Разновидности информационных моделей
Все модели, и информационные и материальные, по временному фактору могут быть разделены на статические и динамические, так как реальный объект всегда находится в пространстве и времени. Материальные статические модели* отражают пространственные характеристики реального объекта (всевозможные макеты), материальные динамические модели передают особенности функционирования объекта (периодическое движение «водолаза» в трубе с водой, имеющей различную температуру на концах, - модель теплового двигателя). Многие материальные модели являются функционально-геометрическими. Информационные модели (и в широком, и в узком смысле) тоже бывают статическими и динамическими.
Статическая и динамическая информационные модели представляют объект различных позиций. Статическая модель отражает строение и параметры объекта, поэтому ее называют также структурной. Когда речь идет о какой-либо предметной области, то говорят о модели знаний этой предметной области. Различают знания декларативные (знания о фактах, данные) и процедурные (знания о способах решения задач).
Данные – это отдельные факты, характеризующие объекты в предметной области, а также их свойства. По способу представления различают иерархические, сетевые и реляционные (табличные) структуры данных (схема 3). Многие школьные учебники подробно рассказывают об этом в связи с изучением процесса создания баз данных.
|
|
|
Схема 3
| Структуры данных |
| Модели знаний |
| Иерархические | ||
| Сетевые | ||
| Реляционные | ||
| Продукционные модели | ||
| Семантические сети | ||
| Фреймы | |
| Логические модели |
| //// |
Структурные модели
Знания – это выявленные закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области. Существуют десятки моделей представления знаний для различных предметных областей. Большинство из них может быть сведено к следующим классам:
· продукционные модели – основаны на правилах, позволяющих представить знания в виде предложений типа «если <условие>, то <действие>»;
· семантические сети – ориентированные графы, вершины которых – понятия, а дуги – отношения между ними; поиск решения сводится к поиску фрагмента сети, соответствующего поставленному вопросу;
· фреймы – абстрактные образы или ситуации, формализованные модели для отображения образа;
· формальные логические модели – основаны на классическом исчислении предикатов первого порядка, когда предметная область задается в виде набора аксиом.
Структуры данных входят как часть модели знаний предметной области *.
|
|
|
Динамическая модель отражает процесс изменения и функционирования объекта, представленного набором параметров. Существует еще один родственный термин: алгоритмическая модель – комплекс алгоритмов, описывающих функционирование системы.
Алгоритмическая модель может быть представлена в словесно-пошаговом виде, блок-схемой, программой (раздел операторов) и др. Эти разновидности представления алгоритма отличаются степенью формализации системы команд. Словесно-пошаговые представления могут допускать нестрогие описания действий, условно понятных людям, для которых создавались эти описания. Такие представления чаще употребляются в неформализованных ситуациях. Блок-схемы и структограммы понятны более широкому кругу людей, так как введены определенные условные обозначения, правила их соединений. Алгоритмы, записанные в виде блок-схем, по определению являются формальными системами, но, безусловно, имеют меньшую степень общности, чем запись на языках программирования. Программа как последовательность команд является действительно формальной системой.
Таким образом, алгоритмические модели могут относиться по способу представления к образным – вербальным или иконическим (вспомним алгоритмы из пропедевтического курса информатики), образно-знаковым (блок-схема) и знаковым (программа).
|
|
|
Понятие «динамическая информационная модель» несколько шире понятия «алгоритмическая модель», так как включает и все функции времени, и интуитивное представление человека и каких-либо преобразованиях во времени, например о старении человека.
Информационно-логическая (инфологическая) модель определяется как «модель предметной области, определяющая совокупность информационных объектов, их атрибутов и отношений между объектами, динамику изменений предметной области, а также характер информационных потребностей пользователя. Создается по результатам предпроектного обследования предметной области и служит основанием для составления технико-экономического обоснования банка данных и разработки технического задания на проектирование».
Приведенная формулировка не дает возможности увидеть отличия инфологической модели от информационной. Совокупность информационных объектов, их атрибутов и отношений между объектами можно вполне назвать и информационными структурами. Следовательно, структурная модель есть часть инфологической модели. Динамика изменений предметной области связана с операциями над информационными структурами и представлением процессов циркуляции информации. Значит, вторую часть инфологической модели составляет динамическая модель.
|
|
|
Информационно-логическая модель включает:
1) описания отношений между объектами;
2) описание самих объектов через указание признаков (атрибутов);
3) алгоритмы действий, выполняемых объектами;
4) правила вывода, т.е. получения результата.
В болле поздней работе А.В. Горячева, одного из авторов упомянутой программы, и Н.И. Суворовой «Информационное моделирование: величины, объекты, алгоритмы» термин «инфологическая модель» исчезает совсем, а появляется «информационная модель действия» как алгоритм, оформленный в виде схемы или пронумерованных пунктов.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что информационно-логическая модель есть совокупность структурной и динамической (алгоритмической) моделей. Впрочем, действительно можно обойтись и без термина «инфологическая модель» в рассуждениях о моделировании для компьютера, ограничившись составными частями: структурной и динамической моделями. Но приведем еще цитату: «… реальный объект всегда находится в пространстве и времени одновременно. Это, в свою очередь, приводит к существованию информационных моделей еще одного типа, в которых совмещены свойства динамических и структурных моделей. В простейшем случае это означает, что организованную (структурную) информацию и алгоритм, преобразующий эту информацию, необходимо рассматривать как единое целое. В этом случае информацию, которая подлежит преобразованию, называют данными, а процесс объединения данных и алгоритма – инкапсуляцией. Получившаяся информационная модель называется информационным объектом или просто объектом». Из цитаты видно, что все-таки есть необходимость в понятии модели, объединяющей черты и структурной и динамической модели. Информационный объект является инкапсулированной инфологической моделью, т.е. разновидностью информационной модели в узкоспециальном понимании.
Схема 4
Информационные модели
| (по временному фактору) |
| Физические (подобные ) |
| Формальные (аналоговые) |
Понятие «логические модели» официально появилось только в руководящем документе «Программа вступительного экзамена по информатике в высшие учебные заведения Российской Федерации в 2000 году»*. Выше уже упоминалось, насколько часто эти слова встречаются в рассуждениях о моделях, причем чаще как синоним мысленной модели. Таким образом, требуется более строгая конкретизация понятия «логическая модель», соотнесение его школьного использования с общенаучными и специальными, если изучение данного понятия предполагается на уровне средней школы.
Определим это понятие так : «Логические модели – модели, в которых на основе анализа различных условий принимается решение». Приведенные ниже примеры логических моделей, позволяют в это понятие в соответствии с вышеприведенной классификацией и формальные логические модели, и продукционные модели, и алгоритмические модели с разветвляющимися конструкциями. Похоже, что такая трактовка соответствует обобщенному понятию «модель знания». Заметим, что у того же автора существует похожий термин «формальная логическая модель» определяет подмножество понятия «логическая модель», что может привести к путанице.
Нам представляется целесообразным предназначать логическую модель для представления процесса принятия решения. Это соответствует традиционному пониманию логики как науки «о законах и формах мышления, методах познания и условиях истинности знаний и суждений». Но описание рассуждений по поводу принятия решения требует рассмотрения и структурных моделей данных, и описания мысленных действий с этими данными. То есть логические модели включают в себя органично сплетенные структурные модели и описывающие последовательность мысленных действий динамические модели.
К сожалению, у нас еще не сформировалось обоснованное мнение о сути понятия «логическая модель» и его месте среди других моделей, которые использует человек в познании и повседневной практике вообще и при решении задач с использованием компьютера в частности.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 130; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!