Системный подход в моделировании.Типы информационных моделей.11 класс

Системный подход в моделировании. Типы информационных моделей. 11 класс

Понятие системы

Практически каждый объект состоит из других объектов:

• Солнечная система состоит из планет ;
• Планеты состоят из атомов различных веществ ;
• Атомы – из элементарных частиц ,

следовательно , представляет собой систему .

Важным признаком системы является ее целостное функционирование

Система является не набором отдельных элементов, а совокупностью взаимосвязанных элементов.

Система является совокупностью взаимосвязанных объектов, которые называются элементами системы.

Состояние системы характеризуется ее структурой ( составом и свойствами элементов )

Система сохраняет свою целостность под воздействием различных внешних и внутренних изменений до тех пор, пока она сохраняет неизменной свою структуру.

Если структура системы меняется, то система может престать функционировать.

Пример: ПК без процессора

Любая система существует в пространстве и во времени

И в каждый момент находится

в определенном состоянии.

• Модели, описывающие состояние системы в любой момент времени, называются

статическими информационными моделями

• Модели, описывающие процессы изменения систем, называются

динамическими информационными моделями

Примеры статических и динамических ИМ:

• Модели простых механизмов, деталей; модели строения растений и животных; модели строения молекул и кристаллических решеток.
• Модели движения тел; модели развития организмов и популяций; процессы прохождения реакций.

Типы информационных моделей

Информационные модели отражают различные типы объектов, в которых реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы.

Для этого используются различные типы моделей:

• Табличные ;
• Иерархические ;
• Сетевые .

Типы информационных моделей:

Информационные модели

Образные

Рисунки, фото

Знаковые

Формулы

Табличные

Таблица Менделеева

Иерархические

Иерархическая файловая система

сетевые

1. Табличные информационные модели

Прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк .

Применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств.

С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические ИМ в различных предметных областях.

Типы табличных моделей

• «объект – объект»;
• «объект – свойство»;
• двоичная матрица.

В табличной ИМ перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце(строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах(строках) таблицы.

Постройте табличную ИМ:

«Цены устройств ПК»

«Количество дней в месяцах года»

«Картины известных художников»

Визуализировать подобные таблицы можно построением диаграмм, например в Excel .

2. Иерархические информационные модели

Т.к. нас окружает множество объектов, то для простоты восприятия некоторые из них со схожими свойствами объединяют в группы.

Группа объектов, обладающих одинаковыми свойствами, называется классом .

Внутри класса выделяют подклассы.

Такой процесс систематизации называется процессом классификации

В процессе классификации объектов строятся ИМ, которые имеют иерархическую структуру .

В иерархической ИМ объекты распределены по уровням.

Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня,

а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

Иерархические ИМ делятся на:

• Статические : классы ПК, классификация растений и животных
• Динамические : генеалогическое дерево семьи Рюриковичей, Романовых; популяция животных.

Изображение ИМ в форме графов

Граф является удобным способом наглядного представления структуры ИМ.

Вершины графа (овалы) отображают элементы системы.

3. Сетевые информационные модели

Применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Например: части региональной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская, и т.д.)

Представленная сетевая ИМ является статической

Сетевая структура глобальной сети Интернет

С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча игроками в коллективной игре(футбол)

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

Основные этапы:

1 этап: Построение описательной информационной модели

2 этап: Создание формализованной модели

(описательная информационная модель записывается с помощью какого – либо формального языка: формул, уравнений, неравенств и пр.)

3 этап: Преобразование формализованной информационной модели в компьютерную модель

(выражение модели на понятном компьютеру языке)

Два пути построения компьютерной модели:

• Построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
• Построение компьютерной модели с использованием одного из приложений – электронных таблиц, СУБД и пр.

4 этап: проведение компьютерного эксперимента

(запустить программу на выполнение; посмотреть

диаграмму; провести сортировку или поиск данных)

5 этап: анализ полученных результатов и

корректировка исследуемой модели

Практическая работа

• Построить табличную ИМ
• Построить модель генеалогического дерева вашей семьи
• Построить ИМ локальной сети школьного компьютерного класса или домашней локальной сети, если таковая имеется в доме.