1 Системный подход в моделировании МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ. - презентация

1 1 Системный подход в моделировании МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ

2 2 Системы Статические информационные системы Динамические информационные системы Система является совокупностью взаимосвязанных объектов, которые называются элементами системы. Состояние системы характеризуется ее структурой, то есть составом и свойствами элементов, их отношениями и связями между собой. Каждый объект состоит из других объектов, то есть представляет собой систему.

3 3 Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называют статическими информационными моделями. Пример: В биологии- модели строения растений и животных; в химии – модели строения молекул и кристаллических решеток. Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными моделями. Пример: В биологии- развитие организмов или популяций животных; в химии – процессы прохождения химических реакций.

4 4 Целостность системы Необходимым условием существования системы является ее целостное функционирование. Пример: Отдельные запчасти ПК – не система. ПК становится системой после сборки, включения питания и загрузки ОС.

5 5 «Моделирование, формализация, визуализация»

6 6 Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Модель – это некий объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Пример: Информационная модель поверхности Земли – географические карты.

7 7 Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Все модели разбиваются на два класса: 1) модели предметные (материальные) и 2) модели информационные

8 8 Предметные модели воспроизводят свойства объектов в материальной форме: глобус, муляж, макет и пр. Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Знаковые информационные модели могут быть представлены в форме текста, формулы, таблицы и т.д.

9 9 Описательные информационные модели строятся с помощью естественных языков и рисунков. Пример: В физике явление электростатического взаимодействия двух зарядов описывается так: «Два одноименных заряда отталкиваются, а два разноименных -притягиваются. Формализация и визуализация моделей

10 10 Формализация информационных моделей Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией

11 11 Математика является наиболее распространенным формальным языком. С использованием математических понятий и формул строятся различные математические модели.

12 12 Визуализация моделей В процессе исследования формальных моделей часто происходит их визуализация. Для визуализации алгоритмов используют блок-схемы, для пространственных соотношений между объектами –чертежи и т.д.

13 13 Типы информационных моделей

14 14 Информационные модели Табличные Таблица Менделеева Иерархические Иерархическая файловая система сетевые Типы информационных моделей: Образные Рисунки, фото Знаковые Формулы

15 15 В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)таблицы. Табличные информационные модели строят и исследуют на компьютере с помощью электронных таблиц и баз данных.

16 16 Пример: Цены устройств компьютера на конец 2001 г.

17 17 В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня. Структуру информационной модели удобно представлять в виде графа. Элементы верхнего уровня находятся в отношении «состоять из» к элементам более низкого уровня. Связь между элементами изображается в форме дуги графа. Граф напоминает дерево, которое растет сверху вниз, поэтому иерархические графы называют деревьями.

18 18 Пример: Классификация компьютера в виде графа Компьютеры Супер компьютеры Серверы Персональные компьютеры НастольныеПортативныеКарманные

19 19 Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

20 20 AM RU US AU EU JP SA Пример: Сетевая структура глобальной сети Интернет

21 21 Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

22 22 Основные этапы: 1 этап: Построение описательной информационной модели 2 этап: Создание формализованной модели (описательная информационная модель записывается с помощью какого – либо формального языка: формул, уравнений, неравенств и пр.) 3 этап: Преобразование формализованной информационной модели в компьютерную модель (выражение модели на понятном компьютеру языке)

23 23 Два пути построения компьютерной модели: 1)Построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования; 2)Построение компьютерной модели с использованием одного из приложений – электронных таблиц, СУБД и пр.

24 24 4 этап: проведение компьютерного эксперимента (запустить программу на выполнение; посмотреть диаграмму; провести сортировку или поиск данных) 5 этап: анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели