Матемитические основы моделирование 3d объектов (стр. 7 из 12)

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.

Представление информационной модели

Текст – наиболее подходящая форма представления информационной модели, которая должна послужить основой для компьютерной модели. Правила образования текста задаются грамматикой используемого языка. Поэтому любой текст можно рассматривать как языковую модель реального объекта. Для описания специальной информационной модели используют формальные языки, например языки программирования. Таким образом, текст программы является информационной моделью. Для описания структуры объекта может быть использован язык математики. Последовательностью математических формул, т.е. упорядоченной математической моделью, можно задать и алгоритм. Следовательно, математическая модель может рассматриваться как способ представления информационной модели, как разновидность информационной модели в узкоспециальном смысле. Популярность понятия «математическая модель» требует его отдельного рассмотрения.

Во многих источниках математическая модель, определяемая как «система математических зависимостей, описывающих структуру или функционирование объекта», фактически отождествляется со знаковой моделью. Но многие образно-знаковые модели, например граф, график, геометрический чертеж и т.п., тоже традиционно относятся к математическим моделям. В специальной литературе по информатике этот термин часто употребляется еще шире. Характерны высказывания типа: «… математическая модель, используемая в вычислительном эксперименте, представляет собой совокупность системы уравнений, описывающих изучаемый процесс (явление), алгоритма ее численного решения на ЭВМ и набора программ, при помощи которых исследователь может получать решение сформулированной задачи». Для наших целей уточним, что математические модели, реализующие математические методы, как простые, так и сложные, используются для работы с компьютером только на определенных этапах решения некоторых задач наряду с другими разновидностями моделей. Таким образом, математические модели не имеют того ореола исключительности, который создается после чтения специальной литературы на эту тему. Излишнее раздувание содержания вполне конкретного понятия приведет к его некорректному употреблению. Остановимся на определении, данном в начале. «… математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса». По вышеприведенной классификации математические модели являются разновидностью информационных (и в широком, и в узком смысле) знаковых моделей по способу кодирования.

Компьютерные модели

Термин «компьютерная модель» заявлен в учебниках, создаваемых под руководством А.Г. Гейна и Н.В. Макаровой; в первом случае под данным термином понимается модель задачи, составленная в расчете на исполнителя, имитированного на ЭВМ, где исполнитель – это тот, «кто будет получать результаты из исходных, используя построенную модель»; во втором случае приводится следующее определение «… компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды». Поскольку компьютерная модель существует уже в электромагнитном представлении в памяти компьютера, т.е. по сути, является математической формальной моделью, ее определение можно дать и так: компьютерная модель - это совокупность данных и программ для обработки этих данных, причем и программы, и данные хранятся в памяти компьютера. В пакет программ включаются и программы преобразования данных из форм, доступных пользователю, в форму, воспринимаемую компьютером, и обратно.

Текст программы (информационная модель), сохраненный в памяти компьютера, вместе с программами редактирования этого текста (обрабатывающими программами) представляет собой компьютерную модель всего лишь этого текста, а не реального объекта, представляемого программой. На загрузочный модуль, полученный в результате трансляции этого текста и редактирования связей, уже будет компьютерной моделью информационного объекта, ради которой создавалась программа. В любой ситуации компьютерная модель является уже материальной моделью, тогда как структурная, алгоритмическая модели или информационный объект, предшествующие компьютерной модели, - информационные (мысленные) модели. Иллюстрацией данных суждений может служить схема 5.