Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Информатика arrow Информатика
Посмотреть оригинал

Формализация и визуализация моделей

На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались, так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков. В настоящее время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.

Описательные информационные модели. Описательные информационные модели отображают объекты, процессы и явления качественно, т.е. не используя количественных характеристик. Описательные информационные модели обычно строятся с использованием естественных языков и рисунков.

В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели. Так, гелиоцентрическую модель мира Коперника на естественном языке формулировалась следующим образом:

Земля вращается вокруг Солнца, а Луна вращается вокруг Земли; все планеты вращаются вокруг Солнца.

Однако более наглядно ее представить в виде рисунка.

Описательная модель гелиоцентрической системы мира Коперника

Рис. 12.12. Описательная модель гелиоцентрической системы мира Коперника

В физике явление электростатического взаимодействия двух зарядов описывается на естественном языке так: «Два одноименных заряда отталкиваются, а два разноименных — притягиваются».

Для наглядности можно нарисовать линии напряженности электростатического поля и эквипотенциальные поверхности.

Описательная модель взаимодействия электрических зарядов

Рис. 12.13. Описательная модель взаимодействия электрических зарядов

Электростатика Физика 8

В химии строение молекулы воды можно качественно описать на естественном языке: «Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода».

Для наглядности строение молекулы можно нарисовать.

Описательная модель молекулы воды

Рис. 12.14. Описательная модель молекулы воды

Неорганическая Химия

Формализация информационных моделей. С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели. Математика является наиболее широко используемым формальным языком. С использованием математических понятий и формул строятся математические модели. Математика включает различные формальные языки, с некоторыми из которых (алгебра и геометрия) вы знакомитесь в школе.

В естественных науках (физике, химии и др.) строятся формальные модели явлений и процессов. В большинстве случаев для этого используется универсальный математический язык алгебраических формул. Однако в некоторых случаях используются специализированные формальные языки (в химии язык химических формул, в музыке нотная грамота и т.д.).

Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему мира, открыв закон всемирного тяготения и законы механики и записав их в виде формул:

В электростатике взаимодействие электрических зарядов описывается формулой закона Кулона:

В химии строение молекулы воды описывается химической формулой:

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

В процессе познания окружающего мира человечество постоянно использует моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала обычно строится его описательная информационная модель на естественном языке, затем она формализуется, т.е. выражается с использованием формальных языков.

Визуализация формальных моделей. В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы, пространственных соотношений между объектами — чертежи, моделей электрических цепей — электрические схемы. При визуализации формальных моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения величин и т.д.

В настоящее время широкое распространение получили компьютерные интерактивные визуальные модели. В таких моделях исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.

В качестве примера визуализации формальной модели можно привести компьютерную визуальную интерактивную модель гидравлической машины.

В компьютерном эксперименте можно изменять площади поршней Sj и S2 и массы грузов пц и ш2 в обоих коленах и вывести формулу соотношения между площадями поршней и действующими на них силами.

Компьютерная визуальная интерактивная модель гидравлической машины

Рис. 12.15. Компьютерная визуальная интерактивная модель гидравлической машины

http://interfizika.narod.ru/mecan.html

Контрольные задания

  • 1. Приведите примеры описательных информационных моделей.
  • 2. Приведите примеры формализованных информационных моделей.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы