Тема: Формы представления моделей

Заполненный бланк ответа можно рассматривать как формализованную информационную модель вашего отношения к себе и окружающим. Представление информации в такой форме необходимо для анализа и получения количественных оценок, характеристик, параметров личности. Затем эти оценки используются для определения направления личностного роста человека или коллектива. В частности, знаменитый IQ (intelligence quotient — коэффициент умственного развития) определяется в результате обработки ответов на вопросы подобного рода психологических анкет.

Не забывайте, что любое тестирование — это всего лишь построение модели. Ваша личность гораздо богаче и многограннее, чем любая самая «точная» модель. Но модель, построенная, в частности, в результате психологического тестирования, может помочь вам получить информацию, необходимую для разрешения стоящих перед вами проблем.

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему сведения о пропавших людях, о разыскиваемых преступниках и т. п. перечисляются в определённом порядке, например: рост, комплекция (вес), цвет волос, форма и цвет глаз, форма лица и так далее?

Знаете ли вы рациональные приемы запоминания внешности вашего собеседника?

Ответы на оба этих вопроса касаются психологических особенностей нашего восприятия и памяти. Данные, организованные определённым образом, запоминаются быстрее и прочнее. То есть формализация способствует лучшему запоминанию самых разнообразных сведений.

Большинство документов, встречающихся в сфере делопроизводства, имеют стандартную форму. Эта форма называется шаблоном документа. Обязательные данные, которые необходимо отразить в документе (в соответствии с требованиями делопроизводства) называются реквизитами. Отсутствие в документе установленных законодательством реквизитов лишает его так называемой «юридической силы», то есть возможности использовать документ для той цели, для которой он предназначен.

Большинство современных текстовых редакторов имеют обширную базу самых разнообразных шаблонов, с помощью которой пользователи ПК могут быстро создать необходимый документ (рис.2).

Рис. 2. Диалоговые окна Мастера шаблонов и Мастера таблиц редактора Word 6.0

Предыдущие примеры больше относятся к оформлению текста, но иногда необходимо формализовать содержание. Например, определения понятий и терминов в науке должны быть точными и однозначно понимаемыми, в юридической практике тоже очень важно однозначное понимание и толкование содержания документа. Пример — строго выверенный «сухой» язык конституции, законов, указов, договоров и пр.

Определения понятий строятся чаще всего по определённой форме: определяемое понятие раскрывается через ближайшее родовое понятие (чтобы очертить множество объектов, к которому относится данное понятие) и видовые отличия (чтобы отделить его от других объектов этого множества). Такая форма используется в большинстве научных определений.

Пример. Сравните различные определения чрезвычайной ситуации, используемые в юридической практике.

а) «Чрезвычайная ситуация — это обстановка на определённой территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей» (Федеральный закон «О защите населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», статья 1).

б) «Чрезвычайная ситуация — это нарушение нормальных условий жизни и деятельности людей на объекте или определённой территории (акватории), вызванные аварией, катастрофой, стихийными или экологическими бедствиями, эпидемией, эпизоотией, эпифитотией, применением возможным противником современных средств поражения и приведшие или могущие привести к людским и материальным потерям» (С. В. Степашин, В. Л. Шульц «Вопросы безопасности в системе государственного и муниципального управления Российской Федерации». СпБ., 1994. С. 212).

Очевидно, что формализация достаточно широкого «содержания» реальной чрезвычайной ситуации может быть проведена различным образом, но такая формализация необходима, чтобы для каждой конкретной ситуации можно было сказать, является ли она чрезвычайной или нет, и выбрать верный план действий.

Следовательно, формализация содержания помогает сравнить по выделенным (формальным) признакам реальный объект с описанным в модели, и если они совпадают по этим признакам, то появляется основа для принятия необходимого в данной ситуации решения.

Расписание движения поездов, сведения о сотрудниках предприятия, статистические данные о демографической ситуации в стране — данные подобного рода чаще всего представляются в табличной форме. Процесс обучения в школе тоже часто отображается в табличных моделях. Это и расписание уроков, и классный журнал, и аттестат о среднем образовании.

Пример. Посмотрите на страничку классного журнала.

Заметим, что все эти списки и перечни надо предварительно составить, и они тоже являются информационными моделями табличной формы.

Задайте вопрос завучу, как он составляет школьное расписание, и вы узнаете интересные методы формализации при построении моделей табличной формы. Вероятнее всего вы услышите, что составить расписание — дело очень сложное, потому что следует учесть много дополнительных факторов: пожелания учителей и учеников, требования гигиены умственного труда, санитарные требования и пр. Расписание в процессе составления неоднократно изменяется, уточняется, проверяется на непротиворечивость. Например, необходимо постоянно следить, чтобы у одного учителя не было занятий одновременно в двух классах, чтобы у разных классов не было занятий в одном и том же кабинете на одном и том же уроке, чтобы у учащихся не было «окон» и пр.

Вы, вероятно, имеете представление о компьютерных сетях. Возможно, компьютеры в школьном кабинете информатики объединены в локальную сеть или вы работали в Интернете, или пользовались услугами электронной почты. Понятно, что сеть образуется только тогда, когда компьютеры каким-либо образом соединены между собой каналами передачи данных.

Размещение абонентов сети (подключённых к ней компьютеров или других систем автоматической обработки данных) и способ их соединения друг с другом называется конфигурацией сети. Продемонстрировать различные типы конфигураций вычислительных сетей можно, например, с помощью таких информационных моделей, как графы.

Граф однозначно задан, если заданы множество его вершин, множество рёбер (дуг) и указано, какие вершины какими рёбрами (дугами) соединены и, возможно, указаны веса вершин и рёбер (дуг). Определение всех этих элементов и составляет суть формализации в этом случае.

На рис.3 представлены различные типы конфигураций локальных вычислительных сетей (ЛВС), являющиеся информационными моделями структур ЛВС, представленными в виде графов:

• шинная конфигурация, когда к незамкнутому каналу с некоторыми интервалами подключаются отдельные абоненты (К) информация от абонента-источника распространяется по каналу в обе стороны;

• кольцевая конфигурация, когда каждый абонент непосредственно связан с двумя соседними абонентами, а информация передаётся по замкнутому кольцу, чаще всего в одну сторону;

• звездообразная конфигурация, в центре которой находится центральный коммутатор (ЦК), который последовательно опрашивает абонентов и предоставляет им право на обмен данными;

• древовидная конфигурация образуется подсоединением нескольких простых каналов связи к одному магистральному;

• полносвязная конфигурация обеспечивает выбор наиболее быстрого маршрута связи между абонентами и удобна там, где управление оказывается достаточно сложным.

Рис.3 Различные типы конфигураций локальных вычислительных сетей

Наиболее наглядно граф задаётся рисунком. Однако не все детали рисунка одинаково важны. В частности, несущественны геометрические свойства рёбер (длина, кривизна и так далее), форма вершин (точка, кружок, квадрат, овал и пр.) и взаимное расположение вершин на плоскости. Так, на рис.4 представлены два изображения одного и того же графа.

Вес вершины и ребра часто задаётся в виде сопровождающей надписи на вершине или линии, но, введя условные обозначения, их можно задать формой или цветом вершины, толщиной, типом или цветом линии и т. п.

Рис. 4 Различные изображения одного и того же графа

Информационную модель в форме графа можно использовать для наглядного представления взаимосвязей, существующих между элементами объекта моделирования. Таким образом, граф — наиболее удобная форма для моделирования структуры объекта, хотя в такой форме можно моделировать и внешний вид, и поведение объекта.

На рис.5 представлены модели молекул бутана и изобутана, каждая из которых имеет формулу С₄Н₁₀, то есть состоит из 4 атомов углерода и 10 атомов водорода. Имея одну и ту же формулу, бутан и изобутан имеют различные химические свойства, так как способы соединения атомов (структура молекул) различны. Расположение атомов в молекуле при различных способах их соединения хорошо представимо графом.

Заметим, что в химии для обозначения таких веществ часто используются и структурные формулы. Порядок соединения атомов изображается в структурной формуле чёрточками (связь между водородом и остальными атомами обычно не указывается). Подумайте сами, можно ли считать структурную формулу одной из разновидностей графа.

В форме графа удобно отображать взаимосвязи понятий, относящихся к одной области деятельности или познания.

Рассмотрите граф понятий темы «Четырёхугольники» из курса геометрии (рис.6). Не правда ли, хорошая «шпаргалка»?

В практической деятельности модели в форме графов часто используются для представления видов и порядка выполнения работ. Возможно, вам знакомы такие термины, как «сетевой график работ», «сетевой график строительства». Часто наряду со словесным или табличным описанием сетевые графики сопровождаются и изображением в виде графа, вершинами которого являются конкретные виды работ, а дугами задаётся возможный порядок их выполнения.

Сетевые графики строительства хорошо демонстрируют, какие работы могут выполняться одновременно, а какие требуют обязательного завершения предыдущих этапов. Анализируя такие графы, можно рассчитать время, необходимое для завершения всей работы, спланировать, сколько, когда и на какие работы направить специалистов и технику, определить наиболее «узкие» участки и уделить им особое внимание.

Для машинной обработки более удобным является символическое представление графов в виде списка рёбер с указанием, какие вершины это ребро соединяет, а также табличное представление, где строки и столбцы — названия вершин, а значения ячеек указывают на то, соединены данные вершины или нет.

Графы, представленные на рис.7 могут быть описаны, например, следующими способами.

Символическая запись: а(1,2) b(l,4) c(2,4) d(3,5) e(4,5) f(3,4).

На рис.8 вы видите классификацию, предложенную Григорием Великим, которая призвана была показать, что человек имеет что-то общее со всеми видами существующих в мире вещей, и поэтому его справедливо называют «вселенной в миниатюре». Обратите внимание, что объекты здесь разбиваются всегда на два класса. Такая классификация носит название дихотомической.

Рис.8. Классификация «того, что есть» Григория Великого

Представленная на рис.9 классификация принтеров построена с использованием различных оснований деления

Важным видом исторических классификаций является построение родословных или генеалогических деревьев. Онибывают самого разного вида: с указанием только прямых потомков (рис.10); с включением жён (мужей) и их родственников и др.

Рис.10 Родословное дерево великих и удельных князей Владимирских и Московских,
XIII—XIV века (фрагмент)

В скобках приведены известные даты жизни; крест указывает на год смерти; двойным контуром обведены имена князей, занимавших московский престол.

Рассмотренные выше реляционная (табличная), сетевая (графовая) и иерархическая (древовидная) модели являются основными для представления данных в базах данных, а программные комплексы, которые позволяют создавать, обновлять, сохранять базы данных и обслуживать запросы пользователей к ним, называются соответственно реляционной, сетевой, иерархической системами управления базами данных (СУБД). При описании сложных объектов, как правило, используется комбинация различных моделей данных.

• облегчает и ускоряет процесс её обработки;

• позволяет получить количественные оценки;

• обеспечивает однозначность понимания текста;

• способствует лучшему восприятию сведений, содержащихся в тексте;

• помогает сравнить по формальным критериям ситуацию, описанную в тексте, с реальной и принять правильное решение.

Формализовать можно как оформление текста, так и его содержание.

Формализация оформления сводится к использованию бланков, формуляров, шаблонов заранее определённой и часто законодательно утверждённой стандартной формы.

Шаблон документа — стандартная форма документа, встречающегося в сфере делопроизводства.

Реквизитами документа называются обязательные данные, которые необходимо отразить в документе.

Целью формализации содержания текста является его однозначное понимание. Это очень важно в юридической практике, в научной и управленческой деятельности, например, при формулировании определений, составлении законов, договоров, приказов, распоряжений и т.п.

Таблицы — удобная для анализа и обработки и наглядная форма представления информации.

Таблицы, в которых отражается одно свойство, характеризующее два или более объектов, называются таблицами типа «объект-объект».

Таблицы, в которых отражаются несколько свойств объекта, а все объекты принадлежат одному множеству, называются таблицами вида «объект-свойство».

Комбинирование в одной таблице нескольких таблиц вида «объект-объект» и «объект-свойство» позволяет построить таблицы более сложного вида, например, «объекты-свойства-объекты».

• названием (а если таблиц несколько, то ещё и номером),

• количеством столбцов и их названиями (заголовками столбцов),

• количеством строк и их названиями (заголовками строк),

• содержимым ячеек, находящихся на пересечении строк и столбцов.

В случае многоуровневых заголовков строк и столбцов уровни заголовков столбцов называются ярусами, уровни заголовков строк — ступенями.

• записи — строки таблицы, которые могут содержать данные разного типа, но относящиеся чаще всего к одному объекту;

• поля — столбцы таблицы, содержащие, как правило, данные одного типа;

• реквизиты — конкретные значения, находящиеся в ячейках таблицы на пересечении строк и столбцов.

1. анализ информации и выделение объектов, о которых идет речь;

2. выделение свойств объектов и/или отношений между ними;

3. определение того, можно ли объекты объединить в некоторые подмножества, и в зависимости от этого определение количества уровней и ступеней в заголовках;

4. определение общего количества столбцов и порядка их расположения;

5. определение наименований столбцов и типа данных, которые там будут располагаться;

6. выбор порядка размещения строк и определение названия каждой строки таблицы;

7. занесение в ячейки таблицы реквизитов-данных (построчно или по столбцам).

Граф — совокупность точек, соединённых между собой линиями. Эти точки называют вершинами графа.

Линии, соединяющие вершины, называются дугами, если задано направление от одной вершины к другой, или рёбрами, если направленность двусторонняя.

Граф называется взвешенным, если вершины или рёбра (дуги) характеризуются некоторой дополнительной информацией — весом вершины или ребра (дуги).

Граф однозначно задан, если заданы множество его вершин, множество рёбер (дуг) и указано, какие вершины какими рёбрами соединены.

Формализация при построении графа включает в себя следующие этапы:

• определение характеристик элементов (названий, номеров, весов и т. п.);

• установление наличия и вида связей (односторонняя или двухсторонняя) между элементами;

• определение характеристик связей — весов рёбер и дуг;

• выбор формы изображения вершин и рёбер, ввод условных обозначений в случае необходимости;

• представление выделенных элементов и связей в графическом виде.

Для компьютерного моделирования более удобным является символическое и/или табличное задание графа.

Символическое задание графа — перечисление всех его рёбер с указанием вершин, которые они соединяют, либо перечисление всех вершин с указанием исходящих из них рёбер.

Дерево — особый вид графа, применяемый при моделировании объекта, элементы которого находятся в отношении иерархии (подчинения и соподчинения).

Корнем дерева называется вершина, соответствующая основному (центральному, главному, родовому) элементу моделируемого объекта. Листьями дерева называют вершины графа, у которых нет «подчинённых» вершин.

Формализация при построении дерева сводится к выявлению основного элемента рассматриваемого объекта (вершина нулевого уровня — корень дерева), элементов, которые находятся в непосредственном подчинении у основного элемента (вершины 1-го уровня), элементов, находящихся в непосредственном подчинении у вершин 1-го уровня (вершины 2-го уровня) и т. д.

Классификация — система соподчинённых понятий (классов объектов, явлений) в какой-либо отрасли знания, составленная на основе учёта общих признаков объектов и закономерных связей между ними. Представляется чаще всего в виде иерархического графа (дерева) или таблицы.

Реляционная (табличная), сетевая (графовая) и иерархическая (древовидная) модели являются основными для представления данных в базах данных.

Программные комплексы, которые позволяют создавать, обновлять, сохранять базы данных и обслуживать запросы пользователей к ним, называются соответственно реляционной, сетевой, иерархической системой управления базами данных (СУБД).

Большинство существующих автоматизированных баз данных являются базами данных реляционного типа.

1. Что называется графом? Ориентированным графом?

3. Какие рёбра и какие вершины графа называются смежными?

5. Какие системы объектов целесообразно и возможно представлять с помощью табличных моделей?

Модели материальные и модели информационные. Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные ) и модели информационные. Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (вспомните учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F = т • а), таблицы (например, периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева) и так далее.

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

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

Наиболее привычный для нас вид информационного моделирования — словесное описание, то есть описание на естественном (разговорном) языке. Чаще всего такое описание называют текстом (в узком смысле слова).

Текст книги, текст выступления, пояснительный текст, текст задачи — это некоторые языковые конструкции, состоящие из элементарных знаков языка (к элементарным знакам языка относятся его алфавит и словарь). Но не всякий набор знаков можно назвать текстом. В семиотике и лингвистике существуют строгие определения понятия текста. Для нас важно, что текст передаёт некоторое содержание (осмыслен) и имеет определённую структуру.

Чаще всего мы встречаемся с неформализованными текстами, структура которых не является жёстко заданной.

Когда вы пишете личное письмо, вы соблюдаете минимальные требования формализации — правила орфографии и синтаксиса. В деловом письме вы уже позаботитесь о принятой форме обращения, соблюдении стиля, выделении красных строк и так далее.

В делопроизводстве приняты достаточно строгие правила оформления документов, хотя содержание документов может быть самым разным. Есть и ещё более формализованные тексты, в которых определённые требования предъявляются и к содержанию.

Вам, вероятно, приходилось заполнять различные бланки, в каждую графу которых вы вносили соответствующие этой графе сведения о себе. Рассмотрим бланк:

Это пример формализации текстовой информации. Данный бланк можно рассматривать как информационную модель участника конференции. Конечно, можно было бы попросить участника самому написать основные сведения о себе в произвольной форме. Но, во-первых, ему бы пришлось затратить на это гораздо больше времени, а во-вторых, обработка этих сведений для получения общих статистических данных стала бы более трудоёмкой для организаторов конференции.

Формализованную информацию обрабатывать намного легче и быстрее.

Ответьте на вопросы теста «Познай самого себя» (подчеркните подходящий вариант ответа).

1. Часто ли вы задумываетесь над тем, какое влияние оказывают ваши поступки на окружающих?

2. Какие из перечисленных качеств вы больше всего цените в людях?

Знаете ли вы рациональные приемы запоминания внешности вашего собеседника?

Рис. 2. Диалоговые окна Мастера шаблонов и Мастера таблиц редактора Word 6.0

Пример. Сравните различные определения чрезвычайной ситуации, используемые в юридической практике.

Пример. Посмотрите на страничку классного журнала.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: