16. Имитационные модели информационных процессов.

Моделирование информационных процессов

На сегодняшний день еще не существует общепринятая точка зрения на классификацию абстрактных моделей.  Однако необходимость разложить по “полочкам” все многообразие используемых моделей приводит к таким, например, способам классификации объектов, как: • область использования;  • учет в модели реального фактора (динамики);  • отрасль знаний;  • способ представления моделей.  Классификация по области использования Если рассматривать модели с позиций для чего, с какой целью они используются, то можно применить следующую классификацию: 1. Учебные модели. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.  2. Опытные модели – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта (натурные модели). Используются для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик (модели конструируемых зданий, кораблей, гидроэлектростанций и.т.д.).  3. Научно-технические модели используют для исследования процессов и явлений (синхротрон – ускоритель электронов, стенд для проверки телевизоров и т.д.).  4. Игровые модели – это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Они прогнозируют поведение объекта в различных ситуациях, позволяют оказывать психологическую помощь, разрешать конфликтные ситуации.  5. Имитационные модели не просто отражают реальность с определенной точностью, но и имитируют ее. Эксперимент либо многократно повторяется, чтобы изучить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами. Это метод проб и ошибок. Например, опыты на мышах по испытанию новых лекарств, эксперименты в обычных школах по введению новых предметов в учебную программу.  Классификация с учетом фактора времени и области использования С учетом фактора времени модели можно разделить на: • статические модели – это как бы одномоментный срез информации по объекту. Например, медицинское обследование учащихся школы дает картину состояния их здоровья на данный момент.  • Динамические модели – позволяют увидеть изменения объекта во времени (карточка здоровья ребенка в поликлинике, расчет сейсмических колебаний и других факторов при строительстве зданий и т.д.).  По области использования модели классифицируются на: биологические, исторические, физические и т.д.).  Классификация по способу представления По способу представления все многообразие моделей делится на два группы: материальные и информационные.  Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение. Например, это – детские игрушки, чучела животных, географические карты, астрономические карты, макет ракеты, школьные физические и химические опыты. Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объекта, процесса, явления.  Информационная модель не имеет материального воплощения, стоятся на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.  Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.  В свою очередь информационные модели имеют следующую структуру: • Знаковые,  • Компьютерные,  • Некомпьютерные,  • Вербальные. Вербальная модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.  Вербальные модели возникают в результате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или быть выражены словесно. Например, модель безопасного поведения человека на дороге, идея изобретателя, музыкальная тема в голове композитора, рифма в сознании поэта.  Знаковая модель – информационная модель, выраженная специальными знаками, т.е. средствами любого формального языка.  Знаковые модели окружают нас повсюду. Рисунки, тексты, графики, схемы ... Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны.  По форме представления можно выделить следующие виды информационных моделей: • геометрические – графические формы и объемные конструкции;  • словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций;  • математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса;  • структурные модели – схемы, графики, таблицы и т.д.;  • логические модели – модели, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий;  • специальные модели – ноты, химические формулы и т.п.;  • компьютерные и некомпьютерные модели.  Компьютерные и некомпьютерные модели Если модель выражена в абстрактной, умозрительной форме, то нужны некоторые знаковые системы, позволяющие описать ее ,- специальные языки, чертежи, схемы, таблицы, алгоритмы, математические формулы и т.д. Здесь могут быть использованы два варианта инструментария: либо традиционный инструмент (линейка, карандаш и т.п.), либо более совершенный инструмент – компьютер.  Значит, по способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные модели.  Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.  Компьютер работает с информацией. Поэтому следует исходить из того, какую информацию и в каком виде может воспринимать и обрабатывать компьютер (звук, видеоизображения, анимация, текст, таблицы и т.д.). Но для использования всего многообразия информации необходимо как техническое (Hardware), так и программное (Software) обеспечение. И то и другое – инструменты компьютерного моделирования.  Информационные компьютерные модели строятся на основе следующих технологий: 1. с помощью использования инструментального использования базовых универсальных программных средств (текстовые редакторы, СУБД, табличные процессоры, телекоммуникационные пакеты);  2. компьютерного моделирования, представляющего собой • вычислительное (имитационное) моделирование;  • “визуализацию явлений и процессов” (графическое моделирование;  • “высокие” технологии, понимаемые как специальные прикладные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, сенсорами и т.д.