Понятие и классификация информационных моделей

Введение
Прошло уже более полувека, как цивилизованное человечество вступило в новый этап своего развития — этап формирования информационного общества. Начало этому процессу положило изобретение электронно-вычислительных машин (компьютеров). Первоначально ЭВМ использовались исключительно для выполнения математических вычислений. Быстрые вычислительные машины были нужны для решения военных задач: создания ядерного оружия, ракетной техники. Затем применение ЭВМ стало распространяться и на решение мирных проблем научно-технического характера. Такая ситуация была характерна для периодов первого и второго поколений ЭВМ (50-е, 60-е годы прошлого столетия).
В 70-х годах XX века произошел массовый переход к ЭВМ третьего поколения, на которых стал использоваться новый вид устройств внешней памяти — накопители на магнитных дисках. По сравнению с магнитными лентами, которые применялись и на машинах первых двух поколений, магнитные диски позволяли хранить гораздо большие объемы данных и быстрее их обрабатывать. Благодаря таким возможностям, появляется новое направление в использовании ЭВМ, связанное с накоплением и обработкой больших объемов информации. Это направление получило название «Информационные системы».
Области применения информационных систем очень разнообразны. Примерами являются системы справочной адресной службы большого города, абонентской службы телефонной сети, кадровой информации на предприятии, справочной информации на железной дороге о расписании поездов, о наличии билетов и многие другие.
С понятием информационной системы тесно связано понятие информационной модели.
Цель данной работы рассмотреть понятие информационной модели и классификацию информационных моделей.
Понятие модели
Прежде чем построить новый корабль, кораблестроитель сначала строит модель — маленький деревянный кораблик — и испытывает ее. Для того чтобы объяснить, как функционирует система кровообращения, лектор демонстрирует плакат, на котором стрелочками изображены направления движения крови. Это модель системы кровообращения. Перед тем как запустить в производство самолет, его помещают в аэродинамическую трубу и с помощью соответствующих датчиков определяют величины напряжений, возникающих в различных местах конструкции. Это модель нагрузок, которые испытывает самолет.
Во всех перечисленных примерах имеет место сопоставление некоторого объекта с другим, его заменяющим: реальный корабль — деревянный кораблик; система кровообращения — схема на плакате; серийный самолет — единичный самолет в аэродинамической трубе. Причем во всех случаях предполагается, что какие-то свойства сохраняются при переходе от исходного объекта к его заменяющему. Например, хотя самолет, находящийся в аэродинамической трубе, и не летит, но напряжения, возникающие в его корпусе, соответствуют условиям полета.
Итак, можно сказать, что модель — это такой материальный или мысленно представляемый объект, который замещает объект-оригинал с целью его исследования, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные черты и свойства оригинала, т. е. его существенные стороны.
Хорошо построенная модель, как правило, доступнее для исследования, чем реальный объект (например, такой, как экономика страны, Солнечная система и т. п.)

. Другое, не менее важное назначение модели состоит в том, что с ее помощью выявляются наиболее существенные факторы, формирующие те или иные свойства объекта. Модель также позволяет учиться управлять объектом, что важно в тех случаях, когда экспериментировать с объектом бывает неудобно, трудно или невозможно (например, когда эксперимент имеет большую продолжительность или когда существует риск привести объект в нежелательное или необратимое состояние).
Таким образом, мы можем сделать вывод, что модель необходима для того, чтобы:
понять, как устроен конкретный объект — каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
научиться управлять объектом или процессом и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизация);
прогнозировать прямые или косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.
Хорошо построенная модель обладает удивительным свойством: ее изучение может дать некоторые новые знания об объекте-оригинале. Примером может служить Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. С ее помощью оказалось возможным как предсказание свойств существующих элементов, так и открытие новых элементов.
Процесс построения модели называется моделированием.
Классификация информационных моделей
Информационные модели - класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы.
Граница между вербальными, математическими и информационными моделями может быть проведена весьма условно; возможно, информационные модели следовало бы считать подклассом математических моделей. Однако, в рамках информатики как самостоятельной науки, отдельной от математики, физики, лингвистики и других наук, выделение класса информационных моделей является целесообразным.
Статические информационные модели. Любая система существует в пространстве и времени. В каждый момент времени система находится в определённом состоянии, которое характеризуется составом элементов, значениями их свойств, величиной и характером взаимодействия между элементами и т.д.
Модели, описывающие состояние системы в определённый момент времени, называются статическими информационными моделями.
В физике примером статических информационных моделей являются модели, описывающие простые механизмы, в биологии – модели строения растений и животных, в химии – модели строения молекул и кристаллических решёток.
Динамические информационные модели. Состояние систем изменяется во времени, т.е. происходят процессы изменения и развития систем.
Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными моделями.
В физике динамические информационные модели описывают движение тел, в биологии – развитие организмов или популяции животных, в химии – процессы прохождения химических реакций.
По способу представления различают следующие виды информационных моделей — рис. 1.
Рис. 2 . Виды информационных моделей
Образные информационные модели. Полученная со спутника фотография (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (например, на бумаге)