Kun henkilö kuulee sanat “malli” ja “mallintaminen”, mielikuviensa läpi kulkee yleensä kuvia lapsuudestaan: pienet kopiot autoista ja lentokoneista, maapallo, mannekiini, rakennusmallit ... Nämä ja monet muut asiat heijastavat usein joitain todellisten esineiden tai esineiden yleisiä ominaisuuksia tai toimintoja, vain yksinkertaisemmassa muodossa. Tällaisia malleja käyttämällä voidaan helpommin selittää alkuperäisen ominaisuudet. Tietomalli esimerkit, jotka selittävät selvästi monet vaikeista ymmärrettävistä prosesseista, ovat myös mallinnuksen perusvaatimusten alaisia.
tavoitteet
Edellä esitetty voi johtaa tähän johtopäätökseen: mallien, jotka ovat samanlaisia kuin todelliset esineet tai prosessit, ei saisi heijastaa kaikkia alkuperäisten ominaisuuksia, vaan vain niitä ominaisuuksia, jotka vaativat niiden käyttöä tietyssä tilanteessa. Objektin kaikkia ominaisuuksia ei tarvitse näyttää kaikilla - tämä voi johtaa mallin monimutkaistumiseen ja käytön haitoihin. Siksi on erittäin tärkeää ymmärtää, mihin tarkoitukseen malli luotiin, mitkä sen parametrien tulisi näkyä tässä tapauksessa. Mallinnettaessa on ehdottomasti noudatettava tällaista loogista ketjua: "objekti - tavoite - malli".
Tietomalli. Esimerkit. Järjestelmäanalyysi
Mallintamistavoitetta muodostettaessa nousee esiin kysymys tulevaisuuden mallin luonteen laadun oikeellisuudesta ja täydellisyydestä. Mallinnusobjektin kuvausta kutsutaan usein termiin "informaatiomalli". Esimerkkejä sen käytöstä voidaan nähdä eri muodoissa: graafisena, sanallisena, taulukoisena, matemaattisena ja monina muina. Mitä tarkempi informaatiomalli, sitä laadullisemmin ja täydellisemmin se näyttää alkuperäisen objektin ominaisuuksien kokonaisuuden. Siksi on välttämätöntä valita mallinnukseen vain tarvittavat parametrit ja luoda niiden välillä suhteet. Tätä prosessia kutsutaan järjestelmäanalyysiksi.
Esityslomake
Yksi informaatiomallin ominaisuuksista on sen esitysmuoto, joka liittyy läheisesti kuvan luomiseen. Jos yksi hankkeen vaatimuksista on sen näkyvyys, käytetään graafista informaatiomallia. Esimerkkejä tästä ei ole vaikea löytää: sähköpiirit, alueen kartat, erilaiset kuvaajat ja piirrokset. Lisäksi samat tiedot, esimerkiksi graafi kuukauden lämpötilasta, voidaan esittää eri muodoissa, esimerkiksi taulukko- tai tekstimuodossa.
Simulaation käyttäminen
Kun informaatiomalli muodostuu, sen parametreja voidaan käyttää todellisen objektin tutkimiseen, sen käyttäytymisen ennustamiseen eri olosuhteissa ja laskelmien suorittamiseen. Käytä usein sekalaisia tietomalleja. Esimerkkejä tämän mallinnusmuodon käytöstä löytyy usein rakentamisesta, kun muodostetaan monimutkaisen esineen, esimerkiksi rakennuksen, yksittäiset ominaisuudet ja ne heijastuvat piirustusten, lujuuden ja sallittujen kuormitusten matemaattisten laskelmien muodossa.
Toinen silmiinpistävä esimerkki sekoitetusta tietomallista on maantieteellinen kartta, jossa on topografiset symbolit, kirjoitukset, taulukot. Tällainen malli voidaan esittää myös kaavioiden, kaavioiden, taulukoiden ja kaavioiden muodossa. Viimeksi mainitut on ehdollisesti jaettu karttoihin, vuokaavioihin ja graafiin.
luokitus
Tietomallien kanssa työskentelemisen helpottamiseksi ne on ehdollisesti jaettu useisiin suuriin lohkoihin: käyttöalueen, aikakertoimen, tietämyksen haaran ja esitysmuodon mukaan.Ne voidaan jakaa myös rakennetyypin (taulukko, hierarkkinen ja verkko), datan esitysmuodon (allekirjoitettu ja kuva-allekirjoitettu) ja kohteen (objektin tai prosessin ominaisuuksien kuvaus) muodon mukaan.
Seuraavaksi pohdimme, missä tarkalleen tapaamme tietomallin, esimerkkejä ja sen käyttömuotoja ei myöskään voida sivuuttaa. Mainitsemme vain yleisesti käytetyt lajit.
Tyypillisiä esimerkkejä kuviollisesta tietomallista
Tämän tyyppiset mallit erotellaan graafisella kuvalla esineestä, joka on kiinnitetty johonkin tietovälineelle (kalvo, paperi, pahvi).
Tämän tyyppiset mallit voidaan liittää useisiin valokuviin, piirroksiin ja grafiikoihin. Esimerkkejä mielikuvituksellisista tietomalleista löytyy usein oppilaitoksista, joissa julisteet tarjoavat paljon tietoa graafisessa muodossa. Toinen vaihtoehto sen käyttöön ovat minkä tahansa koulukirjan kuvat, kuten kaavio joukkojen rakentamisesta Stalingradin taisteluun. Esimerkkejä kuviollisesta informaatiomallista voidaan nähdä tieteellisissä organisaatioissa, joissa esineet erotetaan niiden ulkoisella ominaisuudella.
Mallien luokittelu ajan mukaan
Mallit voivat olla staattisia ja dynaamisia. Kohteen ominaisuudet tietyssä aikakehyksessä kuvataan staattisilla tietomalleilla. Esimerkkejä niiden käytöstä löytyy taloa rakennettaessa, kun otetaan huomioon sen lujuus ja staattisen kuormituksen kestävyys. Tai hammaslääketieteessä, joka kuvaa potilaan suuontelon tilaa nykyisen annon aikana: täyttöjen lukumäärää, vikojen olemassaoloa jne.
Jos tarkastellaan potilaan tilan muutosten dynamiikkaa useissa vaiheissa tai useiden vuosien ajan, niin dynaamista mallia käytetään kuvaamaan samoja ominaisuuksia.
Esimerkkejä dynaamisista tietomalleista kohdataan työskennellessä tekijöiden tai ominaisuuksien kanssa, jotka muuttuvat ajan myötä. Niitä ovat lämpötilan muutokset, seismiset värähtelyt jne.
Sanalliset kuviot
Sanalliset mallit, jotka esitetään puhekielisessä tai henkisessä muodossa, kuuluvat myös informatiivisiin malleihin. Niitä kutsutaan myös "sanallisiksi tietomalleiksi". Esimerkkejä tällaisesta mallinnuksesta voidaan havaita ajon aikana: henkilö analysoi tietilanteen, liikennevalojen merkinnät, vierekkäisten autojen nopeuden jne. Tässä tapauksessa kehitetään tietty käyttäytymismalli. Jos nykyinen tilanne on mallinnettu oikein, tämä polun segmentti on turvallinen. Jos ei, onnettomuuden todennäköisyys on korkea.
Sanallisiin malleihin sisältyy myös riimi, joka leimahti runoilijan aivojen läpi, tai kuva maisemasta taiteilijan mielen edessä, jota ei ole vielä sovellettu kankaalle.
Kuvaileva tietomalli, joka on esineen kirjallinen tai suullinen kuvaus kielen avulla, kuuluu myös sanallisiin tyyppeihin. Esimerkki kuvaavasta tietomallista: proosa kaunokirjallisuudessa, kuvaukset kaunokirjallisuudessa, tapahtumien ja esineiden sanallinen kuvaus.
Kyltimallit
Jos kohteen ominaisuudet ilmenevät erikoismerkeinä, jotka esitetään muodollisen kielen avulla, niin ne ovat ikonisia informaatiomalleja. Esimerkkejä niistä ympäröi meitä kaikilta puolilta: kuvaajat, kaaviot, tekstit jne. 
Merkkimallit ja sanalliset mallit ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa: mielenkuvan voi pukeutua merkkimuotoon ja merkkimalli muodostaa tietyn mielenkuvan. Esimerkiksi luettuaan ilmiön kuvauksen, ihminen luo mallinsa itselleen ja voi tavata tämän ilmiön elämässä ja tunnistaa hänet muodostuneella mallilla.
Kyltitietomallit voidaan jakaa geometrisiin, sanallisiin, matemaattisiin, rakenteellisiin, loogisiin ja erityisiin.
Matemaattiset mallit
Merkkivaihtoehtona voit harkita matemaattista tietomallia.Sen erityispiirre on, että ominaisuudet, parametrit tai prosessit esitetään matemaattisilla kaavoilla. Tämä näkymä kuvaa myös objektien kvantitatiivisten ominaisuuksien välistä suhdetta. Esimerkiksi, kun tiedämme kehon massan, voimme laskea sen vapaan pudotuksen nopeuden tietyssä ajankohdassa. Lisäksi tietoobjektit esitetään yleensä matemaattisina.
Matemaattiset mallit voidaan jakaa moniin tyyppeihin: staattiset, dynaamiset, diskreetit, jatkuvat, simulaatiot, todennäköisyydet, loogiset, useita, algoritmiset, pelit jne.
Taulumallit
Malli, jonka objektit tai ominaisuudet on esitetty luettelossa ja joiden arvot sijaitsevat suorakaiteen taulukon soluissa, kutsutaan taulukkoksi. Tämä on yksi yleisimmistä tiedonsiirtotyypeistä. Taulukoiden avulla on mahdollista muodostaa staattisia ja dynaamisia tietomalleja eri sovellusalueille. Elämässä käytämme tätä esimerkiksi luotaessa kuljetusaikataulua, TV-ohjelmaa, sääpäiväkirjaa jne.
Taulukoita koskevat tietomallit
Taulukoita on kolmen tyyppisiä: binaarinen, "esine-ominaisuus", "esine-esine". Jotta voisit antaa esimerkkejä taulukkomerkinnästä, sinun on jäsentättävä niiden rakenne.
"Objekti-objekti" -tyyppisissä taulukoissa ensimmäinen rivi ja ensimmäinen sarake luettelevat kohteita. Jäljellä olevat solut heijastavat niiden välistä suhdetta. Taulukko, jonka sarakkeissa ja riveissä on kaupunkien nimet, ja sisältö osoittaa niiden välisen suhteen kvalitatiivisen luonteen (suoran tien läsnäolon), voi toimia esimerkkinä "esine-esine" -tyypistä.
"Objekti-ominaisuus" -tyyppisissä taulukoissa kukin rivi sisältää yhden objektin tai tapahtuman parametrit ja sarakkeet sisältävät tietoja niiden ominaisuuksista tai ominaisuuksista. Esimerkki tällaisesta rakenteesta voi olla tietoa sääolojen muutoksista eri päivinä.
Hierarkkiset ja verkkotietomallit
Taulukkomallit ovat käteviä pienille esineiden järjestelmille. Kun luodaan monimutkaista järjestelmää, mallista voi tulla liian suuri ja hankala käyttää juuri siksi, että se on esitetty suorakaiteen muotoisena taulukkona. Esimerkiksi, jos luot taulukkokaavion metrolinjasta asemiobjektien kanssa ja ilmoitat, onko niiden välillä siirtymä vai leikkauspiste, niin tällaisessa taulukossa on valtava redundanssi - yli kymmenentuhatta arvoa, ja sen käyttö on erittäin vaikeaa.
Hierarkkiset järjestelmät esitetään yleensä graafisessa muodossa, kuvaajina - tasojen välillä jakautuneiden kohteiden väliset yhteydet. Kaikki ylemmän tason elementit koostuvat alemmista elementeistä, ja alemman tason elementit kuuluvat vain yhteen korkeamman tason elementtiin. Erityinen esimerkki tämän tyyppisestä mallista on sukupuu.
Verkkomallit ovat pienempiä, koska ne heijastavat tärkeimpiä yhteyksiä esineiden välillä. Useimmiten ne esitetään graafisessa muodossa. Esimerkki tällaisesta verkkomallista on metrolinjakaavio.
Tietomallien käyttö mallinnusprosessissa tietokoneella
Simulaatioiden tekeminen on kätevää tietotekniikan avulla. Itse prosessi voidaan jakaa useisiin vaiheisiin.
Ensin suoritetaan tietomallin rakentaminen: meneillään olevan tutkimuksen määrittäminen, tätä tavoitetta vastaavien tärkeiden kohdeparametrien allokointi, ei-välttämättömien parametrien poistaminen.
Toisessa vaiheessa luodaan virallinen malli: kuvaileva tietomalli ilmaistaan muodollisella kielellä, määrien väliset suhteet vahvistetaan ja niiden muutokselle asetetaan tarvittavat rajoitukset.
Seuraavassa vaiheessa formalisoitu malli muunnetaan tietokonemalliksi, ts. Algoritmin laatimiseksi, laskelmien suorittamiseksi, ohjelmien kirjoittamiseksi tai erikoistuneiden ohjelmistojen käyttämiseksi.
Tarkistettuasi mallin luomisen oikeellisuuden ja sen sopivuuden aiottuun tarkoitukseen, suora käyttö alkaa. Korjaus tehdään tarvittaessa.
Tietotekniikan käyttö yksinkertaistaa merkittävästi informaatiomallien luomista, niiden muuttamista, korjaamista. Simuloitu esine on mahdollista sijoittaa mihin tahansa ympäristöön ja tarkistaa sen käyttäytyminen tai ominaisuuksien muuttuminen eri olosuhteissa altistamatta sitä näille tekijöille.
