Ключевые этапы моделирования - раздел Информатика, УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ИНФОРМАТИКА Подготовка И Проведение Моделирования Предполагает Чаще Всего:
1. Фо...
Подготовка и проведение моделирования предполагает чаще всего:
1. Формулирование задачи.
2. Обоснование необходимости исследования оригинала посредством модели.
3. Получение модели, фиксирующей существенные свойства оригинала и обеспечивающей их исследование.
4. Обоснованный выбор или задание условий среды функционирования модели.
5. Выбор критерия(-ев)2, шкалы оценивания свойств модели и, возможно, плана эксперимента.
6. Исследование модели в соответствии с поставленной целью.
7. Обработка результатов моделирования.
8. Интерпретация экспериментальных данных и их перенос на оригинал.
9. Опытная проверка эксперимента с моделью.
Поясним некоторые из этапов. Попутно отметим, что этапы 1—8 можно выполнять опираясь на компьютерные технологии.
Этап 1. В формулировке задачи должны быть отражены:
— объект изучения — подлежащий изучению объект либо процесс физического, биологического, психического или социального мира, например, деталь, процесс электрохимической обработки металлической поверхности, мыслительная способность человека;
— предмет исследования — стороны оригинала, характеризующие его состояние или развитие, и/или зависимости между ними, подлежащие установлению в соответствии с поставленной (чётко сформулированной или размытой) целью. Предмет исследования задаётся человеком, например, установление связи между плотностью материала детали, её объёмом и массой; зависимость скорости растворения материала от тока, размеров электрода, концентрации электролита; предаварийная ситуация стратегически важного объекта или производства;
— ограничения и условия проведения исследования оригинала определяются свойствами среды в конкретном объёме пространства-времени, в котором находится оригинал, и степенью его изменчивости как объекта с заданными функциями;
— цель(-и) моделирования — то, к чему стремится в идеальном случае исследователь оригинала.
Возможные цели моделирования:
- получение формульных зависимостей;
- обоснование достоверности математических описаний объектов и процессов;
- оценка состояния натуры при тех или иных условиях во времени и в пространстве;
- пассивная и активная идентификация (экспериментальное построение модели по входным и выходным сигналам объекта) (структурная, параметрическая, функциональная). Активная идентификация сопровождается планированием экперимента (заданием схемы проведения опытов до или в ходе эксперимента);
- поиск оптимальных и рациональных характеристик натуры при соблюдении принятых критериев;
- выделение существенных факторов, влияющих на поведение объекта;
- определение структуры объекта и классификация его основных свойств;
- обучение и тренировка.
Перед формулировкой задачи обычно проводят анализ области изучения, позволяющий представить её и более корректно сформулировать проблему.
Этап 2. К разрабатываемым моделям предъявляются разные требования, в частности, она должна быть:
- адекватной;
- однозначно истолковываемой;
- достаточно универсальной;
- экономичной (либо эффективной).
Адекватность характеризует степень достижения поставленной цели посредством модели. Нужная адекватность обеспечивается правильностью, полнотой и цельностью представления в модели существенных сторон оригинала. В частном случае модель считается адекватной оригиналу, если погрешность результатов модельного эксперимента не превышает заданных значений.
Степень универсальности определяется полнотой отображения в модели сторон оригинала.
Экономичность предполагает минимум затрат при моделировании в определённый промежуток времени при получении максимума информации об оригинале.
Этап 5. Выбор критерия, способа и шкалы оценивания модели предполагает установление правил, методов определения качества модели, оцениваемого (расчётом или с привлечением экспертов) по принятой качественной либо количественной шкале (допустим, шкале наименований, лингвистической, рангов, интервалов и т.д.).
Качественными методами оценивания являются методы, базирующиеся обычно на результатах опроса экспертов: классификации, рангов, парных либо множественных сравнений.
Непосредственная числовая оценка и метод Терстоуна — примеры способов количественного оценивания.
Этап 6. Исследование модели — проведение эксперимента с моделью с фиксацией значений изучаемых её качественных и количественных свойств.
Этап 7. Обработка результатов моделирования предполагает уменьшение влияния на искомые данные случайностей и получение требуемых сведений.
Этап 8. Интерпретация состоит в представлении, анализе и осмыслении результатов, а также в формулировании итоговых выводов.
Перенос результатов изучения сводится к установлению количественных связей между свойствами модели и оригинала, к получению количественных значений существенных свойств натуры.
Этап 9. Опытная проверка результатов моделирования направлена на установление соответствия модели оригиналу и достоверности результатов моделирования. На последнем этапе моделирования возможно проведение эксперимента с оригиналом.
Обобщённая классификация моделей
Так как изучению подвергаются разные свойства и отношения сущностей, то из-за их разнообразия возникает большое разнообразие моделей. Однако в сущностях можно выделить некоторые их общие стороны, следовательно, и ограниченное число типов моделей.
В общем случае рассмотрение сложного социального, финансового, производственного объекта предполагает изучение различных сторон его многоуровневого строения и внутренних процессов, то есть системной модели. Такая модель является сложной совокупностью взаимосвязанных моделей иерархической структуры, отображающих разные аспекты объекта изучения, прогноза (предсказания), проектирования на уровнях расчленения, обеспечивающих требуемую степень детализации системных характеристик.
На рисунке 12 представлена обобщенная классификация моделей.
Все темы данного раздела:
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Часть 2
Издательство ТулГУ
Тула 2007
УДК 004 (075.9)
Андриянова М.А. Информатика: Часть 2, учеб. по
Иерархическая модель данных
К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент(узел), связь. Узел это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне
Реляционная модель данных
Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц (см. табл. 1). Каждая реляционная таблица (отношение) представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойст
Требования к БД
Опыт использования БД позволяет выделить общий набор их рабочих характеристик:
· Полнота – чем полнее база данных, тем вероятнее, что она содержит нужную информацию (однако не должн
Трехуровневая архитектура представления данных
Проект базы данных надо начинать с анализа предметной области и выявления требований к ней отдельных пользователей (сотрудников организации, для которых создается база данных). Проектирование обычн
Средства представления инфологической модели данных
Популярной в настоящее время наглядной формой представления модели на информационно-логическом уровне являются ER- диаграммы (ER – от англ. Entity – Relationship, т.е. сущность-связь) В них сущност
Нормализация отношений
Одни и те же данные могут группироваться в таблицы (сущности, отношения) различными способами. Группировка атрибутов в таблицах должна быть рациональной, т.е. минимизирующей дублирование данных и у
Первая нормальная форма
Таблица, структура которой приведена на рисунке 7, является ненормализованной. Таблица в первой нормальной форме (1НФ) должна удовлетворять следующим требованиям:
· Таблица не должна иметь
Вторая нормальная форма
О таблице говорят, что она находится во второй нормальной форме, если:
· Она удовлетворяет условиям первой нормальной формы
· Любое неключевое поле однозначно идентифицируется пол
Третья нормальная форма
О таблице говорят, что она находится во второй нормальной форме, если:
· Она удовлетворяет условиям второй нормальной формы
· Ни одно из неключевых полей не идентифицируется с пом
Основы использования языка SQL
SQL (Structured Query Language, структурированные язык запросов) – стандартный язык запросов по работе в реляционными базами данных. SQL нельзя в полной мере отнести к традиционным языкам программи
Язык Описания Данных
ЯОД – это язык высокого уровня декларативного (непроцедурного) типа, предназначенный для формализованного описания типов данных, их структур и взаимосвязей. Исходные тексты описания данных на этом
Язык Манипулирования Данными
ЯМД (или язык запросов) представляет собой систему команд, которые позволяют по запросу пользователя извлекать необходимые данные из базы данных. В таблице 6 представлены некоторые операторы, позво
Категориальные модели
Детерминированное моделирование (регулярные, предопределённые) предполагает изучение сущностей, не подвергаемых случайным воздействиям и изменениям, то есть с регулярным поведением.
Модели, фиксирующие особенности свойств оригинала
С кибернетической точки зрения многие модели рассматриваются как некоторый ящик с входами и выходами, о котором может быть что-то известно.
Кибернетическая модель типа «чёрный ящик»
Природа моделей
Рисунок 14 - Схемы физических моделей:
а- груз на пружине;
б — LCR— электрическая цепь;
S=F/t — механическое сопротивление;
F — си
Основания для перехода от модели к оригиналу
Переход от свойств и отношений физической либо математической модели к свойствам и отношениям оригинала возможен на основе:
принятого условия, соглашения (условные модели);
Модели, определяемые методом получения результата
Расчётная модель - модель, в которой свойства и отношения оригинала описаны таблицами, формулами либо зависимостями (теоретическими и эмпирическими), устанавливающими связь между в
Модели, определяемые инструментальной средой моделирования
Компьютерные модели сущности являются, как правило, алгоритмическим отображением математических моделей. Данные модели создаются на аналоговых (АВМ), цифровых (ЦВМ) и гибридных (ГВМ) вычислительных
Топология компьютерных сетей
Компьютеры соединяются в сеть (КС) в соответствии с определенной топологией.
Топология вычислительной сети - это усредненная геометрическая схема соединений узл
Компьютеры
В сетях могут использоваться как однопользовательские микро-ЭВМ (в том числе и ПЭВМ), так и мощные многопользовательские ЭВМ (мини – ЭВМ, большие ЭВМ). ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные
Каналы передачи данных
Каждый тип канала связи характеризуется следующими параметрами:
· скорость передачи данных;
· максимальная длина линии;
· помехозащищенность;
· механическая проч
Устройства сопряжения ЭВМ с аппаратурой передачи данных
В качестве устройств сопряжения ЭВМ с аппаратурой передачи данных и с терминальными устройствами используются: линейные адаптеры, мультиплексоры, связанные процессоры.
Линейные адаптеры
Устройства межсетевого интерфейса
В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой используются повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.
Повторители – устройства, усиливающие электрические сигна
Устройства коммутации
Узлы коммутации сетей содержат устройства коммутации (коммутаторы). Если они выполняют коммутацию на основе иерархических адресов связи, то их называют маршрутизаторами.
У
Методы доступа к каналам связи
Для ЛВС, использующих для передачи информации моноканал, т.е. канал связи, одновременно используемый несколькими абонентами, (например, в сетях с шинной и петлевой технологиями), актуальным являетс
Локальные сети
Существуют два принципиально разных способа соподчинения компьютеров в локальной сети (ЛС) и соответственно технологии работы в ней:
Рисунок 21 - Схема соподчинения ПК в одноранговой се
Сеть с файловым сервером
Способ организации и хранения информации на файловом сервере устанавливается администратором сети. На нем также лежит ответственность за сохранность коллективно используемой информации. В от
Одноранговая сеть
Целью создания одноранговой сети является совместное использование ресурсов различных компьютеров в сети. При этом под ресурсами рабочей станции в одноранговой сети понимаются:
· устройств
Модель открытой системы взаимодействия
Управление процессом передачи и обработки данных требует формализации и стандартизации таких процедур как
выделение и освобождение ресурсов ЭВМ и системы телекоммуникаций; у
Возможности сети Интернет
В дословном переводе на русский язык Интернет — это межсеть, то есть в узком смысле слова Интернет — это объединение сетей, несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом вс
Программное обеспечение работы в Интернет
Программы для работы с WWW называются браузерами. Наибольшее распространение получили комплексы Netscape Communicatior и Microsoft Internet Explorer (MIE), Opera, Mozilla. Одно из
Адресация и протоколы в Интернет
Компьютер, подключенный к Интернету, называется хостом. Для идентификации каждого хоста в сети имеются две системы адресов, действующих совместно:
1) IP- адрес анал
Терминальный режим
Исторически одной из ранних является служба удаленного управления компьютером Telnet. Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Такое управ
Всемирная паутина, или World Wide Web
WWW — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы, составляющие пространст
Служба Gopher
Доступ к серверам Gopher является ещё одним сервисом Интернет, который доступен посредством браузеров WWW.
Так же как и серверы WWW, серверы Gopher содержат ссылки друг на друга, и для раб
Файловые информационные ресурсы FTP
FTP – гигантское хранилище файлов различного типа, хранящихся на FTP- серверах. Прием и передача файлов составляют значительный процент от прочих Интернет - услуг. Необходимость в передаче файлов в
Электронная почта (E-mail)
Самая популярная форма общения в Интернете – электронная почта. Ее обеспечением занимаются специальные почтовые серверы (программа, а не узел сети). Почтовые серверы получают сообщения от кл
Новости, или конференции
Служба телеконференций (Usenet) похожа на циркулярную рассылку электронной почты, в ходе которой одно сообщение отправляется не одному корреспонденту, а большой группе (такие группы н
Передача разговоров по Интернету
Служба IRC (Internet Relay Chat) предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. Иногда службу IRC называют чат-конференциями или просто чат
Многопользовательские области, или Игры в Internet
В конце 70-х годов многие пользователи ранних моделей ПК были увлечены новым классом игр, получившим название ролевых игр (role-playing games). Эти фантастические игры были весьма занимательные, но
Радиовещание Интернет (Internet Talk Radio)
Радиовещание Internet построено по модели Национального общественного радио (National Public Radio): оно имеет спонсоров, множество разнообразных рубрик и определённую аудиторию, состоящую из людей
Базы данных WAIS
Прямой поиск нужного фрагмента информации среди миллионов файлов в Интернете является трудной задачей. Тысячи узловых компьютеров образуют запутанную и децентрализованную структуру, в которой нет е
Сетевая операционная система (СОС)
Network Operating System (NOS) - комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку данных, хранение данных и передачу данных.
Сетевая операционная система NOS
Сетевая операционная система AIX
AIX network operating system - СОС, созданная корпорацией IBM.
Операционная система AIX имеет структуру, обеспечивающую ее использование на системах любых
Сетевая операционная система Cairo
Cairo network operating system - СОС с объектно-ориентированной архитектурой, предложенная корпорацией Microsoft.
Главной особенностью системы Cairo
Сетевая операционная система Dayton
Dayton network operating system - СОС, разработанная корпорацией Microsoft.
Dayton характеризуется значительным числом функций, предоставляющих широки
Сетевая операционная система LAN Server
LAN Server network operating system - СОС, разработанная корпорацией IBM.
Система LAN Server предусматривает работу в информационной сети клиентов
Сетевая операционная система NetWare
NetWare network operating system - СОС, разработанная корпорацией Novell.
Система NetWare была создана фирмой Novell в 1985
Сетевая операционная система VINES
VINES network operation system- СОС, созданная корпорацией Banyan Systems.
Архитектура системы VINES, первая версия которой выпущена в 1984 г., предусматр
Сетевая операционная система Windows 95
Windows 95 network operating system - СО, разработанная корпорацией Microsoft.
Система Windows 95 является 32-разрядной многозадачной и многопоточн
Сетевая операционная система Windows NTAS
Windows NTAS network operating system - СОС, разработанная корпорацией Microsoft.
Сердцевиной Windows NTAS или Windows NT Advanced Serve
Операционная система UNIX
UNIX operating system - СОС, созданная лабораторией Bell.
Впервые UNIX была предложена фирмой Bell Laboratory в 1969 г. и у
Сетевая плата - это устройство
1) вывода алфавитно-цифровой и графической информации
2) хранения данных с произвольным доступом
3) для соединения компьютеров в локальную сеть
4) для соединения компьюте
Защита информации
Защита информации в компьютерных сетях становится одной из самых острых проблем в современной информатике. Защитить информацию – это значит:
обеспечить физическую целостность информа
Объекты и элементы защиты в компьютерных системах обработки данных
Объект защиты – структурный компонент системы, в котором находится или может находиться подлежащая защите информация. Например, терминалы пользователей, средства отображения информ
Средства опознания и разграничения доступа к информации
Нейтрализация угроз осуществляется службами безопасности сети и механизмами реализации функций этих служб. Документами международной организации стандартизации (МОС) определены следующие службы без
Криптографический метод защиты информации
Криптографическое преобразование - один из наиболее эффективных методов защиты информации. Криптографическое преобразование повышает безопасность
передачи данных в к
Компьютерные вирусы и антивирусные программные средства
Компьютерный вирус – специально написанная, обычно небольшая по размерам программа, способная самопроизвольно присоединяться к другим программам, создавать свои копии и внедрять их
Защита программных продуктов
Программные продукты – важные объекты защиты. Защита программных продуктов преследует следующие цели:
ограничение несанкционированного доступа отдельных польз
Обеспечение безопасности данных на автономном компьютере
Имеются три основных способа использования антивирусных программ:
поиск вируса производится автоматически при начальной загрузке, когда команда запуска антиви
Безопасность данных компьютерных сетей
Наиболее распространенными способами защиты информации в компьютерных сетях служат резервное копирование и использование разных служб безопасности операционных сетей.
Сетевые утилиты
Основные положения
Термин интеллект (intelligence) происходит от латинского intellectus — что означает ум, рассудок, разум; мыслительные способности человека. Соответственно искусственный интеллект (
Логическая модель представления знаний
Логическая модель основана на системе исчисления предикатов первого порядка. В основе логики предикатов лежит исчисление высказываний.
Высказыванием называется предложение, смысл ко
Представление знаний правилами продукций
Продукционная модель в силу своей простоты получила наиболее широкое распространение. В этой модели знания представляются в виде совокупности правил типа «ЕСЛИ — ТО». Системы обработки знаний, испо
Объектно-ориентированное представление знаний фреймами
Фреймовая модель представления знаний - систематизированная психологическая модель памяти человека и его сознания.
Фреймом называется структура данных для представления некоторого к
Модель семантической сети
Общепринятого определения семантической сети не существует. Обычно под ней подразумевают систему знаний некоторой предметной области, имеющую определенный смысл в виде целостного образа сети, узлы
Эволюционные аналогии в искусственных интеллектуальных системах
Эволюционное моделирование можно определить как воспроизведение процесса естественной эволюции с помощью специальных компьютерных программ. К факторам, определяющим неизбежность эволюции, относятся
Тесты для самопроверки
1. Свойства выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного опыта и рационального анализа внешних воздействий присуще:
экспертным системам
Библиографический список
Акулов О.А. Информатика: базовый курс: учебник для вузов, бакалавров, магистров / О.А.Акулов, Н.В.Медведев. – М.: Омега-Л, 2004. – 552 с. Алексеев А.П. Информатика 2001/ А.П.Алексеев
Часть 2
Авторское редактирование
Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 12.12.07.
Форма бумаги 60х80 1/16. Бума
Новости и инфо для студентов