Понедельник, 25.09.2017, 16:33
ОТКРЫТАЯ ИНФОРМАТИКА
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная Формы представления моделей Регистрация Вход
Меню сайта

Форма входа

Поиск

Календарь
«  Сентябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930

Формализация

Именно благодаря формализации математическую логику смогли применять в электронно-вычислительных машинах,

которые работают по ее законам.

В. Пекелис

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели: гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом:
Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;
орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией. Одним из наиболее используемых формальных языков является язык математики. 

Информационное моделирование базируется на данных, т.е. на информации от объекте. Поэтому компьютерное моделирование начинается с системного анализа объекта изучения, в качестве которого могут выступать: явления, процессы, предметная область, жизненные ситуации, задачи и т.д.

После определения объекта изучения, как системы,  строится модель. Любой реальный объект имеет бесконечное множество различных свойств. При построении модели необходимо выделить основные, доминирующие свойства, отбрасывая второстепенные. Поэтому важно еще до начала моделирования четко сформулировать цель.

Выделенные факторы перекладывают на понятный машине язык. Строится алгоритм, а далее программа.

Когда программа готова, проводят компьютерный эксперимент и анализ полученных результатов моделирования при вариации модельных параметров. И уже в зависимости от этих выводов делают нужные коррекции на одном из этапов моделирования: либо уточняют модель, либо алгоритм, либо точнее, более корректнее определяют объект изучения.

Компьютерные модели проходят очень много изменений и доработок прежде, чем принимают свой окончательный вид. Этапы компьютерного моделирования можно представить в виде схемы:

Объект - Анализ - Модель - Компьютер - Информационная модель 

Компьютерная модель - это модель реального процесса или явления, реализованная компьютерными средствами.

Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми или информационными. К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели, демонстрационные и имитационные программы.

Визуализация формальных моделей. В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объектами - чертежи, моделей электрических цепей - электрические схемы, логических моделей устройств - логические схемы и так далее.

Так при визуализации формальных физических моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения физических величин и так далее. Визуальные модели обычно являются интерактивными, то есть исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.

Этапы разработки и исследования моделей:

Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.

На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.

На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.

Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, то есть выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

1) построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

2) построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и пр.).

В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.

Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.

Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.

FLASH - иллюстративный материал (презентация)



Компьютерный практикум:

1. Классифицируйте своих знакомых (не менее 20 человек) по причине вашего знакомства (одноклассники, ребята из одного двора, игроки одной команды и т. д.). Представьте результат в виде графа. Является ли полученный граф деревом? Есть ли такие люди, которые попали сразу в несколько классов?

2. Найти в Интернете и ознакомиться с визуализированными формальными моделями из различных предметных областей.


Проверочная работа:

Кроссворд (И.Г. Семакин, school-collection.edu.ru)

FLASH интерактивный тест "Моделирование. Виды моделей."


Контрольные вопросы:

1. Этапы решения прикладных задач на компьютере: постановка задачи, построение математической модели, выбор метода решения, разработка алгоритма, разработка программы, отладка, применение и сопровождение программы

 2. Какие этапы компьютерного решения задач осуществляются без участия компьютера?

 3. Почему невозможно точное исследование поведения объектов или явлений?

 4. Какие способы моделирования осуществляются с помощью компьютера?

 5. В чём заключается отличие синтаксических ошибок от семантических?

 

Наш опрос
Сколько времени вы обычно проводите за комьпютером?
Всего ответов: 956

Друзья сайта
  • Министерство образования РБ
  • Официальный портал подготовки к ГИА и ЕГЭ
  • Всероссийская олимпиада школьников
  • Федеральный портал Российского образования
  • Институт развития образования РБ

  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    Copyright MyCorp © 2017 Бесплатный конструктор сайтов - uCoz