Основные характеристики информационных моделей

Информационная модель – суть, характеристики, разновидности

Технологии Информационные модели

Основные характеристики информационных моделей

Типы структурирования информации
Типы информации, содержащейся в модели
Основные характеристики информационных моделей
Как создают информационную модель
Примеры проектов с использованием технологии информационных моделей

Типы структурирования информации

Способы структурирования информации, её классификация зависят от целей и задач, решаемых с помощью информационных моделей.

Так, для задач технического учета оборудования в информационных моделях предприятия применяется многомерная классификация объектов предметной области, позволяющая в рамках одной модели представить данные в разных разрезах:

топологическая классификация – отражение взаимного расположения объектов в пространстве: площадка – здания и сооружения – отметки – помещения – системы и оборудование в помещениях – внутренние компоненты оборудования;
системная – отражение структуры технологических систем и их взаимной вложенности друг в друга;
параметрическая – разделение объектов определенного типа (строительных конструкций, оборудования, трубопроводов, арматуры и так далее) на классы в зависимости от присущего им набора свойств (параметров), например, насосы центробежные, насосы осевые, насосы поршневые и так далее.

Типы информации, содержащейся в модели

Информационная модель объединяет в едином актуальном и структурированном электронном хранилище всю необходимую для функционирования предприятия информацию. Этими данными в любой момент могут воспользоваться как технические специалисты, так и руководители организации. Всю содержащуюся в модели информацию можно разделить на 3 типа – данные (паспорта объектов), их графическое представление и документы, – внутри каждого из которых есть бесконечное количество своих разновидностей.

Типы отображения информационной модели

статические характеристики объектов – информация о заводе-изготовителе, дате изготовления и так далее;
динамическая информация – данные мониторинга, изменяющиеся в режиме реального времени;
ретроспективные данные – история функционирования объекта, отчеты о событиях: проведенных осмотрах, регламентных работах и так далее;
плановые данные, например, план будущих осмотров и работ.

фотографии;
сферические панорамы;
трехмерные модели объектов;
электронные карты.

технологические схемы;
проектные и конструкторские чертежи;
ведомости и спецификации;
календарные планы-графики работ;
финансовые отчеты;
другие типы документов.

Информационные модели могут включать в себя любые другие типы информации, например, отсканированные материалы.

Основные характеристики информационных моделей

Ниже (см. табл.1) представлено подробное описание технических характеристик информационных моделей согласно типам рекомендуемой модели.

Таблица 1. Основные характеристики информационных моделей

Ключевая задача	Тип рекомендуемой модели	Характеристики цифровой модели
Визуализация объемов и взаимного расположения объектов	3D модель («Декорация»)	• Визуальное подобие моделируемого объекта без какой-либо вспомогательной информации. Часто достаточно приблизительная точность • Основной акцент сделан на внешнем сходстве и качестве визуального представления (текстуры, тени и тому подобное) • Отсутствуют данные по отдельным элементам модели (масса, материал изготовления, характеристики). Как следствие, модель не может использоваться для генерации чертежей, спецификаций, решения прикладных задач на стадиях проектирования, сооружения, эксплуатации, вывода из эксплуатации
Проверка на пространственные коллизии при проектировании (3D моделировании) объекта или пространственно-временные коллизии ПОС и ППР (при привязке к 3D сетевых графиков – использовании 4D моделей)	Инженерная 3D модель	• Цифровой 3D прототип объекта, отличающийся высокой точностью, представляет собой 3D модель, собранную из отдельных элементов, обладающих проектными характеристиками • Является основой для создания информационной модели объекта
Централизация инженерных данных: сбор, хранение и организация доступа	Информационная 3D модель («Справочник»)	• Является по существу справочником по объекту и хранилищем данных • Основное внимание уделяется информационному наполнению (данными и документацией, привязанным к элементам объектов) и интерфейсу доступа к этим данным. Основным навигатором по информации или интерфейсом доступа к ней является 3D модель объекта и 2D схемы (P&ID, принципиальные, генпланы и т.п.) • Выбор структуры объекта и состава данных ИМ зависит от прикладной задачи и определяется экспертным путем по результатам обследования • Данные могут создаваться прямо в PDM/PLM, а могут импортироваться из других информационных систем – в этом случае необходимо разработать и реализовать способы интеграции с этими системами • Зачастую данные публикуются из различных САПР/PDM/PLM платформ, в силу чего требуются соответствующие инструменты трансляции 3D и семантических данных. Компанией «НЕОЛАНТ» разработан такой инструмент – InterBridge • Для взаимодействия с нагруженной графикой и атрибутивной информацией 3D моделью необходимы специализированные «мощные» программы-«вьюверы», например, InterView, разработанный компанией «НЕОЛАНТ» • Информационная 3D модель является ядром прикладных информационных моделей
• Мониторинг процессов • Поддержка принятия технологических и управленческих решений	Прикладная информационная модель	• Информационная система, которая создается на базе информационной 3D модели как хранилища данных для реализации определенных прикладных задач отдельной службы или предприятия в целом • В отличие от ИМ-справочника является неотъемлемым участником хотя бы одного бизнес-процесса на предприятии
• Моделирование физических и технологических процессов • Оптимизация технологических процессов	Имитационная модель	• Компьютерное моделирование позволяет экономить ресурсы предприятия и обеспечивает безопасность работ за счет виртуальной проверки возможности их осуществления и выбора оптимального варианта действий • При создании основной упор уделяется физическим свойствам моделируемого объекта и процессов
Обучение монтажных бригад, строительного и обслуживающего персонала	Виртуальный тренажер (Интерактивная модель)	• Основная характеристика в отличие от имитационной модели – имитация процессов с возможностью вмешательства в них пользователя • Наибольшее внимание уделяется способу взаимодействия обучаемого с моделью объекта, например, могут использоваться пульты управления робототехникой • Моделируются технологические и физические процессы, процессы монтажа, демонтажа, ремонтов и обслуживания

Визуализация данных и визуальный анализ в информационных моделях

Как создают информационную модель

Исходя из задач каждого конкретного предприятия, компания «НЕОЛАНТ» определяет соответствующий уровень детализации и подбирает наилучшую комбинацию технологий для создания и визуализации данных информационных моделей промышленных объектов и осуществляет межсистемную интеграцию этих систем для достижения наилучшего результата.

«НЕОЛАНТ» сотрудничает с ведущими производителями, САПР, ГИС, BIM и PDM/PLM-платформ: Autodesk, Bentley, DocsVision, Dassault Systemes, IBM, Intergraph, MapInfo, Microsoft, Oracle, РТС, Siemens.

Основой для создания информационных моделей служат различные технологии:

Информационная модель: описание, структура, виды, типы информационных моделей, разработка, создание, использование информационной модели

По мере развития человечества происходит структуризация и оптимизация наличных у нас данных и возможностей их использования. При этом ключевой является информационная модель. На сегодняшний день она является существенно недооценённым инструментов планирования. Чтобы сломать эту тенденцию, необходимо рассказывать аудитории о её возможностях, чем и займётся автор этой статьи.

Что называют информационной моделью? Описание и структура

Так называют 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:

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

Как видим, 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.

Давайте приведём пример. Описание веника и инструкция по его использованию является информационной моделью для уборщика. Но это не всё. Описание и технологический процесс изготовления веника, изложений в соответствующей документации, является информационной моделью и алгоритмом, по которому его делает производитель. Как видите, отражаются наиболее важные свойства объекта. В действительности, конечно, информационная модель – это лишь приближенное описание. В результате можно сказать, что эти данные, с помощью которых осуществляется познание реальности, являются относительно истинными.

Общая классификация

Какие информационные модели существуют? Классификация сформирована на основе самого определения:

Зависимо от количества значений переменных они делятся на динамические и статистические.
По способу описания бывают знаковыми, натурными, формализованными.
Зависимо от особенностей конструирования переменных делятся на графовые, графические, идеографические, текстовые, алгоритмические, табличные.

Виды информационных моделей

Исследованию поддаётся как физический, так и идеальный объект анализа. Это приводит к тому, что существование одинаковых информационных моделей, к которым можно подойти с тем же самых набором инструментариев, нет. Поэтому приходится использовать отдельные подходы и что-то особенное, что позволит изучить или исследовать предметную область. На основании таких суждений принято выделять три виды информационных моделей:

Математические. Благодаря им изучают явления и процессы, что являются представленными в виде наиболее общих математических закономерностей или абстрактных объектов, которых достаточно, чтобы выразить законы природы или внутренние свойства наблюдаемого. Также применяются для подтверждения правила логических рассуждений.
Компьютерные. Используется для описания совокупности переменных, что представлены абстрактными типами данных и поданы в соответствии с выдвигаемыми требованиями среды обработки ЭОМ.
Материальные. Так называют предметное отражение объекта, сохраняющее геометрические и физические свойства (глобус, игрушки, манекены). Также к материальным моделям относят химические опыты.

Типы информационных моделей

Поскольку они являются совокупностью информации, то часто характеризуют состояние и свойства объекта, явления, процесса и их взаимодействие с окружающим их миром. Зависимо от того, как они представлены и выражены, выделяют два типы информационных моделей:

Вербальные. Они создаются как результат умственной деятельности человека и представляются в словесной форме или при помощи жестикуляции.
Знаковые. Для их выражения используются рисунки, схемы, графики, формулы.

Что необходимо для их создания?

Информация, причём как можно более точная. Чем больше предоставленные данные отвечают реальным показателем, тем эффективней применяется модель на практике. Чтобы разработать модель, сначала проводится сбор всей возможной информации. Она отсеивается и остаётся та, что предоставляет наибольшую ценность для исследователя. Проводится анализ предоставляющей интерес информации, на основании которого она структурируется. И зависимо от целей исследователь из отдельных блоков данных строит необходимую модель. Потом проводится поиск ошибок и ликвидация противоречий. Когда этот шаг закончен, то разработка информационной модели тоже считается завершённой.

Где применяются информационные модели?

Везде. Только такое обозначение не всегда применяется на практике из-за его излишней научности. Инструкции для компьютеров, телевизоров, телефонов, использованных бутылей воды, автомобильных аккумуляторов – вот лишь отдельные примеры. Информационной моделью является и технология производства комбайнов, тракторов, самолётов, грузовиков, прицепов, строений. Как видите, для неё есть применение и в быту, и в промышленности. Но сам термин «информационная модель» больше применяется в последней сфере из-за того, что здесь протекают более сложные процессы с участием большого количества людей.

Пример создания

Давайте попробуем детально проанализировать, что такое информационная модель. Это не так сложно, как может показаться. В качестве примера возьмём клавиатуру. Можно определить два направления относительно пользователя: описание и вопросы настройки. Во-первых, производительно пишет в аннотации, какой это хороший продукт, что он может, как с ним удобно работать. Анализирует передовые технологии, применённые при её создании, экологические преимущества и прочие подобные вещи. Главное – понравиться. Но лгать всё же не надо, поскольку это будет иметь нежелательные последствия.

Во-вторых, прорабатываются вопросы настройки. Можно ответить на них с помощью картинок на листке-вкладыше, где будет изображено, куда вставить разъём клавиатуры в компьютер. Также может прилагаться небольшой ремонтный комплект, инструкция по его использованию, особенности построение устройства, как его следует разбирать в случае возникновения определённых проблем – и ряд других вопросов, которые можно только продумать и дать ответ пользователям на них.

Особенности

Чем больше данных, тем описание информационной модели будет сложнее. Это две стороны медали: следует выбирать между точностью и функциональностью. Чтобы не перегибать палку или избежать слабой проработки вопроса следует заранее очертить задачи для проработки и глубину их разбора. Следует позаботиться обо всех имеющихся моментах, поскольку любая проблема, допущенная на этом этапе, в будущем только добавит работы и необходимость затраты денежных средств на устранение конфликта.

Изучение аспектов информационного моделирования

С научной точки зрения этим вопросом занимается кибернетика. Поэтому, если у вас есть желание углубить свои познания в этой области, запаситесь несколькими недавно вышедшими книгами и внимательно изучите их. Хотя можно и по-другому осведомиться, что такое простейшие информационные модели. Информатика может дать необходимый базис, но для получения всей полноты знаний нужна именно кибернетика. В её рамках можно будет ознакомиться не только с детализированными принципами моделирования, но и узнать про существующие разработки, а также возможности их применения.

Заключение

Информационная модель – это важный и полезный инструмент, если правильно его использоваться. При создании сложных систем (например, программного обеспечения) он позволяет проработать основные технические вопросы и устранить возможные не состыковки. В рамках статьи были размещены знания про то, какие информационные модели есть, как они создаются и другая полезная информация, что пригодится на практике.

Информационная модель объекта: что такое, какие виды существуют

Содержание:

Что такое информационная модель объекта? Это модель, которая описывает объект, применяя индивидуальную информацию, состоящую из различных взаимосвязанных параметров и переменных. Информационные модели — это неосязаемые и невидимые процессы, потому что состоят из «чистой» информации. Информация в модели, описывая объект, затрагивает:

состояние;
его важные свойства;
процессы, связанные с объектом;
связь с другими объектами и внешней средой;
и др.

В широком смысле, информационная модель объекта представляет собой совокупность информации из разных сфер, но объединенной описанием объекта. Пример информационной модели из жизни — это:

математическая формула;
чертеж здания, машины, компонента;
карта местности;
схема проезда метро или автобусов;
рисунок;
программа для компьютера;
и др.

Что такое информационная модель объекта

Простой пример из жизни. Есть дворник, снег и снегоуборочная лопата. Словесное описание лопаты, а также инструкция по ее сборке и применению — это информационная модель лопаты для дворника. Однако это не полноценная информационная модель снегоуборочной лопаты. Еще есть задокументированное описание технологического процесса изготовления лопаты для компании производителя, сюда входят чертежи, описание изготовления, нормы по изготовлению, описание материалов для изготовления и др. Получается, что для производителя лопаты информационная модель будет своя, а для дворника своя, при этом лопата одна и та же.

Это говорит о том, что информационная модель одного и того же объекта может сильно отличаться в зависимости от того, для кого она необходима, то есть зависит от переменных.

Что такое информационная модель объекта: классификация и виды

Информационные модели могут принадлежать трем видам:

Математическому виду. Такие информационные модели описывают явления и процессы в виде математических формул и законов. При помощи таких моделей можно выразить законы природы, подтвердить логические решения, объяснить прогнозируемые ситуации и др.
Компьютерному виду. Такие модели описывают абстрактные типы данных. Написаны они по всем требованиям среды, которая будет их обрабатывать. Простыми словами — это компьютерные программы на каком-либо языке программирования.
Материальному виду. Такие модели отражают реальный объект, но не полностью, а частично. Например, детские игрушки, машинки, манекены, глобус и др.

Информационные модели могут быт созданы разными способами. Отталкиваясь от способов создания, различают 2 типа моделей:

Вербальный тип. Этот тип создается благодаря умственной деятельности человека и передается словами или жестами.
Знаковый тип. К этому типу принадлежат информационные модели, выраженные различными символами: текстом, кодом, формулой, рисунком, чертежом и др.

Как создаются информационные модели?

После сбора и анализа информации происходит ее «упаковка» способа подачи. Тому же дворнику, если описать процесс эксплуатации математическими формулами, будет непонятно, поэтому информационная модель лопаты для него преподносится текстом. А если прорабу описать словами каким должно быть здание, то он тоже вряд ли построит что-то путное. Поэтому информационная модель здания для прораба преподносится в виде чертежа.

Где применяются информационные модели

Любая информация вокруг вас, которая что-то описывает, объясняет или подсказывает — это информационная модель объектов.

Информационные модели (схемы, карты, таблицы, графики и формулы)

Теория к заданию 3 из ЕГЭ по информатике

Моделирование и компьютерный эксперимент

Общая структура деятельности по созданию компьютерных моделей

Объект (лат. objectum — предмет) — это некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая как единое целое. Все, что человек изучает, использует, производит, является объектом. Каждый объект имеет имя, что позволяет отличить один объект от другого (например, стол, атом, город Москва, ураган Катрин и т. п.). Конкретизировать объект можно с помощью параметров. Параметры — это признаки, которые характеризуют какое-либо свойство объекта. Они могут быть количественные (рост, вес, возраст, размер и т. п.) и качественные (форма, материал, цвет, запах, вкус и т. п.). Очень часто можно наблюдать смену состояний объекта в течение времени и, как результат, изменение параметров объекта. Говорят, что происходит некоторый процесс. Переход объекта из одного состояния в другое происходит при воздействии на него других объектов.

Модель (лат. modulus — мера; франц. modele — образец) — искусственно созданный объект в виде схем, чертежей, логико-математических знаковых формул, компьютерной программы, физической конструкции, который, будучи аналогичен (подобен, сходен) исследуемому объекту (явлению, процессу, устройству, сооружению, механизму, конструкции), отображает и воспроизводит в более простом, уменьшенном виде структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между элементами исследуемого объекта, непосредственное изучение которого связано с какими-либо трудностями, большими затратами средств и энергии или просто недоступно, и тем самым облегчает процесс изучения информации об интересующем нас предмете.

Исследуемый объект по отношению к модели является оригиналом (образцом, прототипом). Модели могут создаваться как из однородного с оригиналом материала (например, макет деревянного сооружения можно сделать тоже из дерева), так и из материала, совершенно отличного от материала оригинала (например, бумажная модель самолета). Кроме того, модели могут быть нематериальными, или абстрактными (например, математическая модель самолета, компьютерная модель электрической сети).

Моделирование — это исследование каких-либо объектов (конкретных или абстрактных) на моделях. Объектом моделирования может быть объект, явление или процесс.

При создании модели стараются отразить наиболее существенные свойства объекта, а несущественные свойства отбрасываются. Например, на глобус наносятся океаны и моря, материки и крупные острова, а маленькие озера и островки на него не попадают: в масштабе глобуса они будут просто не видны.

Человек постоянно занимается моделированием, поскольку модели, упрощая объекты и явления, помогают человеку понять реальный мир. Более того, любая наука начинается с разработки простых и адекватных моделей.

Кроме материальных (предметных) моделей (игрушки, глобуса, макета дома. ), существуют нематериальные — абстрактные модели: описания, формулы, изображения, схемы, чертежи, графики и т. д. С помощью математических формул описываются, например, арифметические операции, соотношения геометрии, законы движения и взаимодействия тел (S = Vt, F = mа) и многое другое. Химические формулы помогают представить молекулярный состав химических веществ и реакции, в которые они вступают. Пользуясь таблицами, графиками, диаграммами можно отображать различные закономерности и зависимости реального мира.

Все абстрактные модели не имеют физического воплощения. Абстрактные модели, которые можно представить с помощью набора знаков (геометрических фигур, символов, фрагментов текста), — это знаковые модели. Любую знаковую модель можно изобразить на бумаге. Чтобы построить знаковую модель, нужно представлять значение знаков и знать правила их преобразования. Абстрактная модель, прежде чем оформиться в виде знаковой модели, сначала рождается в голове человека. Она может передаваться человека к человеку в устной форме. В таких случаях модель еще не является знаковым образом, поскольку не имеет вида чертежа, формулы, текста. Модель в голове человека существует в форме мысленных представлений (мысленная модель). Модели, полученные в результате умозаключений, называются вербальными (лат. verbalis — устный). Вербальными называются также модели, изложенные в разговорной форме. Таким образом, все абстрактные модели можно разделить на знаковые и вербальные.

Представленная классификация моделей самая простая. Она основана на делении моделей по способу представления. Возможны и другие классификации, — например, по предметному признаку: физические, химические модели, модели строительных конструкций, различных механизмов и т. д.

Если модель формулируется таким образом, что ее можно обработать на компьютере, то она называется компьютерной. Компьютерная модель — это модель, реализуемая с помощью программных средств.

Компьютерные модели обычно различают по программному обеспечению, которое применяется при создании и работе с моделью. Для обработки компьютерных моделей используются существующие программные приложения (математические пакеты, электронные таблицы, графические редакторы и т. д.) либо разрабатываются оригинальные программы с помощью языков программирования (Ваsic, Раsсаl, Dеlpi, С++ и др.).

Моделирование с использованием компьютера предоставляет неизмеримо больше возможностей, чем простое моделирование с помощью реальных предметов или материалов. Например, применение компьютера для раскроя (листового металла, ткани и пр.) позволяет снизить до минимума потери материала. Поиск оптимального решения этой задачи с помощью шаблонов потребует значительно больше времени и средств.

Этапы создания модели

Моделирование — творческий процесс, и разложить его на какие-либо этапы и шаги очень сложно. Многие модели и теории рождаются как соединение опыта и интуиции ученого или специалиста. Однако решение большинства конкретных задач все же можно представить поэтапно.

Моделирование, в том числе компьютерное, начинается с постановки задачи. На этом этапе формулируется задача и требования, которые предъявляются к решению. Постановка задачи заключается, прежде всего, в ее описании. Задача может быть описана на обыденном языке — например, в форме вопроса «что будет, если. ?» или «как сделать, чтобы. ?». Математическую задачу описывают с помощью формул и знаков, а инженерная, экономическая задача может быть описана с помощью различных схем, графиков.

При постановке задачи нужно отразить (или хотя бы понять) цель или мотив создания модели. Одни модели создаются, чтобы разобраться в устройстве или составе того или иного объекта. Другие модели направлены на изучение возможностей управления объектом. Третьи модели ставят целью предсказать поведение объекта (задачи прогнозирования). На этапе постановки задачи полезным оказывается предварительный анализ объекта. Разложение объекта на составляющие, выяснение связей между ними позволяет уточнить постановку задачи.

За постановкой задачи следует этап разработки модели. На этом этапе необходимо выделить существенные факторы, т. е. выяснить основные свойства описываемого объекта, правильно определить связи между ними и с другими объектами окружающего мира. Анализ информации, по возможности, должен быть разносторонним и полным. Те факторы, которые оказались несущественными, могут быть отброшены.

После того как сформулированы основные свойства разрабатываемой модели, определены исходные данные и желаемый результат, наступает очень важный момент — составление алгоритма решения задачи.

При разработке компьютерной модели весьма существенным будет выбор программного обеспечения, с помощью которого выполняется моделирование. Программное обеспечение должно позволять эффективно решать задачи, подобные той, которая рассматривается. Например, для создания рисунка на компьютере нужно выбрать тот или иной графический редактор (какой именно — зависит от требуемого формата файла и приемов, которые необходимо применять при рисовании). Чтобы решить систему уравнений, нужно воспользоваться языками программирования Basic, Pascal или каким-либо другим или же использовать для решения математические пакеты. Программная среда должна соответствовать поставленной задаче — только в этом случае задача может быть успешно решена. Выбор программного обеспечения и составление алгоритма — это взаимосвязанные действия. Возможно, что для решения поставленной задачи придется разработать собственную компьютерную программу.

Когда модель разработана, можно приступать к наиболее интересному этапу — компьютерным экспериментам. В ходе этих экспериментов проверяется работа модели, а также выполняются необходимые расчеты или преобразования, ради которых и создавалась модель.

Проверка модели осуществляется обычно с помощью ее тестирования. При тестировании проверяется разработанный алгоритм функционирования модели. В качестве теста задаются исходные данные, для которых заранее известен ответ. Если ответ, полученный при тестировании, совпадает с известным ответом, а тест составлен правильно, то считается, что модель работает корректно. В противном случае нужно искать и устранять причины расхождений. Все эти действия называются отладкой модели.

После выполнения тестирования и отладки можно приступать непосредственно к моделированию. Технология моделирования может заключаться в расчете модели при различных наборах входных данных, различных параметрах.

Завершается компьютерное моделирование анализом результатов. Материалом для анализа являются результаты компьютерных экспериментов. Поэтому эксперименты должны быть проведены таким образом, чтобы получить достоверный результат. Анализ результатов может привести к необходимости уточнения модели, т. е. к повторному выполнению второго этапа и всех последующих этапов.

Этапы компьютерного моделирования можно представить в виде таблицы.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ	Описание
	Мотивация
	Предварительный анализ

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ	Выделение существенных факторов
	Составление алгоритма
	Выбор программного обеспечения
	Программирование

3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ	Тестирование модели
	Отладка модели
	Расчет модели при различных входных данных

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

Представление и считывание данных в разных типах информационных моделей (схемы, карты, таблицы, графики и формулы)

Многообразие объектов предполагает использование огромного количества инструментов для реализации и описания этих моделей. Для исследования большинства объектов не обязательно создавать материальные модели. Если ясно представлять цель исследования, то часто достаточно иметь нужную информацию и представить ее в оптимальной форме. В этом случае речь идет о создании информационной модели. Информационные модели — это абстрактные модели, поскольку, как известно, информация — это нематериальная категория.

Информационная модель — это целенаправленно отобранная информация об объекте, представленная в некоторой форме.

Простейшими примерами информационных моделей являются различные загадки, в которых описываются свойства, по которым нужно угадать название объекта («Летом серый, зимой белый»; «Зимой и летом одним цветом»). К информационным моделям можно отнести тексты справочных изданий, энциклопедий.

Формы представления информационных моделей могут быть различными. Наиболее известны следующие формы:

в виде сигналов;
устная, словесная;
символьная (числа, текст, символы);
табличная;
схемы, карты;
графики.

Один и тот же объект, в зависимости от поставленной цели, можно представить несколькими информационными моделями, отличающимися набором параметров и способом их представления. Рассмотрим примеры анализа информации для модели, представленной в табличной форме.

Пример 1. Таблица стоимости перевозок между станциями A, B, C, D, E построена следующим образом: числа, стоящие в ячейках на пересечении строк и столбцов, означают стоимость проезда между соответствующими соседними станциями. Стоимость проезда по маршруту складывается из стоимостей проезда между соответствующими соседними станциями. Если на пересечении строки и столбца пусто, то станции не являются соседними. Выбрать таблицу, для которой выполняется условие: «Минимальная стоимость проезда из А в B не больше 6».

Решение. Прежде всего, нужно отметить, что данные в таблицах симметричны относительно главной диагонали, т. е. проезд из А в В стоит столько же, сколько и из В в А.

Рассмотрим первую таблицу. Выберем все возможные варианты проезда из А в В и соответственно подсчитаем стоимости: AC(3) + CB(4); AC(3) + CE(2) + EB(2)

Примечание. В скобках указана стоимость проезда.

Стоимость, как первого, так и второго варианта маршрута равна 7.

Аналогично поступим для второй таблицы: AC(3) + CB(4); AE(1) + EC(2) + CB(4).

Как и в случае с предыдущей таблицей, стоимость как первого, так и второго варианта маршрута равна 7.

Выписываем все варианты для третьей таблицы: AC(3) + CB(4); AC(3) + CE(2) + EB(1).

Стоимость последнего варианта маршрута равна 6.

Ответ: таблица номер 3 содержит маршрут из А в В, стоимость которого не превышает 6.

Пример 2. Для заданной информационной модели, записанной в форме таблицы, построить модель в виде схемы. В ячейках на пересечении строк и столбцов таблицы указана стоимость проезда между соседними станциями. Пустые ячейки означают, что станции не являются соседними.

Решение. Отметим точку A, она должна быть соединена с C и D. Отмечаем точки C и D и соединяем их с точкой А дугами; над каждой дугой указываем стоимость проезда. Точка С должна быть соединена, кроме А, с точками В и Е. Точка D является соседней только с А. Точка В должна быть соединена, кроме С, с точкой Е. В результате можно получить следующую схему:

Математические модели (графики, исследование функций)

Знаковые модели принято делить на математические и информационные.

Математическая модель — это знаковая модель, сформулированная на языке математики и логики. Это система математических соотношений — формул, уравнений, неравенств, графиков и т. д., отображающих связи различных параметров объекта, системы объектов, процесса или явления.

Над элементами математической модели можно выполнять определенные математические преобразования. Например, в модели нахождения наименьшего числа выполняются операции сравнения, а в модели вычисления корня уравнения — различные арифметические операции. С помощью математических моделей описываются решения различных инженерных задач, многие физические процессы (движение планет, автомобиля и т. п.); технологические процессы (сварка, плавление металла и т. п.). Графики, таблицы, диаграммы позволяют отображать различные закономерности и зависимости реального мира. Например, модель развития эпидемии можно описать как с помощью формул, так и с помощью графика. Полет снаряда, выпущенного из орудия, можно математически смоделировать с помощью известных формул движения, затем построить график движения снаряда — баллистическую кривую, которая отображает реальный полет снаряда. Математически изменяя параметры снаряда или характеристики движения, можно изучать, например, вопросы увеличения дальности или высоты полета и т. п.

Как известно, не все математические задачи можно решить аналитически, т. е. получить решение в виде формул. Значительно больше задач, которые решаются приближенно, с заданной точностью, т. е. с использованием численных методов. Реализация приближенных расчетов на компьютерах позволяет повысить точность и скорость расчетов.

В настоящее время расчеты для большинства математических моделей проводят на компьютерах, используя специальные прикладные программные комплексы, которые позволяют:

в несколько раз сократить время проведения исследований;
уменьшить количество участников эксперимента;
повысить точность и достоверность эксперимента, а следовательно, увеличить контроль;
за счет средств графической визуализации, например анимации, получить реальную «картинку»;
повысить качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более точной обработки данных. На экране компьютера возможно, например, формирование целой системы приборов, которые будут отслеживать изменение параметров объекта.

Построение и использование информационных моделей реальных процессов (физических, химических, биологических, экономических)

Моделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Компьютеры дают широкие возможности для постановки компьютерных экспериментов. Компьютерное моделирование позволяет воссоздать явления, которые в реальных условиях воспроизвести невозможно. Это, например, движение материков, эффекты землетрясений и наводнений, рождение сверхновых звезд, изменение направлений морских подводных течений и т. д. При изучении этих явлений на помощь приходят компьютеры и компьютерные программы, причем последние составляются квалифицированными программистами совместно с различными специалистами: физиками, географами, биологами, медиками и др.

Компьютерное моделирование используется также при описании и расчете экспериментов, которые выполнять в реальности не следует. Это, например, модели ядерного взрыва, пожара на предприятии, столкновения на железной дороге, военных действий и т. д. С помощью компьютерных моделей можно с достаточной точностью описать детали этих катастроф и спрогнозировать последствия.

Построение моделей позволяет осознанно принимать решения по усовершенствованию имеющихся объектов и созданию новых, изменению процессов управления ими. И, как следствие, наблюдается изменение окружающего нас мира.

Примеры информационных компьютерных моделей для различных отраслей знаний приведены в таблице.

wiki.vspu.ru

портал образовательных ресурсов

Информационные модели

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационная модель — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационные модели делятся на описательные и формальные. Описательные информационные модели – это модели, созданные на естественном языке (т.е. на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т.п.) в устной или письменной форме.

Формальные информационные модели – это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т.д. Хроматические (информационные) модели – это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (т.е. на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: «атомарная» модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные на базе теории и методологии хроматизма.

Виды моделей. Информационная модель Модель – общенаучное понятие, означающее как идеальный, так и физический объект анализа. Важным классом идеальных моделей является математическая модель – в ней изучаемое явление или процесс представлены в виде абстрактных объектов или наиболее общих математических закономерностей, выражающих либо законы природы, либо внутренние свойства самих математических объектов, либо правила логических рассуждений. Типы информационных моделей

Информационная модель – это модель данных, их структур и процедур обработки. Другими словами, информационная модель – это схема, описывающая информацию об объекте и процедуры его исследования. Считаем, что для более полного описания характеристик модели необходимо обратиться к понятию переменной, замещающей атрибут объекта познания.

Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели.

На основе предложенного определения, установлены признаки классификации информационных моделей: по количеству значений переменных (статистические и динамические); по способу описания переменных (натурные и знаковые: формализованные и неформализованные); по способу конструирования переменных: графические, идео-графические, графовые (гипертекстовые, сетевые, иерархические), текстовые, табличные, алгоритмические.

Можно выделить несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним. Материальная модель – это предметное отражение объекта с сохранением геометрических и физических свойств (игрушки, чучела животных, манекен, глобус). Материальной моделью считают химический или физический опыт.

Информационная модель – это совокупность информации, характеризующей свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также их взаимодействие с окружающим миром. Информационные модели могут быть:

• вербальными – полученными в результате умственной деятельности человека и представлены в умственном или словесной форме; • знаковыми – выраженными рисунками, схемами, графиками, формулами и т.д.

Описание и инструкция для веника – информационная модель веника для пользователя – уборщика, а описание и технологическая карта изготовления веника – информационная модель и алгоритм изготовления веника для производителя веников.

Информационная модель – это информация об объекте или процесс, описывающей важные для конкретной решаемой задачи его типичные черты и свойства.

Информационная модель, отражая наиболее существенные свойства объекта, в действительности является лишь приближенным его описанием. Такие модели – относительные истины, через которые познается реальная действительность с постоянным приближением к истине.

Информационные модели

Что такое информационная модель
Классификация моделей
Образная и вербальная информационная модель
Примеры использования информационных компьютерных моделей

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.

состояние объекта;
специфические свойства;
процессы и явления;
взаимодействие с внешней средой.

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:

Описательная, включая модели, сформированные на естественных языках, с любой произвольной структурой.
Формальная, в виде моделей, образованных на формальных языках, в том числе научном, профессиональном или специализированном. Например, разные виды таблиц, формулы, графы, карты, схемы и подобные структурные формации.
Хроматическая, в том числе модели, созданные с помощью естественного языка семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов. К последним относят способность распознавать значения цветовых канонов и смыслов. К примеру, модели, которые были созданы на основе соответствующей теоретической базы и методологии.

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:

сбор информации, разработка модели;
исключение ненужных данных;
исследования ценной информации для ее последующего структурирования;
строительство оптимальной модели, согласно поставленным целям;
проверка на ошибки, устранение противоречий.

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:

знаковые;
натурные;
формализованные.

Особенности конструирования переменных позволяют группировать модели, таким образом:

графовые;
графические;
идеографические;
текстовые;
алгоритмические;
табличные.

Основными видами информационных моделей являются:

Математические. Сформированы с целью изучения явлений и процессов в форме общих математических закономерностей или абстрактных объектов, которые позволяют выражать природные законы, либо внутренние свойства наблюдаемого. Позволяют подтвердить правила логических рассуждений.
Компьютерные. Применяются, чтобы описать совокупность переменных в виде абстрактных типов данных или таких, которые сформированы на основе выдвигаемых требований среды обработки ЭОМ.
Материальные. Представляют собой предметное отражение объекта с сохранением его геометрических и физических свойств, например, глобус, игрушки, манекены. К данному типу также относят химические опыты.

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:

вербальные, в виде результата умственной деятельности человека, выражаются в словесной форме, либо жестикуляцией;
знаковые, выражаются в виде рисунка, схемы, графика, формулы.

Классификационные признаки информационных моделей:

область использования;
фактор времени;
отрасль знаний;
форма представления.

Модели отличаются по сфере применения:

опытные;
научно-технические;
игровые;
имитационные.

Исходя из временного фактора, выделяют следующие модели:

статистические;
динамические.

В зависимости от отрасли знаний модели бывают:

математические;
биологические;
химические;
социальные;
экономические;
исторические и другие.

По форме представления модели группируют таким образом:

материальные, которые характеризуются реальным воплощением;
абстрактные, не имеющие реального воплощения.

Основными типами информационных моделей являются:

табличные, с объектами и свойствами в виде списка;
иерархические, при которых объекты распределяют по уровням;
сетевые, необходимы для отражения систем с компонентами, обладающими сложными связями.

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:

геометрические, в виде рисунков, пиктограмм, чертежей, карт, планов, объемных изображений;
структурные, такие, как таблицы, графы, схемы, диаграммы;
словесные, то есть описание объекта естественным языком;
алгоритмические, в форме нумерованного списка, пошагового перечисления, блок-схемы.

Классификация знаковых информационных образцов:

математические, как формулы со связанными параметрами;
специальные, выраженные особым языком, включая ноты и химические формулы;
алгоритмические, в виде программ.

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.

Информационная модель

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационная модель — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационные модели делятся на описательные и формальные.

Описательные информационные модели – это модели, созданные на естественном языке (т.е. на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т.п.) в устной или письменной форме.

Формальные информационные модели – это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т.д.

Хроматические (информационные) модели – это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (т.е. на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: “атомарная” модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные не базе теории и методологии хроматизма.

Типы информационных моделей

С. А. Терехов [1] выделяет несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним:

Моделирование отклика системы на внешнее воздействие
Классификация внутренних состояний системы

Ссылки

↑Терехов С. А., Нейросетевые информационные модели сложных инженерных систем, В кн.: Нейроинформатика / А. Н. Горбань, В. Л. Дунин-Барковский, А. Н. Кирдин и др. — Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. — 296 с.

2. Serov N.V. The Ontology of Dimensionality for Anthropological Database Modeling. // Automatic Documentation and Mathematical Linguistics, 2010, Vol. 44, No. 1, pp. 1–15

Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Добавить иллюстрации.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Города Иордании
Маан (значения)

Полезное

Смотреть что такое “Информационная модель” в других словарях:

информационная модель — Модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях… … Справочник технического переводчика

информационная модель — Этимология. Происходит от лат. ifоrmatiо разъяснение, изложение. Категория. Система сигналов, свидетельствующих о динамике объекта управления, условиях внешней среды и состоянии самой системы управления. Виды. В качестве информационной модели… … Большая психологическая энциклопедия

Информационная Модель — система сигналов, свидетельствующих о динамике объекта управления, условиях внешней среды и состоянии самой системы управления. В качестве информационной модели могут служить наглядные изображения (фото, кино, видео), знаки (текст, знаковое… … Психологический словарь

Информационная модель — вербальное, графическое и/или знаковое (символьное) описание сложной системы, а также информационные связи между ее элементами и подсистемами, между системой и внешней средой. Источник: РЕШЕНИЕ Экономического совета СНГ О КОНЦЕПЦИИ НАУЧНО… … Официальная терминология

Информационная модель — [information model] 1. Совокупность сигналов, несущих информацию об объекте управления и внешней среде, организованная по определенным правилам. Комбинации сигналов на мнемосхеме в кабинете директора, телевизионное изображение цеха, система… … Экономико-математический словарь

Информационная модель — (изделия) – совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и потенциального или реального пользователя. [ГОСТ 2.053 2006] Рубрика термина: Технологии Рубрики… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

информационная модель — 3.1.7 информационная модель (изделия): Совокупность данных и отношений между ними, описывающая различные свойства реального изделия, интересующие разработчика модели и потенциального или реального пользователя. Источник: ГОСТ 2.053 2006: Единая… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ — – субъективная представленность в психике человека объекта, явления или процесса материального мира, на основе информации, которой субъект располагает о воспринимаемом им явлении. И. м. всегда беднее, проще, менее целостна и динамична по… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ — согласно ГОСТ 2.053–2006 ЕСКД «Электронная структура изделия», – совокупность данных и отношений между ними, описывающая свойства реального изделия, интересующая разработчика модели и потенциального или реального пользователя … Делопроизводство и архивное дело в терминах и определениях

информационная модель СЧМ — информационная модель СЧМ; информационная модель: Условное отображение информации о состоянии объекта воздействия, системы «человек машина» и способов управления ими. [ГОСТ 26387 84 таблица, пункт 21] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации