Контрольные вопросы

4.2.1. Сформулируйте определение модели.

4.2.2. Какие модели выделяют по области использования?

4.2.3. Какие модели выделяют по временному фактору?

4.2.4. Какие модели выделяют по форме представления?

4.2.5. Какие модели выделяют по способу представления?

4.2.6. Сформулируйте определение информационной модели.

4.2.7. Сформулируйте определение информационной модели.

4.2.8. Сформулируйте определение математической модели.

4.2.9. Сформулируйте определение компьютерной модели.

4.2.10. Сформулируйте определение знаковой модели.

4.3. Методы и технологии моделирования

Формализация – это один из этапов моделирования, заключающийся в записи информационной модели на формальном языке. Можно сказать, что формализацией называется любой «перевод» на формальный язык.

Обычно сначала создается словесная описательная модель на естественном языке. Например, «все тела притягивают друг друга под действием силы тяжести» (Ньютон, 1687 г.). Это некоторое обобщение конкретной закономерности («яблоко падает на землю»). После обобщения можно пытаться составить функцию, более точно выражающую эту закономерность. Для этого нужен один из формальных языков физики: «сила, с которой две материальные точки притягивают друг друга, прямо пропорциональна массам этих точек и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними». То же самое записывается с помощью специальных обозначений (другого формального языка, математического).

Можно выделять различные типы моделей в зависимости от типа формального языка. На языке математики пишутся математические модели (например, функции, описывающие физические процессы), на языке логики высказываний – формальные логические модели (например, модель двоичного сумматора).

Примером формализации является метод Монте-Карло – общее название группы численных методов, основанных на получении большого числа реализаций стохастического (случайного) процесса, который формируется таким образом, чтобы его вероятностные характеристики совпадали с аналогичными величинами решаемой задачи. Используется для решения статистических задач в областях физики, математики, экономики, оптимизации, теории управления и др.

Решение задачи во многом зависит от ее формулировки, при этом помогает формализация. Например, непонятно, как ответить на такой вопрос: «как сделать болт?». Необходимо привести конкретные факты, создать информационную модель. При этом нужно нарисовать точный чертеж с указанием всех размеров. Для этого используется формальный язык технических спецификаций. Формальная постановка задачи поможет создать не только один конкретный болт, но и любое необходимое их количество. Таким образом, формализация помогает решить задачу так, чтобы решение можно было применять не один раз.

Одним из приемов решения задачи является метод декомпозиции, который состоит в апробации, исследовании структурной связанности, сложности, устойчивости с помощью макетов или подмоделей упрощенного вида, у которых функциональная часть упрощена.

Объектно-ориентированное информационное моделирование

При информационном моделировании системы можно описывать состояние ее элементов. При этом говорят, что элементы являются объектами рассмотрения. Они обладают некоторым набором свойств. Некоторые из этих свойств являются постоянными признаками объекта. Другие – переменными. Каждое переменное свойство может принимать определенное количество значений. Набор значений объекта обеспечивает возможность классификации. В один класс объединяются объекты с близкими или одинаковыми значениями свойств. Набор свойств объекта не меняется во все время его существования. Если набор изменился, то объект стал другим. Значения же переменных свойств меняются во времени.

Интеллектуальная информационная система (ИИС) – это один из видов автоматизированных информационных систем, иногда ИИС называют системой, основанных на знаниях. ИИС представляет собой комплекс программных, лингвистических и логико-математических средств для реализации основной задачи: осуществление поддержки деятельности человека и поиска информации в режиме продвинутого диалога на естественном языке.

Отличительной чертой интеллектуальных систем является использование моделирования знаний для решения задачи из конкретной проблемной области.

Знания в интеллектуальных системах по форме их представления делятся на процедурные и декларативные.