Концепти на модел, физички феномен и околина. Што е модел во компјутерската наука? Видови, примери

Во опишаната статија, детално ќе анализираме што е модел во компјутерската наука. Ајде да ги разгледаме типовите, како и методите на дизајнирање. Овој дел содржи многу корисни знаења кои ќе им овозможат на идните специјалисти за информатичка технологија да работат без никаков напор. За да се реши секој проблем, без разлика научен или индустриски, треба да се придржувате до синџирот: објект, модел, алгоритам, програма, резултат, имплементација. Треба да обрнеме внимание на втората точка. Ако оваа врска не постои, тогаш самиот дизајн не може да се изврши. За што се користи моделот и што се подразбира под овој збор? Понатаму ќе разговараме за ова прашање.

Модел

Што е модел во компјутерската наука? Благодарение на него, можете да креирате слика на кој било предмет што навистина постои. Исто така, доколку е потребно, можете да ги прикажете сите негови својства и карактеристики.

За да решите некој проблем, треба да направите модел од него, бидејќи токму овој модел ќе се користи во понатамошниот дизајн. Во училишниот курс по компјутерски науки, овие концепти се воведуваат веќе во шесто одделение. Сепак, на самиот почеток децата се учат само да разберат што е тоа.

Класификација

Терминот што се опишува може да се нарече опис на процес, негова слика, дијаграм, мала копија на вистински објект итн. Имајќи го предвид сето погоре, треба да се каже дека моделот е прилично широк концепт. Може да се подели во групи: материјал, идеален.

Првиот тип се подразбира како комплекс од податоци што претставуваат реален објект. Тоа може да биде или тело или процес, и така натаму. Оваа група е поделена на уште два вида: физичка, аналогна. Оваа класификација е целосно произволна, бидејќи не постои јасна линија помеѓу овие два подвида.

Идеалниот модел е уште потешко да се карактеризира, бидејќи е целосно поврзан со имагинацијата на една личност, неговата перцепција за светот. Може да вклучува и секое уметничко дело, вклучувајќи слики, проза, перформанси итн.

Цели на моделирање

Со оглед на тоа што е модел во компјутерската наука, неопходно е да се каже и за целите на неговото создавање.

Моделирањето е прилично важна фаза, бидејќи ви овозможува да извршите голем број задачи. Токму за ова ќе зборуваме понатаму.

За почеток, моделирањето ќе му овозможи на човекот да научи повеќе за она што го опкружува. Зборувајќи во широка смисла, во античко време луѓето собирале некои податоци, информации, факти и ги пренесувале од генерација на генерација. Пример е моделот на нашиот свет, кој се нарекува „глобус“. Во изминатите векови, по правило, моделирањето се градело на непостоечки предмети, тешко разбирливи за луѓето, кои во моментов веќе имаат своја имплементација како материјален објект. Повеќето од нив се цврсто вградени во нашите животи. Можеме да зборуваме за чадори, мелници и така натаму.

Во моментов, моделите на системи за компјутерски науки се однесуваат на начините да се постигне максимален ефект од донесените одлуки, а исто така се обрнува внимание на последиците од кој било процес или акција. Ако зборуваме за последниот потстав, тогаш пример е модел кој открива какви ќе бидат последиците како резултат на зголемување на трошоците за патување или по отстранување на каков било отпад под земја.

Задачи за моделирање

Со оглед на тоа што е модел во компјутерската наука, неопходно е да се каже и за задачите на овој метод на дизајнирање. Опишаниот процес има неколку општи цели, за кои ќе разговараме понатаму. Ако разгледаме подетално, задачите се фази на решавање на какви било проблеми. Тоа е, во принцип, ова може да се нарече мала цел што мора да се надмине за да се постигнат одредени височини.

Класификација на задачите

Во овој случај, овие задачи се поделени во две групи. Зборуваме за директно и обратно. Што се однесува до второто, таквите формулации поставуваат прашања до развивачот како: „Како да се зголеми ефикасноста до максимум? или „Која акција целосно ќе ја задоволи постојната состојба? Ако зборуваме за директни, тогаш таквите задачи му поставуваат прашања на човекот за тоа што ќе се случи ако развивачот го стори овој или оној начин. Треба да се забележи: секоја директна формулација има првични податоци и исто така поставува специфични услови.

Вербален модел

Потребно е да се зборува и за видовите модели во компјутерската наука. Да го погледнеме првото: вербално. Овој метод на моделирање ви овозможува да работите со идеални или апстрактни прашања. Треба да се напомене дека во науката се сметаат два главни типа: математички и информативни. Иако вербалното не е многу распространето во моментов, се користи. Тоа значи дека сите задачи, цели итн. се опишани со помош на букви и сродни реченици. Таквите модели вклучуваат обична фикција, компајлиран протокол, какви било правила, информации, опис на објект, феномен итн.

Математички модел

Математичкиот модел е еден од главните видови дизајн во компјутерската наука. Познат е и како алгоритамски. Треба да се напомене дека границата помеѓу математичките и информациските типови е колку што е можно поусловна. Ова е веќе дискутирано порано.

Ако не се прашувате сложено, туку се обидувате да го објасните на едноставен јазик, тогаш опишаниот модел е неопходен за да се реши кој било проблем или да се постигне цел користејќи математичка гледна точка. Треба да се напомене дека секој човек во реалниот живот постојано дизајнира таков модел. Да речеме, обична секојдневна задача, на пример, купување нешто во продавница, бара изготвување. Човекот знае колку чинат производите. Неопходно е да се пресмета колку пари на крајот се потребни за да се направи купување со собирање на сите податоци. Ова е вообичаен пример за математички модел.

Информативен модел

Треба да се напомене дека секој човек кој својата иднина ја гледа во ИТ областа треба да се запознае со овој тип на моделирање. Како по правило, сите модели на информации се креираат со користење на компјутерска технологија. Покрај тоа, не зборуваме само конкретно за дизајнирање на некои дијаграми, туку се користат и табели, слики, цртежи, дијаграми итн.

Општо земено, информацискиот модел ги претставува својствата на објектот што го прикажуваме, максимално опишувајќи ја неговата состојба, како и колку е поврзан со надворешниот свет, неговиот однос со другите надворешни објекти и неговото влијание врз нив. Треба да се напомене дека информативниот модел може да биде обичен текст, слика, вербален опис, цртеж, формула итн.

Овој тип се разликува од другите наведени погоре по тоа што е податок. Односно, моделот нема материјално отелотворување, бидејќи се смета за примитивен комплекс на информации претставени во различни форми.

Систематски пристап кон креирање на модел

Веќе ја разгледавме класификацијата на моделите во компјутерската наука, сега треба да зборуваме за тоа каков пристап треба да се користи за да се создаде идеален дијаграм.

Неопходно е да се разбере што е систем. Тоа е збир на елементи кои комуницираат едни со други и исто така работат заедно со цел да се заврши одредена задача. Изградбата на моделот вклучува употреба на системски пристап. За објект ќе се смета секој комплекс кој функционира како единствена целина во посебна средина. Понекогаш се случува проектот да е доста сложен, па системот е поделен на два дела.

Цел на употреба

Дозволете ни да дадеме примери на модели во компјутерската наука за да разбереме кои цели ги следат производителите кога создаваат запис.

Треба да се напомене дека постојат такви видови како едукативни, симулации, игри и така натаму. Ајде да ги погледнеме.

Едукативните материјали ги вклучуваат сите материјали со чија помош се спроведува обука.

На искусните треба да се додадат модели на намалени копии создадени врз основа на реални предмети.

Симулациите можат да послужат како информации што ќе ви овозможат да разберете што ќе се случи како резултат на дејство. На пример, ако некое лице спроведе реформа, тој мора да подготви таков модел. Ова ќе помогне грубо да се разбере како луѓето ќе реагираат на новите промени. Или, на пример, за да може некое лице да се подложи на операција за трансплантација на органи, се вршат голем број експерименти на самиот почеток на истражувањето. Тие можат да се наречат и симулациски модел. Значи, тоа е систем за обиди и грешки. Ова ви овозможува да донесувате повеќе информирани одлуки.

Модел на игра е систем кој става одредени предмети во некаква рамка. Тоа може да биде економска, деловна или воена игра. Така, едно лице е способно да го разбере однесувањето на одреден предмет во околината што му е потребна.

Научно-техничкото треба да се користи за проучување на секој феномен и процес што е тешко да се проучува во секојдневниот живот. Ова може да биде создавање на уред кој симулира празнење на молња или модел на движење кој целосно го копира Сончевиот систем.

Метод на презентација

Сумирајќи го сето горенаведено за моделите на податоци во компјутерската наука, неопходно е да се открие како е претставен креираниот запис.

Тоа може да биде материјално и нематеријално. Првиот тип ги вклучува сите копии што се направени од постоечки објекти. Така, тие можат да се подигнат, допираат, мирисаат итн. Тие се дури и способни да имитираат какви било својства на оригиналниот објект, како и неговите дејства. Овие модели на материјали се експериментален метод на дизајнирање.

Нематеријалните вклучуваат оние кои работат на теорија. Тие се идеални или апстрактни. Оваа категорија има и неколку видови. Зборуваме за информативни и имагинарни опции. Првиот е список на податоци што се однесуваат на одреден објект. Овие можат да се наречат табели, слики, дијаграми итн.

Сепак, многумина се заинтересирани зошто овој модел на класа по компјутерски науки се смета за нематеријален. Иако текстот е отпечатен, табелата е составена, не можете да ја допрете. Затоа овој модел е апстрактен. Патем, меѓу опциите за информативно снимање има јасни примери.

Имагинарниот модел го вклучува она што се нарекува креативен процес, односно сè што се случува во човечкиот ум. Ова го поттикнува да создаде оригинален објект врз основа на овој дијаграм.

од лат. модул - мерка, примерок, норма) - секое суштество во однос на кое било друго суштество, кое има заедничка структура и функција со него, без оглед на разликите во составот (содржината), надворешната форма, количината (на пример, големината).

Одлична дефиниција

Нецелосна дефиниција ↓

МОДЕЛ

француски мод?ле, од лат. модус - примерок) - конвенционална слика (слика, дијаграм, опис итн.) к.-л. објект (или систем на објекти). Служи за изразување на односот меѓу луѓето. знаење за предметите и овие предмети; Концептот математика е широко користен во семантиката, логиката, математиката, физиката, хемијата, кибернетиката, лингвистиката и другите науки и нивните (генерално технички) примени во различни, иако тесно поврзани, сетила. Овие различни сфаќања може да се извлечат од следново. општа дефиниција. Се нарекуваат два системи на објекти А и Б. М. едни со други (или моделирање еден со друг), ако е можно да се воспостави такво хомоморфно мапирање на системот А на некој систем А? и хомоморфно пресликување на Б на некој систем Б? се изоморфни еден на друг (види Изоморфизам; дефинициите дадени во овој член треба да се генерализираат со разгледување на односите не само помеѓу елементите, туку и, доколку е потребно, помеѓу подмножества на системи). Одреден начин став „да се биде М“. постои рефлексна, симетрична и преодна релација, т.е. однос на типот на еквивалентност (еднаквост, идентитет); тоа, особено (за A=A? и B=B), се задоволува со било кои системи кои се изоморфни еден на друг. Концептот M. во науката обично се поврзува со употребата на т.н. метод на моделирање (види Моделирање). Поради симетријата на односот помеѓу c.-l., што произлегува од дефиницијата на М. Објект (систем) и неговиот M. кој било од парните изоморфни системи, во принцип, со еднакво оправдување, можеме да го наречеме другиот M. На пример, во сликарството и скулптурата се нарекува М. прикажан предмет; споредувајќи меѓу себе к.-л. објектот и неговата фотографија ја сметаме M. токму фотографијата. Кој од двата системи кои се моделираат еден со друг (во смисла на дефиницијата дадена погоре) во природните науки. моделирањето ќе биде избрано како предмет на истражување, а кој модел ќе биде избран зависи од специфичните когнитивни и практични проблеми со кои се соочува истражувачот. задачи. Како резултат на оваа околност, рефлектирана во самиот граматички текст. структура на поимот „моделирање“, вториот има одредена субјективна конотација (често се поврзува со тоа кој „моделира“). Терминот „М.“, без оваа боја, е поприроден да се разбере (и затоа да се дефинира) независно од различни можни „модели“. Со други зборови, ако концептот на моделирање го карактеризира изборот на истражувачки алатки системи, тогаш концептот на M. е односот помеѓу постоечките (во една или друга смисла) конкретни и (или) апстрактни системи. Односот помеѓу моделот и системот што се моделира зависи од севкупноста на тие својства и односи меѓу објектите на системите што се разгледуваат, во однос на кои се одредува нивниот изоморфизам и хомоморфизам. Иако дефиницијата за математиката дадена погоре е толку широка што, ако се сака (со оглед на „тривијалниот“ хомоморфизам на секој систем во збир што се состои од еден единствен елемент), кои било два системи може да се сметаат за еден со друг, таква широчина на концептот на математиката во никој случај не го отежнува принципот на примена на моделирање во научната. истражување, бидејќи својствата и односите што нè интересираат, во принцип, секогаш може да се поправат. Така, концептите на моделирање и моделирање, како и концептите на изоморфизам и хомоморфизам, секогаш се дефинираат во однос на одреден сет на предикати (својства, врски). Иако ставот „биди М“. симетрично и системите кои се моделираат едни со други, според дефиницијата, се целосно еднакви кога се користи терминот „М“. Речиси секогаш, некој вид „моделирање“ се претпоставува (често имплицитно) [на пример, моделирање што се користи во теоретските истражувања за да се изградат модели со помош на математички средства. и логично симболика (т.н. апстрактно-логичко моделирање), или моделирање, кое се состои во репродукција на феномените што се проучуваат на специјално дизајнирани материјали во емпириски термини. науки (експериментално моделирање)]. Во зависност од тоа кој од двата системи што се споредуваат е фиксиран како предмет на проучување, а кој како негов М., терминот „М“. сфатена во две различни сетила. Во теоретски науки (особено математика, физика) M. K.-L. системи обично се нарекуваат друг систем кој служи како опис на оригиналниот систем на јазикот на дадената наука; на пр. диференцијален систем равенки кои го опишуваат текот на времето со текот на времето. физички процес, наречен M. на овој процес. Во принцип, М. - во оваа смисла - к.-л. области на појавите наречени научни теорија дизајнирана да ги проучува феномените во оваа област. Слично, во (математичката) логика M. k.-l. содржат. често се нарекуваат теории формален систем (калкулус), а неговото толкување е оваа теорија. [Содржината за која зборуваме овде е, се разбира, релативна; така, толкувањето на к.-л. може да има друг формален систем Види Толкување; од друга страна, и M. - во ова разбирање - не мора нужно да биде целосно формализиран (предметите што го сочинуваат самите можат да се сметаат на смислен начин, како со специфично значење); Единствено значајно е што концептите (термините) „М“. се толкуваат во смисла на интерп рет а ција. ] Употребата на терминот „М“ го има истиот карактер. во лингвистиката („модели на јазикот“, кои играат важна улога и во теоретската и во лингвистичката. истражување и во задачи поврзани со изградба на информациски јазици, развој на машински превод итн.; види Математичка лингвистика), теоретски. физика (на пример, „модели на јадро“) и воопшто во сите оние случаи кога зборот „М“. служи како синоним за концептите „теорија“ и „научен опис“. Не помалку вообичаена е употребата на терминот „М.“, кога М. не се сфаќа како опис, туку како нешто за што се пишува. Кога се користи на овој начин (повторно во математичката логика, во аксиоматските конструкции на математиката, во семантиката итн.), терминот „М“. се смета како синоним за поимот „толкување“, т.е. М.к.-л. системи на односи наречени збир на објекти кои го задоволуваат овој систем. Поточно, синоними кога се користат на овој начин се изразите „изгради М“. и „наведете го толкувањето“; со други зборови, толкувањето на к.-л. систем на објекти обично се нарекува не самиот негов M. (т.е. некој друг систем), туку листа на т.н. семантички правила на „преведување“ од „јазикот“ на моделираниот систем (на пример, научна теорија) во „јазикот“ на М. Така, толкувањата на геометријата на Лобачевски всушност не му служеле на самите М., предложени од Поенкаре, Италијанец . научник E. Beltrami и Герман. научник Ф. Клајн, имено, толкувањето на концептите на геометријата на Лобачевски во однос на овие М. Меѓутоа, тие содржат. т.зр. избор на к.-л. M. теоријата како нејзино толкување е еднакво на укажување на семантика. правила, според кои елементите на една од теориите на М. се разгледуваат како интерпретација на нејзините објекти. Во оние случаи кога главната работа не е содржината, туку строго формалниот аспект на концептите на математиката и толкувањето (особено, во логичката семантика), овие концепти може да се разјаснат, на пример, следново. начин: Нека A е формула на одреден калкулус (формален систем) L. Резултатот од замената на сите елементи во А е нелогичен. константи (ако има) променливи соодветно. типовите (види Теорија на типови, Пресметка на предикати) ќе се означат со А?. Класа на објекти N што ја исполнуваат формулата А? (класа на објекти, по дефиниција, ја исполнува оваа формула ако, со таква замена на имињата на овие објекти на местата на сите променливи вклучени во неа, името на истиот објект се замени на местото на различни појави на истата променлива, формулата се претвора во вистинска формула) , - под услов типот на секој објект да е еднаков на типот на променливата, тој да се замени на негово место, - повикан. M. формула А (или -?. реченица изразена со оваа формула). Слично на тоа, ако е дадена класа на формули K, тогаш постои систем S на класи на објекти, на елементите на секоја од нив им е доделена дефиниција. тип, истовремено извршување - предмет на горенаведените инструкции. услови - сите формули од класата К? (добиено од К на ист начин како А? од А), наречено. Моделот на оваа класа формули [имајќи го предвид овој концепт на модел, некои автори за моделот на посебна формула (реченица) - или, слично, посебен термин (концепт) - го користат терминот „полу-модел“]. Моделот S се смета за M на целото сметање L ако: 1) сите аксиоми на пресметката L се вклучени во K (и, според тоа, се задоволни од системот S); 2) секоја формула од L, изведена според правилата за изведување на пресметката L од формули на пресметката L што се задоволуваат во S, ја исполнува и системот S. Врз основа на оваа дефиниција, лесно се одредуваат најважните семантики. концепти: „аналитички“ и „синтетички“ (реченици), „екстензионални“ и „интензивни“ (изрази) и воопшто „семантички однос“. Во оваа терминологија, односот на логичката импликација може лесно да се карактеризира: предлогот А следи од предлогот Б, ако и само ако А е задоволен со сите методи со кои Б е задоволен, генерално, формалниот систем може да има многу различни методи. како изоморфни едни со други и не се изоморфни. Ако сите M. k.-l. формалниот систем е изоморфен, тогаш тие велат дека основниот систем на аксиоми е категоричен (види Категоричност на систем на аксиоми) или целосен (во едно од значењата на овој термин; види Комплетност ); во спротивно системот се нарекува нецелосни. (За произволен систем на аксиоми a priori, трет случај е, се разбира, можен - отсуство на кое било М. Тогаш системот се нарекува контравербален, или - во согласност со терминологијата воведена погоре - не е исполнет. Спротивно на тоа, укажувањето на аксиоматскиот систем М.-К служи како доказ за неговата конзистентност во однос на системот со кој се конструира М. - види исто толкување, аксиоматски метод). Во секој од овие случаи, еден од системите M. - т.н. доделени (имплицирани при конструирање на систем или разгледувани за одредени цели) - наречени. Толкување на системот (ако толкувањето се идентификува со М. - во последното од сетилата употребени овде - тогаш имплицираното толкување се нарекува природно). Фигуративно кажано, ние го нарекуваме секој можен „превод“ од јазикот на моделираниот систем на кој било друг јазик, а толкувањето е само она на овие преводи (и на тој конкретен јазик) што го мислиме кога ги толкуваме концептите на системот, земајќи го предвид (од социјални причини) единствениот вистински. На пример, крајот на англискиот јазик. фразата „На овој начин можеме да добиеме само 50 проценти решение“ може да се преведе и како „само 50 проценти решение“ и како „само половина решение“, а лесно е да се замисли конкретен текст, преводот на што ќе бара дополнителни (не содржани во себе) укажувања за тоа кој од овие „М. „Изберете како „толкување“, како што е познато, концептот на задоволување, кој се појавува во штотуку дадената дефиниција за поимите на математиката и интерпретацијата, е дефиниран (иако не нужно експлицитно) преку концептот на логичка вистина. случајот е земен како оригинален, од друга страна, концептот на вистината во формализираните јазици, пак, може да се дефинира преку концептот на задоволување Така, „содржината“ на концептите на М релативна - овие концепти се дефинирани во смисла на (логичка) „вистина“, што се покажува дека не е „формален“, но во секој случај формализирачки концепт, според тоа, го оправдува ставот распространет во математиката и логиката коешто толкувањето е „формално“ (и секое проучување на кој било систем на објекти е проучување на одреден Рој неговиот М.) во смисла дека системот што служи за целите на толкувањето мора да се опише со прецизни термини (бидејќи во спротивно прави нема смисла дури и да се постави прашањето за неговиот изоморфизам со кој било друг систем); Згора на тоа, токму овој опис може да се смета во овој случај како М. Се разбира, тоа не го отстранува најважното епистемолошки. прашањето за адекватноста на M. - на пример, емпириски. описи - севкупност на објекти од реалниот свет опишани со него, но критериумите за оваа адекватност се веќе значително екстра-логични. карактер. Својствата на моделите за толкување во математиката се предмет на посебно проучување. алгебарски „теорија М.“, која го користи концептот на „релациски систем, т.е. множество на кое се дефинира одреден сет на предикати (својства, операции, односи) (сп. дефиниции во член Изоморфизам). Треба да се има предвид дека природата на математичката математика може да биде многу сложена, па дури и „парадоксална“ (т.е. не е во согласност со воспоставените идеи, од кои, сепак, не следи нивната логичка недоследност), пример е т.н. „нестандардни“ математика, се карактеризира со тоа што „оригиналната“ природна серија на броеви (кои се користат во теоријата со која се конструира математиката) се покажува како неизоморфна во однос на природните серии конструирани во математиката (тука зборуваме за обичните серии. , традиционалната математика, тргнувајќи од, за разлика од таканаречената ултра-интуиционистичка, од претпоставката за единствената – па се до изоморфизмот – определеноста на множеството природни броеви е, се разбира, релацијата „да се биде М“); се толкува како суштински асиметрична Современата фаза на развој на науката се карактеризира со интензивна експанзија што се користи во научната. истражувањето на методите на конструирање и користење на различни M. „Cybernetic“ се покажа особено плодно во овој поглед. пристап кон проучување на системи од различна природа. Применливо денес научно време M. придонесуваат за проучување не само на структурата, туку и на функцијата на многу сложени системи (вклучувајќи објекти од жива природа). Проширувањето на концептот на моделирање (и моделирање), кое вклучува земање предвид не само на структурните, туку и на функционалните својства и односи, може да се постигне на најмалку два (поврзани) начини. Прво, може да се бара описот на секој елемент од моделот (и, се разбира, моделираниот систем) да вклучува временска карактеристика (како што е, на пример, вообичаено во одредени гранки на теоретската физика - види Континуум, теорија на релативност) ; овој пат суштински значи дека воведувањето на параметарот време би го намалил концептот на функционирање на општиот концепт на „просторно-временска структура“. Второ, користејќи точна математика Концептот на функција (чија логичка генеза, како што е познато, не го вклучува концептот на „привремена променлива“) може да се смета од самиот почеток како елементи од кои се конструира модел, имено функции кои ја опишуваат промената. во времето на елементите на „статично“ (т.е. „структурно“) M. (користејќи за генерализирани дефиниции за изоморфизам, хомоморфизам и М. апаратот на пресметување на предикат од втората фаза - види Предикална пресметка). Во оваа проширена смисла не зборуваме само за системи за моделирање, туку и за процеси на моделирање (хемиски, физички, индустриски, економски, социјални, биолошки итн.). Пример за опис на к.-л. процес кој служи за целта на неговото моделирање може да биде дијаграм на неговиот алгоритам; можноста за јасно дефинирање на концептот на алгоритам отвори, особено, широки можности за моделирање на различни процеси користејќи електронско компјутерско програмирање. (дигитални) машини. Др. Пример за „машинско“ моделирање е употребата на т.н. аналогни континуирани машини [види Технологија (оддел Компјутерски науки)]. Како што често се случува во развојот на науката, терминот "М." се применува на екстензивно и во случаи кога е прелиминарно. земајќи ги предвид сите параметри што треба да се репродуцираат кога моделирањето (неопходно за буквално разбирање на терминот) се покажува, поради сложеноста на системот што се моделира, практично невозможно. Ова особено се однесува на временските различни т.н само-прилагодлив М., на пример. до „модели за учење“. Но, дури и да останеме во рамките на прецизни дефиниции, тогаш во кибернетиката (како во физиката, така и во математиката и логиката) концептот на М. употребени во двете горенаведени сетила [типичен е следниот важен пример: „евидентирање“ на наследствата. информациите во хромозомите се моделирани од матичниот организам (или организми) и во исто време моделирани во организмот на потомството]. Оваа очигледна двосмисленост на терминот „М“. (отстранет, меѓутоа, со општата дефиниција на М. предложена погоре, опфаќајќи ги двете значења) всушност служи како пример за т.н. „завиткување на методот“, карактеристично за специфичните примени на многу епистемолошки. концепти. Осветлено: Kleene S.K., Вовед во метаматематика, транс. од англиски, М., 1957 г. 3, § 15; Ashby W. R., Вовед во кибернетиката, транс. од англиски, М., 1959 г. 6; Лахути Д.Г., ?евзин И.И., Финецот В.К., За еден пристап кон семантиката, „Филозофија на науката“ (Научни извештаи на високото училиште), 1959, бр. 1; Црква?., Вовед во математичка логика, прев. од англиски, [т. ] 1, М., 1960, §7; Ревзин И. И., Модели на јазикот, М., 1962; Генкин Л., О математички. индукција, транс. од англиски, М., 1962; Моделирање во биологијата. [саб. чл. ], транс. од англиски, М., 1963; Молекуларна генетика. Саб. чл., транс. од англиски и Герман., М., 1963; Пиво С., Кибернетика и управување со производството, транс. од англиски, М., 1963; Карнап Р., Логичката синтакса на јазикот, Л., 1937; Кемени Ј. 13, бр. 1; Rosser J. V., Wang H., Нестандардни модели на формални логики, "J. Symbolic Logic", 1950, с. 15, бр. 2; Мостоваки?., За модели на аксиоматски системи, „Фундамента математика.“, 1953, с. 39; Тарски?., Прилози кон теоријата на моделите, 1–3, „Индегацијаес математика.“, 1954, с. 16, 1955, с. 17; Математичка интерпретација на формалните системи, Амст., 1955; Кемени Ј. 21, 1, 2; Скот Д., Супс П., Фундаментални аспекти на теориите на мерење, „Ј. Симболична логика“, 1958, с. 23, бр. 2; Робинсон?., Вовед во теоријата на модели и метаматематиката на алгебрата, Амст., 1963; Curru H. V., Основи на математичката логика, N. Y., 1963 година. Ју Гастев. Москва.

Форма на организација на обука: фронтална, пар или група.

Наставни методи и техники: објаснувачки и илустративен; вербален (фронтален разговор); визуелен (демонстрација на компјутерска презентација); практични.

Цели на часот: да се развие кај учениците концептот на моделирање како метод на сознавање; разгледајте различни класификации на модели; да се формира меѓу учениците концептот на „информациски модел“; научете ги учениците да опишуваат информациски модели.

Тип на лекција: учење нов материјал.

Опрема за лекција: проектор со екран, презентација, цртежи и слајдови.

За време на часовите

I. Организациски момент. Поставување цели на лекцијата

Проблематично прашање:

Макета на зграда, детска мека играчка, математичка формула, теорија на социјален развој - сето тоа се модели. Како можеме да ги наречеме толку различни концепти со еден збор?

Може да се дадат огромен број примери на модели. Како да ги класифицирате?

Суштинските својства на објектот можат најцелосно да се рефлектираат со помош на информациски модел. Како да се изгради?

До кој степен е неопходно да се користи формализирање при опишување на информациските модели?

II. Презентација на нов материјал

Воведување на концептот „модел“

Во своите активности, човекот многу често користи модели, односно создава слика за предметот, феноменот или процесот со кој треба да се справи.

Модел е нов поедноставен објект кој ги рефлектира суштинските карактеристики на вистински објект, процес или феномен.

Анализата на моделот и неговото набљудување ни овозможуваат да ја разбереме суштината на навистина постоечки, покомплексен објект, процес, феномен, наречен прототип или оригинал.

Прашање: Зошто да не го истражите самиот оригинал, наместо да изградите негов модел?

Дозволете ни да наведеме неколку причини зошто тие прибегнуваат кон градежни модели.

Во реално време, оригиналот можеби повеќе не постои или не постои во реалноста.

Пример: теорија за истребување на диносаурусите, Атлантида...

Оригиналот може да има многу својства и врски. За да се проучи одредено својство во длабочина, понекогаш е корисно да се отфрлат помалку значајните без воопшто да се земат предвид.

Примери: карта на областа, модели на живи организми...

Оригиналот е или многу голем или многу мал.

Примери; глобус, модел на Сончевиот систем, атомски модел...

Процесот се случува многу брзо или многу бавно.

Примери: модел на мотор со внатрешно согорување...

Истражувањето на некој предмет може да доведе до негово уништување.

Примери: модел на авион или автомобил...

(Децата можат да наведат други причини)

Моделирањето е процес на градење модели за истражување и проучување на предмети, процеси и појави.

Што може да се моделира? Ајде да одговориме на ова прашање. ( Учениците даваат примери)

Можете да моделирате:

1. Предмети

Ајде да именуваме примери на модели на објекти:

копии од архитектонски структури;
копии од уметнички дела;
визуелни помагала;
модел на водороден атом или сончев систем;
глобус;
модел кој покажува облека;
итн.

2. Феномени

Примери на модели на феномени:

модели на физички појави: празнење на гром, магнетни и електрични сили...;
геофизички модели: модел на кал, модел на земјотрес, модел на свлечиште...

3. Процеси

Примери на модели на процеси:

модел на развој на универзумот;
модели на економски процеси;
модели на еколошки процеси...

4. Однесување

Кога некое лице врши каква било акција, обично му претходи појавување во неговиот ум на модел на идно однесување. Без разлика дали ќе изгради куќа или ќе реши некој проблем, ќе ја премине улицата или ќе оди на планинарење, сето ова секако прво го замислува во својот ум. Ова е главната разлика помеѓу мислителската личност и сите други живи суштества на земјата. Истиот објект во различни ситуации, во различни науки може да се опише со различни модели. На пример, разгледајте го предметот „личност“ од гледна точка на различни науки:

во механиката, човекот е материјална точка;
во хемијата, тоа е предмет кој се состои од различни хемиски супстанции;
во биологијата, тоа е систем кој се стреми кон самоодржување;
итн.

Од друга страна, различни објекти може да се опишат со еден модел. На пример, во механиката, разни материјални предмети од зрно песок до планета се сметаат за материјални точки.

Така, воопшто не е важно кои предмети се избрани за модели. Единствено важно е што со нивна помош е можно да се одразат најсуштинските карактеристики на предметот, феноменот или процесот што се проучува.

Моделирањето е метод на научно познавање на објективниот свет користејќи модели.

Класификација на модели

Има огромен број на објекти за моделирање, како што штотуку видовме. А за да се движиме во нивната различност, потребно е сето тоа да се класифицира, односно некако да се организира и систематизира.

При класификација на објекти во „поврзани“ групи, неопходно е правилно да се избере одредена единствена карактеристика (параметар), а потоа да се комбинираат оние објекти за кои се совпаѓа. Да ги погледнеме најчестите карактеристики според кои моделите можат да се класифицираат (демонстрација на компјутерска презентација Анекс 1)

Вербалните и симболичните модели обично се меѓусебно поврзани. Менталната слика родена во главата на една личност може да се стави во симболична форма. На пример, мелодија родена во главата на композиторот ќе биде претставена во форма на ноти на хартија.

За создавање модели се користи огромен асортиман на алатки. Доколку моделот е од материјална природа. За да се создаде, се користат традиционални алатки: камера, четка за уметник, молив итн., И, конечно, најнапредната алатка овие денови - компјутер.

Концептот на „систем“

Светот околу нас се состои од многу различни објекти, од кои секој има различни својства, а во исто време предметите комуницираат едни со други.

Систем е целина која се состои од меѓусебно поврзани предмети.

Примери на системи: лице, компјутер, куќа, дрво, книга, маса итн.

Системите се:

Материјал (лице, компјутер, дрво, куќа).
Нематеријални (човечки јазик, математика)
Мешан (училишен систем, бидејќи вклучува и материјални елементи (зграда, опрема, ученици, учебници), нематеријални (распоред на часови, теми за часови, училишна повелба).

Важна карактеристика на системот е неговото сеопфатно функционирање. Пример

Компјутерот работи нормално се додека главните уреди вклучени во него се во добра работна состојба. Ако отстраните еден од нив, компјутерот ќе пропадне, односно ќе престане да постои како систем.

Системот „компјутер“ се состои од потсистеми „RAM“, „процесор“, „системска единица“ итн., бидејќи RAM меморијата, процесорот, системската единица исто така може да се сметаат за системи (тие се состојат од елементи).

Системска анализа и систематизација

За да се опише систем, не е доволно само да се наведат неговите елементи. Неопходно е да се наведе како овие елементи се поврзани едни со други.

Системот е ред и организација.

Ако графички ги претставите врските помеѓу елементите на системот, ќе ја добиете неговата структура. Структурата може да го одреди просторниот распоред на елементите (синџир, ѕвезда, прстен), нивното гнездење - хронолошка низа (линеарна, разгранета, циклична).

Опишување на елементите на системот и укажување на нивната врска ќе спроведете системска анализа. На пример: семејно стебло.

Систематизацијата е процес на трансформирање на многу објекти во систем.

Систематизацијата е од големо значење. Во секојдневниот живот, секој од нас се занимава со систематизација - делење садови - во чаши, чинии, тенџериња итн.

Систематизација на знаењата во различни науки. Почетокот на многумина

поврзани со името на големиот старогрчки научник Аристотел, кој

живеел во 4 век. п.н.е. Заедно со неговите ученици, Аристотел го сторил тоа

колосална работа на класификацијата на акумулираното знаење, ги подели

само делови и на секој му даде свое име. Тогаш се родиле физиката, биологијата, економијата, логиката и другите науки.

III. Консолидација на изучениот материјал.

1. Задача (усна).

Направете различни иконски модели за геометриските форми триаголник, квадрат, круг.

Систематизирајте ги наведените факти и утврдете ја основата за систематизација.

Извршување на задачата со помош на картички во групи од 4 ученици.

IV. Сумирајќи ја лекцијата.

V. Домашна задача

Ниво на знаење: научете ја дефиницијата на основните поими и поими (речник за часови).

Ниво на разбирање: направи различни типови на модели на објекти: авион, личност.

Спроведете системска анализа на објекти: семејство, училиште.

Врз основа на начинот на кој реалноста е претставена, постојат три главни типа на модели - хеуристички, физички и математички.

Хеуристички модели , Како по правило, тие се слики нацртани во човечката имагинација. Нивниот опис се изведува со зборови на природен јазик и обично е двосмислен и субјективен. Овие модели се неформализирани, односно не се опишуваат со формални логички и математички изрази, иако се раѓаат врз основа на претставување на реални процеси и појави. Хеуристичкото моделирање е главното средство за излегување од вообичаеното и воспоставеното. Но, способноста за такво моделирање зависи, пред сè, од богатството на имагинацијата на една личност, неговото искуство и ерудиција. Хеуристичките модели се користат во почетните фази на дизајнот (или други активности), кога информациите за објектот што се развива се уште се оскудни. Во следните фази на дизајнирање, овие модели се заменуваат со поспецифични и попрецизни.

Физички модели - материјал, но може да се разликува од вистинскиот предмет или дел од него по големина, број и материјал на елементите. Изборот на големини се врши во согласност со теорија на сличност.Физичките модели вклучуваат вистински производи, примероци, експериментални и модели со целосен обем.

Физичките модели се поделени на тридимензионални (модели и распоред) и рамни (шаблони).

Под моделразбере производ кој е поедноставена сличност на предметот што се проучува.

Под газатразбирање производ што е рамна, голема претстава на објект во форма на поедноставена ортогонална проекција или нејзин контурен преглед. Тремплетите се исечени од филм, картон итн. и се користат при истражување и проектирање на згради, инсталации и конструкции.

Под распоредразберат производ склопен од модели или газени.

Физичкото моделирање е основа на нашето знаење и средство за тестирање на нашите хипотези и резултати од пресметките. Таквиот модел ви овозможува да покриете феномен или процес со сета негова разновидност, е најсоодветен и најточен, но е прилично скап, трудоинтензивен и помалку универзален. Во една или друга форма, физичките модели се користат во сите фази на дизајнирање.

Математички модели - формализирани, т.е. претставуваат збир на меѓусебно поврзани математички и формални логички изрази, како по правило, одразувајќи реални процеси и појави (физички, ментални, социјални итн.). Моделите во форма на презентација можат да бидат:

Аналитички, нивните решенија се бараат во затворена форма, во вид на функционални зависности. Тие се погодни кога се анализира суштината на феноменот или процесот што се опишува, но наоѓањето на нивните решенија може да биде многу тешко;

Нумерички, нивните решенија се дискретна серија на броеви (табели). Моделите се универзални, погодни за решавање на сложени проблеми, но не се визуелни и трудоинтензивни кога се анализираат и воспоставуваат односи меѓу параметрите. Во моментов, таквите модели се имплементираат во форма на софтвер комплекси -софтверски пакети за пресметки на компјутер. Софтверските системи може да се применат, врзани за предметната област и специфичен систем, феномен, процес и општо, имплементирајќи универзални математички односи (на пример, пресметување систем на алгебарски равенки).

Изградбата на математички модели е можна на следниве начини:

Аналитички, односно со изведување од физички закони, математички аксиоми или теореми;

Експериментално, т.е. со обработка на експерименталните резултати и избирање приближни (приближно совпаѓачки) зависности.

Математичките модели се поуниверзални, поевтини и ви дозволуваат да поставите „чист“ експеримент (т.е. во рамките на точноста на моделот, да го проучувате влијанието на одреден фактор додека другите остануваат константни) и да го предвидите развојот на феномен или процес. Математичките модели се основа за конструирање на компјутерски модели и користење на компјутерска технологија. Резултатите од математичкото моделирање бараат задолжителна споредба со податоците од физичкото моделирање со цел да се потврдат добиените податоци и да се усоврши самиот модел.

Меѓу хеуристичките и математичките модели вклучуваат графички модели , претставувајќи различни слики - дијаграми, графикони, цртежи. Така, скица (поедноставена слика) на одреден објект во голема мера се карактеризира со хеуристички карактеристики, а цртежот веќе ги специфицира внатрешните и надворешните врски на моделираниот објект.

Средни се исто така аналогни модели . Тие ви дозволуваат да проучувате одредени физички феномени или математички изрази со проучување на други физички феномени кои имаат слични математички модели.

Изборот на типот на моделот зависи од обемот и природата на првичните информации за предметот што се разгледува и од можностите на дизајнерот и истражувачот. Во зголемен степен на кореспонденција со реалноста, моделите можат да се подредат во следните серии: хеуристички (фигуративни) - математички - физички (експериментални).

Техничките системи се разликуваат по намена, дизајн и услови за работа. Следствено, можно е и неопходно е да се воведат соодветни разлики во нивните модели.

Во зависност од целите на студијата, се разликуваат следниве модели:

Функционален, дизајниран да ја проучува функционалната намена на системските елементи, внатрешните врски и врските со други системи;

Функционално-физички, дизајниран да ја проучува суштината и целта на физичките феномени што се користат во системот, нивните односи;

Модели на процеси и феномени, како што се кинематички, јачини, динамички и други, дизајнирани да проучуваат одредени карактеристики на системот кои обезбедуваат негово ефективно функционирање.

Моделите се исто така поделени на едноставни и сложени, хомогени и хетерогени, отворени и затворени, статични и динамични, веројатни и детерминистички.

Тие често зборуваат за технички систем како едноставен или сложен, затворен или отворен итн. Во реалноста не се мисли на самиот систем, туку нагласена е можната форма на неговиот модел, особеноста на неговата структура или условите за работа.

Јасни правила за поделба на системите на комплекс И едноставно не постои. Вообичаено, знак за сложени системи е разновидноста на извршените функции, голем број составни делови, разгранетата природа на врските, блиската врска со надворешното опкружување, присуството на елементи на случајност, варијабилност со текот на времето и други. Концептот на сложеноста на системот е субјективен и се определува од времето и парите потребни за негово проучување и потребното ниво на квалификации, т.е. зависи од конкретниот случај и конкретниот специјалист.

Одделение за системи хомогенаИ хетерогенисе произведува во согласност со однапред избрана карактеристика: употребените физички феномени, материјали, форми итн. Покрај тоа, истиот систем, со различни пристапи, може да биде и хомоген и хетероген. Така, велосипедот е хомоген механички систем, бидејќи користи механички методи за пренос на движење, но е хетероген во видовите материјали од кои се направени поединечни делови (гумена гума, челична рамка, кожно седло).

Сите системи комуницираат со надворешното опкружување, разменуваат сигнали, енергија и материја со неа. Системите се класифицирани како отворени , доколку не може да се занемари нивното влијание врз животната средина или влијанието на надворешните услови врз нивната состојба и квалитет на функционирање. Во спротивно, системите се сметаат како затворена , изолирани.

Динамичен системи , За разлика од статични , се во постојан развој, нивната состојба и карактеристики се менуваат за време на работата и со текот на времето.

Карактеристики веројатност (со други зборови, стохастички)системите се случајно распределени во просторот или се менуваат во времето. Ова е последица и на случајната распределба на својствата на материјалите, геометриските димензии и формите на објектот, и случајната природа на влијанието на надворешните оптоварувања и услови врз него. Карактеристики детерминистички системите се однапред познати и точно предвидливи.

Познавањето на овие карактеристики го олеснува процесот на моделирање, бидејќи ви овозможува да изберете тип на модел кој најмногу одговара на дадените услови.

Изборот на модел од еден или друг тип се заснова на идентификување значајни фактори во системот и отфрлање на помалите и мора да биде потврден со истражување или претходно искуство. Најчесто, во процесот на моделирање, тие се фокусираат на создавање едноставен модел, бидејќи тоа заштедува време и пари за неговиот развој. Сепак, зголемувањето на точноста на моделот обично се поврзува со зголемување на неговата сложеност, бидејќи е неопходно да се земат предвид голем број фактори и врски. Разумната комбинација на едноставност и потребната точност укажува на претпочитаниот тип на модел.

Модели на објекти и процеси. Класификација на модели. Информациски модели

1. Воведување на концептот „модел“

Можеби се прашувате: зошто да не го проучите самиот оригинал, наместо да изградите негов модел?

Дозволете ни да наведеме неколку причини зошто тие прибегнуваат кон градежни модели.

Објаснување: Побарајте од децата да дадат примери за овие оригинали.

1. Во реално време, оригиналот можеби веќе не постои или не постои во реалноста.

Примери: теоријата за истребување на диносаурусите, теоријата за смртта на Атлантида, моделот „нуклеарна зима“...

2. Оригиналот може да има многу својства и врски. За да се проучи одредено својство во длабочина, понекогаш е корисно да се отфрлат помалку значајните без воопшто да се земат предвид.

Примери: карта на областа, модели на живи организми...

3. Оригиналот е или многу голем или многу мал.

Примери; глобус, модел на Сончевиот систем, атомски модел...

4. Процесот е многу брз или многу бавен.

Примери: модел на мотор со внатрешно согорување, геолошки модели...

5. Истражувањето на некој предмет може да доведе до негово уништување.

Примери: модел на авион или автомобил...

Моделирањее процес на градење модели за истражување и проучување на предмети, процеси и појави.

Што може да се моделира? Ајде да одговориме на ова прашање.

Објаснување: Додека го предавате ова прашање, замолете ги учениците да дадат свои примери.

Можете да моделирате:

1. Предмети

Ајде да именуваме примери на модели на објекти:

· копии од архитектонски структури;

· копии од уметнички дела;

· визуелни помагала;

Не-компјутер

Модел создаден со користење на традиционални алатки на инженер, уметник, писател итн.

Цртежи, цртежи, графикони, текстови создадени со рака

3. Концептот на „систем“

Светот околу нас се состои од многу различни објекти, од кои секој има различни својства, а во исто време предметите комуницираат едни со други. На пример, планетите од нашиот Сончев систем имаат различни маси, геометриски големини итн. (различни својства) и, според законот за универзална гравитација, комуницираат со Сонцето и едни со други. Атомите се направени од елементарни честички, хемиските елементи се направени од атоми, планетите се направени од хемиски елементи, Сончевиот систем е направен од планети, а Сончевиот систем е дел од нашата Галаксија. Така, можеме да заклучиме дека скоро секој објект се состои од други објекти, односно е систем.

Систем е целина која се состои од меѓусебно поврзани предмети.

Примери на системи: лице, компјутер, куќа, дрво, книга, маса, наука, школување итн.

Системите се:

1. Материјал (лице, компјутер, дрво, куќа).

2. Нематеријални (човечки јазик, математика)

3. Мешан (училишен систем, бидејќи вклучува и материјални елементи (зграда, опрема, ученици, учебници) и нематеријални елементи (распоред на часови, теми за часови, училишна повелба).

Важна карактеристика на системот е неговото сеопфатно функционирање. Компјутерот работи нормално се додека главните уреди вклучени во него се во добра работна состојба. Ако отстраните еден од нив, компјутерот ќе пропадне, односно ќе престане да постои како систем.

Пример 1

Системот „авион“ се состои од предмети „крила“, „опашка“, „мотор“, „трупот“ итн. Ниту еден од овие објекти поединечно нема способност да лета. Но, системот „авион“ го има ова својство, односно, ако ги соберете сите овие делови на строго дефиниран начин, тие ќе летаат.

Составните делови на системот се нарекуваат елементи или компоненти на системот. Секој таков елемент може, пак, да биде систем. Потоа, во однос на оригиналниот систем, тој се нарекува потсистем, а системот, кој го вклучува потсистемот како елемент, се смета за суперсистем.

1. -потсистем во однос на системот;

2. -потсистем во однос на системот;

3. -потсистем во однос на 4;

4. -суперсистем во однос на 3.

Пример 2

4. Системска анализа

За да се опише систем, не е доволно само да се наведат неговите елементи. Исто така, неопходно е да се наведе како овие елементи се поврзани едни со други. Тоа е присуството на врски што ги претвора множеството елементи во систем.

Ако графички ги претставите врските помеѓу елементите на системот, ќе ја добиете неговата структура. Структурата може да го одреди просторниот распоред на елементите (синџир, ѕвезда, прстен), нивното гнездење или подреденост (дрво), хронолошка низа (линеарна, разгранета, циклична).

Кога ги опишувате елементите на системот и ги означувате нивните односи, сте извршиле системска анализа.

Пример 3

Системска анализа на „Систем на броеви“.

Објектите што го сочинуваат овој систем се „позиционирани броеви системи“ и „непозициони броени системи“. Системите за позиции на броеви, пак, се исто така системи и се состојат од објектите „бинарен броен систем“, „троен броен систем“, „кватернарен броен систем“ итн., „Римски броен систем“, „Египетски броен систем“ итн. Покрај специфицирањето на објектите, неопходно е да се воспостават врски меѓу нив. За да го направите ова, ние користиме структура слична на дрво. Како резултат на системската анализа, го добиваме следниот систем:

5. Систематизација

Систематизацијата е процес на трансформирање на многу објекти во систем. Систематизацијата е од големо значење. Во секојдневниот живот, секој од нас се занимава со систематизација - делење облека на зима и лето, садови - во чаши, чинии, тенџериња итн.

Систематизацијата на знаењата во различните науки е непроценлива. Почетокот на многу науки е поврзан со името на големиот антички грчки научник Аристотел, кој живеел во 4 век. п.н.е д. Заедно со своите ученици, Аристотел направи огромна работа во класификација на акумулираното знаење, поделувајќи го на неколку делови и на секој од нив му даде свое име. Тогаш се родиле физиката, биологијата, економијата, логиката и другите науки. Математичкото знаење било класифицирано од Евклид во 3 век. п.н.е д. Живите суштества биле класифицирани од Карл Линеус (1735). Класифицирани хемиски супстанции. Ѕвезденото небо било поделено на соѕвездија, а оваа класификација се разликува по тоа што знаците според кои биле класифицирани ѕвездите немаат никаква врска со нив.