"Информатика (в 2 частях)", Нателаури Н.К., Маранин С.С.
Информационная модель — это описание объекта, процесса или явления с помощью текста, таблицы, рисунка, схемы, формулы или программы. Она заменяет сам объект в исследовании и сохраняет только свойства, важные для конкретной задачи. Модели помогают изучать опасные, сложные или недоступные объекты, сравнивать данные, выполнять вычисления и проводить эксперименты. Для одного объекта можно создать несколько моделей.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Модель — упрощённое представление объекта, процесса или явления, сохраняющее важные для поставленной задачи свойства. Она не повторяет объект во всех деталях, а заменяет его при изучении. Это понятие помогает понять, почему схема, макет или формула могут описывать реальный мир.
Информационная модель — описание объекта, процесса или явления в виде информации: текста, рисунка, таблицы, схемы, формул или других знаковых средств. В ней сведения записывают так, чтобы их можно было прочитать, сравнить или обработать. Такое определение нужно, чтобы отличать описание объекта от его физической копии.
Моделирование — создание и изучение моделей для получения сведений об объекте или решения задачи. В процессе моделирования выбирают нужные свойства, задают форму описания и исследуют результат. Благодаря этому можно заранее проверить решение, не изменяя настоящий объект.
Объект моделирования — предмет, процесс или явление, свойства которого изучают с помощью модели. Им может быть книга, движение автомобиля, погода или работа устройства. Понимание объекта моделирования помогает не потерять связь между описанием и реальной задачей.
Модель создают, когда изучать сам объект трудно, дорого, опасно или не нужно для решения конкретной задачи. Например, испытание настоящего моста при каждой возможной нагрузке требует больших затрат и может быть рискованным. Расчётная или компьютерная модель позволяет сначала проверить варианты безопаснее и быстрее. Если же нужно узнать только расписание движения, изучать весь транспорт лично тоже нет необходимости.
Сначала определяют цель моделирования, потому что именно она показывает, какие свойства объекта считать важными. Для плана эвакуации нужны выходы, двери и направления движения, а цвет стен может оказаться лишним. Если цель изменится, изменится и набор сведений в модели. Поэтому одна и та же информация не всегда одинаково полезна.
Информационную модель строят в несколько шагов: отбирают сведения об объекте, выбирают форму и записывают данные понятными знаками. Таблица помогает упорядочить одинаковые признаки, схема показывает связи, а формула позволяет вычислять результат. Подходящая форма уменьшает количество ошибок и облегчает работу с моделью. Неподходящая запись может скрыть главное даже при правильных исходных данных.
Один объект можно описать разными моделями, потому что разные модели отвечают на разные вопросы. Карта города показывает расположение улиц, домов и маршрутов, но не сообщает точное время прибытия автобуса. Расписание транспорта, наоборот, удобно для времени движения, но почти не показывает взаимное расположение улиц. Выбор модели определяется не самим объектом, а целью его изучения.
Модель считают подходящей, если она достаточно точно отражает нужные для задачи свойства. Полная копия объекта обычно не требуется: лишние детали усложняют описание и мешают выделить главное. Одна и та же модель может быть полезной для одной цели и бесполезной для другой. Проверить модель можно вопросом: помогает ли она получить нужный ответ или принять решение?
| Форма модели | Как представлена информация | Пример | Для чего удобна |
|---|---|---|---|
| Словесная | Текстом | Правила поведения при пожаре | Для описания признаков и последовательности действий |
| Табличная | В строках и столбцах | Расписание уроков | Для сравнения и поиска сведений по нескольким признакам |
| Графическая | Рисунком, схемой, картой или чертежом | План эвакуации | Для наглядного показа расположения частей и связей |
| Математическая | Формулами и выражениями | Формула пути при равномерном движении | Для вычислений и исследования зависимостей |
| Компьютерная | С помощью программы | Электронная карта | Для обработки данных, изменения условий и проведения экспериментов |
Чтобы выбрать форму, сначала определите, какие действия нужно выполнять с информацией. Если данные требуется сопоставлять, ищите строки и столбцы; если нужно увидеть расположение, выбирайте схему или карту. Для вычислений подойдёт формула, а для многократных экспериментов — компьютерная модель.
Для школьной библиотеки нужно составить список книг с авторами и годами издания. У каждой книги есть одинаковые признаки: название, автор и год. Нужно выбрать такую форму модели, чтобы сведения было легко находить и сравнивать.
Ответ: нужна табличная информационная модель. Она удобна, потому что одинаковый набор признаков для разных книг записывается одинаково.
На плане класса нужно отметить расположение парт, доски и двери, чтобы новый ученик мог найти своё место. Для этой цели важны взаимное расположение предметов и направление движения. Подробно описывать цвет стен или материал мебели не требуется.
Ответ: следует построить графическую модель — план класса. Она наглядно показывает расположение частей помещения и помогает найти нужный объект.
Нужно определить время движения по известному расстоянию при постоянной скорости. Расстояние равно 18 км, скорость — 12 км/ч. Требуется выбрать математическую модель и вычислить время поездки.
Ответ: математическая модель — t = s / v; время поездки равно 1,5 часа, или 1 часу 30 минут. Формула подходит, потому что скорость по условию постоянна.
Ошибка — считать модель точной копией объекта. Её допускают, когда забывают, что модель создаётся для конкретной цели и обычно упрощается. Проверьте себя: перечислены ли в модели только свойства, которые нужны для решения задачи?
Ошибка — выбирать форму модели без учёта задачи. Например, длинный текст неудобен для сравнения нескольких книг, хотя все сведения в нём могут быть правильными. Проверьте себя: можно ли быстро найти, сопоставить или вычислить нужные данные?
Ошибка — думать, что у объекта существует только одна правильная модель. Так происходит, если форму описания принимают за единственно возможную. Проверьте себя: отвечает ли выбранная модель именно на тот вопрос, который поставлен в задаче?
Ошибка — включать в модель все известные сведения об объекте. Лишние данные увеличивают объём, усложняют поиск главного и могут привести к путанице. Проверьте себя: помогает ли каждый элемент модели получить ответ или принять решение?
До изучения информационных моделей полезно уметь представлять сведения с помощью текста, рисунков, таблиц и схем. Эти формы становятся инструментами моделирования: выбор зависит от того, что нужно описать и исследовать. Навык чтения разных записей помогает быстрее понимать готовые модели.
Тема связана с электронными таблицами, базами данных, картами и компьютерным моделированием. В электронных таблицах данные можно сортировать и вычислять, базы данных хранят сведения по признакам, а компьютерные модели позволяют менять условия и наблюдать результат. Поэтому понимание целей и форм моделирования пригодится в следующих разделах информатики.
Чем модель отличается от самого объекта?
Модель не является самим объектом, а только заменяет его при изучении. Она обычно упрощена и сохраняет лишь свойства, важные для поставленной задачи.
Зачем создавать модель, если объект можно изучать напрямую?
Модель нужна, когда исследование объекта слишком дорого, опасно, сложно или занимает много времени. Иногда она позволяет быстрее выполнить вычисления, сравнить данные или проверить разные условия.
Может ли у одного объекта быть несколько моделей?
Да, один объект можно представить разными моделями. Например, город изображают на карте для показа улиц, а расписанием описывают время движения транспорта.
Как выбрать подходящую форму информационной модели?
Сначала определяют цель и выясняют, какие сведения потребуются. Для сравнения часто подходит таблица, для расположения объектов — схема или карта, а для вычислений — формула.
Всегда ли компьютерная модель точнее обычной?
Нет. Компьютерная модель удобна для обработки данных и экспериментов, но её точность зависит от исходных данных и правил, заложенных в программу.
Информационные модели
