2.2. Объектно-информационные модели

Определения и обозначения

Объект — предмет, процесс или явление, которое рассматривают для решения определённой задачи. Объектом может быть автобус, движение транспорта или гроза. Это понятие помогает понять, о чём именно собирают сведения и что собираются изучать.

Свойство объекта — признак, по которому объект описывают или отличают от других объектов. У школьного кабинета свойствами могут быть номер, площадь и количество парт. Перечень свойств нужен, чтобы выбрать, какие сведения пригодятся для задачи.

Информационная модель — описание объекта, представленное в виде информации о его существенных свойствах и связях. Например, список остановок передаёт часть сведений о маршруте автобуса. Такая модель позволяет изучать объект или решать задачу, не обращаясь каждый раз к самому объекту.

Объектно-информационная модель — информационная модель, в которой объект представлен через выбранные для задачи свойства и связи. Так, при сравнении планет модель может содержать их размеры и расстояния от Солнца, но не описывать цвет поверхности. Это понятие подчёркивает, что состав модели зависит от цели её создания.

Как это устроено

Модель создают не ради полного копирования объекта, а для изучения или решения конкретной задачи. Полное описание потребовало бы слишком много сведений, среди которых нужные было бы трудно найти. Поэтому сначала формулируют цель: например, определить кратчайший маршрут или сравнить планеты по размеру. Цель задаёт направление всей дальнейшей работы и помогает понять, что считать полезной информацией.

У объекта может быть много свойств, но включать их все в модель обычно не нужно. Для сравнения планет существенны размеры, а подробности их поверхности могут отвлекать от задачи. Если же изучают условия на поверхности, эти подробности станут важными. Поэтому одно свойство нельзя заранее назвать существенным или несущественным: это зависит от вопроса, на который должна ответить модель.

Один и тот же объект можно описать разными информационными моделями, потому что задачи бывают разными. Для планирования поездки важны станции и переходы, а для подсчёта времени в пути — расстояние и скорость. В первом случае подойдёт схема, во втором — описание с числами и вычислениями. Выбор свойств меняется вместе с целью, поэтому единственной модели, одинаково удобной для всех случаев, может не быть.

Информационную модель представляют в подходящей форме: словами, таблицей, схемой или формулой. Форма должна помогать быстро увидеть именно те сведения, которые нужны для работы. Слова удобны для пояснений, таблица — для упорядоченных значений, схема — для расположения и связей, формула — для числовых зависимостей. Если форма выбрана неудачно, важную информацию будет трудно заметить или сравнить.

В модели могут быть отражены не только отдельные свойства объектов, но и связи между ними. Например, перечисление станций сообщает, какие объекты есть на маршруте, а схема переходов показывает, как они соединены. Такие связи необходимы, когда нужно разобраться в структуре или выбрать путь. Поэтому при построении модели полезно спросить не только «какие объекты есть?», но и «как они связаны?».

Формы представления информационных моделей

Выбирайте форму не по внешнему виду объекта, а по тому, какие сведения требуется передать. Если нужно сравнить несколько значений, расположите объекты в строках, а свойства — в столбцах. Если важны связи или последовательность, используйте схему; если требуется объяснить признаки словами, составьте текстовое описание.

Разбор задач

Расписание для школы

Условие. Нужно составить таблицу школьного расписания. Перед заполнением следует определить, какие объекты и свойства нужны, чтобы ученик мог найти урок в нужный день. Включать сведения о кабинете, учителе или времени начала стоит только тогда, когда они нужны пользователям расписания.

1. Определяем цель: по таблице нужно узнать, какой урок проходит в определённое время и где он состоится.
2. Выделяем объекты: дни недели и отдельные уроки; предметы и кабинеты указывают сведения об уроках.
3. Выбираем свойства, которые помогают найти нужный урок: день, номер урока, предмет и кабинет.
4. Располагаем дни и уроки в строках или столбцах так, чтобы расписание было легко читать.

Ответ. Для модели подходят свойства «день», «номер урока», «предмет» и «кабинет». Их можно представить в таблице, потому что расписание содержит повторяющиеся данные, которые удобно упорядочить по строкам и столбцам. Если цель изменится, например потребуется показать замену учителя, модель нужно дополнить соответствующим свойством.

Сравнение трёх планет

Условие. Требуется составить информационную модель трёх планет, чтобы сравнить их размеры и расстояния от Солнца. Значит, сведения должны позволять быстро сопоставить каждую планету по двум выбранным характеристикам. Описание атмосферы или цвета здесь не помогает ответить на вопрос и может сделать таблицу менее наглядной.

1. Записываем цель: сравнить размеры планет и их удалённость от Солнца.
2. Определяем объекты модели — три выбранные планеты; каждую планету размещаем в отдельной строке.
3. Задаём столбцы «Планета», «Размер» и «Расстояние от Солнца».
4. Вносим данные в соответствующие ячейки и проверяем, что единицы измерения одинаковы или ясно указаны.

Ответ. Подходит таблица: строки обозначают планеты, а столбцы — выбранные свойства. По ней можно сравнить значения, не перечитывая длинные описания. Другие сведения добавляют только в том случае, если они нужны для новой цели.

Маршрут между станциями

Условие. Нужно описать маршрут между несколькими станциями и показать переходы между ними. Здесь недостаточно просто перечислить названия: важно увидеть, какие станции соединены и в каком порядке можно двигаться. Поэтому форма модели должна передавать структуру маршрута.

1. Уточняем цель: найти возможные пути и понять, как связаны станции.
2. Представляем станции отдельными точками или подписанными блоками.
3. Соединяем линии между станциями, между которыми есть переход или движение по маршруту.
4. Проверяем схему: все нужные станции указаны, а линии отражают реальные связи, а не случайную близость на листе.

Ответ. Лучше использовать графическую схему: она показывает объекты-станции и связи-переходы между ними. Такая модель помогает увидеть структуру маршрута и сравнить возможные пути. Таблица может дополнить схему, если нужно привести отдельные числовые сведения, например время поездки.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что модель обязана содержать все свойства объекта. Так думают, потому что модель часто принимают за уменьшенную копию оригинала, но информационное описание создают для конкретной цели. Проверка простая: для каждого свойства спросите, помогает ли оно решить задачу. Если не помогает, его можно не включать.

Ошибка — выбирать свойства, не учитывая задачу. Один и тот же признак может быть важен в одном случае и бесполезен в другом, поэтому попытка заранее составить универсальный список перегружает модель. Чтобы проверить себя, сформулируйте вопрос, на который должна отвечать модель, и сверьте с ним каждый выбранный признак. Если связи между свойством и вопросом нет, свойство, скорее всего, лишнее.

Ошибка — путать объект с его информационной моделью. Модель описывает объект, но не заменяет его и не обязана быть похожей на него внешне; путаница возникает, когда модель воспринимают как копию. Проверьте себя: можете ли вы назвать оригинал и сведения о нём отдельно? Например, станция — объект, а точка с подписью на схеме — её обозначение в модели.

Ошибка — считать, что для любого объекта подходит одна форма представления. Это приводит к неудобному описанию: длинный список плохо показывает связи, а схема не всегда позволяет точно сравнить числа. Перед выбором формы определите, нужно ли показать пояснения, значения, расположение или зависимости. Затем убедитесь, что выбранный способ делает нужные сведения заметными.

Связь с другими темами

Чтобы строить объектно-информационные модели, нужно уметь выделять объект и его свойства, то есть отличать предмет изучения от его признаков. Пригодится и знание способов представления информации: текстом, таблицей и графически, поскольку от цели зависит выбор формы. Эти умения развивают навыки отбора и упорядочивания сведений. Позже они понадобятся при создании компьютерных моделей, таблиц и схем, а также при изучении моделирования.

Что запомнить

• Информационная модель описывает объект с помощью информации.
• Цель моделирования определяет, какие свойства объекта существенны.
• Один объект можно представить разными моделями.
• Модель не обязана сохранять все свойства оригинала.
• Форму модели выбирают в зависимости от задачи.
• Информационная модель может показывать свойства объектов и связи между ними.