7. Общая схема постановки и решения предметных задач.

Одним из важнейших стратегических факторов развития современного общества является использование новых информационных технологий. Умение их применять в значительной степени определяет, наряду со знанием предметной области, эффективность решения научных и производственных задач. Информатика предоставляет методы и средства для решения задач другим областям. Отсюда — актуальность «правильного» взаимодействия специалистов разных профилей, участвующих в постановке и решении задачи при помощи ЭВМ.

Общая формальная схема процесса постановки и решения задачи состоит из:

1) формулирования предметной задачи;

2) формализации задачи;

3) выбора способа решения;

4) решения задачи на ЭВМ;

5) формального анализа результатов;

6) содержательной интерпретации результатов.

Предметную задачу формулирует специалист–предметник. Формализацией задачи занимаются системный аналитик и предметник. Выбор способа решения — за прикладным математиком. Решает задачу на ЭВМ технолог. Формальный анализ результатов производит системный аналитик. Интерпретацию — специалист–предметник.

8. Понятие о модели. Типы моделей.

Модель — материальный или идеальный аналог фрагмента действительности (объекта, явления или процесса), создаваемый для хранения и расширения знания о нем. Модель — образ (в том числе условный или мысленный) какого–либо объекта или системы объектов, используемый в определенных условиях в качестве их «заместителя», воспроизводящего интересующие исследователя свойства оригинала.

В зависимости от средств моделирования модели могут быть: материальными (натурными, физическими), идеальными (абстрактными, концептуальными).

К первым относят модели внешнего подобия. Модели самолетов, машин, манекены и т.п. используют для предварительных испытаний. Учебные схемы (глобус как модель планеты, модель кристаллической решетки и т.п.), тренажеры, имитирующие поведение реальных объектов в сложных ситуациях, служат для обучения. Во многих случаях создание материальной модели чрезвычайно трудоемко, невозможно, бессмысленно или просто не требуется. В том случае, когда достаточно располагать информацией об изучаемых объектах, процессах или явлениях, когда некоторым образом можно абстрагироваться от реального, возникают модели второго рода. При этом моделирование может происходить как на уровне самых общих не до конца фиксированных представлений (модель информационного общества), так и на уровне достаточно детализированных знаковых систем (модель движения электрона в электромагнитном поле). В науке модель какой-либо системы — это ее описание на языке некоторой научной теории. Пример абстрактной модели — система математических выражений, описывающих характеристики объекта моделирования и взаимосвязи между ними — математическая модель.

Существует множество типов моделей и способов их классификации: по целям моделирования, областям применения, по сложности, способу описания и т.д.

Функциональные модели, или модели-эрзацы, заменяют объекты при выполнении определенных функций (протезы, искусственный сердечный клапан и т.п.). Исследовательские модели — математические и имитационные — заменяют реальные объекты в ходе научных исследований.

В зависимости от области применения модели могут быть: естественнонаучными (F=ma), космогоническими (модель мира, времена года), общественного устройства (школа, семья, общинно-родовые отношения), литературными, компьютерными и т.п.

Модели, при построении которых преследуется цель определения такого состояния объекта, которое является наилучшим в каком-либо смысле или доступным, называются нормативными. Модели, предназначенные для объяснения наблюдаемых факторов или прогноза поведения объекта, называются дескриптивными. Иначе говоря, нормативные модели отвечают на вопрос «Как должно быть?», дескриптивные модели — на вопрос «Как это устроено? Как это происходит? Как это будет развиваться?».

Семантические модели – формализуют связь между показателями без учета времени. Динамические используют для оценки явлений в развитии.

Модели с конкретными числовыми значениями характеристик называют числовыми моделями. Графические модели — это графики, диаграммы, рисунки.

В информатике особая роль принадлежит информационным моделям — моделям, в которых изучаемое явление или процесс представлены в виде процессов передачи и обработки информации. 

• компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т.п.);

• числовые и символьные вычисления (компьютерно–ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языковыми текстами и т.п.);

• системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т.п.);

• нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейронных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейрокомпьютеры и т.п.);

• квантовая информатика (квантовые компьютеры, квантовые алгоритмы, квантовая криптография и др.);

• использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т.п.).