Що таке модель предмета? Що таке модель інформатики? Види, приклади

Модель(лат. modulus – міра) – це об'єкт-заступник об'єкта-оригіналу, що забезпечує вивчення деяких властивостей оригіналу.

Модель- створюваний з метою отримання та (або) зберігання інформації специфічний об'єкт (у формі уявного образу, описи знаковими засобами чи матеріальної системи), що відбиває якості, властивості і зв'язку об'єкта – оригіналу довільної природи, істотні завдання, вирішуваної суб'єктом.

Моделювання– процес створення та використання моделі.

Цілі моделювання

• Пізнання дійсності
• Проведення експериментів
• Проектування та управління
• Прогнозування поведінки об'єктів
• Тренування та навчання фахівців
• Обробка інформації

Класифікація за формою подання

1. Матеріальні- відтворюють геометричні та фізичні властивості оригіналу і завжди мають реальне втілення (дитячі іграшки, наочні навчальні посібники, макети, моделі автомобілів та літаків та інше).
   • a) геометрично подібні масштабні, що відтворюють просторово- геометричні характеристикиоригіналу безвідносно його субстрату (макети будівель та споруд, навчальні муляжі та ін.);
   • b) засновані на теорії подібності субстратно подібні, що відтворюють з масштабуванням у просторі та часі властивості та характеристики оригіналу тієї ж природи, що і модель (гідродинамічні моделі суден, продувні моделі літальних апаратів);
   • c) аналогові приладові, що відтворюють досліджувані властивості та характеристики об'єкта оригіналу в об'єкті, що моделює, іншої природи на основі деякої системи прямих аналогій (різновиди електронного аналогового моделювання).
2. Інформаційні- Сукупність інформації, що характеризує властивості та стану об'єкта, процесу, явища, а також їх взаємозв'язок із зовнішнім світом).
   • 2.1. Вербальні- словесний опис на природною мовою).
   • 2.2. Знакові- Інформаційна модель, виражена спеціальними знаками (засобами будь-якої формальної мови).
     • 2.2.1. Математичні - математичний опис співвідношень між кількісними характеристикамиоб'єкт моделювання.
     • 2.2.2. Графічні – карти, креслення, схеми, графіки, діаграми, графи систем.
     • 2.2.3. Табличні таблиці: об'єкт-властивість, об'єкт-об'єкт, двійкові матриці і так далі.
3. Ідеальні- Матеріальна точка, абсолютно тверде тіло, математичний маятник, ідеальний газ, нескінченність, геометрична точката інше...
   • 3.1. Неформалізованімоделі - системи уявлень про об'єкт оригіналі, що склалися в людському мозку.
   • 3.2. Частково формалізовані.
     • 3.2.1. Вербальні - опис властивостей та характеристик оригіналу деякою природною мовою (текстові матеріали проектної документації, словесний опис результатів технічного експерименту)
     • 3.2.2. Графічні іконічні - риси, властивості та характеристики оригіналу, реально чи хоча б теоретично доступні безпосередньо зорового сприйняття(Мистецька графіка, технологічні карти).
     • 3.2.3. Графічні умовні - дані спостережень та експериментальних дослідженьяк графіків, діаграм, схем.
   • 3.3. Цілком формалізовані(математичні) моделі.

Властивості моделей

• Кінцівка: модель відображає оригінал лише в кінцевому числійого відносин та, крім того, ресурси моделювання кінцеві;
• Спрощеність: модель відображає лише суттєві сторони об'єкта;
• Приблизність: дійсність відображається моделлю грубо або приблизно;
• Адекватність: наскільки успішно модель описує систему, що моделюється;
• Інформативність: модель повинна містити достатню інформацію про систему - у рамках гіпотез, прийнятих під час побудови моделей;
• Потенційність: передбачуваність моделі та її властивостей;
• Складність: зручність її використання;
• Повнота: враховані всі необхідні властивості;
• Адаптивність.

1. Модель є «чотиримісною конструкцією», компонентами якої є суб'єкт; завдання, яке вирішується суб'єктом; об'єкт-оригінал та мова опису або спосіб відтворення моделі. Особливу роль структурі узагальненої моделі грає вирішувана суб'єктом завдання. Поза контекстом завдання чи класу завдань поняття моделі не має сенсу.
2. Кожному матеріальному об'єкту, взагалі кажучи, відповідає безліч у рівною міроюадекватних, але різноманітних сутнісно моделей, що з різними завданнями.
3. Парі завдання-об'єкт теж відповідає безліч моделей, що містять в принципі одну й ту саму інформацію, але різняться формами її подання або відтворення.
4. Модель за визначенням завжди є лише відносною, наближеною подобою об'єкта-оригіналу і в інформаційному відношенні принципово бідніший за останній. Це її фундаментальна властивість.
5. Довільна природа об'єкта-оригіналу, що фігурує в прийнятому визначенні, означає, що цей об'єкт може бути матеріально-речовим, може мати суто інформаційний характер і, нарешті, може бути комплексом різнорідних матеріальних та інформаційних компонентів. Проте незалежно від природи об'єкта, характеру завдання і способу реалізації модель являє собою інформаційну освіту.
6. Приватним, але дуже важливим для розвинених у теоретичному відношеннінаукових і технічних дисциплін є випадок, коли роль об'єкта-моделювання в дослідній чи прикладне завданняграє не фрагмент реального світу, що розглядається безпосередньо, а ідеальний конструкт, тобто. насправді інша модель, створена раніше і майже достовірна. Подібне вторинне, а в загальному випадку n-кратне моделювання може здійснюватися теоретичними методамиз подальшою перевіркою одержуваних результатів за експериментальними даними, що характерно для фундаментальних природничих наук. У менш розвинених в теоретичному відношенні сферах знання (біологія, деякі технічні дисципліни) вторинна модель зазвичай включає емпіричну інформацію, яку не охоплюють існуючі теорії.

ях. Щоразу потрібно з'ясовувати, виконуються ці умови чи ні. Так, при розгляді тяжіння планет до Сонця розміри планет і Сонця набагато менше відстаней між ними. Тому і планети, і Сонце можна вважати матеріальними точками. Таке спрощення дозволяє порівняно легко встановити характер руху планет.
Але якщо відстані між взаємодіючими тілами не дуже великі в порівнянні з їх розмірами, то вважати їх матеріальними точками вже не можна. Наприклад, рух штучних супутниківі навіть Місяця помітно залежить від розмірів та форми Землі.
Отже, при розгляді явищ потрібно передусім визначити, якою спрощеною моделлю можна замінити складне явище, що відбувається насправді.

Ще на тему Спрощена модель явища:

1. § 30.2. Спрощена система оподаткування, обліку та звітності для малих підприємств
2. 1.2.1 Спрощений аналітичний метод розрахунку вентиляції салону
3. Багато явищ і процесів глобалізму пізнаються як декадентські, типологічно близькі до явищ занепаду культури.
4. Мефоприйняття до спрощення та скорочення судової процедури.
5. Спрощення адміністрування оподаткування фізичних осіб.
6. Додаток 12. Про право громадських організацій на заснування підприємств за спрощеною системою оподаткування

Моделювання можна розглядати як заміщення досліджуваного об'єкта (оригіналу) його умовним чином, описом або іншим об'єктом, що називається моделлю і забезпечує близьку до оригіналу поведінку в рамках деяких припущень та прийнятних похибок. Моделювання зазвичай виконується з метою пізнання властивостей оригіналу шляхом дослідження його моделі, а чи не самого об'єкта. Зрозуміло, моделювання виправдане в тому випадку, коли воно простіше створення самого оригіналу або коли останній з якихось причин краще взагалі не створювати.

Під моделлю розуміється фізичний або абстрактний об'єкт, властивості якого в певному сенсіподібні до властивостей досліджуваного об'єкта. При цьому вимоги до моделі визначаються завданням і наявними засобами . Існує ряд загальних вимогдо моделей:

1. Адекватність – досить точне відображення властивостей об'єкта;
2. Повнота – надання отримувачу всієї необхідної інформаціїпро об'єкт;
3. Гнучкість – можливість відтворення різних ситуаційу всьому діапазоні зміни умов та параметрів;
4. Трудомісткість розробки має бути прийнятною для наявного часу та програмних засобів.

Моделювання – це процес побудови моделі об'єкта та дослідження його властивостей шляхом дослідження моделі.

Таким чином, моделювання передбачає 2 основні етапи:

1. Розробка моделі;
2. Дослідження моделі та отримання висновків.

При цьому на кожному етапі вирішуються різні завданняі використовуються різні по суті методи та засоби.

На практиці застосовують різні методимоделювання. Залежно від способу реалізації всі моделі можна розділити на два великих класу: фізичні та математичні.

Математичне моделювання прийнято розглядати як дослідження процесів чи явищ з допомогою їх математичних моделей.

Під фізичним моделюванням розуміється дослідження об'єктів і явищ на фізичних моделях, коли процес, що вивчається, відтворюють зі збереженням його фізичної природиабо використовують інше фізичне явище, аналогічне досліджуваному . При цьому фізичні моделіприпускають, як правило, реальне втілення тих фізичних властивостейоригіналу, які є суттєвими у конкретній ситуації. Наприклад, при проектуванні нового літака створюється його макет, що має ті ж аеродинамічні властивості; при плануванні забудови архітектори виготовляють макет, що відбиває просторове розташування її елементів. У зв'язку з цим фізичне моделюванняназивають також макетуванням.

Напівнатурне моделювання є дослідженням керованих систем на моделюючих комплексах із включенням до складу моделі реальної апаратури. Поряд із реальною апаратурою до замкнутої моделі входять імітатори впливів та перешкод, математичні моделі зовнішнього середовищаі процесів, котрим невідомо досить точний математичний опис. Увімкнення реальної апаратури або реальних систему контур моделювання складних процесів дозволяє зменшити апріорну невизначеність та досліджувати процеси, для яких немає точного математичного опису. За допомогою напівнатурного моделювання дослідження виконуються з урахуванням малих постійних часу та нелінійностей, властивих реальній апаратурі. При дослідженні моделей із включенням реальної апаратури використовується поняття динамічного моделювання, при дослідженні складних системі явищ - еволюційного, імітаційного та кібернетичного моделювання.

Очевидно, що дійсна користь від моделювання може бути отримана лише за дотримання двох умов:

1. Модель забезпечує коректне (адекватне) відображення властивостей оригіналу, суттєвих з погляду досліджуваної операції;
2. Модель дозволяє усунути перелічені вище проблеми, властиві проведенню досліджень реальних об'єктах.

Кожен сучасна людинащодня стикається з поняттями «об'єкт» та «модель». Прикладами об'єктів є як предмети, доступні дотику (книга, земля, стіл, ручка, олівець), і недоступні (зірки, небо, метеорити), предмети художньої творчості і розумової діяльності(твір, вірш, вирішення завдання, картина, музика та інші). Причому кожен об'єкт людиною сприймається лише як єдине ціле.

Об'єкт. Види. Характеристики

Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, що об'єкт є частиною зовнішнього світуяка може бути сприйнята як єдине ціле. Кожен предмет сприйняття має свої індивідуальні характеристики, що відрізняють його від інших (форма, сфера використання, колір, запах, розмір тощо). Найважливішою характеристикоюоб'єкта є назва, але для повного якісного його опису однієї назви недостатньо. Чим повніше і докладніше описаний об'єкт, тим легше його розпізнавання.

Моделі. Визначення. Класифікація

У своїй діяльності (освітній, науковій, мистецькій, технологічній) людина щодня використовує вже існуючі та створює нові моделі зовнішнього світу. Вони дозволяють сформувати враження про процеси та об'єкти, недоступні для безпосереднього сприйняття (дуже маленькі або, навпаки, дуже великі, дуже повільні або дуже швидкі, дуже далекі тощо).

Отже, модель - це певний об'єкт, що відбиває найважливіші особливостідосліджуваного явища, об'єкта чи процесу. Може існувати кілька варіацій моделей одного і того ж об'єкта, також як кілька об'єктів можуть бути описані єдиною моделлю. Наприклад, подібна ситуація виникає в механіці, коли різні тілаз матеріальною оболонкою може бути виражені тобто однаковою моделлю (людина, автомобіль, поїзд, літак).

Важливо пам'ятати, що жодна модель не здатна повноцінно замінити об'єкт, що зображується, оскільки вона відображає тільки деякі з його властивостей. Але часом при вирішенні певних завдань різних наукових та промислових течій опис зовнішнього виглядумоделі може бути не просто корисним, але єдиною можливістю уявити та вивчити особливості характеристик об'єкта.

Сфера застосування предметів моделювання

Моделі грають важливу рольв різних сферах життя людини: у науці, освіті, торгівлі, проектуванні та інших. Наприклад, без їх застосування неможливі проектування та складання технічних пристроїв, механізмів, електричних ланцюгів, машин, будівель і так далі, тому що без попередніх розрахунків і створення креслення випуск навіть найпростішої деталі неможливий.

Часто використовуються моделі в освітніх цілях. Вони мають назви наочних. Наприклад, з географії уявлення про Землю як планету людина отримує, вивчаючи глобус. Також актуальними є наочні моделі і в інших науках (хімії, фізиці, математиці, біології та інших).

В свою чергу, теоретичні моделізатребувані щодо природних і (біології, хімії, фізики, геометрії). Вони відображають властивості, поведінку та будову об'єктів, що піддаються вивченню.

Моделювання як процес

Моделювання - метод пізнання, що включає дослідження існуючих і створення нових моделей. Предметом пізнання цієї науки є модель. ранжуються в залежності від різних властивостей. Як відомо, будь-який об'єкт має багато характеристик. При створенні певної моделі виділяються лише найважливіші на вирішення поставленої завдання.

Процесом створення моделей є художня творчістьу всьому своєму розмаїтті. У зв'язку з цим фактично кожен художній чи літературний твір можна як моделі реального об'єкта. Наприклад, картини є моделями реальних пейзажів, натюрмортів, людей, літературні твори- моделями людських життіві так далі. Наприклад, при створенні моделі літака з метою вивчення його важливо відобразити в ній геометричні властивостіоригіналу, але абсолютно неважливий його колір.

Одні й самі об'єкти різними науками вивчаються з різних точокзору, а відповідно, їх види моделей для вивчення також відрізнятимуться. Наприклад, фізика вивчає процеси та результати взаємодії об'єктів, хімія - хімічний склад, біологія - поведінка та будова організмів

Модель щодо тимчасового фактора

Щодо часу моделі поділяються на два види: статичні та динамічні. Прикладом першого виду є одноразове обстеження людини у клініці. Воно відображає картину його стану здоров'я на Наразі, у той час як його медична картабуде динамічною моделлю, що відображає зміни, що відбуваються в організмі протягом певного періодучасу.

Модель. Види моделей щодо форми

Як відомо, моделі можуть відрізнятися за різними характеристиками. Так, все нині відомі видимоделей даних можна умовно поділити на два основні класи: матеріальні (предметні) та інформаційні.

Перший вид передає фізичні, геометричні та інші властивості об'єктів у матеріальній формі (анатомічний муляж, глобус, макет будівлі тощо).

Види різняться формою реалізації: знакова і образна. Образні моделі (фотографії, малюнки та інше) є зоровими реалізаціями об'єктів, зафіксованими на певному носії (фото-, кіноплівці, паперовому чи цифровому).

Вони широко застосовуються в освітньому процесі(Плакати), при вивченні різних наук(ботаніка, біологія, палеонтологія та інших). Знакові моделі - це реалізації об'єктів у вигляді символів однієї з відомих мових систем. Вони можуть бути представлені у вигляді формул, тексту, таблиць, схем тощо. Існують випадки, коли, створюючи знакову модель (види моделей передають саме той зміст, який потрібний для вивчення певних характеристикоб'єкта), використовують відразу кілька відомих мов. Прикладом у даному випадкувиступають різні графіки, діаграми, карти та подібне, де використовуються як графічні символи, так і символи однієї з мовних систем.

З метою відображення відомостей із різних сфер життя застосовуються три основні види інформаційних моделей: мережеві, ієрархічні та табличні. З них найбільш популярним є останній, який застосовується для фіксації різних станівоб'єктів та характерних для них даних.

Таблична реалізація моделі

Цей вид інформаційної моделі, як було зазначено вище, є найвідомішим. Виглядає він таким чином: це звичайна таблиця, що складається з рядків і стовпців. прямокутної форми, графи якої заповнені символами однієї з відомих знакових мов світу Застосовуються табличні моделі з метою характеристики об'єктів, що мають однакові властивості.

З їх допомогою в різних наукових сферахможуть бути створені як динамічні, і статичні моделі. Наприклад, таблиці, що містять математичні функції, різні статистичні дані, розклад поїздів і так далі.

Математична модель. Види моделей

Окремим різновидом інформаційних моделей є математичні. Усі види зазвичай складаються з рівнянь, написаних мовою алгебри. Вирішення цих завдань, як правило, ґрунтується на процесі пошуку рівнозначних перетворень, які сприяють виразу змінної величинияк формули. Існують також для деяких рівнянь і точні рішення (квадратні, лінійні, тригонометричні тощо). Як наслідок, для їх вирішення доводиться застосовувати методи рішення з наближеною заданою точністю, інакше кажучи, такі види математичних даних, як числовий (метод половинного поділу), графічний (побудова графіків) та інші. Метод половинного поділу доцільно використовувати лише за умови, що відомий відрізок, де функція при певних значенняхнабуває полярних значень.

А метод побудови графіка є уніфікованим. Його можна використовувати як у вищеописаному випадку, так і в ситуації, коли рішення може бути лише наближеним, а не точним у разі так званого "грубого" рішення рівнянь.