Что такое образная информационная модель
Что такое информационные модели: виды и примеры
Моделирование выходит на новый уровень, основное место на котором занимает информационная модель. Широкое использование такого подхода выводит экономику любого государства на более высокую ступень развития. Цифровизация позволяет экономить значительные объемы ресурсов.
Суть и характеристики информационной модели
Объектом в информационном моделировании может выступать любой прототип. Задача исследователя описать этот прототип, т.е. перевести все данные о нем (параметры, переменные, связи между ними), потоки данных на входе и выходе.
Результат – информационная модель, которая позволяет отследить поведение исходного объекта (результат на выходе) при различных комбинациях входных данных и корректирующих воздействиях на них.
Если рассматривать исследуемый объект, процесс или явление как систему взаимосвязанных данных о параметрах, то в результате преобразования получаем модель информационной системы. К параметрам относятся существенные характеристики элементов системы, связи между ними (внутренние) и окружающей средой (внешние).
В зависимости от назначения информационной модели выделяют ее характеристики:
отражение реальных или проектируемых процессов, явлений, объектов;
визуализация взаимного расположения и связей;
направленность на оптимизацию прототипа;
использование кодирования, позволяющего установить требуемые соотношения и взаимосвязи между параметрами;
проведение мониторинга работы прототипа и внести корректирующие действия;
поддержка принятия рациональных решений.
Учет при разработке указанных характеристик позволяет создать адекватную информационную модель данных. В качестве примера приведем технологическую карту любого производственного процесса. Сама технологическая линия, например, конвейер – это огромный по размерам прототип. Создание схемы позволит не только визуально охватить все происходящие операции и действия, но и создать условия для автоматического управления ими.
Разновидности моделей
Всю совокупность моделей, используемых в различных исследованиях можно поделить, исходя из различных оснований.
Результату моделирования свойственны адекватность, упрощенность, полнота, информативность, предсказуемость. Переход от оригинала к новому объекту происходит с учетом требований, вытекающих из целей и предметной области исследования.
Классифицировать их можно в зависимости:
от цели исследования: модели научного эксперимента, комплексных испытаний и оптимизационные;
от области применения: учебные (обучающие программы и тренажеры), опытные или натуральные (копии корабля или атома, представленные в нужных для исследования размерах); научно-технические (ускоритель электронов); игровые (экономические или стратегические игры); имитационные (допускают внесение поправок и проверку их воздействия на систему);
от широты применения: специализированные (исследование конкретной системы) и универсальные (исследование широкого спектра систем);
от учета фактора времени: статические (описывается система в конкретный момент времени) или динамическую (позволяет отследить изменения, происходящие в системе за проектируемый период времени);
от наличия воздействий на систему: стохастические (воздействие возможно) или детерминированные (воздействие отсутствует)
по способу представления: материальные и информационные.
Модели информационных систем по другим представленным основаниям могут относиться к любому из описанных классов.
Образная и вербальная модели
В зависимости от способа представления данных информационные модели делят на два основных класса:
Образные или формальные. При разработке используется формальный язык, т.е. специально разработанный с учетом предметной области. В качестве универсальных формальных инструментов описания прототипа используются формулы, схемы, рисунки, таблицы и т.п. В результате выделяют модели математические, графические и табличные.
Вербальные или описательные. Преставление происходит на любом естественном языке, т.е. языке общения создателя продукта (русский, английский и т.д.). В данном классе выделяют модели мыслительные или устные.
Разработка модели информационной системы ориентирована на реализацию процессов апробации и последующего использования в цифровом пространстве. Поэтому используется формализованный язык более высокого уровня, требующий специального изучения.
Примеры информационных компьютерных моделей
Основное назначение компьютерного моделирования – представление любого существующего или проектируемого оригинала с помощью специальных средств. Это могут быть различные программные и технологические среды: графические редакторы, анимационные программы, электронные таблицы, базы данных, программы по разработке 3D-моделей, виртуальные лаборатории. Рассмотрим некоторые информационные модели на примерах.
Виртуальные лаборатории находят широкое применение не только в процессе обучения, но и в исследовательских центрах. Использование такого подхода позволяет провести большое количество опытов, проведение которых в реальных условиях связано с определенным риском или требует дорогостоящего оборудования. Например, в целях безопасности такие комплексы дают возможность поэкспериментировать с кислотами или взрывчатыми веществами
Базы данных широко применяются в процессе цифровизации. Хранение и обработка больших объемов данных с помощью электронного варианта их представления облегчает и ускоряет проведение всех информационных процессов. В качестве примера можно сравнить работу с традиционным и электронным библиотечным хранилищем.
Поиск не только информационного источника, анализ внутреннего содержания по тегам, получение статистических данных, их графического представление и другие действия с элементами системы выполняются быстро и просто благодаря программному сопровождению.
3D-модели дают возможность отобразить, контролировать и совершенствовать множество технических и технологических процессов на различных производствах. От самых простых проектов (3D представление проектируемого оригинала, например, мебели или дизайна участка) до сложных промышленных разработок (стендов испытаний поведения высокотехнологичной продукции или процессов, например, в самолетостроении или добыче нефти и газа).
Использование информационных моделей вносит кардинальные изменения в процесс исследования и разработки разнообразных явлений и объектов. Это дает дополнительные возможности и значительно убыстряет процессы развития во всех предметных областях науки как фундаментальной, так и прикладной.
Информатика
Обложка урока взята с источника.
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Что общего в формулах из физики, математики? (Знаки, символы).
А чем похожи и чем отличаются тексты на русском языке и программа на компьютерном языке?
Общее – в обоих случаях информационная модель выражается при помощи знаков. Отличаются набором символов или языком.
Информационные (знаковые) модели, виды
Знаковые модели – выражены при помощи различных знаков.
Примеры знаковых моделей: формулы, компьютерные программы, тексты.
В небольшом объеме знаков помещается значительный блок информации (данные, объекты, процессы или явления). Одна формула может выражать зависимость одних величин от других, а в одном абзаце текста можно описать целую историю.
Посмотрите на эту небольшую таблицу. В ней поместилось словесное описание алгоритма работы, срок выполнения – план работы мастеру на 11 дней. Все предельно ясно, понятно и удобно. Это пример практического использования одного из видов схемно-знаковой модели.
В отличие от знаковых, образные модели представляют собой визуальный источник информации. Примеры образной модели: фото, изображения, чертежи). Из них можно получить определенную информацию.
А теперь вы оглянитесь вокруг и сами приведите примеры образных информационных моделей в нашем классе (например: плакаты, расписание работы кабинета, схема пожарной эвакуации).
Без рисунков воспринимать информацию сложно, поэтому, чистая знаковая модель обучения используется редко – серая простыня текста или сплошные формулы будут усваиваться в несколько раз медленнее, чем, текст «разбавленный» картинками, таблицами, схемами (образно-знаковая модель). Поэтому, самыми распространенными являются модели смешанного типа.
На этом примере уже не просто описание проблемной ситуации, а сразу сроки и все это как в текстовом виде, так и в визуальном.
Смешанными называются модели, в которых есть знаковые и образные объекты. Хорошим примером таких моделей является энциклопедия – множество рисунков, фото, графиков, диаграмм, с текстовыми блоками.
Один вид моделей может дополнять другой. Образно-знаковая модель – это когда на картинке изображено то, что описано словами, в текстовом виде описана зависимость, показанная в формуле. Удобно выбирать тот тип моделей, которые более емкий в плане данных, пример образной информационной модели – введение написано словами, а классификация в виде схемы, строение сложной детали на чертеже с замерами.
Словесные описания
А что вы чаще встречаете в жизни: формулы или текст?
Да, нас везде окружают словесные описания: газеты, журналы, интернет-статьи, объявления. А это только письменные знаковые модели, а ведь еще есть устные – это наша речь, которая позволяет передавать информацию, эмоции, мысли и чувства, описать ситуации.
Языки, их виды, особенности
Какие языки описания ситуаций вы знаете? (Русский, немецкий, английский).
Что характерно для всех естественных языков на Земле?
Приведите примеры омонимов, синонимов.
Необычные языки
А существуют языки не для общения? Языки программирования, нотная грамота.
А какие необычные языки вы еще знаете?
Интересно. Известны случаи, когда мертвый язык снова «оживал», переходя в устную речь. Наиболее известный вариант – иврит, но есть еще несколько других древних языков, которыми снова начали разговаривать.
Искусственная речь
Искусственные языки: универсалглот, воляпюк, эсперанто (наиболее удачный и распространенный вариант), клингонский, ложбан, интерлингво. Их создатели мечтали придумать речь, которую бы понимали все люди Планеты Земля, которые бы позволили создать гибкую модель смешанного обучения. Некоторые языки были придуманы поклонниками определенного стиля фентези или даже известного сериала. Разработан даже язык для общения с пришельцами!
Существуют также несловесные языки – азбука Брайля, жестовые языки для глухих.
Многие из вас слышали необычную разговорную речь. Это сленг или жаргон, характеризуется нелитературными словами, специфичными для определенного круга людей. Он бывает артистичный, армейский, молодежный, тюремный.
Стили речи
Научные книги – отличный примеры смешанной информационной модели: энциклопедия растений, по медицине, справочник по математике, лекарственных растений.
К литературному стилю относят: сказки, фантастические повести, детективные истории.
Ведь все эти книги, произведения написаны русским языком? Можно сказать, что тексты во всех случаях похожи? Нет, конечны. Ведь они выглядят, звучат совершенно по-разному. Несут совершенно разный посыл. А все потому, что материал в этих источниках написан различными стилями.
Большинство литературы написаны книжным стилем, но в первом случае используется научный стиль, а во втором – художественный. А общаемся мы, используя разговорный стиль речи.
Посмотрите на себя в зеркало и в 2 предложениях сделайте словесное описание внешности.
А книжный язык универсальный для любовного романа и сборника задач по физике? Конечно нет, для каждой функции нужен свой стиль.
В книгах чаще всего встречаются 2 стиля: научный и художественный. Думаю, вам легко будет рассказать, для чего и когда каждый из них используется.
Научный – для описания каких-то реальных или предполагаемых научных явлений, процессов, объектов. Тогда как художественный стиль описывает существующие явления, процессы, объекты, несуществующие (фантастические), щедро дополняя все эмоциями и выдумкой.
А сейчас мы определимся, какие качества характерны для каждого из стилей.
Для научного – лаконичность, логичность, четкость, доказуемость, использование фактов, сухость. Обязательным признаком такого текста будут слова-профессионализмы.
Профессионализмы – специфические термины, характерные для определенной сферы, направления или профессии. Фермеры используют слова протравка, окуривание. Журналисты – накладка, опечатка, фейк, утка, фитиль, полоса. Строители – обвалка, утяжка, усадка.
Художественный стиль направлен на передачу эмоций, он красочно описывает происходящее в сюжете, максимально задействуя все чувства читателя, его воображение. Поэтому, в таких текстах много красочных сравнений, оборотов. Все возможности лексики используются для описания героев, их внешности, их мыслей и чувств, взаимоотношений друг с другом, различных счастливых и драматических событий.
Посмотрите на эти 2 примера художественных описаний:
Что вы можете о них сказать?
Первый – щедро усыпан красочными, эмоциональными сравнения и прилагательными. Читая такой текст, читатель словно чувствует, как печет солнце, по телу стекают капли, а царапины пекут и ноют от боли. Плюс, в этом абзаце поместилась целая история.
А во втором случае все лаконично, никакого сюжета, только эмоция, ощущения главного героя, а из-за чего они возникли, непонятно. Автор использовал впечатляющие метафоры, которые позволили усилить эффект во много раз.
Метафоры – фразы в переносном смысле.
Интересно! Чтобы придать необычность тексту, используют такие нестандартные приемы:
написание фигурных стихов (строки и слова воздают различные фигуры – каллиграмма, стихографика);
Временная классификация информационных моделей
По тому, какой промежуток отображает модель, показывает ли она динамику какого-то процесса, словесные или смешные модели делят на статистические и динамические.
Статистические показывают что-то в один момент времени. Например, снимок зубов ребенка – зубной ряд, расположение и состояние клыков, резцов, передних, премоляров и моляров. Это образная информационная модель без динамики.
Динамические отображают изменение чего-либо в определенный временной отрезок. Для примера подойдет стоматологическая карточка школьника – в ней собранна информация за несколько лет. По рентгенологическим снимкам, описаниям, замерам можно отследить, как менялись зубы, какие выпадали и росли, когда это происходило, все проведенные манипуляции. Данные представлены в разных видах (мультипликативная смешанная модель), а на основании указанного в карте можно на компьютере сделать 3D видео модель челюсти, которое покажет, как происходит рост и изменение всего зубного ряда.
Информационные (словесные) модели
При помощи слов можно сделать описания предметов, ситуаций.
Наиболее часто слова используют для словесного описания:
А теперь давайте решим, что ваши примеры описывают (событие, процесс, предмет, ситуацию, объект).
В информационной модели есть все нужные для определенного случая данные, свойства. Очень показательная для примера каталожная карточка товара (пластилин детский).
Описание товара идет скорее для создания привлекательности для потенциального покупателя. А дальше – примитивная карточка продукта с краткими характеристиками (для какого возраста подходит, количество цветов и т.п.). Название величины, характеристики, свойства выражено при помощи словесного описания, а значения знаковые, как числами, так и словами.
Табличное выражение информации
Одним из самых удобных способов выразить разнотипную информацию является таблица. Такой тип информационной модели используют во всех областях. Особенно удобны табличные модели при большом количестве однотипных объектов – на складах, в магазинах. Незаменимо табличное представление во всех точных науках, когда нужно выразить функции, расписать зависимость величин.
Таблица представляет собой прямоугольную конструкцию, состоящую из строк и столбцов. Ничего не напоминает? Да, в Excel используются такие формы.
Мы постоянно сталкиваемся с табличной формой подачи информации. Это расписание транспорта, уроков, рецепты, периодическая таблица элементов.
Нас окружают объекты, которые имеют как подобные, так и различные свойства. Если у группы объектов общие свойства, их можно выделить в отдельную группу, вид, класс. Что приходит на ум? Да, школьный класс. Какие у вас общие свойства? Возраст, группа здоровья, учебная программа (есть математические, гуманитарные классы). А еще в прошлом столетии, классы отличались по половому признаку – были женские и мужские.
Большие группы делятся на меньшие. Получается иерархическая структура, она чем-то напоминает дерево. Хороший пример иерархии – древо рода.
Объекты в иерархической структуре размещены по уровням – нижние элементы входят в состав в верхние. Чаще всего такие модели изображают как графы. Графы – математические конструкции с множеством вершин, которые попарно соединены между собой ребрами.
Так графически можно описать сетевое соединение компьютеров в классе, структуру сети Интернет, телефонные линии.
Творческое задание:
Возьмите фото из журнала или газеты и:
Информационные модели
Что такое информационная модель
Информационная модель является моделью объекта в виде информации, содержащей описание существенных в каждом конкретном случае параметров и переменных, связей между ними, а также входов и выходов для данных, при подаче на которые можно влиять на получаемый результат.
С развитием человечества возникает потребность структурировать и оптимизировать объем накопленных данных, а также найти возможности для их эффективного использования. Ключевым фактором в данном вопросе является информационная модель, которая представляет собой один из инструментов планирования.
Информационная модель неосязаема, ее нельзя наблюдать. Отсутствие материального воплощения объясняется построением модели только на основе информации, в том числе характеристики:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
С учетом перечисленных параметров можно представить описание информационной модели, что является самым первым шагом проработки. Полноценная информационная модель, как правило, представляет собой сложную разработку с множеством структур разных типов:
Важным составным компонентом являются данные, а также их структура и процесс обработки. С помощью информационной модели описывают суть рассматриваемого объекта и нужные для его исследования процедуры. Более полное описание дополняют переменными, замещающими атрибут цели, находящейся в проработке. В данном случае ценность приобретает структура модели.
В качестве примера можно рассмотреть веник и инструкцию по его эксплуатации. Описание предмета и пояснения представляют собой информационную модель для уборщика. С другой стороны, характеристики и технология производства веника является информационной моделью и алгоритмом, согласно которому его изготавливают.
В документации отражены наиболее важные свойства предмета. В реальных условиях информационная модель представляет собой лишь приблизительное описание. Таким образом, полученные данные, необходимые для познания действительности, являются относительно истинными.
При формировании информационной модели особое внимание уделяют точности данных. Чем ближе они к реальным характеристикам, тем выше эффективность использования модели. Процесс по ее созданию состоит из нескольких стадий:
Классификация моделей
Исследователь может изучать физический или идеальный объект анализа. Таким образом, в процессе используют определенные подходы для исследования предметной области.
Согласно способу описания, выделяют следующие модели:
Особенности конструирования переменных позволяют группировать модели, таким образом:
Основными видами информационных моделей являются:
Исходя из того, что модели представляют собой комплекс информации, они нередко характеризуют состояние и свойства объекта, явления, процесса и то, как они взаимодействуют с окружающей средой. В зависимости от представления и выражения выделяют два типа моделей:
Классификационные признаки информационных моделей:
Модели отличаются по сфере применения:
Исходя из временного фактора, выделяют следующие модели:
В зависимости от отрасли знаний модели бывают:
По форме представления модели группируют таким образом:
Основными типами информационных моделей являются:
По мере увеличения объема данных усложняется описание информационной модели. В связи с этим, требуется найти баланс между точностью и функциональностью при планировании модели. Упростить задачу помогут заблаговременная постановка целей для проработки и определение глубины их разбора.
Образная и вербальная информационная модель
Вербальными информационными моделями называют такие модели, которые были сформированы по итогам раздумий или умозаключений.
Вербальные модели могут существовать в виде мысли или выражаться с помощью слов.
В качестве примера можно привести поведение человека, переходящего улицу. В начале пути он анализирует смешанную ситуацию на проезжей части и вырабатывает собственную модель поведения. При правильном моделировании ситуации переход будет безопасным. В противном случае, есть вероятность возникновения аварии. К вербальным моделям относят идеи, которые возникли у изобретателя, музыкальные темы, придуманные композитором, рифмы, сформулированные поэтом.
Знаковая или образная модель представляет собой определенный тип информационной модели, которая выражена в форме специальных знаков, то есть средств какого-либо формального языка.
Знаковые модели можно встретить повсеместно. Такая форма характерна для рисунков, текстов, графиков и схем.
Существует связь между вербальными и образными моделями. Например, мысль, сформированная в голове у человека может быть облечена в знаковую форму. Возможна и обратная ситуация, когда образная модель помогает сформировать в сознании верный мысленный образ или теорию. Согласно легенде, яблоко, которое упало на голову Ньютону, натолкнуло ученого на мысль о земном притяжении. Затем эта идея была трансформирована в знаковую форму, то есть закон Ньютона.
Образные модели бывают следующих типов:
Классификация знаковых информационных образцов:
Примеры использования информационных компьютерных моделей
Информационная модель является важным и полезным инструментом при условии правильного применения. В процессе разработки сложных систем таких, как программное обеспечение, модели помогают проработать ключевые технические вопросы и исключить возможные неточности.
Информационные модели применяют повсеместно, включая точные науки такие, как алгебра, геометрия, физика, астрономия и другие предметные области. Для удобства понятие заменяют другими терминами, к примеру, инструкция для телефона, плиты, автомобильного аккумулятора, велосипеда и другие.
Также ярким примером являются технологии производства тракторов, вертолетов, автомобильного транспорта, деталей, конструкций и прочих товаров. Информационные модели нашли широкое применение в быту и промышленности. По причине повышенного уровня сложности процессов и участия в них большого количества людей понятие информационной модели чаще можно встретить в коммуникациях промышленной отрасли.
Создание информационной модели состоит из последовательных этапов. Например, можно рассмотреть клавиатуру. Можно сформулировать пару вопросов, которые заинтересуют пользователя. К ним относятся описание и настройка оборудования. Производитель указывает в аннотации к товару его преимущества, подкрепляя их анализом передовых технологий, используемых в производстве, экологическую безопасность и прочие достоинства. С другой стороны, требуется проработать вопросы относительно настройки клавиатуры. Решить их можно путем создания вкладышей в инструкции, которые иллюстрируют схему подключения устройства к компьютеру. В дополнении нередко прилагают ремкомплект и инструкцию с описанием действий при ремонте оборудования. В результате будет сформирована информационная модель для клавиатуры.