Как сделать информационную модель себя

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 31.08.2024

Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации , необходимой в процессе принятия решений задач из любой области.

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

АИС – это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированную подготовку, поиск и обработку информации.

Используется в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникативных технологий для оптимизации экономической и другой деятельности в различных сферах управления.

Техническое обеспечение (ТО) - комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Информационное обеспечение (ИО) – совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Назначение ИО состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной информации для принятия управленческих решений.

· Системы обработки данных

· Системы бухгалтерского учета и т.д.

Математическое и программное обеспечение (МО, ПО) - совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информационной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Организационное обеспечение (ОО) -совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе разработки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обеспечение (Пр.О) - совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функционирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования информации.

Главная цель Пр.О - укрепление законности.

Модели ИС

Наши представления о реальных системах носят приближенный, модельный характер.

Описывая в какой-либо форме реальную систему, мы создаем ее информационную модель . Существуют различные варианты модельного описания систем.

Модель "Черного ящика"

Всякая система – это нечто цельное и выделенное из окружающей среды. Система и среда взаимодействуют между собой.

Модель "черного ящика" используется в тех случаях, когда внутреннее устройство системы не представляет интереса, но важно описать ее внешние взаимодействия.

В любой инструкции по использованию бытовой техники дается описание работы с ней на уровне входов и выходов: как включить, как регулировать работу, что получим на выходе.

Такое представление может быть вполне достаточным для пользователя данной техникой.

• модель черного ящика компьютера

Разумеется, такой модели недостаточно для того, чтобы понять, как функционирует школа.

И все-таки она дает более подробное представление, чем модель "черного ящика".

Модель состава системы

Модель состава системы дает описание входящих в нее элементов и подсистем, но не рассматривает связей между ними.

Структурная модель системы

Такую модель часто называют

структурной схемой.

На структурной схеме отражается состав системы и ее внутренние связи.

Наглядным способом описания структурной модели системы являются графы .

Здесь стрелки обозначают информационные связи между элементами системы. Направление стрелок указывает на направление передачи информации.

Структурную модель удобно изображать в виде графа, который отображает элементный состав системы и структуру связей между ее элементами.

Это не карта местности. Здесь не выдержаны направления по сторонам света, не соблюден масштаб. На этой схеме отражен лишь факт существования пяти поселков и дорожной связи между ними.

Модель объекта

Она представлена в виде информации, что описывает существенные для конкретного случая параметры и переменные, связи между ними, а также входы и выходы для данных, при подаче на которые можно влиять на получаемый результат. Их нельзя увидеть или потрогать. В целом они не имеют материального воплощения, поскольку строятся на использовании одной информации. Сюда относятся данные, что характеризуют состояния объекта, существенные свойства, процессы и явления, а также связь с внешней средой. Это процесс называется описанием информационной модели. Это самый первый шаг проработки.

Полноценной информационной моделью является обычно сложная разработка , которая может иметь много структур , что в рамках статьи сведены в три основных типа:

1. Описательная . Сюда относятся модели, которые создаются на естественных языках. Они могут иметь любую произвольную структуру, которая удовлетворит составляющего их человека.

2. Формальная . Сюда относят модели, которые создаются на формальных языках (научных, профессиональных или специализированных). В качестве примеров можно привести такое: все виды таблиц, формул, граф, карт, схемы и прочих подобных структурных формаций.

3. Хроматические . Сюда относят модели, которые были созданы с применением естественного языка семантики цветовых концептов, а также их онтологических предикатов. Под последними понимают возможность распознавания значений цветовых канонов и смыслов. В качестве примера хроматических моделей можно навести те, что были построены с использованием соответствующей теоретической базы и методологии.

Основной составляющей являются данные, их структура и процедура обработки . Развивая мысль, можно дополнить, что информационная модель является схемой, в которой описана суть определённого объекта , а также все необходимые для его исследования процедуры . Для более полного описания характеристик используют переменные. Они замещают атрибут цели, которая прорабатывается. И здесь имеет значительную важность структура информационной модели.

Опыт практического применения АИС показал, что наиболее точной, соответствующей самому назначению АИС следует считать классификацию по степени сложности технической, вычислительной, аналитической и логической обработки используемой информации. При таком подходе к классификации можно наиболее тесно связать АИС и соответствующие информационные технологии.

Соответственно можно выделить следующие виды АИС :

· автоматизированные системы обработки данных (АСОД);

· автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС);

· автоматизированные информационно-справочные системы (АИСС);

· автоматизированные информационно-логические системы (АИЛС);

· автоматизированные рабочие места (АРМ);

· автоматизированные системы управления (АСУ);

· автоматизированные системы информационного обеспечения (АСИО);

· экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия решений.

Методологически важно наряду с рассмотренными моделями среды ИС предложить модель создания ИС, которая имела бы те же аспекты функциональных групп компонентов (пользователи, функции, данные, коммуникации). Такой подход обеспечит сквозной процесс проектирования и сопровождения на всех стадиях эксплуатации ИС, а также возможность обоснованного выбора стандартов на разработку систем и документирование проектов.

Определение " компания " является сложной онтологической (понятийной) структурой , состоящей из определенной совокупности сущностей и взаимосвязей . Взаимодействия между ее элементами, определяемые бизнес-логикой и закрепленные в наборе бизнес-правил , и являются деятельностью компании. Информационная система "отражает" логику и правила, организуя и преобразуя информационные потоки, автоматизирует процессы работы с данными и информацией и визуализирует результаты в виде наборов отчетных форм.

Поэтому для начала следует создать бизнес-модель предприятия, являющуюся отображением предприятия и его информационно-управляющей системы.

При создании модели формируется "язык общения" руководителей предприятия, консультантов, разработчиков и будущих пользователей, позволяющий выработать единое представление о том, ЧТО и КАК должна делать система управления предприятием (корпоративная система управления).

В данной работе мы предлагаем как можно подробно разобрать тему моделирования в информатике. Этот раздел имеет большое значение для подготовки будущих специалистов в сфере информационных технологий.

Для решения любой задачи (производственной или научной) информатика использует следующую цепочку:

Модель

Моделирование в информатике – это составление образа какого-либо реально существующего объекта, который отражает все существенные признаки и свойства. Модель для решения задачи необходима, так как она, собственно, и используется в процессе решения.

В школьном курсе информатики тема моделирования начинает изучаться еще в шестом классе. В самом начале детей необходимо познакомить с понятием модели. Что это такое?

Упрощенное подобие объекта;
Уменьшенная копия реального объекта;
Схема явления или процесса;
Изображение явления или процесса;
Описание явления или процесса;
Физический аналог объекта;
Информационный аналог;
Объект-заменитель, отражающий свойства реального объекта и так далее.

Модель – это очень широкое понятие, как это уже стало ясно из вышеперечисленного. Важно отметить, что все модели принято делить на группы:

Под материальной моделью понимают предмет, основанный на реально существующем объекте. Это может быть какое-либо тело или процесс. Данную группу принято подразделять еще на два вида:

Такая классификация носит условный характер, ведь четкую границу между двумя этими подвидами провести очень трудно.

Идеальную модель охарактеризовать еще труднее. Она связаны с:

мышлением;
воображением;
восприятием.

К ней можно отнести произведения искусства (театр, живопись, литература и так далее).

Цели моделирования

Моделирование в информатике – это очень важный этап, так как он преследует массу целей. Сейчас предлагаем с ними познакомиться.

В первую очередь моделирование помогает познать окружающий нас мир. Испокон веков люди накапливали полученные знания и передавали их своим потомкам. Таким образом появилась модель нашей планеты (глобус).

В прошлые века осуществлялось моделирование несуществующих объектов, которые сейчас прочно закрепились в нашей жизни (зонт, мельница и так далее). В настоящее время моделирование направлено на:

выявление последствий какого-либо процесса (увеличения стоимости проезда или утилизации химических отходов под землей);
обеспечение эффективности принимаемых решений.

Задачи моделирования

Мы упомянули в статье, что такое моделирование в информатике. Этот процесс имеет некоторые задачи, о которых мы поговорим в данном разделе.

Обратные задачи ставят перед нами немного другие вопросы: "Как максимизировать критерий эффективности? Какое решение из возможных удовлетворяет данному условию?"

Вербальная модель

Какие существуют методы моделирования? Информатика использует всего два метода – информационный и математический. Но важно упомянуть и еще один вид модели – вербальный. О нем мы сейчас поговорим немного подробнее.

Вербальная модель относится к категории идеальных или абстрактных. Это описание при помощи букв, слов, предложений. К таковым моделям относятся:

протокол;
правила дорожного движения;
информация в учебной литературе;
художественная литература;
устное или письменное описание какого-либо предмета, процесса или явления.

Математическая модель

Какие еще виды моделей изучаются в информатике? Информационное моделирование и математическое (алгоритмическое) принято разделять. Хотя, как говорилось уже ранее, границы между вербальными, математическими и информационными моделями весьма условны.

Если говорить простым языком, то математическая модель описывает любую ситуацию с математической точки зрения. Не замечая для себя, мы занимаемся математическим моделированием ежедневно. Например: мама отправляет ребенка за хлебом и молоком. Она знает сколько стоят данные продукты в магазине, расположенном рядом с домом. Теперь необходимо посчитать сколько денег дать ребенку. Предположим, молоко стоит 75 рублей и 50 копеек, а хлеб – 30 рублей 20 копеек. Вся покупка обойдется в 105 рублей, 70 копеек (75,5+30,2). Это и есть пример математической модели.

Информационная модель

Теперь поговорим еще об одном виде моделей, изучаемых в школьном курсе информатики. Компьютерное моделирование, которое необходимо освоить каждому будущему IT-специалисту, включает в себя процесс реализации информационной модели при помощи компьютерных средств. Но что это такое, информационная модель?

Она представляет собой целый перечень информации о каком-либо объекте. Что данная модель описывает, и какую полезную информацию несет:

свойства моделируемого объекта;
его состояние;
связи с окружающим миром;
отношения с внешними объектами.

Что может служить информационной моделью:

словесное описание;
текст;
рисунок;
таблица;
схема;
чертеж;
формула и так далее.

Отличительная особенность информационной модели заключается в том, что ее нельзя потрогать, попробовать на вкус и так далее. Она не несет материального воплощения, так как представлена в виде информации.

Системный подход к созданию модели

В каком классе школьной программы изучается моделирование? Информатика 9 класса знакомит учеников с данной темой более подробно. Именно в этом классе ребенок узнает о системном подходе моделирования. Предлагаем об этом поговорить немного подробнее.

Цель использования

Сейчас мы рассмотрим цели моделирования (информатика 11 класс). Ранее говорилось, что все модели делятся на некоторые виды и классы, но границы между ними условны. Есть несколько признаков, по которым принято классифицировать модели: цель, область знаний, фактор времени, способ представления.

Что касается целей, то принято выделять следующие виды:

учебные;
опытные;
имитационные;
игровые;
научно-технические.

Область знаний

В каком классе учеников более подробно знакомят с моделированием? Информатика 9 класса делает упор на подготовку своих учеников к экзаменам для поступления в высшие учебные заведения. Так как в билетах ЕГЭ и ГИА встречаются вопросы по моделированию, то сейчас необходимо как можно подробнее рассмотреть эту тему. И так, как происходит классификация по области знаний? По данному признаку выделяют следующие виды:

биологические (например, искусственно вызванные у животных болезни, генетические нарушения, злокачественные новообразования); поведения фирмы, модель формирования рыночной цены и так далее);
исторические (генеалогическое дерево, модели исторических событий, модель римского войска и тому подобное);
социологические (модель личного интереса, поведение банкиров при адаптации к новым экономическим условиям) и так далее.

Фактор времени

По данной характеристике различают два вида моделей:

Уже, судя по одному названию, не трудно догадаться, что первый вид отражает функционирование, развитие и изменение какого-либо объекта во времени. Статическая наоборот способна описать объект в какой-то конкретный момент времени. Этот вид иногда называют структурным, так как модель отражает строение и параметры объекта, то есть дает срез информации о нем.

набор формул, отражающих движение планет Солнечной системы;
график изменения температуры воздуха;
видеозапись извержения вулкана и так далее.

Примерами статистической модели служат:

перечень планет Солнечной системы;
карта местности и так далее.

Способ представления

Для начала очень важно сказать, что все модели имеют вид и форму, они всегда из чего-то делаются, как-то представляются или описываются. По данному признаку принято классифицировать модели таким образом:

К первому виду относятся материальные копии существующих объектов. Их можно потрогать, понюхать и так далее. Они отражают внешние или внутренние свойства, действия какого-либо объекта. Для чего нужны материальные модели? Они используются для экспериментального метода познания (опытного метода).

К нематериальным моделям мы уже тоже обращались ранее. Они используют теоретический метод познания. Такие модели принято называть идеальными либо абстрактными. Эта категория делится еще на несколько подвидов: воображаемые модели и информационные.

Информационные модели приводят перечень различной информации об объекте. В качестве информационной модели могут выступать таблицы, рисунки, словесные описания, схемы и так далее. Почему данную модель называют нематериальной? Все дело в том, что ее нельзя потрогать, так как она не имеет материального воплощения. Среди информационных моделей различают знаковые и наглядные.

Воображаемая модель – это один из этапов моделирования. Это творческий процесс, проходящий в воображении человека, который предшествует созданию материального объекта.

Этапы моделирования

содержательная постановка задачи;
математическая постановка задачи;
разработки с использованием ЭВМ;
эксплуатация модели;
получение результата.

Важно отметить, что при изучении всего, что окружает нас, используется процессы моделирования, формализации. Информатика – это предмет, посвященный современным методам изучения и решения каких-либо проблем. Следовательно, упор делается на модели, которые можно реализовать при помощи ЭВМ. Особое внимание в этой теме следует уделить пункту разработки алгоритма решения при помощи электронно-вычислительных машин.

Связи между объектами

Теперь поговорим немного о связях между объектами. Всего выделяют три вида:

один к одному (обозначается такая связь односторонней стрелкой в одну или в другую сторону);
один ко многим (множественная связь обозначается двойной стрелкой);
многие ко многим (такая связь обозначается двойной стрелкой).

Важно отметить, что связи могут быть условными и безусловными. Безусловная связь предполагает использование каждого экземпляра объекта. А в условной задействованы только отдельные элементы.

Урок 15. Информационное моделирование как метод познания. Создание графических моделей

Ключевые слова:
• объект-оригинал
• модель
• моделирование
• натурная модель
• информационная модель

Модели объектов и их назначение

Стремясь познать объекты окружающего мира, человек взаимо-действует с существующими объектами и создаёт новые объекты.

Например, в разговоре мы замещаем реальные объекты их именами, оформители витрин используют манекен — модель человеческой фигуры, конструкторы строят модели самолётов и автомостроят модели самолетов и автомобилей, а архитекторы — макеты зданий, мостов и парков. Моделью является любое наглядное пособие, используемое на уроках в школе: глобус, муляж, карта, схема, таблица и т. п. (рис. 23).

Что общего у всех моделей? Какими свойствами они обладают?

Во-первых, модель не является точной копией объекта-оригинала: она отражает только часть его свойств, отношений и особенностей поведения. Например, на манекен можно надеть костюм, но с ним нельзя поговорить. Модель автомобиля может быть без мотора, а макет дома — без электропроводки и водопровода.

Во-вторых, поскольку любая модель всегда отражает только часть признаков оригинала, то можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта. Например: мяч может воспроизвести только одно свойство Земли — её форму; обычный глобус отражает, кроме того, расположение материков; а глобус, входящий в состав действующей модели Солнечной системы, — ещё и траекторию движения Земли вокруг Солнца.

Чем больше признаков объекта отражает модель, тем она полнее. Однако отразить в модели все свойства объекта-оригинала невозможно, а чаще всего и не нужно. Ведь при создании модели человек, как правило, преследует вполне определенную цель и стремится наиболее полно отразить только те признаки объектов, которые кажутся ему важными, существенными для реализации этой цели. Если, например, модель самолёта создается для коллекции, то в ней воспроизводится внешний вид самолета, а не его лётные характеристики.

От цели моделирования зависят требования к модели: какие именно признаки объекта-оригинала она должна отражать.

Отразить в модели признаки оригинала можно одним из двух способов.

Во-первых, признаки можно скопировать, воспроизвести. Такую модель называют натурной (материальной). Примерами натурных моделей являются муляжи и макеты — уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид объекта моделирования (глобус), его структуру (модель Солнечной системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля).

Во-вторых, признаки оригинала можно описать на одном из языков кодирования информации — дать словесное описание, привести формулу, схему или чертёж. Такую модель называют информационной.

Модели используются человеком для:
представления материальных предметов (макет застройки жилого района в мастерской архитектора);
объяснения известных фактов (макет скелета человека в кабинете биологии);
проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах (модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе);
прогнозирования (сделанные из космоса фотоснимки движения воздушных масс);
управления (расписание движения поездов) и т. д.

Разнообразие информационных моделей

Объект-оригинал можно заменить набором его признаков.

Набор признаков, содержащий всю необходимую информацию об исследуемом объекте или процессе, называют информационной моделью.

В таблице 2 приведён пример информационной модели дачного дома — карточки из каталога, по которому заказчик строительной компании может выбрать подходящий проект. Каждая карточка в каталоге содержит величины и их значения, определяющие свойства дома.

Таблица 2

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. По способу представления различают следующие виды информационных моделей — рис. 24.

Образные информационные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (например, на бумаге).

Много информации дают специалистам полученные со спутников фотографии поверхности Земли (рис. 25).

Широко используются образные информационные модели в образовании (иллюстрации в учебниках (рис. 26), учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке, формулы (например, площади прямоугольника S = а*b) или программы на специальном языке программирования и т. д.

В смешанных информационных моделях одновременно используются образные и знаковые элементы.

Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. На рисунке 27 приведён пример модели одноклеточной водоросли хламидомонады. Нарисованные части водоросли — образные элементы этой модели, а надписи снизу и справа от рисунка — знаковые элементы.

Вопросы и задания

1. Что такое модель? Каковы основные свойства моделей?

2. Что такое моделирование?

3. Как можно назвать отношение между объектом-оригиналом и его моделью?

4. Какие модели называют натурными? Приведите 2-3 примера натурных моделей.

5. Какие модели называют информационными? Приведите 2-3 примера информационных моделей.

6. Для каждой из перечисленных моделей назовите действия, которые человек может выполнить и с ней, и с объектом-оригиналом:
а) радиоуправляемая модель самолёта;
б) словесное описание куртки;
в) план квартиры;
г) чайник из пластилина в натуральную величину;
д) мысленное представление о будущей поездке.
Какие действия могут быть выполнены только с оригиналом?

Назовите образные и знаковые элементы каждой модели. Для каждой модели поясните, смысл каких знаков нужно знать, чтобы получить информацию с помощью этой модели.

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Содержание Понятие модели; Информационная модель; Виды информационных моделей; Формализация модели; Визуализация модели; Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере; Задача

Понятие модели Модель – это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Все модели делятся на: предметные (материальные); информационные МОДЕЛИ Предметные (глобус, муляж анатомический, макет здания, модели кристаллических решеток и т.д.) Информационные (объекты и процессы в образной или знаковой форме)

Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых реализуются различные типы структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы. Типы информационных моделей: Табличные (применяются для описания ряда объектов, обладающих одинаковым набором свойств: математические функции, статистические данные, расписания поездов и самолетов, уроков и т.д.); Иерархические (наглядное представление информационных моделей: структура власти в стране, генеалогическое дерево); Сетевые (отображают наиболее существенные отношения между объектами: схема линий метрополитена)

Примеры информационных моделей

Формы представления информационных моделей Образные Знаковые представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе строятся с использованием различных языков (знаковых систем) Примеры: рисунки, фотографии, учебные плакаты… Примеры: программы на языке программирования, формулы, таблицы…

Формализация модели Формализация – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков (использование математических понятий и формул) Примеры описательных информационных моделей: гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник: Земля вращается своей ось и вокруг Солнца; Орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

Визуализация модели Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объектами – чертежи, моделей электрических цепей – электрические схемы, логических моделей устройств – логические схемы и т.д.

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере Построение описательной модели (выделение существенных параметров); Создание формализованной модели (запись формул); Построение компьютерной модели; Компьютерный эксперимент; Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.

Моделирование – исследование явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. Пути построения компьютерной модели Создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования Формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (ЭТ, СУБД и т.д.)

Этап постановки задачи Характеризуется тремя моментами: Описанием задачи; Определением целей моделирования; Формализацией задачи

Цель моделирования Чтобы научиться противостоять природным стихиям; Чтобы получить наглядное представление о форме планеты; Чтобы познать окружающий мир; Чтобы создать объект с заданными свойствами

2. Формализация модели

Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды (блок-схема, программа…) 3. Преобразование информационной модели в компьютере

Эксперимент – опыт, который производится с объектом или моделью. Чтобы быть уверенным в правильности получаемых результатов моделирования, надо: проверить разработанный алгоритм построения модели; убедиться, что построенная модель правильно отражает свойства оригинала, которые учитывались при моделировании. 4. Проведение компьютерного эксперимента

Конечная цель моделирования – принятие решения, которое должно быть выработано на основе анализа результатов моделирования. Это решающий этап – либо вы продолжаете исследование, либо заканчиваете. Если результаты не соответствуют целям, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. Если ошибки выявлены, то требуется корректировка модели. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования. 5. Анализ результатов и корректировка исследуемой модели

Читайте также: