Понятие модели и объекта, классификация моделей

Типы графических моделей

Примеры графических моделей:

карта – отображение местности в уменьшенном масштабе;
схема – графическое отображение структуры системы;
чертёж – условное изображение предмета с точным соотношением размеров;
график – изображение, которое отражает зависимость одной величины от другой;
диаграмма – изображение, дающее наглядное представление о соотношении величин или значений одной величины; диаграмма отличается от графика большей наглядностью, меньшим количеством задействованных данных.

Рисунок 1. Чертеж. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Способы исполнения карт, схем, чертежей регламентированы отраслевыми стандартами. Так, географические карты выполняются в заданном масштабе, с использованием определенных правил преобразования трехмерной поверхности в двухмерную (проекции), с нанесением сетки координат, с использованием определенных цветов для обозначения высот и глубин. Кроме того, географические карты изображаются по-разному в зависимости от назначения: физические, экономические, климатические, демографические, военные и т.д.

Схемы также различаются в зависимости от отрасли. Существуют стандарты для черчения электронных схем, схем монтажа оборудования (например, электросилового, водопроводного) и т.п.

Чертежи также изготавливаются по ГОСТам: осевые линии наносятся штрихпунктирными линиями, невидимые — штриховыми, внешние — жирными, размерные — тонкими. Для обозначения различных материалов используются штриховки. Надписи на чертежах выполняются особым шрифтом по определенным правилам. Чертеж должен быть обрамлен особой рамкой со штампом.

Существуют менее регламентированные формы графических моделей, такие, как эскизы. Они применяются там, где требуется быстро зафиксировать конструкторскую мысль, передать ее исполнителю. Нет строгих правил при формировании графиков и диаграмм. Однако и при рисовании произвольных графических моделей принято придерживаться определенных правил и рекомендаций.

Рисунок 2. Рекомендации по отображению диаграммы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В приведенном примере нужно расположить информацию на осях таким образом, чтобы данные легко считывались. Если нанести информацию об уровне образования на горизонтальную ось, большое количество текста помешает восприятию. Кроме того, придется задействовать большое количество цветов и штриховок. Но при упрощении второй оси (умеренные цифры) график легко разворачивается на 90 градусов, дополнительная фактура становится ненужной.

Виды информационных моделей

Информационные модели принято делить на:

статические;
динамические.

Основное назначение статических моделей заключается в проведении классификаций при решении задач анализа и диагностики.

Примерами статических моделей является классификация животного мира, известная из курса биологии, или классификация неорганических веществ в химии.

Рис. 2. Классификация животного мира.

Динамические модели строятся для осуществления прогнозирования и решения задач управления. Примером динамической модели управления можно считать модель автоматизированной системы для управления производством химического волокна. А, например, для прогнозирования численности населения в будущем можно построить модель на основе рядов динамики, содержащих известные данные за прошлые года.

Рис. 3. График тренда динамического ряда.

Свойства графических информационных моделей

Определение 1

Графическая информационная модель – способ представления описываемых объектов и процессов в виде изображений. С помощью таких моделей передаются внешние признаки – форма, размер, цвет.

Поскольку человек с помощью зрения получает большую часть информации (порядка 70%), то по эффективности восприятия рисунок зачастую оказывается более эффективным, чем текст, формулы или устный рассказ.

Замечание 1

Текст, как и реалистичное изображение, воспринимается посредством зрения, но для его восприятия нервной системой должна быть проделана дополнительная работа — преобразование во взаимосвязанные, удерживаемые в сознании мыслительным усилием образы.

Графические информационные модели, видимо, появились в человеческой практике раньше других. Рисунки, отображающие план местности и места охоты, археологи находят на стенах пещер, где обитали доисторические люди.

Безопасность на дороге

По статистике, каждое десятое дорожно-транспортное происшествие в стране происходит с участием детей. Основными причинами ДТП чаще всего становятся:

– нарушение правил перехода проезжей части;

– неподчинение сигналам светофора;

– неожиданный выход из-за транспортного средства, деревьев;

– игра на проезжей части;

– неумелое управление велосипедом.

Правила поведения на дороге в различных ситуациях:

– играть следует там, где нет движения транспорта: на детских площадках, в парках, во дворах, на стадионах в скверах, на лужайках, во дворах;

– следует избегать игр вблизи дороги;

– на самокатах, роликах, коньках следует кататься там, где нет движения транспорта;

– детям до 14 лет нельзя выезжать на велосипеде на проезжую часть;

– во дворах домов следует избегать игр там, где возможен проезд транспорта;

– входить и выходить из транспорта можно только после полной остановки транспортного средства

Пешеходы должны двигаться по тротуарам или пешеходным дорожкам, а при их отсутствии – по обочинам.

При движении по краю проезжей части пешеходы должны идти навстречу движению транспортных средств

Группы детей разрешается водить только по тротуарам и пешеходным дорожкам, а при их отсутствии – и по обочинам, но лишь в светлое время суток и только в сопровождении взрослых.

Пешеходы должны пересекать проезжую часть по пешеходным переходам, в том числе по подземным и надземным, а при их отсутствии – на перекрестках по линии тротуаров или обочин.

При отсутствии в зоне видимости перехода или перекрестка разрешается переходить дорогу под прямым углом к краю проезжей части на участках без разделительной полосы и ограждений там, где она хорошо просматривается в обе стороны.

В местах, где движение регулируется, пешеходы должны руководствоваться сигналами регулировщика или пешеходного светофора, а при его отсутствии – транспортного светофора.

Выйдя на проезжую часть, пешеходы не должны задерживаться или останавливаться, если это не связано с обеспечением безопасности движения. Пешеходы, не успевшие закончить переход, должны остановиться на линии, разделяющей транспортные потоки противоположных направлений. Продолжать переход можно, лишь убедившись в безопасности дальнейшего движения и с учетом сигнала светофора (регулировщика).

При приближении транспортных средств с включенными синим проблесковым маячком и специальным звуковым сигналом пешеходы обязаны воздержаться от перехода проезжей части, а находящиеся на ней должны уступить дорогу этим транспортным средствам и незамедлительно освободить проезжую часть.

При переходе через проезжую часть, следует соблюдать правила: необходимо остановиться на краю дороги, посмотреть налево, затем направо, чтобы выяснить, не приближается ли транспорт с другой стороны, при переходе через дорогу, смотри по сторонам и наблюдай, что происходит справа и слева

При переходе через дорогу нужно руководствоваться сигналами светофора.

Правила безопасности велосипедистов:

Даже при отсутствии поблизости автомобилей, не следует без причины выезжать на середину дороги

Необходимо помнить, что припаркованные машины очень опасны для велосипедистов. Водитель автомобиля, сдавая назад, плохо видит проезжающие транспортные средства. Следует снизить скорость, не приближаться к бамперам, следить за фонарями заднего хода;

– ездить, не держась хотя бы одной рукой за руль;

– двигаться по дороге при наличии рядом велосипедной дорожки;

– перевозить пассажиров, кроме детей младше 7 лет на дополнительном сиденье, оборудованном специальными подножками;

– перевозить груз, мешающий управлению или выступающий больше, чем на 0,5 м по длине или ширине;

– поворачивать налево или разворачиваться на дорогах с трамвайным движением и на дорогах, имеющих более одной полосы для движения в данном направлении.

Второй петербургский период

Михаил очень долго возвращался в Россию. Сначала ученый предпринял попытку отправиться домой с русским посланником бароном Г.К.фон Кейзерлинг. Но не встретил его. Возникло решение отправиться домой морским путем. Но во время пути насильно завербовали в прусскую армию, откуда удалось дезертировать спустя несколько недель. В октябре 1740 года Ломоносову удалось вернуться домой к тёще, где он провел год. На родину он выехал лишь в мае 1741. В Петербург приезжает Михаил Васильевич один, без жены. Два года никому не рассказывал о смене своего семейного положения. И никто бы не узнал, если бы жена сама не нашла ученого, отправив запрос в российское посольство. Отрицать факт женитьбы он не стал и даже поспособствовал переезду семьи в Петербург.

На фото Елизаветы Целых

Сразу по приезду в Россию Ломоносов приступил к изучению естествознания. Под руководством профессора ботаники И.Аммана студент, не получая оплаты, приступил к систематизации коллекции минералов и окаменелостей Кунсткамеры. В августе того же года представил на суд Академиков две диссертации по физике и химии. Он ожидал, что её одобрят и его сразу произведут в экстраординарные профессора. Но месяц сменял один другой, а ответом была тишина. Только в ноябре 1741 года, когда Елизавета Петровна вступила на престол, Ломоносов получил должность адъюнкта Физического класса. Едва вступив на должность, он предложил проект химической лаборатории. Но как и в случае с диссертациями, проект остался без внимания. Взгляд на науку у Ломоносова разительно отличался от мнения большинства ученых того времени. Противостояние дошло до того, что за дерзкое поведение Ломоносова отправили в тюрьму на 8 месяцев.

Математические модели

Давайте прочитаем такую простую загадку:

«Мама насыпала троим детям целую вазу любимых шоколадных конфет. Дети не дождались, пока конфеты поделят, стали потихоньку их кушать. 5-летний Антон взял 6 штук и скушал, 10-летняя Ирина взяла половину того, что осталось. А 3-летнему Игорю досталось 1/3 всех конфет, что купила мама. Когда мама пришла, дети ссорились, что конфеты поделили не честно. Но она успокоила их, что все получили поровну».

В этом отрывке много информации: любимые конфеты, сколько у мамы было детей, их имена и возраст, а также, кто, сколько скушал сладкого. Но, чтобы узнать, честно ли дети поделили угощение, нужна лишь часть данных.

Построение математической модели этой истории:

Записываем математическую модель: x-6-1/2*(x-6)=1/3*x

Получается, первый ребенок взял 6 конфет, второй – (18-6)/2=6, третий – 18/3=6. Значит, мама была права, все дети скушали одинаковое количество сладкого.

Так решение математической модели позволило маме помирить детей.

Математическими моделями называются количественное описание взаимосвязей между объектами или процессами.

Другими словами, математическая модель – это выражение какого либо процесса или объекта при помощи формул, знаков и чисел. Надь, выдели правило красным полем, пожалуйста

То, что мы с вами сейчас сделали, называется математическое моделирование, то есть, замена исходной информации математическим образом. Это наиболее логичный подход, чтобы позже описать что-либо при помощи компьютерной программы.

Математическую модель легче исследовать, написав вычислительный алгоритм, который позволяет считать, решать любые задачи подобного типа.

Объяснение заданий 1 ЕГЭ по информатике

1-я тема характеризуется, как:
— задания базового уровня сложности,
— требуется использование специализированного программного обеспечения — нет,
— время выполнения – примерно 3 минуты,
— максимальный балл — 1
Проверяемые элементы содержания: Умение представлять и считывать данные в разных типах информационных моделей (схемы, карты, таблицы, графики и формулы)

До ЕГЭ 2021 года — это было задание № 3 и задание № 7 ЕГЭ

Типичные ошибки и рекомендации по их предотвращению:

«Как и в большинстве простых заданий, основные ошибки происходят из-за торопливости и невнимательности»

ФГБНУ «Федеральный институт педагогических измерений»

* Некоторые изображения страницы взяты из материалов презентации К. Полякова

Структурирование информации и информационные модели

Рассмотрим кратко необходимые для решения 1 задания ЕГЭ понятия.

Структурирование информации — это установление главных элементов в информационных сообщениях и установление связей между ними.

Структурирование выполняется с целью облегчения восприятия и поиска информации.

Структурирование возможно при помощи следующих структур (информационных моделей):

множество:

перечисление элементов, собранных по характерному признаку;

Вася, Петя, Коля
1, 17, 22, 55

В множестве упорядочивание элементов не обязательно, т.е. порядок следования не важен.

линейный список

Важна упорядоченность следования элементов.

таблица

В таблицах выделяются объекты (отдельные записи таблиц) и свойства (названия столбцов или названия строк):

дерево или иерархия объектов

Уровни в дереве

Рассмотрим родственные отношения в дереве:

«Сыновья» А: B, C.

«Родитель» B: A.

«Потомки» А: B, C, D, E, F, G.

«Предки» F: A, C.

Корень – узел без предков (A).Лист – узел без потомков (D, E, F, G).Высота – наибольшее расстояние от корня до листа (количество уровней).

файловая система (иерархия)

Допустим, на жестком диске компьютера имеются следующие папки (каталоги) с файлами:

Получим дерево:

графы

Иногда очень трудно структурировать информацию описанными структурами из-за сложных «взаимоотношений» между объектами. Тогда можно использовать графы:

Граф – это набор вершин и связей между ними, называющихся рёбрами:

Граф, отображающий дороги между поселками

матрица и список смежности

Связный граф – это граф, между любыми вершинами которого существует путь.

Связный граф

Дерево

Дерево — связный граф без циклов

взвешенные графы и весовая матрица

У взвешенных графов указан «вес ребра»:

Из взвешенных графов получается весовая матрица, обратное преобразование тоже возможно.

Весовая матрица

Поиск кратчайшего пути (перебор)

Определение кратчайшего пути между пунктами A и D

В заданиях ЕГЭ этой темы чаще всего используются две информационные модели — таблицы и схемы.
Информация в таблице строится по следующим правилам: на пересечении строки и столбца находится информация, характеризующая комбинацию этой строки и столбца.
На схеме информация строится по следующему правилу: если между объектами схемы имеется связь, то она отображается линией, соединяющей названия этих объектов на схеме.

Егифка :

Особенности информационного моделирования

Концепция информационного моделирования базируется на следующих принципах:

информационное моделирование заключается в выявлении сущностей — группы объектов схожих по своим свойствам — в исследуемой предметной области;
сущности состоят из объектов, называемых экземплярами сущностей;
объекты имеют свои свойства — атрибуты;
между объектами существуют связи.

Связи между объектами информационной модели определяют структуру данных.Различают следующие структуры данных:

линейные;
нелинейные.

Линейные структуры данных:

односвязный список – структура, в которой у каждого элемента есть только один предыдущий и последующий элементы, обращение к элементам структуры осуществляется по адресу элемента в списке;
стек – структура, имеющая по одному предыдущему и последующему элементу и организованная так, что первым извлекается последний присоединенный к структуре элемент;
очередь – структура, имеющая по одному соседу до и после элемента, извлечение элементов из очереди осуществляется по принципу – первый пришел – первый ушел.

Нелинейные структуры данных:

граф – многосвязная структура данных, имеющая один и более предков и потомков;
дерево – частный случай графа, каждый элемент, за исключением корневого, имеет не более одного предка;
таблица – универсальная форма для отображения структуры данных, которые распределены по однотипным строкам и столбцам.

Графы являются основными структурами, используемыми для описания сложных объектов. Элементы графа, соединяемые линиями, называются вершинами графа. Сами линии называются ребрами, если они не имеют направлений. Если вершины соединяются линиями со стрелками, то их называют дугами, а граф называют ориентированным.

Рис. 1. Ориентированный граф.

Доклад №2

Интерес к строению окружающего мира проявлялся всегда у людей. Познание мира начинает с изучения объектов. Люди используют существующие объекты, дополняя новыми. Распространенный способ представления окружающей действительности — моделирование.

Исследуя реальные объекты, человек создает «объекты-заместители». Такие объекты называются — моделями, а изучаемые — прототипами. Примеры моделей можно встретить в обычном игрушечном магазине: машинки, куклы, игровые наборы — это все образы реальных объектов.

Модель представляет только часть свойств оригинала. Она не идентична начальному объекту. Для одного предмета можно использовать разные модели, обладающие его признаками. Чем больше свойств описывает «заместитель», тем полнее представляется картина. Требования к модели задаются целью моделирования. Представить свойства прототипа можно двумя способами:

Создать натурную модель. Её ещё называют материальной, представляет физическое отображение объекта и его свойств;
Характеристики предмета можно описать, используя любой язык кодирования: формулы, чертежи, схемы. Такую модель называют информационной.

Информационное моделирование отображает все процессы, которые человек совершает с получаемой информацией — передача, преобразование, хранение, обработка. По способу представления информационные модели на три типа:

Интуитивное представление, основано на воображении и мысленном описании человека. Такое представление лежит в основе всех существующих моделей. Сначала идея и образ зарождаются в головах людей, потом появляются на бумаге.
Вербальное представление — моделирование объекта посредством словесного описания (устного или письменного). К вербальным моделям относят: литературные произведения, научные публикации, различные инструкции.
Наглядное моделирование — заключительный этап создания модели. Переход к непосредственному созданию.

Представление свойств объекта в информационном моделировании происходит с помощью знаковых систем. Выделяют несколько видов наглядного описания прототипа:

Образные модели — объекты, зафиксированные на носителях информации. К ним относятся фотографии, картины, видео;
Знаковые модели, описанные формальным языком. Код программ, написанный программистом, математические формулы;
Смешанные модели, сочетают в себе элементы двух предыдущих видов;

Компьютерные модели, создаются с помощью технических средств компьютера.

6, 8, 11 класс, по информатике

Краткая хронология

19 ноября 1711 — будущий ученый появился на свет в деревне Мишанинская (н.вр.село Ломоносовка)

Декабрь 1730 — получил паспорт и 15 декабря сбежал в Москву.

Январь 1731 — поступил Московскую Славяно-греко-латинскую академию, где проучился вплоть до 1734г.

1734 — год проучился в Киево-Могилянской академии. Слушал лекции по философии, математике и физике.

Январь 1736 — оказался в списке 11 студентов переведенных в академический университет в Петербург.

Октябрь 1736 — был переведен в Германию. Там изучал горное дело и металлургию.

Февраль 1739 — женился на дочери квартирной хозяйки Елизавете-Христине Цильх.

1739—1740 — под руководством И. Ф. Генкеля обучался горному делу.

Май 1740 — обвенчался в церкви реформатской общины Марбурга с Елизаветой-Христиной Цильх. По пути на родину насильно был захвачен в прусскую армию, откуда сбежал через несколько недель.

Июнь 1741 — вернулся в Санкт-Петербург. 10 июня был направлен к профессору ботаники и естественной истории И. Амману для изучения естествознания и приступил к составлению Каталога собраний минералов и окаменелостей Минерального кабинета Кунсткамеры.

Январь 1742 — был определён адъюнктом физического класса Академии наук и художеств.

Июль 1745 — стал первым русским академиком в области естествознания.Был назначен профессором химии, что соответствует статусу действительного члена Академии наук и художеств в Санкт-Петербурге.

Июнь 1746 — впервые читал на русском языке публичные лекции по физике.

1748 — создал первую в России научно-исследовательскую и учебную химическую лабораторию. До 1757 года проводил в химической лаборатории работы по изготовлению цветных стёкол и красок, химическому анализу руд.

1752 — впервые в истории в химической лаборатории читал курс лекций по физической химии. Курс длился год.

1753 — основана стекольная фабрика в деревне Усть-Рудица.

1755 — был учреждён Московский университет. Проект для него создал Михаил Васильевич.

1756 — начал отстаивать права низшего русского сословия на образование.

Январь 1757 — был назначен советником Канцелярии Императорской Академии наук и художеств в Санкт-Петербурге. В том же году переехал с казённой академической квартиры в собственный дом на Мойке. Также синод в этом году потребовал приостановить научную деятельность Ломоносова, призвавшего «особливо не ругать наук в проповедях».

1758 — стал руководителем Исторического собрания, Географического департамента, академических университета и гимназии.

1759 — составил устав для Академической гимназии и университета, всеми силами отстаивая права низших сословий на образование.

Апрель 1760 — Шведская королевская академия наук избрала М. В. Ломоносова своим почётным членом.

Октябрь 1763 — избран членом Академии трёх знатнейших художеств (за мозаичные работы).

Апрель 1764 — избран почётным членом Академии наук Болонского института.

4 апреля 1765 — скончался от воспаления лёгких в собственном доме на реке Мойке. 8 числа похоронен на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры.

https://youtube.com/watch?v=2MzO_O8eZb8

Особенности информационного моделирования

Концепция информационного моделирования базируется на следующих принципах:

информационное моделирование заключается в выявлении сущностей — группы объектов схожих по своим свойствам — в исследуемой предметной области;
сущности состоят из объектов, называемых экземплярами сущностей;
объекты имеют свои свойства — атрибуты;
между объектами существуют связи.

линейные;
нелинейные.

Линейные структуры данных:

односвязный список – структура, в которой у каждого элемента есть только один предыдущий и последующий элементы, обращение к элементам структуры осуществляется по адресу элемента в списке;
стек – структура, имеющая по одному предыдущему и последующему элементу и организованная так, что первым извлекается последний присоединенный к структуре элемент;
очередь – структура, имеющая по одному соседу до и после элемента, извлечение элементов из очереди осуществляется по принципу – первый пришел – первый ушел.

Нелинейные структуры данных:

граф – многосвязная структура данных, имеющая один и более предков и потомков;
дерево – частный случай графа, каждый элемент, за исключением корневого, имеет не более одного предка;
таблица – универсальная форма для отображения структуры данных, которые распределены по однотипным строкам и столбцам.

Рис. 1. Ориентированный граф.

Модели и моделирование

Человек стремится познать объекты (предметы, процессы, явления) окружающего мира, т. е. понять, как устроен конкретный объект, каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с другими объектами

Для решения многих практических задач важно знать:

как изменятся признаки объекта при определённом воздействии на него со стороны других объектов («Что будет, если…?»);
какое надо произвести воздействие на объект, чтобы изменить его признаки в соответствии с новыми требованиями («Как сделать, чтобы…?»);
какое сочетание свойств объекта является наилучшим в заданных условиях («Как сделать лучше?»).

Образование в России

Путь в Москву длился около трех недель. Для поступления в Славяно-Греко-Латинскую академию (Спасские школы) в 1731 году юноша создал липовые документы и предстал перед приемной комиссией сыном холмогорского дворянина. Прилежность и невероятная любовь к изучению всего неизведанного позволили за 1 год закончить сразу два курса обучения.

В стенах учебного заведения Михаил изучал гуманитарные науки и языки. Но в 1734 году задумался о продолжении обучения в Киево-Могилянской академии и тут же обратился к руководству академии о переводе в Киев на год. Ему очень не хватало сочинений по физике и математике. Перевод одобрили и оказали финансовую помощь. Но и в там он не нашел никакой интересующей информации. Поэтому тщательно изучал летописи и тексты святых отцов.

Виды и цели моделирования в информатике

учебное моделирование — это процесс, который необходим для обучения студентов, учеников и других обучающихся людей;
моделирование для опытов — это процесс, при котором необходимо выяснить влияние на реальный объект каких-либо изменений в его сущность;
имитационное моделирование — это процесс, при котором происходит имитация реального объекта с максимальным количеством его свойств для предугадывания исхода какого-либо события с объектом;
игровое моделирование — это моделирование объектов для их использования в игровой индустрии;
научно-техническое моделирование — это процесс, который применяется в различных научных исследованиях.

Моделирование помогает:

проектировать новые реальные объекты, на основе уже имеющихся моделей (проектировать новые автомобили);
проводить расчеты последствий после внесения изменений в реальные объекты (что будет, если пересадить автомобиль на атомное топливо);
обеспечить подтверждение эффективности принятых решений (электромобили лучше дизельных автомобилей);
представлять материальные предметы (проект жилого дома);
и др.

Моделирование в информатике не происходит просто так, оно всегда преследует цель решить какую-то поставленную задачу. Задачи, которые решает моделирование, делятся на 2 большие группы:

Прямые задачи. Это задачи, в которых задаются точные исходные данные и условия, и они требуют конкретного ответа. Например, такой задачей будет поиск ответа на вопрос: «Что будет, если мы сделаем так-то и так-то?». Результатом такой задачи будет один ответ или одно решение.
Обратные задачи. Это задачи без конкретных исходных данных и условий. Такими задачами будет поиск ответа на вопрос: «Как можно улучшить что-либо?». Результатом таких задач может быть множество решений.

Важность процесса моделирования для человечества

Сложно недооценить возможности моделирования:

спрогнозировать, как пройдет сложнейшая операция по пересадке сразу нескольких внутренних органов – простая задача для мегамощных компьютерных программ;
оценить, как изменится парниковый эффект от посадки 1000 деревьев или остановки 1 завода гиганта – достаточно построить информационную модель и внести нужные параметры;
прогнозировать изменение погоды, перемещение циклонов, возможные разрушения от наводнения, и последствия от различных по мощности землетрясений поможет автоматическая карта информационной модели.

Возможности моделирования систем безграничны.