На этом этапе выясняются свойства, состояния, действия и другие характеристики элементарных объектов в любой форме: устно, в виде схем, таблиц. Формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т. е. информационная модель.
Модели должны отражать наиболее существенные признаки, свойства, состояния и отношения объектов предметного мира. Именно они дают полную информацию об объекте. Она может быть разносторонней и весьма обширной. Представьте себе, что нужно отгадать загадку. Вам предлагают перечень свойств реального предмета: круглое, зеленое, глянцевое, прохладное, полосатое, звонкое, зрелое, ароматное, сладкое, сочное, тяжелое, крупное, с сухим хвостиком...
Список можно продолжать, но вы, наверное, уже догадались, что речь идет об арбузе. Информация о нем дана самая разнообразная: и цвет, и запах, и вкус, и даже звук... Очевидно, ее гораздо больше, чем требуется для решения этой задачи. Попробуйте выбрать из всех перечисленных признаков и свойств минимум, позволяющий безошибочно определить объект. В русском фольклоре давно найдено решение:
«Сам алый, сахарный, кафтан зеленый, бархатный».
Если бы информация предназначалась художнику для написания натюрморта, можно было ограничиться следующими свойствами объекта: круглый, большой, зеленый, полосатый. Чтобы вызвать аппетит у сладкоежки выбрали бы другие свойства: зрелый, сочный, ароматный, сладкий. Для человека, выбирающего арбуз на бахче, можно было бы предложить следующую модель: крупный, звонкий, с сухим хвостиком.
Этот пример показывает, что информации не обязательно должно быть много. Важно, чтобы она была «по существу вопроса», т. е. соответствовала цели, для которой используется. Например, в школе учащиеся знакомятся с информационной моделью кровообращения. Этой информации достаточно для школьника, но мало для тех, кто проводит операции на сосудах в больницах.
Чтобы изучить объект, человек собирает о нем информацию. Некоторые свойства объекта буквально «бросаются в глаза». Например, цветок желтый, молния сверкает. Но как только ставится вопрос, а почему объект обладает тем или иным свойством, начинается его целенаправленное изучение. В зависимости от того, с какой целью он исследуется, какими средствами и знаниями обладает человек, будет получена разная по объему информация.
Какие сведения могут получить о растущем на лугу цветке биолог, медик или же усердная ученица?
Биолог сравнит его с другими, уже известными цветами, изучит его корневую систему, стебель, клеточное строение, особенности почвы.
Медик заинтересуется химическим составом растения, чтобы выявить полезные и вредные вещества, содержащиеся в нем. В дальнейшем это растение может быть использовано в медицине.
Девочка зарисует внешний вид цветка, запомнит залах, проверит, как долго может простоять в воде сорванное растение, запишет время года, когда оно зацвело.
Или, например: что можно узнать, наблюдая такое природное явление, как радуга?
Художник обратит внимание на плавные переходы от цвета к цвету, выделит семь основных цветов и поймет законы их смешения.
Физик, применив законы распространения света, объяснит, что радуга — это преломление солнечных лучей в капельках дождя. Зная суть явления, он способен создать реальную модель радуги в лабораторных условиях.
Мальчик, впервые увидевший радугу, запомнит ее поразительную красоту и поделится своими впечатлениями с ребятами, которые еще не встречались с подобным природным чудом. И по его рассказам они смогут узнать радугу.
Значит, один и тот же объект можно рассматривать с разных точек зрения и, соответственно, описывать его по-разному. Некоторые свойства объекта можно записать в виде формул, связывающих различные параметры. Например, закон сохранения массы при химических реакциях или законы преломления света и т. д. Для описания объектов, их свойств и отношений можно использовать различные схемы, рисунки, знаковые системы, числовые характеристики. И хотя информация не может заменить реальный объект, но каждое такое описание будет с разной степенью точности его характеризовать.
В информационной модели параметры объекта и его составляющих представлены в числовой, текстовой или иной форме, а действия в ходе исследования — в виде процессов обработки информации.
Информационные модели играют очень важную роль в жизни человека.
Знания, получаемые вами в школе, имеют вид информационной модели, предназначенной для целей изучения предметов и явлений.
Уроки истории дают возможность построить модель развития общества, а знание ее позволяет строить собственную жизнь, либо повторяя ошибки предков, либо учитывая их.
На уроках географии вам сообщают информацию о географических объектах: горах, реках, странах и пр. Это тоже информационные модели. Многое, о чем рассказывается на занятиях по географии, вы никогда не увидите в реальности.
На уроках химии информация о свойствах разных веществ и о законах их взаимодействия подкрепляется опытами, которые есть не что иное, как реальные модели химических процессов.
Солнце — центральное светило нашей планетной системы, дающее свет и тепло, а значит, жизнь и питание всему сущему на Земле. На уроках астрономии вам рассказывают о нем и показывают различные модели, как, например, на рис. 2.8.
Информационная модель никогда не характеризует объект полностью, да и не должна делать этого. Для одного и того же объекта можно, построить различные информационные модели.
Рис. 2.8. Модель Солнца
Выберем для моделирования такой объект, как «человек». Человека можно рассмотреть с различных точек зрения: как отдельного индивидуума и как человека вообще.
Если иметь в виду конкретного человека, то можно построить модели, которые представлены в табл. 2.1—2.3.
Таблица 2.1. Информационная модель ученика
Таблица 2.2. Информационная модель посетителя школьного медкабинета
Таблица 2.3. Информационная модель работника предприятия
Если рассматривать человека как биологический вид, то можно построить информационные модели, описывающие строение или функционирование различных систем организма, например нервной системы или системы кровообращения.
Рассмотрим и другие примеры различных информационных моделей для одного и того же объекта.
Многочисленные свидетели преступления сообщили разнообразную информацию о предполагаемом злоумышленнике — это их информационные модели. Представителю милиции следует выбрать из потока сведений наиболее существенные, которые помогут найти преступника и задержать его. У представителя закона может сложиться не одна информационная модель бандита. От того, насколько правильно будут выбраны существенные черты и отброшены второстепенные, зависит успех дела.
Разнообразные информационные модели можно построить и для любой географической точки. Климатическая карта содержит сведения о климате, физическая карта — о горах, реках, лесах, полезных ископаемых. Есть специальные карты распространения животных, расположения промышленных объектов и многие другие. Каждая из них характеризует объект лишь с одной стороны. Но если бы всю эту информацию поместили на одном листе, вряд ли она оказалась бы удобной для восприятия.
Выбор наиболее существенной информации при создании информационной модели и ее сложность обусловлены целью моделирования.
Построение информационной модели является отправным пунктом этапа разработки модели.
Все входные параметры объектов, выделенные при анализе, располагают в порядке убывания значимости и проводят упрощение модели в соответствии с целью моделирования. При этом отбрасываются факторы, несущественные с точки зрения того, кто определяет модель. Если же отбросить наиболее существенные факторы, то модель окажется неверной.
В зависимости от количества определяющих факторов можно построить несколько моделей. Во многих исследованиях используется прием создания моделей для одного объекта, начиная с простейших — с минимальным набором определяющих параметров. Далее модели усложняются, т. е. вводятся те параметры, которые прежде были отброшены.
Иногда задача изначально может быть сформулирована в упрощенной форме. В ней четко поставлены цели и определены параметры модели, которые надо учесть.
Все элементарные объекты, выделенные при анализе, должны быть показаны во взаимосвязи. В информационной модели отображаются только бесспорные связи и очевидные действия. Такая модель дает первичную идею, определяющую дальнейший ход моделирования.
