с использовани­ем различных естественных и формальных языков (знаковых си­стем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, в виде формулы и т. д.

В смешанных информационных моделях сочетаются образные и знаковые элементы. Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диа­граммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и знаки.

Модели на указанном ресурсе относятся к образным или смешанным.

Источник

Что такое формализация? Метод формализации. Понятие, сущность, действия, результат, примеры оформления

Сегодня очень часто многие не понимают термин «формализация», и в самых разных областях науки и техники. Для тех, кто хочет расширить свой кругозор, желательно понять, что формализация. В статье рассматривается сущность этого понятия и практическое применение процесса.

Что такое формализация с научной точки зрения в общем понимании?

Немного коснусь научный аспект. Мы исходим из того, что слово формализация происходит от слова «формальность», то есть, является условным, и иногда даже абстрактное понятие, которое позволяет объяснить природу несуществующего предмета или явления, но и прогнозировать ее свойств в данной среде при заданных начальных условиях.

Вам будет интересно: Хромакей-это технология совмещения двух и более изображений

Лингвистика любой современный язык не совпадает с выражением логической формы или природы мышления. Таким образом, сама логика вынужден использовать некоторые абстрактные понятия, чтобы описать некое явление. Так есть относительное понятие официальности события.

Как уже несложно догадаться, суть формализации состоит в описании или предопределить определенные свойства объекта или процесса (даже не существующие на данный момент) и прогнозировать ее применение в случае появления в реальном мире. Но это общая идея. Само понятие формализации гораздо шире. Давайте начнем с компьютерных технологий, рассмотрим, как в мире электроники, используя эту концепцию.

Формализация компьютер

Вам будет интересно: Как установить и настроить гипервизор Xen сервер

Если затронуть тему компьютеры, метод формализации этого типа является скорее лечение начальных условий, которые позволяют с достаточно высокой степенью точности определить будущее поведение объекта или процесса.

По такому принципу работают почти все встретились. Имея компьютерную модель циклона, можно прогнозировать его способность цикла, над сушей или над водой.

Вспомните фильм «Послезавтра», в которой ученый предсказал глобальное потепление, на основе этой техники. Он разработал компьютерную модель, которая позволила с определенной вероятностью предсказывать будущие события.

Эти примеры можно объяснить, что формализация.

Принципы моделирования объектов и процессов

Основными методами формализации является прогнозирование и моделирование. Эта технология будет использоваться исключительно для получения окончательных данных об объектах или процессах, которые не известно, но можно предположить с высокой точностью и для расчета.

Если вы посмотрите на типы формализации, почти все из них ограничиваются логических рассуждений и вычислений. Читателю не трудно провести параллель между компьютерным моделированием, доказательства теорем и т. д. на основе аксиом и постулатов.

Вид, потому что та же теория относительности также может быть интерпретировано как способ формализации, поскольку на практике для проверки доказательства не представляется возможным. В частности, это касается постоянной распространения света, замедление времени, на пороге ее достижения, увеличение гравитационной массы объекта и кривизны пространства. Руки, как говорят, его не чувствуешь и глаза не видят.

Когда-то это было только смелые выводы ученого на основе простых экспериментов. Сегодня все это подтверждается официальной наукой на основе того же компьютерного моделирования.

Этапы формализации

Если рассматривать компьютерную систему, первым шагом формализации является описание процесса. Но не используйте средства обыденного языка (буквы, слова, фразы, предложения). Создать математическую модель, используя какой-то алгоритм на основе выбранного языка программирования, но только после того, как формулирование общей проблемы.

Другими словами, при моделировании поведения объекта или процесса, что происходит, должны быть описаны чисто математическими символами, используя математический алгоритм.

Результатом формализации является получение действительного анализа прогнозируемых событий, которые последуют после того, как изучена технология будет применена на практике, или определенный естественный процесс войдет в стадию реального проявления.

Это сопровождается концептуализации задач. Есть два варианта: первый-это подход с использованием атрибутов и характеристик; второй вариант предполагает использование когнитивного анализа, не говоря уже о постановка задачи, сбор исходных используются данные, условия и т. д.

После определения понятия и начальные условия изучены существующие отношения между объектами и процессами, а также так называемые семантические отношения, что предполагает использование методов местного представительства.

Обработка исходных данных на основе выбранного алгоритма и отображает результат с процентом ошибки. Обычно оно не превышает 5%, а в большинстве случаев в результате вероятность достигает 99%. Любой человек или машина по-прежнему оставляют «запас прочности» на непредвиденные обстоятельства, потому что все не могут быть приняты во внимание.

Зачем все это нужно?

Если вы понимаете эти принципы позволяют анализировать поведение объектов и процессов. Другими словами, можно предсказать, как будет развиваться тот или иной процесс.

Теперь понятно, что такое формализация. Давайте рассмотрим простой пример.

Использование формализации на практике, простейшие примеры

Формализация позволяет предопределенных характеристик будущего самолета (сопротивление воздуха, бокового ветра, и параметры высота самой аэродинамической трубы и другие характеристики) для имитации полета без строительства авиамоделей.

Еще одним примером может быть испытания новых транспортных средств, проводимые автомобильными компаниями. Главная формализация метода в данном случае заключается в том, что в первую очередь они проходят виртуальные испытания, и после получения положительных результатов прототипов для тестирования в реальных условиях.

Основные результаты

В результате математического моделирования во многом (если не на сто процентов, то с вероятностью 95%) может стать весомым аргументом в пользу выпуска современных технологий, помогают предсказывать погоду, даже прогнозировать социальное поведение как реакция на события в мире.

Да! Формирование общественного мнения в мире тоже подчиняется своим законам. Достаточно, чтобы воздействовать на него в направлении nujnoi. Сегодня уже создано множество инструментов, которые позволяют прогнозировать реакцию на события. И это не все примеры формализации. Если копнуть глубже, что мы видим каждый день.

Одним из наиболее ярких примеров оформления можно назвать открытие бозона Хиггса при столкновении элементарных частиц в Большом адронном коллайдере. Но раньше считалось, что существование этой частицы-это чистая теория, абсолютно не доказуемо реальных экспериментах.

Заключение

Как видите, понятие формализации, несмотря на научную сложность процесса, легко понять примеры. Она в большинстве случаев заключается в использовании некоторых логических цепочек, которые определяют конечный результат.

Источник