Modelarea informațiilor

"Modelarea informațiilor"

1. Modelarea ca metodă pentru rezolvarea problemelor aplicate

Din punctul de vedere al informaticii, solutia oricărei probleme de producție sau științific este descrisă de următorul lanț tehnologic: "obiect real - model - algoritm - program - rezultate - obiect real". În acest lanț, legătura "model" joacă un rol foarte important, ca pas necesar, obligatoriu în soluționarea acestei probleme. În cadrul modelului, aceasta înseamnă o anumită imagine mentală a unui obiect (sistem) real, care reflectă proprietățile esențiale ale obiectului și îl înlocuiește în procesul de rezolvare a problemei.

O imagine mai complexă este reprezentată de modelele ideale, legate în mod inseparabil de gândirea umană, imaginația, percepția. Printre modelele ideale se numără modele intuitive, care includ, de exemplu, opere de artă - pictură, sculptură, literatură, teatru etc. Dar nu există o abordare unică pentru clasificarea celorlalte tipuri de modele ideale. Uneori, aceste modele sunt toate denumite informații. Această abordare se bazează pe o interpretare extinsă a noțiunii de "informație": "informația este aproape totul în lume și poate chiar totul". Această abordare nu este pe deplin justificată, deoarece transferă natura informațională a cunoașterii la esența modelelor utilizate în proces - în timp ce orice model este informațional. Această abordare a clasificării modelelor ideale pare să fie mai productivă, în care se disting următoarele.

1. Modele verbale (text). Aceste modele utilizează secvențe de frază în dialecte formalizate ale limbajului natural pentru a descrie o anumită zonă a realității (exemple de astfel de modele sunt protocolul poliției, regulile de trafic, acest manual).

2. Modele matematice - o clasă foarte largă de modele simbolice (bazate pe limbi oficiale peste alfabete finite) care utilizează pe scară largă anumite metode matematice. De exemplu, putem lua în considerare modelul matematic al unei stele. Acest model va fi un sistem complex de ecuații care descriu procesele fizice care apar în interiorul stelei. Un model matematic de alt tip este, de exemplu, relațiile matematice care fac posibilă calcularea planului optim (cel mai bun din punct de vedere economic) pentru funcționarea unei întreprinderi.

3. Modele de informare - o clasă de modele simbolice care descriu procesele informaționale (originea, transferul, transformarea și utilizarea informațiilor) în sisteme de natură foarte diversă.

Granița dintre cele verbale, modele matematice și informații pot fi efectuate foarte provizoriu; Probabil că modelele de informații ar trebui să fie considerate o subclasă de modele matematice. Cu toate acestea, în cadrul informaticii ca știință independentă separat de matematică, fizică, lingvistică, și alte științe, modelul de informații de clasă de alocare este adecvată. Tehnologia informației este majoritatea modelelor relevante și matematice, deoarece acestea sunt baza utilizării unui calculator pentru a rezolva problemele de natură diferită: un model matematic al procesului studiat sau fenomenul într-o anumită etapă a studiului este transformat într-un (calculator) model de calculator, care este apoi transformat într-un algoritm si un program de calculator, orez . 1.37.

Fig. 1.37. Schema generalizată de modelare matematică pe calculator

2. Concepte de bază ale modelării informațiilor

Să ne ocupăm de modelele informaționale care reflectă procesele de origine, transmitere, transformare și utilizare a informațiilor în sisteme de natură diferită. Să începem cu definirea celor mai simple concepte de modelare a informațiilor.

O instanță reprezintă o reprezentare a unui obiect în lumea reală cu ajutorul unui set de caracteristici care sunt esențiale pentru rezolvarea acestei probleme de informare (care servește drept context pentru construirea unui model de informație). Un set de instanțe care au aceleași caracteristici și fac obiectul acelorași reguli se numește un obiect.

Fig. 1,38. Un exemplu de abstractizare în construirea unui model de informație

Astfel, obiectul este o abstractizare a obiectelor lumii reale, unite prin caracteristici și comportamente comune, Fig. 1,38.

Modelul informațional al unui sistem real constă în obiecte. Fiecare obiect din model trebuie să fie prevăzut cu un nume unic și semnificativ (precum și un identificator care servește ca o cheie pentru specificarea acestui obiect, comunicându-l cu alte obiecte de model). Astfel, desemnarea, denumirea obiectului este o procedură elementară, care este baza modelării informațiilor.

Un obiect este o instanță tipică (dar nedefinită) a ceva în lumea reală și este cel mai simplu model de informare. Obiectele reprezintă anumite "esențe" ale obiectelor din lumea reală legate de rezolvarea problemei.

Un obiect real este o abstractizare a obiectelor existente fizic. De exemplu, într-o instalație de automobile este caroseria mașinii, motorul, cutia de viteze; la transportul mărfurilor este un container, mijloace de transport.

Rolul - abstractizarea scopului sau scopului unei persoane, parte a echipamentului sau a unei instituții (organizație). De exemplu, la o universitate ca instituție de învățământ, acesta este un student, un profesor, un decan; la universitate ca instituție este un comitet de selecție, un departament de personal, un departament de contabilitate, un birou decan.

Un eveniment este o abstracție a ceva care sa întâmplat. De exemplu, primirea unei cereri de la un solicitant la Comisia de admitere la universitate, predarea (sau nereușita) examenului.

Interacțiunile sunt obiecte obținute din relațiile dintre alte obiecte. De exemplu, o tranzacție, un contract (contract) între două părți, un certificat de educație eliberat de o instituție de învățământ absolvenților săi.

Obiectele de specificație sunt folosite pentru a reprezenta reguli, standarde sau criterii de calitate. De exemplu, o listă de cunoștințe, abilități și abilități ale unui absolvent al Facultății de Matematică, o rețetă pentru dezvoltarea filmului.

Pentru fiecare obiect ar trebui să existe o descriere a acestuia - o scurtă instrucțiune de informație care vă permite să determinați dacă un obiect este o instanță a unui obiect sau nu. De exemplu, descrierea obiectului "Participant la universitate" poate fi următoarea: o persoană sub 35 de ani care are studii medii care a depus documente și o cerere de admitere în comitetul de admitere.

Un obiect poate fi prezentat împreună cu atributele sale în mai multe moduri diferite. Din punct de vedere grafic, un obiect poate fi descris ca un cadru care conține numele de obiect și numele de atribute. Atributele care constituie identificatorul de obiect privilegiat pot fi alocate (de exemplu, prin simbolul * în partea stângă a numelui atributului):

Într-o reprezentare textuală echivalentă, aceasta poate fi după cum urmează:

Identificatorul privilegiat este subliniat.

O altă modalitate de a reprezenta obiectul modelului de informație este tabelul. În această interpretare, fiecare instanță a obiectului este un rând din tabel, iar valorile atributelor corespunzătoare fiecărui exemplu sunt celulele șirului, fila. 1.11.

Tabelul 1. Tabelul ca reprezentare a modelului de informare

Puteți clasifica atributele prin apartenența la unul din trei tipuri diferite:

Atributele descriptive reprezintă fapte inerente fiecărui exemplu al obiectului. Dacă valoarea atributului descriptiv se modifică, atunci aceasta indică faptul că o anumită caracteristică a instanței sa schimbat, însă instanța însăși a rămas aceeași.

Atributele de atribut pot fi utilizate ca identificatori (sau ca parte a identificatorilor) ai unei instanțe. Dacă valoarea atributelor de specificare este modificată, aceasta indică numai faptul că noul nume este dat aceluiași exemplu.

Atributele auxiliare sunt folosite pentru a conecta o instanță a unui obiect la o instanță a unui alt obiect.

Atributul "culoare" este descriptiv, atribuie "starea. număr "și" marcaj "- indicatori, atribut" proprietar "- auxiliar, care servesc pentru comunicarea unei instanțe a obiectului Vehicul cu o instanță a autovehiculului. Dacă valoarea atributului auxiliar se modifică, aceasta indică faptul că acum alte instanțe ale obiectelor sunt legate.

3. Relațiile dintre obiecte

În lumea reală, există diferite relații între obiecte. Dacă obiectele sunt modelate ca obiecte, relațiile care apar sistematic între diferite tipuri de obiecte sunt reflectate în modelele de informații ca link-uri. Fiecare link este specificat în model printr-un nume specific. Comunicarea într-o formă grafică este reprezentată ca o linie între obiectele conexe și este indicată printr-un identificator de comunicare.

Există trei tipuri de conexiuni: unul la unul (Figura 1.39), unul la mulți (Figura 1.40) și mulți la mulți (Figura 1.41).

Există o relație unu-la-unu atunci când o instanță a unui obiect este asociată cu o singură instanță a celuilalt. O relație one-to-one este indicată de săgețile ← și →.

Fig. 1.1. Exemplu de relație unu-la-unu

O relație one-to-many există atunci când o instanță a primului obiect este asociată cu una (sau mai multe) instanță a celui de-al doilea obiect, dar fiecare instanță a celui de-al doilea obiect este asociată cu o singură instanță a primului obiect. Multiplicitatea conexiunii este reprezentată de o săgeată dublă →→.

Fig. 1.1. Exemplu de relație una-la-multe

Relațiile multi-la-multe există atunci când o instanță a primului obiect este asociată cu una sau mai multe instanțe ale celui de-al doilea și fiecare instanță a celui de-al doilea este asociată cu una sau mai multe instanțe ale primei. Acest tip de conexiune este reprezentat de o săgeată cu două capete ↔

Fig. 1.3. Exemplu de relație multi-multi

Pe lângă multiplicitate, legăturile pot fi împărțite în condiții necondiționate și condiționate. Într-o conexiune necondiționată, fiecare instanță a obiectului este obligată să participe la acesta. Nu toate instanțele obiectului participă la comunicarea condiționată. Comunicarea poate fi condiționată atât de una, cât și de ambele părți.

Toate legăturile din modelul de informații necesită o descriere care include cel puțin:

• formularea esenței comunicării;

• tipul de comunicare (multiplicitatea și convenția sa);

• O modalitate de a descrie o conexiune folosind atributele obiectului auxiliar.

Dezvoltarea ulterioară a modelării informaționale este asociată cu dezvoltarea conceptului de comunicare, a structurilor pe care le formează și a sarcinilor care pot fi rezolvate pe aceste structuri. Știm deja o structură secvențială simplă a instanțelor - o coadă, vezi Fig. 1.34. Generalizările posibile ale modelelor de informații sunt structura ciclică, tabelul (vezi Tabelul 1.10), stiva (vezi Figura 1.35).

Un rol foarte important îl joacă un model de informație bazat pe arbori, care este unul dintre cele mai comune tipuri de structuri de clasificare. Acest model este construit pe baza unei relații care reflectă raportul părții la ansamblu: "A face parte din M" sau "M controlează A". Evident, conexiunea arbore este o relație necondiționată una-la-multe și este ilustrată grafic în Fig. 1,42, c. În aceeași figură, sunt prezentate schemele de comparație ale modelelor de informații de tip "turn" (a) și "ciclu" (b).

Fig. 1.4. Modelele de informații de tip "turn" (a), "ciclu" (b), "copac" (c)

Astfel, tipurile de date din programare discutate în paragraful anterior sunt strâns legate de anumite modele de informații de date.

Un model de informație și mai general este așa-numita structură grafică, Fig. 1.43. Structurile grafice reprezintă baza pentru rezolvarea unui număr mare de probleme de modelare a informațiilor.

Multe probleme aplicate de modelare de informații au fost livrate și a studiat pentru o lungă perioadă de timp, în 50-60-e în legătură cu dezvoltarea în mod activ în timp ce cercetarea și dezvoltarea fundamentelor științifice ale sistemelor de management de natură diferită și în legătură cu încercările de a modela cu ajutorul calculatoarelor activității umane psihice rezolvarea problemelor intelectuale creative. cunoștințele științifice și modele care au fost obținute în cursul rezolvării acestor probleme, combinate într-o știință numită „Cibernetică“, în care există o secțiune „Cercetări asupra inteligenței artificiale.“

Fig. 1.5. Modelul de informații al tipului "grafic"

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Modelarea informațiilor