Інформаційні моделі

Під час вивчення інформатики нас цікавитимуть інформаційні моделі, тобто такі, що стосуються інформаційних процесів. До якої із вказаних вище множин можуть належати ці моделі? По-перше, інформаційні моделі мають бути абстрактними, оскільки, як відомо, інформація це нематеріальна категорія. По-друге, інформаційні моделі мають бути знаковими, тому що повідомлення зображаються у вигляді знаків. Знакові моделі прийнято поділяти на математичні й інформаційні моделі.

Знакові моделі

Математичні

Інформаційні

Комп’ютерні

Комп’ютерні

Некомп’ютерні

Некомп’ютерні

Рисунок 2-Класифікація знакових моделей

Класифікація знакових моделей

Математична модель - це модель, сформульована мовою математики і ло­гіки. З елементами математичної моделі можна виконувати відповідні матема­тичні операції. Наприклад, у моделі знаходження найменшого числа виконують­ся операції порівняння, а в моделі обчислення кореня рівняння - різні арифметичні операції. За допомогою математичних моделей описуються розв'язки різних логічних задач, багато фізичних процесів: рух падаючого тіла, плавлення речовини тощо.

З математичними моделями не слід плутати інформаційні моделі.

Інформаційна модель - це модель, що описує інформаційні процеси або містить інформацію про властивості і стан об'єктів, процесів, явищ.

Найпростішими прикладами інформаційних моделей є різні загадки, де опи­суються властивості, за якими маємо вгадати назву об'єкта («влітку сірий, взимку білий», «взимку і влітку одним кольором»). До інформаційних моделей можна віднести тексти довідкових видань, енциклопедій.

Якщо модель формулюється таким чином, що її можна обробити на комп'ю­тері, вона називається комп'ютерною.

Комп'ютерна модель - це модель, реалізована за допомогою про­грамних засобів.

На комп'ютері можна виконувати розрахунки за будь-якими формулами - у цьому разі йдеться про математичну комп'ютерну модель. Якщо ж на ком­п'ютері переглядається текст, мультимедійний диск, відтворюється музика, то це комп'ютерна інформаційна модель. Усі моделі, для обробки яких не потрібен комп'ютер, належать до некомп'ютерних моделей. Коли ви записуєте розв'язок задачі у зошит, ви маєте справу із некомп'ютерною математичною моделлю. А коли ви описуєте всі можливі ознаки яблука (кругле, жовте, кисло-солодке), то ви створюєте некомп'ютерну інформаційну модель цього об'єкта.

Комп'ютерні моделі звичайно розрізняють за програмним забезпеченням, яке застосовується під час роботи з моделлю. Для обробки комп'ютерних моделей використовуються існуючі програмні додатки (математичні пакети, електронні таблиці, графічні редактори тощо) або розробляються оригінальні програми за допомогою мов програмування (Basic, Pascal, Delphi, C++ тощо).

Про комп'ютерне моделювання

Отже, у процесі пізнання і практичної діяльності людина широко застосовує різноманітні моделі. Створення і дослідження моделей позначається одним сло­вом - моделювання. Людина постійно моделює, оскільки моделі, спрощуючи об'єкти і явища, допомагають людині зрозуміти реальний світ. Більше того, будь-яка наука починається з розробки простих і адекватних моделей. Під час вивчення інформатики нас цікавитимуть моделі, створені за допомогою комп'ю­тера. Ця галузь діяльності називається комп'ютерним моделюванням.

Моделювання на комп'ютері має набагато більше можливостей, ніж просто моделювання за допомогою реальних предметів або матеріалів. Наприклад, якщо комп'ютер застосовується для створення викрійок із сувою тканини, то витрати матеріалу на обріз є мінімальними. Щоб виконати це завдання за допо­могою паперових шаблонів, потрібно значно більше часу, а отримане рішення не завжди буде оптимальним.

Величезні можливості мають комп'ютери для розв'язання математичних задач. Як відомо, не всі задачі можна розв'язати аналітичне, тобто отримати розв'язок у вигляді формул. Числовими методами для більшості задач можна отримати лише приблизний результат. Наближені розрахунки на комп'ютерах дозволяють підвищити їхню точність і швидкість. На комп'ютерах можна не тільки знаходити, наприклад, значення різних функцій і наближені розв'язки рівнянь, а й обчислювати траєкторії руху планет, складати прогнози погоди, розраховувати складні технологічні процеси тощо.

Крім виконання числових розрахунків, комп'ютери надають широкі мож­ливості для здійснення комп'ютерних експериментів. Комп'ютерне моделювання дозволяє відтворити явища, які у реальних земних умовах людині відтворити не під силу. Це, наприклад, рух материків, дія землетрусів, народження наднової зірки, зміна напрямків морських підводних течій тощо. При вивченні цих явищ на допомогу приходять комп'ютери і програми, причому останні складаються квалі­фікованими програмістами разом із фахівцями: фізиками, географами, біологами тощо.

Комп'ютерне моделювання має ще унікальні можливості для опису і розра­хунку експериментів, які небажано виконувати в реальному житті. Це, наприк­лад, моделі ядерного вибуху, пожежі на підприємстві, військових дій, зіткнення поїздів тощо. За допомогою комп'ютерних моделей можна досить точно описати деталі цих катастрофічних процесів.