"Информатика (базовый уровень) (в 2 частях)", Под ред. Макаровой Н.В.
Информационная модель объекта — это описание предмета, процесса или явления с помощью сведений о его свойствах, состоянии и связях. Её создают, чтобы изучать объект, решать практические задачи и получать новую информацию, когда сам объект слишком сложен, велик или недоступен. Модель не копирует объект полностью: в неё включают только характеристики, существенные для выбранной цели. Поэтому один объект может быть представлен несколькими разными моделями.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Объект моделирования — предмет, процесс или явление, свойства и связи которого изучают. Например, объектом может быть школьное расписание, движение автобуса или работа библиотеки. Это понятие помогает понять, что именно мы исследуем и какие сведения нужно отбирать.
Модель — упрощённое представление объекта, сохраняющее существенные для цели исследования свойства. Она может выглядеть как схема, таблица, формула или текст. Модель нужна, чтобы работать с объектом было проще и безопаснее, чем с самим объектом.
Информационная модель — описание объекта через сведения о его свойствах, состоянии, действиях и связях. В ней не бывает самого предмета, но фиксируется информация, необходимая для его изучения. Такое описание позволяет хранить данные, сравнивать их и использовать в компьютерных системах.
Моделирование — создание и исследование модели объекта для получения новой информации о нём. Во время моделирования проверяют свойства объекта, рассматривают возможные ситуации и делают выводы. Поэтому модель служит не только способом записи сведений, но и инструментом исследования.
Реальный объект часто нельзя изучить напрямую: он может быть слишком большим, сложным, дорогим или удалённым. Например, испытание настоящего самолёта для каждой гипотезы потребовало бы много времени и средств. Модель позволяет сначала проверить идеи на упрощённом описании и уменьшить риск для людей, оборудования и ресурсов.
Состав информационной модели зависит от цели, потому что одна и та же характеристика бывает важной в одной задаче и ненужной в другой. Для выбора книги важны автор и жанр, а для расчёта её стоимости — цена и количество экземпляров. Поэтому один объект закономерно может иметь несколько моделей, каждая из которых отвечает своей задаче.
Переход от объекта к информационной модели начинают с формулировки цели. Затем выделяют существенные характеристики, устанавливают связи между ними и выбирают удобную форму представления. Такой порядок помогает не собирать случайные сведения, а строить описание, с которым действительно можно работать.
Информационная модель отражает устройство объекта через его элементы, свойства, значения и отношения между элементами. В модели библиотеки элементами будут книги, авторы и читатели, а выдача книги покажет связь между читателем и конкретным экземпляром. Благодаря этому описание становится структурированным и позволяет находить закономерности.
Модель не заменяет объект полностью, поскольку отражает только выбранные стороны реальной системы. В ней могут отсутствовать случайные события, мелкие детали или характеристики, не связанные с целью исследования. Поэтому перед применением нужно проверить, подходит ли модель для данной задачи и не выходят ли выводы за её границы.
| Вид модели | Как представляется | Что удобно отражать | Пример |
|---|---|---|---|
| Словесная | Текстом или устным описанием | Признаки, свойства, правила и объяснения | Описание кабинета или природного явления |
| Графическая | Схемой, чертежом, картой, графиком или диаграммой | Форму, расположение, изменения и связи | План школы или схема маршрутов |
| Табличная | Таблицей со строками и столбцами | Повторяющиеся данные и сравнение объектов | Расписание уроков |
| Математическая | Формулами, уравнениями и неравенствами | Количественные зависимости и расчёты | Формула пути s = vt |
| Алгоритмическая | Последовательностью команд или блок-схемой | Порядок действий и условия выполнения | Алгоритм поиска книги |
При выборе формы нужно сопоставить её с целью и характером данных. Схема лучше показывает связи, таблица — упорядоченные значения, а формула — зависимость величин. Иногда несколько форм объединяют в одну модель, например таблицу расписания дополняют схемой кабинетов.
Условие. Для расписания уроков нужно определить объект моделирования, цель создания модели и сведения, которые следует включить. Требуется описать учебные занятия так, чтобы ученик мог быстро узнать, где и когда проходит урок. Личные сведения, не влияющие на расписание, для этой задачи не нужны.
Ответ. Модель должна содержать класс, предмет, учителя, кабинет, день и время. Её подходящая форма — таблица. В неё не требуется включать, например, цвет стен кабинета или адрес проживания учителя.
Условие. Нужно представить библиотеку через книги, авторов, читателей и факты выдачи книг. Цель состоит в том, чтобы узнавать, какие книги есть, кто их написал и у кого они находятся. Для этого важно не просто перечислить объекты, а показать отношения между ними.
Ответ. Получается информационная модель с элементами, их свойствами и связями. Её можно представить таблицами базы данных, соединёнными общими полями. Такая структура помогает найти автора книги, текущего читателя и просроченные выдачи.
Условие. Нужно выбрать форму модели для маршрутов автобусов между остановками и обосновать выбор. Требуется показать, какие остановки соединены и в каком порядке движется автобус. Если понадобится узнать время прибытия, в модель придётся добавить расписание.
Ответ. Для схемы маршрутов лучше использовать графическую модель в виде графа. Для расписания дополнительно нужна таблица. Сочетание форм точнее отвечает задаче, чем попытка записать все сведения одним способом.
Считать модель точной копией объекта. Так ошибаются, когда воспринимают слово описание как полное воспроизведение. Проверьте, какие свойства отобраны для цели: если модель упрощает объект, но решает задачу, она построена правильно.
Включать в модель все известные сведения. Избыток данных появляется из желания ничего не упустить, но он затрудняет поиск нужной информации. Проверьте каждое поле вопросом: помогает ли оно достичь цели модели.
Не указывать цель создания модели. Без цели невозможно определить, какие характеристики считать существенными, поэтому описание получается случайным. Перед составлением модели сформулируйте, какой вопрос она должна помочь решить.
Путать информационную модель с формой её представления. Таблица, схема, текст или формула являются способами записи выбранных сведений, а не самой целью моделирования. Чтобы проверить себя, отделите содержание модели от внешнего вида, в котором оно записано.
До изучения темы нужно уметь различать объект, его свойства и связи между объектами. Также пригодятся навыки представления информации в текстовой, табличной и графической формах. Эти умения помогают правильно выбрать содержание и вид модели.
Тема используется при построении баз данных, создании схем и алгоритмов, описании процессов и разработке компьютерных моделей. В каждом случае нужно отобрать данные, установить связи и выбрать удобный способ представления. Поэтому понятие модели объединяет многие разделы информатики.
Дальше изучают этапы разработки модели, формализацию описания и исследование модели с помощью компьютера. Формализация означает запись сведений в точной форме, удобной для обработки. Затем модель можно проверять, изменять и использовать для экспериментов.
Чем информационная модель отличается от обычного описания объекта?
Информационная модель создаётся для определённой цели и включает отобранные существенные свойства, связи и состояния объекта. Обычное описание может быть свободным рассказом и не всегда подходит для анализа или решения задачи.
Почему для одного объекта создают несколько разных моделей?
Разные задачи требуют учитывать разные стороны объекта. Например, для школы можно создать расписание уроков, план здания и базу данных учеников: все они описывают одну школу, но содержат разные сведения.
Как понять, какие свойства объекта нужно включить в модель?
Сначала формулируют цель моделирования, а затем выбирают свойства и связи, которые помогают её достичь. Если сведения не влияют на решение задачи, их можно не включать.
Является ли таблица самостоятельной моделью или только способом её представления?
Таблица может быть формой представления информационной модели. Сама модель состоит из выбранных сведений о свойствах и связях объекта, а таблица, схема, текст или формула помогают эти сведения записать.
Можно ли считать модель правильной, если она не содержит всех сведений об объекте?
Да, если модель содержит всё необходимое для поставленной цели и позволяет решить задачу. Отсутствие второстепенных сведений не является ошибкой, потому что любая модель имеет границы применимости.
1.3. Информационная модель объекта
