2.1.2. Информационное моделирование

С точки зрения информатики решение любой производственной или научной задачи описывается следующей технологической цепочкой:

В данном случае под моделью понимается некоторый мысленный образ реального объекта (системы), отражающий существенные свойства объекта и заменяющий его в процессе решения задачи.

Модель – это широкое понятие, включающее в себя множество способов представления изучаемой реальности. Различают модели материальные (натурные, предметные) и идеальные (абстрактные). В информатике рассматриваются информационные модели, относящиеся к классу идеальных. При этом различают статические (описывают состояние системы, объекта, явления в определенный момент времени) и динамические модели (описывают процессы изменения и развития объектов, процессов, явлений).

Модель – это некоторое упрощенное подобие реального объекта, процесса или явления. Слово “модель” происходит от латинского “modulus”, что в переводе означает “образец”.

Информационные – это образные, знаковые модели, описывающие информационные процессы (возникновение, передача, преобразование и использование информации) в системах разнообразной природы.

Например, к образным моделям относятся рисунки, фотографии, учебные плакаты.

Например, к знаковым моделям относится географическая карта, программа на языке программирования, периодическая таблица химических элементов, расписание поездов, схема метрополитена.

К статическим моделям, например, относится классификация животных, строение молекул.

Моделирование – это процесс замены реального объекта, процесса, явления моделью, отражающей его существенные признаки с точки зрения достижения конкретной цели. Это изучение оригинала путем создания и исследования его копии, замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя.

К динамическим моделям, например, относится описание движения тел, развития организмов, процесса химических реакций.

Модель представления информации определяет правила, в соответствии с которыми описывается информация. Широко распространенным способом представления элементов информации и связей между ними является распределение их по типам (категориям, классам), при этом элементы одного типа предполагаются подобными. В соответствии с уровнем требований к типизации (то есть разбиению элементов по типам) модели разделяют на сильно типизированные и слабо типизированные. Для представления данных используются сильно типизированные модели, а для представления знаний – слабо типизированные.

Например, к одному и тому же типу Имя можно отнести все конкретные имена сотрудников фирмы, множество описаний сотрудников может относиться к типу СОТРУДНИК. В первом случае мы определили типовое свойство (тип свойства), необходимое для описания объектов, а во втором – типовой объект (тип объекта). Обобщенное описание типа – это его интенсионал, а множество конкретных представителей (экземпляров, реализаций) – экстенсионал.

Например, к образным моделям относятся рисунки, фотографии, учебные плакаты.

Для интенсионального определения типа свойства достаточно дать ему название (например, Имя) и указать ограничения, которым должно удовлетворять каждое конкретное значение (например, текстовая строка, не превышающая 30 знаков). Интенсиональное определение типа объекта включает его название и указание, какие типы свойств и в какой последовательности его составляют.

Например, если тип объекта СОТРУДНИК состоит из типов свойств Номер, Имя, Адрес и Возраст, то его интенсиональное определение записывается в следующей форме:

СОТРУДНИК(Номер, Имя, Адрес, Возраст)

Экстенсионал типа свойства составляет множество всех конкретных значений, имеющихся в данных (например, множество имен всех сотрудников, работающих в данной фирме). Экстенсионал типа объекта – это множество описаний (с помощью последовательностей значений типов свойств) всех конкретных объектов (например, всех сотрудников фирмы).

Сильно типизированные – это модели, в которых предполагается, что все конкретные элементы должны быть обязательно отнесены к какому-либо типу из множества заранее определенных. Все элементы, принадлежащие одному типу, должны иметь однотипные свойства и структуру.

Например, если в предметной области имеются служащие фирмы и товары, то для представления данных о них в сильно типизированной модели мы сначала должны определить соответствующие типы СЛУЖАЩИЙ и ТОВАР, а также указать, какими свойствами и в каком порядке будем описывать элементы этих типов. Например,

СЛУЖАЩИЙ(Табельный номер, Имя, Адрес)

ТОВАР(Название, Поставщик, Цена, Количество).

Тогда все конкретные служащие и товары должны быть описаны только значениями этих свойств и в указанном порядке. Например,

«1123, Иванов И.П., Томск» относится к типу СЛУЖАЩИЙ,

«Микросхема, ЭЛЕКС, 120, 400» относится к типу ТОВАР.

Слабо типизированные модели не связаны никакими предположениями относительно наличия типов. Типы используются в той степени, в какой это целесообразно в каждом конкретном случае. Отдельные элементы могут присутствовать в модели как сами по себе, так и в связи с другими элементами.

В слабо типизированной модели конкретные данные не обязательно должны быть отнесены к определенным заранее типам. Например, не определяя отдельный тип КЛИЕНТ, в такую модель можно включить данные о конкретном клиенте.