Prezentace na téma modelování a formalizace. Typy informačních modelů
snímek 2
Model je zjednodušená reprezentace skutečného objektu, procesu nebo jevu.
2 Model si zachovává nejdůležitější charakteristiky a vlastnosti originálu. Model - jakýkoli analog, obrázek (mentální nebo podmíněný: obrázek, popis, diagram, symbol, vzorec, kresba, plán, tabulka, mapa atd.) jakéhokoli předmětu studia.
snímek 3
3 Model je nezbytný k tomu, abychom: pochopili, jak reálný objekt funguje: jaká je jeho struktura, základní vlastnosti, zákonitosti vývoje a interakce s okolním světem; naučit se řídit objekt nebo proces: určit nejlepší způsobyřízení s danými cíli a kritérii (optimalizace); předvídat přímé nebo nepřímé důsledky implementace stanovených metod a forem dopadu na objekt.
snímek 4
Modelování:
4 budování a studium modelů za účelem získání nových poznatků a dalšího zdokonalování charakteristik předmětů studia; metoda vědeckého poznání objektivního světa pomocí modelů.
snímek 5
Klasifikace modelu
5 Podle oblasti použití
snímek 6
6 VZHLEDEM K MODELŮM ČASOVÝCH FAKTORŮ DYNAMICKÝ STATICKÝ DISKRÉTNÍ NEPŘETRŽITÝ RŮST ŽÁKŮ VE TŘÍDĚ BĚHEM DNE VÝZKUMU RŮST ŽÁKŮ V TÉTO TŘÍDĚ ZA 10 LET ZA 10 LET ALGORITHY ZMĚNY PŘEDŠADU
Snímek 7
Úkol číslo 1
7 Uveďte příklady statistických a dynamických modelů.
Snímek 8
Klasifikace modelu
8 V OBLASTI ZNALOSTNÍCH MODELŮ BIOLOGICKÉ SOCIOLOGICKÉ HISTORICKÉ HISTORICKÉ MATEMATICKÉ Úkol č. 2. Uveďte příklady modelů z různých oblastí vědění.
Snímek 9
9 PODLE ZPŮSOBU REPREZENTACE MODELOVÉHO MATERIÁLU INFORMAČNÍ VERBÁLNÍ ZNAK DUŠEVNÍ ÚSTNÍ V JAKÉKOLI JAZYKOVÉ HRAČKY GLOBE ZADRŽENÝ PTÁK FYZIKÁLNÍ NEBO CHEMICKÉ EXPERIMENTY
Snímek 10
INFORMAČNÍ MODELY
10 Informační model je popis reálného objektu (procesu, jevu) v jednom z jazyků (hovorových nebo formálních).
snímek 11
11 FORMOU REPREZENTACE INFORMAČNÍ MODELY GEOMETRICKÉ POČÍTAČOVÉ KONSTRUKČNÍ SPECIÁLNÍ VERBÁLNÍ LOGICKÉ MATEMATICKÉ
snímek 12
12 Geometrické modely - grafické formy a trojrozměrné struktury. Slovní modely jsou ústní a písemné popisy pomocí ilustrací. Matematické modely - matematické vzorce, nerovnice, systémy atd. Strukturální modely - diagramy, grafy, tabulky atd. Logické modely jsou modely, ve kterých jsou rozhodnutí přijímána na základě analýzy různých podmínek. Speciální modely - poznámky, chemické vzorce atd.
snímek 13
13 Jakýkoli informační model je systém. Systém je celek, který se skládá z prvků, které jsou vzájemně propojeny. Systém = prvky + vazby mezi nimi Systémy jsou: materiální (člověk, rovina, strom); nehmotné (lidský jazyk, matematika); smíšený (školský systém).
Snímek 14
Hlavní vlastností každého systému je vznik „systémového efektu“ nebo „princip vzniku“: když jsou prvky spojeny do systému, systém získává nové vlastnosti, které žádný z prvků systému nemá.
14 Příkladem je letadlo. Jeho hlavní vlastností je schopnost létat. Žádná z jeho součástí samostatně tuto vlastnost nemá. Pokud je ale všechny poskládáte a propojíte striktně definovaným způsobem, letadlo poletí.
snímek 15
15 Úkol číslo 3. Uveďte příklady: biologické systémy ___________ technické systémy _____________ systémy v informatice ___________ Úkol č. 4. Vyjmenujte prvky "počítačového" systému.
snímek 16
Systematizace (klasifikace) je proces přeměny množiny objektů na systém.
16 Struktura systému je určitým řádem spojování prvků systému. Strukturální informační modely ALGORITHMY TABULKA DIAGRAM (GRAFY) HIERARCHICKÁ SÍŤ
Snímek 17
Úkol číslo 5
17 Nakreslete model sítě. Do prvního řádku napište jména přátel, do druhého - jejich koníčky. Znázorněte odkazy pomocí oblouků: název - hobby.
Snímek 18
18 Struktura informačního modelu: charakteristiky (parametry) předmětu komunikace mezi nimi Příklad: model rovnoměrného přímočarého pohybu. Parametry: rychlost v, čas t, dráha S. Vztah mezi nimi: S=v t. Úkol číslo 6. Určete parametry a vztahy pro model Triangle. Parametry: __________________________ Odkazy: _______________________________
Snímek 19
Úkol číslo 7
19 Modelem chemické reakce je rovnice této reakce: 2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O Je tento model informační? __________________ Proč? ___________________ Zadejte parametry tohoto modelu. ____________________________ Poskytněte odkazy. ________________
snímek 23
Hlavní fáze počítačové simulace
23 Sestavení modelu (obvykle popis informačního modelu). Formalizace modelu (záznam v nějakém formálním jazyce). Sestavení počítačového modelu (v programovacím jazyce nebo pomocí aplikačního programu). Provádění počítačového experimentu. Analýza výsledků simulace.
Zobrazit všechny snímky
Užívat si náhled prezentace vytvořit účet ( účet) Google a přihlaste se: https://accounts.google.com
Popisky snímků:
Modelování a formalizace Dokončila učitelka informatiky MBOU střední škola č. 108 Samara Gazizova Ekaterina Alexandrovna
Modely a modelování Jednou z metod poznávání objektů okolního světa je modelování, které spočívá ve vytváření a studiu zjednodušených náhražek reálných objektů. Náhradní objekt se obvykle nazývá model a původní objekt se nazývá prototyp nebo originál.
Modely a simulace Modelování se používá, když je studovaný objekt příliš velký (sluneční soustava) nebo příliš malý (atom), když je proces velmi rychlý (zpracování paliva ve spalovacím motoru) nebo velmi pomalý (geologické procesy), když studium objektu se může ukázat jako nebezpečné pro ostatní (atomový výbuch), vést k jeho zničení (kontrola seismických vlastností výškové budovy) nebo když je vytvoření skutečného objektu velmi nákladné (nové architektonické řešení ), atd.
Fáze budování informačního modelu Analýza zdůrazňuje vlastnosti formalizace Formalizace je nahrazení skutečného objektu jeho formálním popisem, tedy jeho informačním modelem.
Typy modelů Model Přírodní (materiál) Informační Popisy původního objektu v jazycích pro kódování informací Reálné objekty, reprodukující se ve zmenšené nebo zvětšené podobě vzhled, struktura nebo chování simulačního objektu
Klasifikace informačních modelů
Figurativní modely Figurativní modely jsou vizuální obrazy objektů upevněné na nějakém informačním nosiči.
Znakové modely Znakové informační modely jsou vytvářeny pomocí různých jazyků (znakových systémů). programová laboratoř; var a, b, s, p: celé číslo; begin write(" Zadejte délku: "); readln(a); write(" Zadejte šířku: "); readln(b); s:= a*b; p:= 2* (a + b); writeln("Oblast je: ", s); writeln("Obvod je: ", p); konec. Pečujte o náš jazyk, náš krásný ruský jazyk je poklad, je to majetek, který nám předali naši předchůdci! JE. Turgeněv
Smíšené modely Smíšené informační modely využívají současně figurativní a symbolické prvky.
Verbální informační modely Verbální modely jsou popisy objektů, jevů, událostí, procesů v přirozených jazycích. Například heliocentrický model světa navržený Koperníkem byl slovně popsán takto: - Země se otáčí kolem své osy a kolem Slunce; Všechny planety obíhají kolem Slunce. Mnoho verbálních modelů je obsaženo ve vašich školních učebnicích: učebnice dějepisu představuje modely historických událostí, učebnice zeměpisu - modely geografických objektů a přírodních procesů, učebnice biologie - modely předmětů světa zvířat a rostlin.
Matematické modely Informační modely vytvořené pomocí matematických pojmů a vzorců se nazývají matematické modely. S pomocí jazyka logické algebry se staví logické modely - jsou formalizovány (zapsány ve tvaru booleovské výrazy) jednoduché a složité výroky vyjádřené přirozeným jazykem. Stavbou logických modelů je možné řešit logické problémy, vytvářet logické modely zařízení atd. Počítačové matematické modely jsou v současnosti nejsložitější matematické modely lze implementovat na počítači. V tomto případě se používají takové prostředky jako: - programovací systémy; - tabulky; - specializované matematické balíčky a software pro modelování. Simulační modelování je umělý experiment, ve kterém se namísto provádění testů v plném rozsahu s reálným vybavením provádějí experimenty pomocí počítačových modelů.
Grafické informační modely Kresba - podmíněná grafický obrázek objekt s přesným poměrem jeho rozměrů, získaný metodou promítání. Diagram je grafický obrázek, který poskytuje vizuální znázornění poměru libovolných hodnot nebo několika hodnot jedné hodnoty, změny jejich hodnot. Graf - čára, která poskytuje vizuální znázornění povahy závislosti jedné hodnoty. Schéma je reprezentace nějakého objektu obecně, hlavní pojmy používající symboly. Pomocí schémat lze znázornit vzhled objektu i jeho strukturu.
Modelování a Formalizace
Modelování
Modelování- metoda poznávání, spočívající ve vytváření a studiu modelů.
Tito. studium objektů stavbou a studiem modelů
Koncepce modelu
Modelka –
Model šetří nejdůležitější vlastnosti a vlastnosti originálu.
Model „kopíruje“ skutečný objekt.
Model - jakýkoli analog, obrázek (mentální nebo podmíněný: obrázek, popis, diagram, symbol, vzorec, kresba, graf, plán, mapa, tabulka atd.) jakéhokoli předmětu studia.
Stejný objekt může mít mnoho modelů , a různé předměty lze popsat jeden model .
Příklady modely
Model je potřeba k tomu, aby:
- pochopit jak uspořádány skutečný objekt: jaká je jeho struktura, základní vlastnosti, zákonitosti vývoje a interakce s vnějším světem;
- učit vládnout objekt nebo proces: určete nejlepší způsoby, jak řídit dané cíle a kritéria ( optimalizace);
- předpovědět přímých či nepřímých důsledků realizace stanovených metod a forem dopadu na objekt.
Formy reprezentace modelu
Modelové třídy
Předmět (materiál)– reprodukovat geometrické, fyzikální a jiné vlastnosti předmětů v hmotné podobě (zeměkoule, anatomické figuríny, modely budov atd.)
Informační– představují objekty a procesy v obrazný a ikonický formulář
Klasifikace modelů podle oblasti použití
Tréninkové modely - používá se ve výuce
Vědecké a technické - vytvořen ke studiu procesů a jevů
Zkušený - Jedná se o zmenšené nebo zvětšené kopie navrženého objektu. Používá se ke studiu a předpovídání jeho budoucích charakteristik
Hraní – nácvik chování objektu v různých podmínkách
simulace - odraz reality do té či oné míry (jedná se o metodu pokus-omyl)
Formalizace
Formalizace – proces budování informačních modelů pomocí formálních jazyků.
S pomocí formálních jazyků, formálních informačních modelů (matematických, fyzikálních, logických atd.)
fyzický
informační
1 otázka
1 možnost
Možnost 2
A) předmětový model
B) informační model
2 otázka
Do jaké třídy patří model na obrázku?
1 možnost
Možnost 2
A) předmětový model
B) informační model
A) informační model
B) předmětový model
3 otázka
1 možnost
nějaká zjednodušená podobnost reálného objektu, která odráží podstatné rysy (vlastnosti) studovaného reálného objektu, jevu nebo procesu
Možnost 2
A) model
B) modelování
B) formalizace
A) formalizace
B) modelování
B) model
4 otázka
Definice jsou uvedeny, vyberte správnou odpověď
1 možnost
Možnost 2
nějaká zjednodušená podobnost reálného objektu, která odráží podstatné rysy (vlastnosti) studovaného reálného objektu, jevu nebo procesu
A) formalizace
B) modelování
A) model
B) modelování
B) model
B) formalizace
5 otázka
Definice jsou uvedeny, vyberte správnou odpověď
1 možnost
Možnost 2
metoda poznání, spočívající ve vytváření a studiu modelů
proces budování informačních modelů pomocí formálních jazyků
A) formalizace
B) modelování
A) model
B) modelování
B) model
B) formalizace
6 otázka
1 možnost
Možnost 2
A) figurativní modely
B) smíšené modely
A) smíšené modely
B) figurativní modely
C) ikonické modely
C) ikonické modely
7 otázka
Na obrázcích jsou informační modely, do jaké formy patří?
1 možnost
Možnost 2
A) figurativní modely
B) smíšené modely
A) smíšené modely
B) figurativní modely
C) ikonické modely
C) ikonické modely
8 otázka
Vložte chybějící slovo
1 možnost
Jeden a tentýž objekt může mít mnoho modelů a různé objekty mohou být popsány modelem ………….. model
Možnost 2
A) mnoho
Stejný objekt může mít …………… modelů a různé objekty mohou být popsány jedním modelem
A) mnoho
Odpovědi:
1 možnost
Možnost 2
číslo otázky
číslo otázky
Správná odpověď
Správná odpověď
Hodnotící stupnice
školní známka
Počet správných odpovědí
Systémový přístup v modelování
Koncepce systému
Systém je soubor vzájemně souvisejících objektů, které se nazývají prvky systému.
Důležitou vlastností systému je jeho holistické fungování.
Stav systému je charakterizován jeho struktura , tedy složení a vlastnosti prvků, jejich vztahy a souvislosti mezi sebou.
Klasifikace modelů podle časového faktoru:
dynamický– modely popisující procesy změny a vývoje systému
Statický– modely popisující stav systému v určitém okamžiku (růst počtu studentů ve třídě v den studia)
Oddělený (růst studentů třídy nad 10 let, algoritmy)
kontinuální (měření atmosférického tlaku během dne)
Typy informačních modelů
Tabelární
Hierarchický
Síť
Tabulkové informační modely
V tabulkovém informačním modelu je seznam objektů nebo vlastností stejného typu umístěn do prvního sloupce (nebo řádku) tabulky a hodnoty jejich vlastností jsou umístěny v následujících sloupcích (nebo řádcích) tabulky. stůl
Hierarchické informační modely
V hierarchickém informačním modelu jsou objekty distribuovány podle úrovní.
Každý prvek
prvek vyšší úrovně může být složen z prvků nižší úrovně a prvek nižší úrovně může být součástí pouze jednoho prvku vyšší úrovně.
Síťové informační modely se používají k odrážení systémů se složitou strukturou, ve kterých jsou vazby mezi prvky libovolného charakteru.
statický
Dynamický
Provedeno:
Ashurova O.A.
učitel informatiky
Můžete si vybrat: Modelování jako metoda vědeckého poznání. Model Modelování jako metoda vědeckého poznání. Modelka. Klasifikace modelů Materiálové modely. informační modely. Formalizace modelů. Systémový přístup v modelování Statistické a dynamické modely. Grafické informační modely. Tabulkové modely. hierarchické modely. Síťové informační modely. Objektově-informační modely.
Modelování jako metoda vědeckého poznání. Modelka. Modelování jako metoda vědeckého poznání. Modelka. Model: - jedná se o nějakou zjednodušenou podobnost skutečného objektu, jevu nebo procesu; - jedná se o takový hmotný nebo mentálně reprezentovaný předmět, který za účelem jeho studia nahrazuje původní předmět, přičemž si zachovává některé typické znaky a vlastnosti originálu, které jsou pro toto studium důležité.
Obsah Model je nutný k tomu, aby: Model je nutný k tomu, abychom se: naučili řídit objekt nebo proces a určili nejlepší metody řízení pro dané cíle a kritéria (optimalizace); předvídat přímé i nepřímé důsledky realizace stanovených metod a forem dopadu na objekt, proces. porozumět tomu, jak konkrétní objekt funguje, jaká je jeho struktura, základní vlastnosti, zákonitosti vývoje a interakce s vnějším světem;
Hlavní fáze modelování Hlavní fáze modelování I etapa. Zadání problému Popis problému Účel modelování Analýza objektu Etapa II. Vývoj modelu Informační model Model znaku Počítačový model Fáze III. počítačový experiment IV etapa. Analýza výsledků simulace Výsledky odpovídají účelu Výsledky neodpovídají účelu Obsah
informační modely. informační modely. Informační modely představují objekty a procesy v obrazové nebo symbolické podobě. Figurativní modely (kresby, fotografie atd.) jsou vizuální obrazy objektů upevněné na jakémkoli nosiči informací (papír, fotografie a film). Modely znakových informací jsou sestavovány pomocí různých jazyků (znakové systémy). Znakové informace mohou být prezentovány ve formě textu (například program v programovacím jazyce), vzorce (například druhý Newtonův zákon F=m*a), tabulky (například periodická tabulka D.I. prvky) atd.
V průběhu historie lidstvo používalo různé cesty a nástroje pro tvorbu informačních modelů. Tyto metody byly neustále zdokonalovány. Vznikaly tak první informační modely v podobě skalních maleb, zatímco v současné době se informační modely obvykle budují a studují pomocí moderních počítačových technologií. Obsah Informační modely.
Formalizace modelů. Formalizace modelů. Pro reprezentaci informačních modelů v té či oné formě se používají přirozené a formální jazyky. Přirozené jazyky se používají k vytváření deskriptivních informačních modelů. Pomocí formálních jazyků se budují formální informační modely (matematické, logické atd.). Jedním z nejpoužívanějších formálních jazyků je matematika. Jazyk matematiky je sbírka formálních jazyků. S některými (algebra, geometrie, trigonometrie) se seznámíte ve škole, s jinými (teorie množin, teorie pravděpodobnosti atd.) se budete moci seznámit v procesu dalšího vzdělávání.
Jazyk algebry umožňuje formalizovat funkční závislosti mezi veličinami. Newton tak formalizoval heliocentrický systém světa objevením zákonů mechaniky a zákona univerzální gravitace a jejich zapsáním ve formě algebraických funkčních závislostí. Ve školním kurzu fyziky se uvažuje o mnoha různých funkčních závislostech, vyjádřených jazykem algebry, což jsou matematické modely studovaných jevů nebo procesů. Jazyk logické algebry (výroková algebra) umožňuje vytvářet formální logické modely. Pomocí výrokové algebry lze formalizovat (zapsat ve formě logických výrazů) jednoduché i složité výroky vyjádřené v přirozeném jazyce. Vytváření logických modelů umožňuje řešit logické problémy, sestavovat logické modely počítačových zařízení (sčítačka, spoušť) a tak dále. Formalizace modelů. Formalizace modelů.
Proces vytváření informačních modelů pomocí formálních jazyků se nazývá formalizace. V procesu poznávání okolního světa lidstvo neustále používá modelování a formalizaci. Při studiu nového objektu je jeho popisný informační model obvykle postaven v přirozeném jazyce, poté je formalizován, to znamená vyjádřen pomocí formálních jazyků (matematika, logika atd.). Obsah Formalizace modelů. Formalizace modelů.
Systémový přístup v modelování. Systémový přístup v modelování. Koncepce systému. Svět kolem nás se skládá z mnoha různých objektů, z nichž každý má různé vlastnosti a zároveň objekty na sebe vzájemně působí. Například planety naší sluneční soustavy mají různé vlastnosti (hmotnost, geometrické rozměry atd.) a podle zákona univerzální gravitace interagují se Sluncem i mezi sebou.Planety jsou součástí většího objektu - tzv. sluneční soustava a sluneční soustava je součástí naší galaxie "Mléčná dráha". Na druhou stranu jsou planety složeny z různých atomů chemické prvky, a atomy - z elementárních částic. Můžeme tedy dojít k závěru, že téměř každý objekt se skládá z jiných objektů, to znamená, že je to systém. Obsah Systém je celek skládající se z navzájem propojených objektů, které se nazývají prvky systému. Například počítač je systém sestávající z různá zařízení, přičemž zařízení jsou propojena jak hardwarově (fyzicky propojena), tak i funkčně (mezi zařízeními dochází k výměně informací. Důležitou vlastností systému je jeho integrální fungování.
Analýza systému K popisu systému nestačí pouze vyjmenovat jeho prvky. Musíte určit, jak spolu tyto prvky souvisí. Je to přítomnost spojení, která mění soubor prvků v systém. Když popíšete prvky systému a naznačíte jejich vztahy, provedete systémovou analýzu. Systematizace Systematizace je proces přeměny množiny objektů na systém. Velmi důležitá je systemizace. V každodenním životě se každý z nás zabývá systematizací - rozděluje oblečení na zimní a letní, nádobí na sklenice, talíře, hrnce. Systematizace znalostí v různých vědách je neocenitelná. Systémová analýza. Systematizace Analýza systému. Systematizace
Statické informační modely V každém okamžiku je systém v určitém stavu, který je charakterizován složením prvků, hodnotami jejich vlastností, velikostí a povahou interakce mezi prvky atd. Stav sluneční soustavy v kterémkoli časovém okamžiku je tedy charakterizován složením objektů, z nichž se skládá (slunce, planety atd.), jejich vlastnostmi (velikost, poloha v prostoru atd.), velikostí a povahou sluneční soustavy. interakce mezi sebou (gravitační síly, s pomocí elektromagnetických vln atd.). Modely, které popisují stav systému v určitém okamžiku, se nazývají statické informační modely. Ve fyzice jsou příkladem statických informačních modelů modely, které popisují jednoduché mechanismy, v biologii - modely struktury rostlin a živočichů, v chemii - modely struktury molekul a krystalových mřížek a tak dále. Statické a dynamické modely Statické a dynamické modely
Dynamické informační modely Stav systémů se v čase mění, to znamená, že dochází k procesům změn a vývoje systémů. Planety se tedy pohybují, jejich poloha vůči Slunci a navzájem se mění; Slunce, jako každá jiná hvězda, se vyvíjí, mění se jeho chemické složení, záření a tak dále. Modely, které popisují procesy změn a vývoje systémů, se nazývají dynamické informační modely. Ve fyzice dynamické informační modely popisují pohyb těles, v biologii - vývoj organismů nebo populací zvířat, v chemii - procesy chemických reakcí a tak dále. Statické a dynamické modely Statické a dynamické modely
Statický informační model "Cena jednotlivých počítačových zařízení" Statický informační model "Cena jednotlivých počítačových zařízení" 5Myš 10Klávesnice 25Pouzdro 50Mechanika CD-ROM x32 30Zvuková karta 16 bit 200Monitor 15 30Video karta 4 MB 150Pevný disk 4 GB 20Disk35 MB016 MHz 3. ) 100 Cena systémové desky (v USD) Název zařízení
Dynamický informační model „Změna ceny počítače“ Dynamický informační model „Změna ceny počítače“ Cena počítače Pentium II Rok Obsah
Grafické informační modely. Grafické informační modely. Grafické informační modely jsou nejjednodušší forma modely, které zprostředkovávají vnější rysy objektu: velikost, tvar, barva. Grafické modely jsou informativnější než verbální. Grafické modely jsou: Mapy - bez map je obtížné si představit botaniku a biologii, geografii, vojenské záležitosti, lodní dopravu atd.; Plány technická zařízení, budovy; Elektrické a rádiové obvody - fyzika, radioelektronika; Grafy a grafy (vizuální forma prezentace číselných informací)
Tabulkové modely. Tabulkové modely. Další běžnou formou reprezentace informačního modelu je obdélníková tabulka skládající se z řádků a sloupců. V tabulkovém informačním modelu jsou objekty nebo jejich vlastnosti reprezentovány jako seznam a jejich hodnoty jsou umístěny v buňkách obdélníkové tabulky. Tabulky lze použít k vyjádření statických i dynamických informačních modelů. static dynamics Pomocí tabulek se budují informační modely v různých tematických oblastech. Všeobecně známá je prezentace matematických funkcí, statistických dat, jízdních řádů vlaků, letadel a lekcí atd. Informace prezentované ve formě tabulek jsou velmi pohodlné a srozumitelné pro vnímání. Základní pojmy z tabulkyZákladní pojmy z tabulky Jak správně formátovat tabulkuJak správně formátovat tabulku Na jaké typy tabulek se dělí Na jaké typy se tabulky dělí?
Tabulka může odrážet nějaký proces probíhající v průběhu času. V matematice se obdélníková tabulka složená z čísel nazývá matice. Pokud matice obsahuje pouze nuly a jedničky, pak se nazývá binární matice. Tabulky, které jsou binárními maticemi, odrážejí kvalitativní povahu vztahu mezi objekty (je silnice, není silnice; návštěvy nenavštěvují atd.). Tabulkové modely. Vykonat praktické úkoly
Příklad matice. Příklad matice. Student RuštinaAlgebraChemieFyzikaHistorieHudba Alikin Petr Botov Ivan Volkov Ilya Galkina Nina Progress
Příklad binární matice. Příklad binární matice. Student RuštinaAlgebraChemieFyzikaHudbaHudba Alikin Petr Botov Ivan Volkov Ilya Galkina Nina Studované předměty Jednotka označuje studovaný předmět a neprostudovaný předmět je označen nulou.
Hierarchické informační modely. Hierarchické informační modely. Jsme obklopeni mnoha různými předměty, z nichž každý má určité vlastnosti. Některé skupiny objektů však mají stejné obecné vlastnosti, které je odlišují od objektů v jiných skupinách. Skupina objektů, které mají stejné obecné vlastnosti, se nazývá třída objektů. V rámci třídy objektů lze rozlišit podtřídy, jejichž objekty mají nějaké speciální vlastnosti, podtřídy lze zase rozdělit do ještě menších skupin a podobně. Tento proces systematizace objektů se nazývá proces klasifikace.
Hierarchické informační modely. Hierarchické informační modely. V procesu klasifikace objektů se často budují informační modely, které mají hierarchickou strukturu. V biologii je celý svět zvířat považován za hierarchický systém (typ, třída, řád, čeleď, rod, druh), v informatice se používá hierarchický systém. souborový systém a tak dále. V hierarchickém informačním modelu jsou objekty distribuovány podle úrovní, od první (horní) úrovně po nižší (poslední) úroveň. Každý prvek vyšší úrovně může být složen z prvků nižší úrovně a prvek nižší úrovně může být součástí pouze jednoho prvku vyšší úrovně.
Statický hierarchický model. Uvažujme proces budování informačního hierarchického modelu ve formě grafu, který umožňuje klasifikaci moderních počítačů Třídu grafu Počítače lze rozdělit do tří podtříd: Superpočítače, Superpočítače, Servery a Osobní počítače počítače. Hierarchické informační modely. Hierarchické informační modely.
V uvažovaném hierarchickém modelu, který klasifikuje počítače, existují tři úrovně. Na první, vyšší úrovni, je prvek Počítače, který zahrnuje tři prvky druhé úrovně - Superpočítače, Servery a Osobní počítače. Ten zahrnuje tři prvky třetí, nižší, úrovně Desktop, Portable a kapesní počítače. Podtřída Osobní počítače se dělí na stolní počítače, notebooky a kapesní počítače.
Hrabě je pohodlný způsob vizuální reprezentace struktury informačních modelů. Vrcholy grafu (ovály) představují prvky systému. Vztahy mezi prvky jsou v grafu znázorněny čarami. Pokud je čára nasměrovaná (tedy šipkou), pak se nazývá oblouk. Pokud tam není šipka, pak je to hrana. Dva vrcholy spojené hranou nebo obloukem se nazývají sousední. Relace, které jsou platné v obou směrech, se nazývají symetrické. Symetrická spojení v grafu jsou hrany. Grafy se v tomto případě nazývají neorientované, grafy, ve kterých vazby mezi objekty nejsou symetrické (zobrazené pomocí oblouků), se nazývají orientované. Hierarchické grafy se někdy nazývají stromy. Informační modely na grafech. Informační modely na grafech. Dokončete praktické úkoly
Dalším příkladem orientovaného grafu jsou vývojové diagramy algoritmů. Blokové schéma algoritmu je grafem řídícího procesu nějakého exekutora. Vrcholové bloky tohoto grafu označují jednotlivé příkazy, které jsou interpretovi zadány, a oblouky označují sled přechodů z jednoho příkazu na druhý. Geometrické obrazce, které se používají k označení vrcholů, jsou následující: - začátek a konec sekvence akcí - - počáteční data a výsledek - - Akce - - podmínka (otázka, na kterou lze odpovědět pouze "Ano" nebo "Ne") Informační modely na grafech. Informační modely na grafech. Plňte praktické úkoly
Dynamický hierarchický model. K popisu historického procesu generační změny rodiny jsou použity dynamické informační modely v podobě genealogického stromu. Jako příklad můžeme uvažovat fragment (X-XI století) rodokmenu dynastie Ruriků Fragment (X-XI století) rodokmenu dynastie Ruriků. Informační modely na grafech. Informační modely na grafech. Dynamický hierarchický model". Dynamický hierarchický model".
Síťové informační modely. Vztah mnoho k mnoha. Síťové informační modely. Vztah mnoho k mnoha. Síťové informační modely se používají k zobrazení systémů se složitou strukturou, ve kterých jsou vazby mezi prvky libovolné. Například různé regionální části světa počítačová síť Internet (viz obrázek) (americký, evropský, ruský, australský atd.) je propojen vysokorychlostními komunikačními linkami. Některé části (například americká) mají přitom přímé spojení se všemi regionálními částmi internetu, jiné si mohou mezi sebou vyměňovat informace pouze prostřednictvím americké části (například ruská a australská). Obsah Vytvořme graf, který odráží strukturu globální síť Internet. Vrcholy grafu jsou regionální sítě. Spojnice mezi vrcholy jsou obousměrné, a proto jsou zobrazeny jako neorientované čáry (hrany), a samotný graf se proto nazývá neorientovaný.
Objektově-informační modely. Objektově-informační modely. A nyní se podívejme na další přístup k informačnímu modelování, který se nazývá objektově orientovaný přístup. Hlavním pojmem je zde „objekt“. Předmět je součástí reality kolem nás. Z hlediska lidského vnímání lze předměty rozdělit do těchto skupin: předměty hmotné nebo viditelné (například: židle, auto, most); obrazy vzniklé myšlením (například: báseň, hudební skladba, matematická věta). Informační model objektu by měl odrážet určitý soubor jeho vlastností. Vlastnosti objektu Vlastnosti objektu jsou množinou atributů, které jej odlišují od ostatních objektů.
Příklady objektů a jejich vlastností. Příklady objektů a jejich vlastností. Název objektuVlastnosti Můj učitelJméno, Délka služby, Vyučovaný kurz Kapacita mého pevného disku, Množství použitá paměť Název důležitého dokumentu, Datum vytvoření Místo v paměti, Umístění
Objekty, které mají stejné vlastnosti a chování, tvoří třídu objektů. Každý objekt je instancí nějaké třídy. Instance třídy (objektu) je konkrétní objekt nebo obrázek a třída definuje množinu objektů se stejnými vlastnostmi a chováním. Třída může generovat libovolný počet objektů, ale jakýkoli objekt patří do přísně pevné třídy. Obsah
cíle:
dát studentům hlavní myšlenka o formalizaci objektu;
formovat pojem formalizace;
rozvíjet badatelskou kompetenci studentů ve formalizaci modelu, logické myšlení, rozšiřovat si obzory;
rozvíjet kognitivní zájem, pěstovat informační kulturu.
Softwarová a didaktická podpora
typ počítače IBM, operační sál systém Windows, RFP MS Office XP a vyšší,
Prezentace Formalizace . pps .
Teoretický materiál
Formalizace jako nejdůležitější fáze modelování
Snímek č. 1
Při své činnosti - umělecké, vědecké, praktické - si člověk velmi často vytváří nějaký obraz předmětu (procesu nebo jevu), se kterým se má nebo bude muset potýkat - model tohoto předmětu. Vytvoření tohoto obrazu vždy sleduje cíl. Model není důležitý sám o sobě, ale jako nástroj, který usnadňuje poznávání nebo vizualizaci.
V procesu poznávání světa kolem nás a při komunikaci se téměř na každém kroku potýkáme s formalizací: formulujeme myšlenky, sestavujeme zprávy, vyplňujeme nejrůznější formuláře a formuláře, transformujeme vzorce. Při studiu nového objektu je nejprve jeho popisný informační model obvykle postaven v přirozeném jazyce, poté je formalizován, to znamená, že je vyjádřen pomocí formálních jazyků (matematika, logika atd.).
Před vytvořením modelu objektu (jevu, procesu) je tedy nutné vyčlenit jeho základní prvky a souvislosti mezi nimi (provést systémovou analýzu) a výslednou strukturu „přeložit“ (zobrazit) do nějaké předem určené podoby. - formalizovat informace.
Snímek č. 2
Formalizace je proces izolace a převodu vnitřní struktury objektu, jevu nebo procesu do určitého informační struktura- forma. Modelování jakéhokoli systému je nemožné bez předběžné formalizace. Ve skutečnosti je formalizace prvním a velmi důležitým krokem v procesu modelování.
Formalizace - jedná se o nahrazení skutečného objektu nebo procesu jeho formálním popisem, tedy jeho informačním modelem.
Snímek č. 3
Po vybudování informačního modelu jej člověk použije místo původního objektu ke studiu vlastností tohoto objektu, předpovídá jeho chování atd. Před vybudováním nějaké složité konstrukce, jako je most, navrhnou projektanti jeho výkresy, vypočítají pevnost, povolená zatížení. Místo skutečného mostu se tak zabývají jeho modelovým popisem v podobě nákresů, matematických vzorců. Pokud si konstruktéři přejí reprodukovat most ve zmenšené velikosti, pak se již bude jednat o plnohodnotný model - model mostu.
Snímek č. 4
K tvorbě se používají přirozené jazyky popisné informační modely. V historii vědy jsou známy četné modely popisných informací; například heliocentrický model světa navržený Koperníkem byl formulován takto:
Země se otáčí kolem své osy a kolem Slunce;
Všechny planety obíhají kolem Slunce.
Snímek č. 5
S pomocí formálních jazyků, formální informační modely(matematické, logické atd.). Jedním z nejpoužívanějších formálních jazyků je matematika. Modely sestavené pomocí matematických pojmů a vzorců se nazývají matematické modely. Jazyk matematiky je sbírka formálních jazyků.
Snímky #6-8
Jazyk algebry (výroková algebra) umožňuje formalizovat funkční závislosti mezi veličinami. Newton tak formalizoval heliocentrický systém světa objevením zákonů mechaniky a zákona univerzální gravitace a jejich zapsáním ve formě algebraických funkčních závislostí. Ve školním kurzu fyziky se uvažuje o mnoha různých funkčních závislostech, vyjádřených jazykem algebry, což jsou matematické modely studovaných jevů nebo procesů.
Jazyk algebry logiky umožňuje konstruovat formálně logické modely. Pomocí výrokové algebry lze formalizovat (zapsat ve formě logických výrazů) jednoduché i složité výroky vyjádřené v přirozeném jazyce. Vytváření logických modelů umožňuje řešit logické problémy, sestavovat logické modely počítačových zařízení (sčítačka, spoušť) a tak dále.
Encyklopedický slovník poskytuje následující výklad tohoto pojmu: „ Formalizace- jedná se o prezentaci a studium jakékoli smysluplné oblasti znalostí (vědecká teorie, uvažování, vyhledávací postupy atd.) ve formě formálního systému nebo kalkulu.
Snímek č. 9
V rámci modelování pod formalizace porozumíme procesu převodu popisu problému v obecné podobě (obecná formulace problému) do jazyka formální reprezentace za účelem vytvoření počítačový model a prozkoumat to. Z hlediska zpracování informací je nutné definovat zdrojová data (co je potřeba zpracovat) a popsat pravidla zpracování (jak zpracovávat).
Snímek č. 10
Formalizace- jeden z hlavních nástrojů matematiky. Protože matematika operuje se skutečně neexistujícími entitami, abstraktními pojmy, popisuje zákony, věty, pravidla, hypotézy atd., pak se bez dohod o reprezentaci toho všeho neobejde.