Информационное моделирование

Общие принципы моделирования

Понятие об информационном моделировании

Модель — это естественный или искусственный объект, используемый для достижения некоторой цели как заменитель другого объекта — оригинала.

Оригиналом может быть, например:

— природная, социальная, политическая, техническая система;

— ситуация, возникающая в любой из этих систем;

— явление или процесс в некоторой системе;

— живое существо в разнообразных проявлениях (физиологических, поведенческих и др.);

— человек как обладатель того или иного социального, эмоционального, психологического, коммуникативного и ролевого статуса.

Моделирование основано на идее абстрагирования. Абстракция — это отвлечение от частных и несущественных сторон рассматриваемого объекта для того, чтобы сосредоточиться на общих, основных, существенных.

Модель строится:

— на основе сложившегося представления об объекте;

— в соответствии с целями моделирования;

— с учетом сведений, которые будут при этом нужны и доступны;

— с учетом средств, на основе которых модель можно создать.

По последней позиции этого списка различают ментальные (мысленные), материальные (имеющие физические свойства) и информационные модели (о них будет сказано дальше).

Модель не должна и не может быть идентична оригиналу — она отражает те свойства, черты, стороны и признаки, которые существенны с точки зрения целей моделирования; выбор модели подчиняется этому принципу.

Пример — различные модели человека:

— манекен в витрине магазина;

— манекен-«охранник» в автомобиле;

— манекен с датчиками при испытаниях техники;

— скелет в аудитории медицинского института;

— огородное пугало;

— фотомодель;

— «живец» в полицейской операции («ловля на живца»);

— фотография, художественный портрет;

— фоторобот разыскиваемого лица;

— рентгеновский снимок, анализ крови, кардиограмма;

— личное дело в деканате, в кадровой службе;

— средний балл успеваемости за семестр, год, пять лет;

— набор спортивных результатов;

— диплом вуза с выпиской о предметах и оценках;

— резюме (curiculum vitae) специалиста при поиске работы;

— психологический тип — холерик, сангвиник, флегматик, меланхолик;

— брачное объявление.

Нетрудно выделить отражаемые этими моделями черты и свойства оригинала, а также определить по составу модели цели ее использования.

Для наших целей этот вид моделирования особенно важен. Информационные модели — это представленные в виртуальной форме упорядоченные наборы данных об объекте-оригинале и связей между этими данными. Возможны различные виртуальные формы представления моделей:

— структурированное текстовое описание;

— математические и логические формулы;

— графические схемы;

— матрицы связей;

— иерархические деревья;

— диаграммы и графики;

— рисунки и фотографии;

— звуковые файлы.

Приведем примеры виртуальных форм модели «девушки — цветы»

Ситуация (оригинал):

Аня любит флоксы, розы, нарциссы, гвоздику.

Нарциссы любит также и Валя.

Вкусы Бэллы те же, что у Ани, кроме гвоздики.

А вот Валя как раз гвоздику очень любит.

Сетевая модель

Аня		Бэлла		Валя
Гвоздика		Нарцисс		Роза		Флокс

Иерархическая модель

Аня

Бэлла

Валя

Реляционная модель

Стадии создания и использования информационной модели таковы:

— формирование стартовой приблизительной ментальной (мысленной) модели;

— конкретизация целей и средств моделирования;

— оценка пользователя результатов и выбор формы их представления;

— оценка ресурсов (сроки, исполнители, финансы, программы и др.);

— структуризация проблемы;

— обзор аналогий, образцов и т. п.;

— стартовый перечень факторов и связей;

— оценка качества и возможностей получения данных;

— формирование и виртуальное представление уточненной модели;

— построение алгоритма использования модели;

— выбор средств компьютерной поддержки;

— реализация алгоритма;

— анализ полученных результатов;

— корректировка (при необходимости) использованной модели;

— целевое применение результатов.

Информационные модели можно разделить по ряду признаков:

1) по главным свойствам оригинала (предметная область, тип объекта);

2) по степени общности и универсальности;

3) по требуемой степени адекватности (грубая — тонкая);

4) по назначению (классификационная, презентационная, операционная, имитационная);

5) по отношению к текущему времени (диагностические — прогностические).

Разъясним четвертую и пятую позиции этого списка.

Классификационные модели служат для отнесения объекта-оригинала к тому или иному виду (типу, категории, разряду и т. д.).

Презентационные модели создаются для ознакомления пользователей с оригиналом (фирмой, изделием, творческим коллективом, индивидуумом).

Через операционные модели могут управляться различные автоматические системы, в том числе роботы.

Имитационные модели используются, главным образом, для выяснения последствий множественных случайных воздействий на объект-оригинал. Этот вид моделей будет подробно изучаться на II курсе в рамках дисциплины «Имитационное моделирование экономических процессов».

Диагностические модели дают возможность выявлять скрытые свойства и характеристики объектов-оригиналов.

Прогностические модели позволяют обоснованно предсказать некоторые характеристики объекта-оригинала, вплоть до глобального масштаба (прогнозы погоды, развития эпидемий, экономического состояния; прогноз потепления мирового климата).