Понятие информационной модели

Определения и обозначения

Модель — упрощённое представление объекта, процесса или явления, которое сохраняет важные для поставленной цели свойства. Например, план комнаты не показывает цвет каждой вещи, если нужно лишь найти дверь и окна. Модель нужна, чтобы изучать объект или решать задачу, не обращаясь ко всем его подробностям.

Информационная модель — описание объекта, процесса или явления с помощью информации, представленное в словесной, знаковой, графической или иной форме. Так можно описать кабинет текстом, показать его планом или записать сведения о нём в таблицу. Такая модель нужна, чтобы хранить, передавать и анализировать сведения об объекте.

Моделирование — создание и изучение моделей для получения сведений об объекте или решения задачи. При моделировании человек сначала определяет цель, а затем выбирает подходящее описание. Этот процесс помогает исследовать то, что трудно или невозможно изучить напрямую.

Форма представления информационной модели — способ, которым информация об объекте записана или показана: например, текстом, таблицей, схемой или формулой. Одна форма удобнее для чтения, другая — для сравнения чисел или поиска связей. Выбор формы нужен, чтобы модель было легко использовать для поставленной задачи.

Как это устроено

Реальный объект может быть слишком сложным, недоступным или неудобным для исследования. Например, нельзя разобрать работающий мост на части, чтобы понять, как по нему безопасно ехать. Модель позволяет изучать нужные особенности отдельно и не подвергать объект риску. Поэтому перед исследованием выбирают такой способ описания, с которым можно работать.

Цель исследования определяет, какие свойства объекта попадут в модель. Если нужно найти кабинет, полезны этаж, номер и ориентиры, но цвет стен не поможет добраться до него. Если задача другая, например спланировать ремонт, цвет уже может иметь значение. Значит, важность свойства определяется не самим свойством, а тем, какой вопрос нужно решить.

Информационная модель не является самим объектом: она сообщает о нём, но не заменяет его. Материальная модель, например макет самолёта, физически воспроизводит некоторые особенности оригинала. Текстовое описание, схема или таблица не воспроизводят объект, а хранят сведения о нём. Это различие помогает понять, почему для изучения формы используют макет, а для передачи маршрута — схему.

Одну и ту же информацию можно показать разными способами, потому что у каждого способа свои преимущества. Текст позволяет дать пояснения, таблица — быстро сопоставить значения, схема — увидеть связи, а рисунок — представить внешний вид. Например, путь до кабинета можно описать словами или провести на плане. Выбирают форму, в которой нужные сведения проще найти и понять.

Модель не обязана полностью совпадать с реальным объектом, потому что её задача — не копирование всех деталей. Если она сохраняет необходимые для решения задачи свойства, упрощение не мешает, а помогает сосредоточиться на главном. Слишком подробное описание может затруднить поиск нужных сведений. Поэтому модель считают полезной, когда с её помощью удаётся получить нужный ответ или сделать обоснованный вывод.

Формы представления информационных моделей

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определи, какие сведения в ней представлены и как устроены строки и столбцы. Затем выбери форму, которая лучше подходит к задаче: например, расписание удобнее искать в таблице, а взаимное расположение кабинетов — на плане. При необходимости одну модель можно дополнить другой формой представления.

Разбор задач

Описание школьного кабинета

Условие. Нужно составить описание школьного кабинета для ученика, который впервые его ищет. Значит, цель модели — помочь добраться до места, а не рассказать обо всём, что находится внутри. Поэтому отбираем сведения, которые служат ориентирами по пути.

1. Определяем, что должен узнать ученик: где находится кабинет и как его найти.
2. Выбираем признаки, помогающие ориентироваться: номер этажа, расположение относительно лестницы или входа, заметные ориентиры.
3. Записываем эти сведения словами в порядке движения, например: «Кабинет находится на втором этаже, рядом с лестницей, напротив библиотеки».
4. Проверяем описание: сможет ли незнакомый с кабинетом ученик понять, куда идти, не зная цвета стен или количества парт.

Ответ. Составляем словесную модель из номера этажа, расположения и понятных ориентиров. Если ученику всё ещё трудно найти кабинет, описание нужно уточнить, добавив значимые ориентиры.

Расписание уроков

Условие. Нужно представить расписание одного класса так, чтобы быстро находить урок по дню и номеру урока. Значит, поиск ведётся сразу по двум признакам. Таблица подходит, потому что её строки и столбцы позволяют расположить данные по этим признакам.

1. Выбираем признаки для поиска: день недели и номер урока.
2. Записываем дни недели в заголовки столбцов, а номера уроков — в строки.
3. В ячейку на пересечении дня и номера урока помещаем название предмета.
4. Проверяем модель на примере запроса: чтобы найти урок в среду третьим, ищем столбец «Среда» и строку «3».

Ответ. Расписание представляем таблицей, где один признак задаёт столбцы, а второй — строки. Так нужный предмет находится по пересечению выбранных строки и столбца.

Сравнение маршрутов

Условие. Для поездки нужно сравнить два маршрута между пунктами А и Б по расстоянию и времени в пути. Цель — выбрать маршрут, поэтому сведения о цвете дороги или числе поворотов не нужны, если они не влияют на эти показатели. Для сравнения удобно записать данные обоих маршрутов в таблицу.

1. Определяем, что будет сравниваться: расстояние и время для каждого маршрута.
2. Составляем таблицу с отдельной строкой для каждого маршрута и столбцами «Расстояние» и «Время».
3. Заполняем таблицу известными значениями, не смешивая километры и минуты.
4. Сопоставляем показатели и учитываем цель поездки: короткий путь не всегда самый быстрый, поэтому вывод зависит от приоритета.

Ответ. Модель маршрутов включает только расстояние и время, записанные так, чтобы их можно было сравнить. По таблице выбирают маршрут, подходящий поставленной цели, и объясняют выбор данными.

Типичные ошибки

Ошибка — считать модель точной копией объекта. Так думают, потому что слово «модель» иногда связывают с подробным изображением оригинала, но модель всегда отбирает свойства. Проверь себя вопросом: какие особенности объекта в ней пропущены и мешает ли это решить задачу?

Ошибка — полагать, что для одного объекта существует только одна правильная модель. Её допускают, если забывают, что цели исследования могут быть разными: план комнаты и описание мебели отвечают на разные вопросы. Проверь модель, сформулировав её цель: если для другой задачи потребуются иные сведения, понадобится другое описание.

Ошибка — включать в модель все известные сведения об объекте. Кажется, что больше данных всегда полезнее, но лишние подробности мешают быстро найти главное и могут отвлечь от решения. Проверь каждое сведение: помогает ли оно ответить на вопрос задачи? Если нет, его можно не включать.

Ошибка — путать информационную модель с материальной. Макет и схема могут показывать один объект, поэтому их легко считать одинаковыми, однако макет физически воспроизводит объект, а схема передаёт сведения о нём. Проверь себя: можно ли взять модель в руки как уменьшенное изделие или это запись информации — текст, таблица либо изображение?

Связь с другими темами

Для изучения моделей нужно понимать, что такое информация и объект, а также уметь выделять признаки объектов. Эти знания помогают отделить важные для задачи свойства от второстепенных. Если неясно, какую цель преследует описание, выбрать нужные сведения будет трудно.

Тема связана с электронными таблицами, базами данных, схемами, алгоритмами и компьютерным моделированием. В таблицах и базах данных хранят сведения, а схемы помогают показывать связи или порядок действий. Компьютерное моделирование использует информационные модели, чтобы исследовать процессы и сравнивать варианты.

Что запомнить

• Модель создают для решения конкретной задачи.
• Информационная модель описывает объект с помощью информации.
• Модель сохраняет важные для цели свойства, а не все свойства объекта.
• Один объект можно представить несколькими моделями.
• Информационные модели могут быть словесными, знаковыми, табличными и графическими.
• Полезность модели зависит от того, подходит ли она для поставленной задачи.