Информационное моделирование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Северо-Кавказский филиал

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО УЧЕРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Российский государственный университет правосудия»

Контрольное задание

Информационное моделирование

По дисциплине: Информационные технологии в юридической деятельности

Студентки: Маяк Анастасии Вячеславовны

Преподаватель: Бигларян Маргарита Евгеньевна

1. Моделирование как теоретический способ получения новых знаний

Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной) постоянно создает и использует модели окружающего мира. Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно, однако человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов.

Модель (лат. “modulus” - мера) -- это искусственно создаваемый объект, заменяющий некоторый объект реального мира (объект моделирования) и воспроизводящий ограниченное число его свойств.

Понятие модели относится к фундаментальным общенаучным понятиям, а моделирование -- это метод познания действительности, используемый различными науками.

Объект моделирования -- широкое понятие, включающее объекты живой или неживой природы, процессы и явления действительности. Сама модель может представлять собой либо физический, либо идеальный объект. Первые называются натурными моделями, вторые -- информационными моделями.

Практически во всех естественных и социальных науках построение и использование моделей является мощным орудием исследований. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения оказывается построение модели, отображающей лишь какую-то часть реальности.

Моделирование - один из основных методов познания, образования и создания искусственных систем, который заключается в выделении из сложного явления (объекта) некоторых частей и замещении их другими объектами, более понятными, простыми и удобными для описания, объяснения и разработки. Иными словами моделирование - это построение моделей, предназначенных для изучения и исследования объектов, процессов или явлений.

Объект, для которого создается модель, называют оригиналом или прототипом.

Любая модель не является абсолютной копией своего оригинала, она лишь отражает некоторые его качества и свойства, наиболее существенные для выбранной цели исследования. При создании модели всегда присутствуют определенные допущения и гипотезы. Создание универсальных моделей - это следствие использование системного подхода.

Моделирование (эксперимент) незаменимо. Исследование явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей - это основной способ научного познания.

В информатике данный способ называется вычислительный эксперимент и основывается он на трех основных понятиях: модель, алгоритм, программа.

Использование компьютера при моделировании возможно по трем направлениям:

1. Вычислительное - прямые расчеты по программе.

2. Инструментальное - построение базы знаний, для преобразования ее в алгоритм и программу.

3. Диалоговое - поддержание интерфейса между исследователем и компьютером

Моделирование - это представление объекта моделью для получения информации о нём путём проведения экспериментов с его моделью. Оно облегчает изучение объекта с целью его создания, дальнейшего преобразования и развития.

Моделирование - процесс целенаправленного отражения свойств некоторого объекта, называемого оригиналом, в другом объекте - модели, существенных для исследователя, посредством создания и использования этой модели, с целью получения информации (данных и знаний) об оригинале.

Теория познания выделяет два фундаментальных метода и рассматривает их как раздельно, так и в сочетании.

1. Теория.

2. Экспериментальные методы познания.

Они формируют еще два метода: теоретико-экспериментальный и экспериментально-теоретический.

Теория - полный спектр теоретических методов, ориентированных на модель.

Эксперимент - включает планируемые эксперименты, на основе математических методов планирования экспериментов, пассивные эксперименты, наблюдения за объектом, мысленно-экспериментальное исследование.

Моделирование занимает спектр между чистой теорией и чистым экспериментом. Методология (единая система методов), занимает одно ранговое место наряду с теорией и экспериментом.

На идее модели по существу базируется любой метод научного исследования, как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный, использующий предметные модели.

Наиболее очевидными с точки зрения применения методов моделирования, несомненно, являются процессы управления, где на основе полученной информации необходимо принимать соответствующие решения.

Обычно моделирование используется для исследования существующей системы, когда реальный эксперимент проводить нецелесообразно из-за значительных финансовых и трудовых затрат, а также при необходимости проведения анализа проектируемой системы, т.е. которая ещё физически не существует в данной организации. Для человека информационная модель является источником информации, на основе которой он формирует образ реальной обстановки.

Весь процесс построения модели является творческой процедурой, трудно поддающейся формализации. Модельные представления являются абстрактными образами элементов системы (объектов, технических средств, программного обеспечения и др.). Вместе они позволяют получить достаточно полное представление о создаваемой системе.

Главная цель проведения моделирования любой системы - изыскание вариантов решений, которые позволяют улучшить основные показатели её деятельности.

Необходимым элементом моделирования является анализ потоков данных. Используют методы интеллектуального анализа данных, позволяющие на основе накопленной информации принимать нетривиальные решения и генерировать качественно новые знания, способствующие повышению эффективности решений и деятельности людей, предприятий, организаций и т.п.

Сбор, обработка и анализ реальных данных функционирования системы или объекта моделирования даёт требуемые количественные оценки для разработки вариантов программно-технического обеспечения автоматизированных систем.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что моделирование - один из основных теоретических способов познания, которое предназначено для изучения и исследования объектов, процессов, а также явлений. Основной целью, которой является изыскание вариантов решений. Все это говорит о ее универсальности и необходимости в нашей жизни.

2. Компьютерное, информационное моделирование

компьютерный информационный моделирование социальный

Предметом исследования и разработки информатики является методология информационного моделирования, связанная с использованием компьютерной техники и технологий. В этом смысле говорят о компьютерном моделировании.

Межпредметное значение информатики в значительной степени проявляется именно через внедрение компьютерного моделирования в различные научные и прикладные области: физику и технику, биологию и медицину, экономику, управление и многие другие.

Компьютерное моделирование включает в себя прогресс реализации информационной модели на компьютере и исследование с помощью этой модели объекта моделирования -- проведение вычислительного эксперимента. С помощью компьютерного моделирования решаются многие научные и производственные задачи. Кроме того, для компьютерного моделирования важно наличие определенного программного обеспечения.

При этом программное обеспечение, средствами которого может осуществляться компьютерное моделирование, может быть как достаточно универсальным (например, обычные текстовые и графические процессоры), так и весьма специализированными, предназначенными лишь для определенного вида моделирования.

Очень часто компьютеры используются для математического моделирования. Обычно в компьютерном моделировании различные виды моделирования дополняют друг друга. Так, если математическая формула очень сложна, что не дает явного представления об описываемых ею процессах, то на помощь приходят графические и имитационные модели. Компьютерная визуализация может быть намного дешевле реального создания натуральных моделей.

С появлением мощных компьютеров распространилось графическое моделирование на основе инженерных систем для создания чертежей, схем, графиков. Если система сложна, а требуется проследить за каждым ее элементом, то на помощь могут прийти компьютерные имитационные модели. На компьютере можно воспроизвести последовательность временных событий, а потом обработать большой объем информации.

Компьютер является хорошим инструментом для создания и исследования моделей. Абстрактный анализ окружающего мира с целью воссоздания его в модели выполняет человек.

Информационная модель - это модель объекта, процесса или явления, включающая информацию в качестве основной составляющей моделируемого объекта, процесса или явления.

Информационная (абстрактная) модель - это описание объекта на каком-либо языке. Абстрактность модели проявляется в том, что ее компонентами являются сигналы и знаки (вернее, заложенный в них смысл), а не физические тела.

Информационные модели используются при теоретических исследованиях объектов моделирования. В наше время основным инструментом информационного моделирования является компьютерная техника и информационные технологии.

Информационное моделирование связано с формализацией данных об объекте моделирования. Построение информационной модели начинается с определения целей моделирования и анализа объекта моделирования как сложной системы, в которой требуется выделить отражаемые в модели свойства и отношения между ними. Информационные модели различаются по форме представления информации об объекте моделирования. Математические модели используют язык математики для представления объекта моделирования. Отдельной разновидностью математических моделей являются статистические модели -- ориентированные на обработку массовых данных (например, опросов населения), в которых имеется элемент случайности. Данные об объекте моделирования, организованные в табличной форме, составляют табличную модель. Графические средства используются для построения графических моделей. Если же положить в основу классификации предметную область, то можно выделить модели физических систем и процессов, модели экологических (биологических) систем и процессов, модели процессов оптимального экономического планирования, модели учебной деятельности, модели знаний и др.

Возникший в конце прошлого столетия объектно-ориентированный подход к программированию породил новую парадигму в информационном моделировании: объектно-информационное моделирование. Компьютерные модели, воспроизводящие поведение сложных систем, для описания которых нет однозначного математического аппарата, называются имитационными моделями.

Компьютерное информационное моделирование используется для описания и анализа процессов разнообразной природы. Наибольший опыт в этом отношении имеют физические науки. Компьютерное моделирование помогает решать важные проблемы экологии. Большую роль играет информационное моделирование в экономике и управлении. Важнейшими задачами этой области являются задачи планирования. Средствами компьютерного моделирования ученые пытаются решить даже такую глобальную проблему, как судьбы человеческой цивилизации.

Следовательно, можно сделать вывод, что информационные модели используются при теоретических исследованиях объектов моделирования, основным инструментом которых является компьютерная техника и информационные технологии. Все это используется для описания и анализа процессов разнообразной природы.

Компьютерное моделирование включает в себя прогресс реализмом информационной модели на компьютере и исследование с помощью этой модели объекта моделирования -- проведение вычислительного эксперимента. С его помощью решаются многие научные и производственные задачи

3. Примеры использования моделей в социальных, экономических, экологических исследованиях

На сегодняшний день очень часто используется моделирование в социальных исследованиях. Модельный подход способен сконцентрировать теоретические и прикладные социологические исследования. Он обеспечивает углубление познания существующих систем и объектов, определение основных параметров, путей дальнейшего их применения сравнительного анализа оригинала и модели, выявления качественных характеристиках.

Моделирование в социологических исследованиях оказывает негативные тенденции, определяет позитивные пути решения проблем, предлагает альтернативные варианты.

Выделяют несколько видов (типов) моделей: познавательные, эвристические; модели будущего - прогностические; модели желаемого, заданного состояния.

С помощью моделирования отображается состояние проблемы на данный момент, выявляются наиболее острые «критические» моменты, активизирование деятельности государственных, общественных и других организаций и лиц в поисках оптимальных вариантов решения социальных задач.

Моделирование социальных процессов осуществляется в следующих видах: прогностическая модель доходов населения и оплата труда; модель социальной системы.

Использование математических моделей социального прогнозирования осуществляется в направлении прогноза бюджетов семей, которые разделяются по группам и составом, использование теории вероятностей и математической статистики - для определения уровня благополучия населения.

К социальным моделям относятся: моделирование демографических процессов; модели экологической безопасности; модели социальной адаптации мигрантов и др..

Системно-функциональный подход приводит моделирования социальных процессов на региональном уровне, управленческих решений и т.п..

Таким образом, моделирование как технология социальной работы - моделирование субъектов социальной работы (систем, служб, проектов, программ, процессов, модели специалиста) моделирования путей, способов решения проблемных их ситуаций; моделирования позитивного поведения личности в различных условиях социальной жизни направлений современной социальной работы с различными целевыми группами и категориями населения.

Очень ярким примером служит использование моделей в экономических исследованиях. В экономике чаще всего используется математическое моделирование посредством описания экономических процессов математическими зависимостями. Моделирование служит предпосылкой и средством анализа экономики и протекающих в ней явлений и обоснования принимаемых решений, прогнозирования, планирования, управления экономическими процессами и объектами. Модель экономического объекта обычно поддерживается реальными статистическими, эмпирическими данными, а результаты расчетов, выполненные в рамках построенной модели, позволяют строить прогнозы, проводить объективные оценки.

Экономическая модель представляет собой упрошенное формальное описание интересующих нас сторон экономического явления.

Модели бывают двух типов: оптимизационные и равновесные. Оптимизационные модели используются для изучения поведения отдельных экономических агентов или их групп и показывают, как экономические агенты (их группы) максимизируют свое благосостояние. Примерами могут являться модель поведения фирмы, модель поведения отдельного потребителя. Равновесные модели нужны для изучения взаимоотношений между экономическими агентами и их группами. Пример -- модель формирования рыночной цены под воздействием спроса всех покупателей и предложения всех продавцов.

Экономическими моделями являются модели потребительского выбора, модели фирмы, модели экономического роста, модели равновесия на товарных, факторных и финансовых рынках и многие другие. Строя модели, экономисты выявляют существенные факторы, определяющие исследуемое явление и отбрасывают детали, несущественные для решения поставленной проблемы. Формализация основных особенностей функционирования экономических объектов позволяет оценить возможные последствия воздействия на них и использовать такие оценки в управлении.

Очень большую роль в экономике играют математические модели. Их применение позволяет не просто делать общие предположения относительно разных событий, но достаточно точно рассчитать количественные последствия тех или иных решений и тем самым дать конкретные рекомендации правительству и бизнесу.

Модели строятся для нормативного и позитивного анализа. Позитивный анализ устанавливает причины и следствия экономических явлений, не давая им оценки.

Напротив, нормативный анализ содержит оценку желательности тех или иных последствий. Между двумя этими видами анализа существует тесная взаимосвязь: нормативные утверждения влияют на выбор предмета позитивного анализа, тогда как результаты последнего облегчают достижение нормативных целей.

На основе выше изложенного можно сделать вывод, что применение моделей в экономических исследованиях позволяет делать предположения относительно разных событий, а также рассчитать количественные последствия тех или иных решений и дать конкретные рекомендации.

На сегодняшний день, происходит широкое применение моделей в экологических исследованиях. Наибольшее распространение в современных экологических исследованиях получили концептуальные и математические модели и их многочисленные разновидности. Разновидности концептуальных моделей характеризуются подробным описанием системы (научный текст, схема системы, таблицы, графики и т.д.). Математические модели являются более эффективным методом изучения экологических систем, особенно при определении количественных показателей. Математические символы, например, позволяют сжато описать сложные экологические системы, а уравнения дают возможность формально определить взаимодействия различных их компонентов.

В области экологического исследования конкретных природных объектов метод построения моделей популяций и сообществ, а также целых экосистем является мощным средством обобщения и проверки обычно разрозненной и громоздкой информации, полученной в результате наблюдений и экспериментов. С помощью математических моделей возможно определение или уточнение таких характеристик популяций или сообществ, которые нельзя или очень трудно измерить непосредственно. Наконец, задачи прогнозирования и оптимального управления природными популяциями, сообществами и экосистемами не могут быть успешно решены без создания математических моделей этих объектов.

Моделирование, связанное с состоянием окружающей среды, в свою очередь, распадается на ряд направлений. Назовем некоторые из них:

1) моделирование водных экосистем (трансформации компонент экосистемы, образования и превращения веществ, потребления, роста и гибели организмов);

2) моделирование продукционного процесса растений (для выбора оптимальной стратегии проведения сельскохозяйственных мероприятий: орошения, полива, внесения удобрений, выбора сроков посева или посадки растений с целью получения максимального урожая);

3) моделирование лесных сообществ (используются как для описания лесных массивов на больших пространственных и временных масштабах, так и для моделирования популяций, в которых основным объектом является отдельное дерево);

4) моделирование загрязнения атмосферы и поверхности земли промышленными выбросами (перенос загрязняющих веществ, ущерб, наносимый

5) здоровью населения, сельскохозяйственным угодьям, лесным массивам, почве, затраты на восстановление окружающей среды и т.д.);

6) глобальные модели, в которых Земля рассматривается как единая экосистема. Наиболее известные модели такого рода -- "ядерная зима" (катастрофические последствия ядерной войны), глобальное потепление (парниковый эффект вследствие промышленной деятельности человечества) и т.д.

Следовательно, привлечение компьютеров существенно раздвинуло границы моделирования экологических процессов. Появилась возможность всесторонней реализации сложных математических моделей, не допускающих аналитического исследования.

Список использованной литературы

1. Информационные технологии: Учебное пособие / Под. ред. О.В. Шатунова. - Елабуга: Изд-во ЕГПУ, 2007.

2. Информатика: базовый курс: Учеб. пособие для студентов / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. - М.: Омега-Л, 2005.

3. Информатика. Базовый курс / Под ред. С.В. Симоновича. -СПб.:Питер, 2005.

4. Информатика: Учебник / Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2002.

5. Киселёв В.Н. Основы экологии: Учебное пособие - МН.: 2008 г.

6. Сафронова В.М. Прогнозирование и моделирование в социальной работе: Учеб пособие - М: Изд центр «Академия», 2002.

7. Тюптя Л, Т, Иванова И.Б. Социальная работа (теория и практика): Учеб пособие - М.: ВМУРОЛ «Украина», 2004 .

8. http://www.orenipk.ru/kp/distant_vk/docs/2_1_1/inf/inf_mod.html

Размещено на Allbest.ru