Классификация видов моделей. По способу отражения свойств объекта (по возможности реализации)

1. Определение модели. Классификация.

Исследование значения моделирования должно начинаться с определения понятия "модель".

Слово "модель" означает: мера, образ, способ и т.д. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью. По мнению многих авторов, модель использовалась первоначально как изоморфная теория. После создания Декартом и Ферма аналитической геометрии моделью стало понятие подразумевающее теорию, которая обладает структурным подобием по отношению к другой теории. Две такие теории называются изоморфными, если одна из них выступает как модель другой, и наоборот.

С другой стороны, в таких науках о природе, как астрономия, механика, физика, химия, термин "модель" стал применяться для обозначения того, к чему даннная теория относится или может относиться, того, что она описывает. В А.Штофф отмечает, что здесь со словом "модель" связаны два близких, но несколько различных понятия. Под моделью в широком смысле понимают мысленно или практически созданную структуру, воспроизводящую часть действительности в упрощенной и наглядной форме. Таковы, в частности представления Анаксимандра о Земле как плоском цилиндре, вокруг которого вращаются наполненные огнем полые трубки с отверстиями. Модель в этом смысле выступает как некоторая идеализация, упрощение действительности, хотя сам характер и степень упрощения, вносимые моделью, могут со временем меняться.

В более узком смысле термин "модель" применяют тогда, когда хотят изобразить некоторую область явлений с помощью другой, более хорошо изученной, легче понимаемой. Так, физики 18 века пытались изобразить оптические и электрические явления посредством механических ("планетарная модель атома" - строение атома изображалось как строение солнечной системы).

Таким образом, в этих двух случаях под моделью понимается либо конкретный образ изучаемого объекта, в котором отображаются реальные или предполагаемые свойства, строение и т.д., либо другой объект, реально существующий наряду с изучаемым и сходный с ним в отношении некоторых определенных свойств или структурных особенностей. В этом смысле модель - не теория, а то, что описывается данной теорией - своеобразный предмет данной теории.

В научной литературе анализируется несколько понятий модели, но наиболее полное определение понятия "модель" дает В. А. Штофф в своей книге "Моделироваеие и философия". Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализуемая система, которая отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте.

В литературе, посвященной философским аспектам моделирования представлены различные классификационные признаки, по которым выделены различные типы моделей. Остановимся на некоторых из них.

Так называются такие признаки, как:

• способ построения (форма модели),
• качественная специфика (содержание модели).

По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Остановимся на группе материальных моделей. Несмотря на то, что эти модели созданы человеком, но они существуют объективно. Их назначение специфическое -воспроизведение структуры, характера, протекания, сущности изучаемого процесса:

• отразить пространственные свойства
• отразить динамику изучаемых процессов, зависимости и связи.

Материальные модели неразрывно связаны с объектами отношением аналогии В этом свете материальные модели делятся на мысленные и материальные.

Материальные модели неразрывно связаны с воображаемыми (даже, прежде, чем что-либо построить - сначала теоретическое представление, обоснование) эти модели остаются мысленными даже в том случае, если они воплощены в какой-либо материальной форме. Большинство этих моделей не претендует на материальное воплощение. По форме они могут быть:

а) Образные, построенные из чувтсвенно наглядных элементов.

б) Знаковые. В этих моделях элементы отноения и свойтсва моделиуемых явлений выражены при помощи определенных знаков.

в) Смешанные, сочетающие свойства и образных, и знаковых моделей.

Достоинства данной классификации в том, что она дает хорошую основу для анализа двух основных функций модели:

• практической (в качестве орудия и средства научного эксперимента)
• теоретической (в качестве специфического образа действительности, в котором содержатся элементы логического и чувственного, абстрактного и конкретного, общего и единичного).

Другая классификация есть у Б. А. Глинского в его книге "Моделирование как метод научного исследования", где наряду с обычным делением моделей по способу их реализации, они делятся и по характеру воспроизведения сторон оригинала:

• субстанциональные
• структурные
• функциональные
• смешанные

А.Н. Кочергин предлагает рассматривать и такие классификационные признаки, как: природа моделируемых явлений, степень точности, объем отображаемых свойств и др.

Дадим определение понятия моделирование. Моделирование - метод исследования объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (органических и неорганических систем, инженерных устройств, разнообразных процессов - физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объектов для определения либо улучшения их характеристик, рационализации способов их построения, управления и т.п. Моделирование может быть:

• предметным (исследование объекта на модели основных геометрических,физических, динамических, функциональных его характкристик)
• физическим (воспроизведение физических процессов)
• предметно-математическим (исследование физического процесса путем опытного изучения каких-либо явлений иной физической природы,но описываемых те ми же математическими соотношениями, что и моделируемый процесс)
• знаковым (расчетное моделирование, абстрактно-математическое)

• переход от натурального объекта к модели - построение модели (моделирование в собственном смысле слова).
• экспериментальное исследование модели.
• переход от модели к натуральному объекту, состоящий в перенесении результатов, полученных при исследовании, на этот объект.

Модель входит в эксперимент, не только замещая объект исследования, но и замещая условия, в которых изучается некоторый объект обычного эксперимента.

Обычный эксперимент предполагает наличие теоретического момента лишь в начальный момент исследования - выдвижение гипотезы, ее оценку и т.д. Теоретические соображения, связанные с конструированием установки, а также на завершающей стадии - обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение; в модельном эксперименте необходимо также обосновать отношение подобия между моделью и натуральным объектом и возможность экстраполировать на этот объект полученные данные.

• знание самой модели (ее структуры, процессов, функций) как системы, созданной с целью воспроизведения некоторого объекта.
• теоретические знания, посредством которых модель была построена

Имея в виду именно теоретические соображения и методы, лежащие в основе построения модели, можно ставить вопросы о том, на сколько верно данная модель отражает объект и насколько полно она его отражает. В таком случае возникает мысль о сравнимости любого созданного человеком предмета с аналогичными природными объектами и об истинности этого предмета. Но это имеет смысл лишь в том случае, если подобные предметы создаются со специальной целью изобразить, скопировать, воспроизвести определенные черты естественного предмета.

Таким образом, можно говорить о том, истинность присуща материальным моделям:

• в силу связи их с определенными знаниями;
• в силу наличия (или отсутствия) изоморфизма ее структуры со структурой моделируемого процесса или явления,

• в силу отношения модели к моделируемому объекту, которое делает ее частью познавательного процесса и позволяет решать определенные познавательные задачи.

Важнейший аспект, связанный с ролью моделирования в установлении истинности той или иной формы теоретического знания. Здесь модель можно рассматривать не только как орудие проверки того, действительно ли существуют такие связи, отношения, структуры, закономерности, которые формулируются в данной теории и выполняются в модели Успешная работа модели есть практическое доказательство истинности теории, то есть это часть экспериментального доказательства истинности этой теории

4.Особенности кибернетического моделирования.

В современном научном знании весьма широко распространена тенденция построения кибернетических моделей объектов самых различных классов. Кибернетический этап в исследовании сложных систем ознаменован существенным преобразованием "языка науки", характеризуется возможностью выражения основных особенностей этих систем в терминах теории информации и управления. Это сделало доступным их математический анализ. Кибернетическое моделирование используется и как общее эвристическое средство, и как искусственный организм, и как система-заменитель, и в функции демонстрационной. Использование кибернетической теории связи и управления для построения моделей в соответствующих областях основывается на максимальной общности ее законов и принципов: для объектов живой природы, социальных систем и технических систем.

Характеризуя процесс кибернетического моделирования, обращают внимание на следующие обстоятельства. Модель, будучи аналогом исследуемого явления, никогда не может достигнуть степени сложности последнего. При построении модели прибегают к известным упрощениям, цель которых -стремление отобразить не весь объект, а с максимальной полнотой охарактеризовать некоторый его "срез". Задача заключается в том, чтобы путем введения ряда упрощающих допущений выделить важные для исследования свойства.

Создавая кибернетические модели, выделяют информационно-управленческие свойства. Все иные стороны этого объекта остаются вне рассмотрения На чрезвычайную важность поисков путей исследования сложных систем методом наложения определенных упрощающих предположений Р. Эшби указывает, что в прошлом наблюдалось некоторое пренебрежение к упрощениям. Однако мы, занимающиеся исследованием сложных систем, не можем себе позволить такого пренебрежения. Исследователи сложных систем должны заниматься упрощенными формами, ибо всеобъемлющие исследования бывают зачастую совершенно невозможны. Анализируя процесс приложения кибернетического моделирования в различных областях знания, можно заметить расширение сферы применения кибернетических моделей: использование в науках о мозге, в социологии, в искусстве, в ряде технических наук. В частности, в современной измерительной технике нашли приложение информационные модели.

Использование ЭВМ в моделировании деятельности мозга позволяет отражать процессы в их динамике, но у этого метода в данном приложении есть свои сильные и слабые стороны. Наряду с общими чертами, присущими мозгу и моделирующему его работу устройству, такими, как:

• материальность
• закономерный характер всех процессов
• общность некоторых форм движения метерии
• отражение
• принадлежность к классу самоорганизующихся динамических систем, в которых заложены:

а) принцип обратной связи

б) структурно-функциональная аналогия

в) способность накапливать информацию есть существенные отличия, такие как:

1. моделирующему устройству присущи лишь низшие формы движения -физическое, химическое, а мозгу кроме того - социальное, биологическое;

2. процесс отражения в мозге человека проявляется в субъективно-сознательном восприятии внешних воздействий. Мышление возникает в результате взаимодействия субъекта познания с объектом в условиях социальной среды;

3. в языке человека и машины. Язык человека носит понятийный характер.

Свойства предметов и явлений обобщаются с помощью языка. Моделирующее устройство имеет дело с электрическими импульсами, которые соотнесены человеком с буквами, числами. Таким образом, машина "говорит" не на понятийном языке, а на системе правил, которая по своему характеру является формальной, не имеющей предметного содержания.

Использование математических методов при анализе процессов отражательной деятельности мозга стало возможным благодаря некоторым допущениям, сформулированным Маккаллоком и Питтсом. В их основе - абстрагирование от свойств естественного нейрона, от характера обмена веществ и т.д. - нейрон рассматривается с чисто функциональной стороны. Существующие модели, имитирующие деятельность мозга (Ферли, Кларка, Неймана, Комбертсона, Уолтера, Джоржа, Шеннона, Аттли, Берля и др.) отвлечены от качественной специфики естественных нейронов. Однако, с точки зрения изучения функциональной стороны деятельности мозга это оказывается несущественным

Успехи, полученные при изучении деятельности мозга в информационном аспекте на основе моделирования, по мнению Н.М.Амосова, создали иллюзию, что проблема закономерностей функционирования мозга может быть решена лишь с помощью этого метода. Однако, по его же мнению, любая модель связана с упрощением, в частности:

• не все функции и специфические свойства учитываются,
• отвлечение от социального, нейродинамического характера.

Таким образом, делается вывод о критическом отношении к данному методу. Нельзя переоценивать его возможности, но вместе с тем, необходимо его широкое применение в данной области с учетом разумных ограничений.

Итак, моделирование является достаточно мощным инструментом в познании окружающего мира, ведь невозможно наблюдать какое-нибудь явление тогда когда это необходимо человеку, а моделирование этого процесса пусть и не полно, но отражает его сущность и дает возможность при исследовании явления обратить внимание на более мелкие детали процесса или те которые не удалось отобразить в модели. В добавок к этому человек мысленно тоже у себя в голове строит модель процесса которого он исследует.

1. 
   Представление объекта реального мира с помощью некоторого набора его характеристик, существенных для решения данной информационной задачи.
2. 
   Абстракция предметов реального мира, объединяемых общими характеристиками и поведением.
3. 
   Связь между объектом и его характеристиками.
4. 
   Каждая отдельная характеристика, общая для всех возможных экземпляров

1. 
   Физической природы объекта.
2. 
   Предназначения объекта.
3. 
   Цели исследования объекта.
4. 
   Информационной сущности объекта.

1. 
   Материальный или мысленно представляемый объект, замещающий в процессе исследования исходный объект с сохранением наиболее существенных свойств, важных для данного исследования.
2. 
   Формализованное описание объекта в виде текста на некотором языке кодирования, содержащем всю необходимую информацию об объекте.
3. 
   Программное средство, реализующее математическую модель.
4. 
   Описание атрибутов объектов, существенных для рассматриваемой задачи и связей между ними.

1. 
   Натурные, абстрактные, вербальные.
2. 
   Абстрактные, математические, информационные.
3. 
   Математические, компьютерные, информационные.
4. 
   Вербальные, математические, информационные

1. 
   Обработка данных об объекте реального мира с учетом связи между объектами.
2. 
   Усложнение модели, учитывая дополнительные факторы, которые были ранее проинформированы.
3. 
   Исследование объектов, основанное на компьютерном экспериментировании с их математическими моделями.
4. 
   Представление объекта в виде текста на некотором искусственном языке, доступном компьютерной обработке.

1. 
   Обозначение и наименование объекта.
2. 
   Замена реального объекта соответствующей ему моделью.
3. 
   Нахождение аналитического решения, которое дает информацию об исследуемом объекте.
4. 
   Описание процессов возникновения, обработки и передачи информации в изучаемой системе объектов.

1. 
   Этап перехода от содержательного описания связей между выделенными признаками объекта к описанию, использующему некоторый язык кодирования.
2. 
   Замена реального предмета знаком или совокупностью знаков.
3. 
   Переход от нечетких задач, возникающих в реальной действительности, к формальным информационным моделям.
4. 
   Выделение существенной информации об объекте.

1. 
   Процесс, определяемый совокупностью средств и методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы материала.
2. 
   Изменение исходного состояния объекта.
3. 
   Процесс, использующий совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.
4. 
   Совокупность определенных действий, направленных на достижение поставленной цели.

1. 
   
2. 
   Современная технология исследования объектов.
3. 
   Изучение физических явлений и процессов с помощью компьютерных моделей.
4. 
   Реализация математической модели в виде программного средства.

1. 
   Представление объекта в виде теста на некотором искусственном языке, доступном компьютерной обработке.
2. 
   Совокупность информации, характеризующая свойства и состояние объекта, а также взаимосвязь с внешним миром.
3. 
   Модель в мысленной или разговорной форме, реализованная на компьютере.
4. 
   Метод исследования, связанный с вычислительной техникой.

1. 
   Выбор численного метода - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере.
2. 
   Построение математической модели - выбор численного метода - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере, анализ решения.
3. 
   Разработка модели - разработка алгоритма - реализация алгоритма в виде программного средства.
4. 
   Построение математической модели - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере, анализ решения.

Конец формы

Начало формы

19. Укажите один из этапов моделирования
систематизация
анализ результатов
построение
вычисление

Конец формы

Начало формы

20. Как называется граф, предназначенный для отображения
подчинённости между объектами?
схемой
сетью
таблицей
дерево Конец формы

1.Результатом процесса формализации является:
описательная модель
математическая модель
графическая модель
предметная модель

Конец формы

Начало формы

2. Материальной моделью является:
макет самолёта
карта
чертёж
диаграмма

Конец формы

Начало формы

3. Информационной моделью является:
анатомический муляж
макет здания
модель самолёта
диаграмма

Конец формы

Начало формы

4. Информационной моделью организации занятий
в школе является:
свод правил поведения учащихся
список класса
расписание уроков
перечень учебников

Конец формы

Начало формы

5. Генеалогическое дерево семьи является:


сетевой информационной моделью

Конец формы

Начало формы

6. Из скольких объектов, как правило, состоит система
из нескольких
из одного
из бесконечного числа
она не делима

Конец формы

Начало формы

7. Модель есть замещение изучаемого объекта аналогом,
который отражает
все стороны данного объекта
некоторые стороны данного объекта
существенные стороны данного объекта
все ответы верны

Конец формы

Начало формы

8. Процесс построения моделей называется:
моделирование
конструирование
экспериментирование
проектирование

Конец формы

Начало формы

9. Информационная модель, состоящая из строк и
столбцов, называется:
таблица
график
схема
чертёж

Конец формы

Начало формы

10. Схема электрической цепи является:
табличной информационной моделью
иерархической информационной моделью
графической информационной моделью
словесной информационной моделью

Конец формы

Начало формы

11. Инструментом моделирования является:
сканер
компьютер
принтер
монитор

a) представление объекта реального мира с помощью некоторого набора его характеристик, существенных для решения данной информационной задачи;

b) абстракция предметов реального мира, объединяемых общими характеристиками и поведением;

c) связь между объектом и его характеристиками;

d) каждая отдельная характеристика, общая для всех возможных экземпляров.

2) Выбор вида модели зависит от:

a) физической природы объекта;

b) предназначения объекта;

c) цели исследования объекта;

d) информационной сущности объекта.

Что такое информационная модель объекта?

a) материальный или мысленно представляемый объект, замещающий в процессе исследования исходный объект с сохранением наиболее существенных свойств, важных для данного исследования;

b) формализованное описание объекта в виде текста на некотором языке кодирования, содержащем всю необходимую информацию об объекте;

c) программное средство, реализующее математическую модель;

d) описание атрибутов объектов, существенных для рассматриваемой задачи и связей между ними.

4) Укажите классификацию моделей в узком смысле слова:

a) натурные, абстрактные, вербальные;

b) абстрактные, математические, информационные;

c) математические, компьютерные, информационные;

d) вербальные, математические, информационные.

5) Целью создания информационной модели является:

a) обработка данных об объекте реального мира с учетом связи между объектами;

b) усложнение модели, учитывая дополнительные факторы, которые были ранее проинформированы;

c) исследование объектов, основанное на компьютерном экспериментировании с их математическими моделями;

d) представление объекта в виде текста на некотором искусственном языке, доступном компьютерной обработке.

6) В основе информационного моделирования лежит:

a) обозначение и наименование объекта;

b) замена реального объекта соответствующей ему моделью;

c) нахождение аналитического решения, которое дает информацию об исследуемом объекте.

7) Формализация – это:

a) этап перехода от содержательного описания связей между выделенными признаками объекта к описанию, использующему некоторый язык кодирования;

b) замена реального предмета знаком или совокупностью знаков;

c) переход от нечетких задач, возникающих в реальной действительности, к формальным информационным моделям;

d) выделение существенной информации об объекте.

8) Информационной технологией называется:

a) процесс, определяемый совокупностью средств и методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы материала;

b) изменение исходного состояния объекта;

c) процесс, использующий совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления;

d) совокупность определенных действий, направленных на достижение поставленной цели.

Что называют имитационным моделированием?

a) метод исследования, связанный с вычислительной техникой;

b) современная технология исследования объектов;

c) метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили в действительности;

d) реализация математической модели в виде программного средства.

Что такое компьютерная информационная модель?

a) представление объекта в виде теста на некотором искусственном языке, доступном компьютерной обработке;

b) совокупность информации, характеризующая свойства и состояние объекта, а также взаимосвязь с внешним миром;

c) модель в мысленной или разговорной форме, реализованная на компьютере;

d) метод исследования, связанный с вычислительной техникой.

11) Компьютерный эксперимент состоит из последовательности этапов:

a) выбор численного метода - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере;

b) построение математической модели - выбор численного метода - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере, анализ решения;

c) разработка модели - разработка алгоритма - реализация алгоритма в виде программного средства;

d) построение математической модели - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере, анализ решения.

Практическая часть

30-летняя женщина, доставлена в клинику СМП с жалобами на потливость, тремор и сонливость, перепады настроения, плаксивость, общую слабость, боли мигрирующего характера по всему телу. У больной сахарный диабет 1 типа (СД 1), выявленный 15 лет назад, тяжелого течения с постоянно изменяемой терапией в связи с рецидивирующими гипер- и гипогликемиями. При поступлении, уровень глюкозы в крови был 1,2 ммоль/л. Со слов пациентки, в течение недели она отмечала низкий уровень глюкозы в крови, хотя инсулин в это время не вводился.

У больной выявлена диабетическая макро- и микроангиопатия (нейропатия, ретинопатия). Сопутствующие заболевания: тиреоидит Хасимото (в фазе гипотиреоза) на замещающей терапии L-тироксином; и остеопороз, по поводу чего она принимает кальций и витамин D. Семейный анамнез: сахарный диабет, ишемическая болезнь сердца, у старшей сестры – тяжелый ВПС с неоднократными оперативными вмешательствами (умерла в возрасте 23 лет).

Пациентка впервые получала стационарное лечение и обследование 5 лет назад и за этот период причиной госпитализации всегда была плохой контроль диабета. 2 года назад после тяжелой преходящей гипогликемии, в клинике были сделаны все гормональные тесты (без патологии), доза инсулина была уменьшена, и пациентка была переведена на аналоги инсулина. Несмотря на изменения терапии, сахарный диабет оставался плохо контролируемым - от тяжелой гипогликемии до гипергликемии более 30 ммоль/л.

При осмотре при поступлении: общее состояние средней тяжести, настроение подавлено. Уменьшение подкожно-жировой клетчатки, зоны липодистрофии под гиперпигментированной кожей. Индекс массы тела 16,7 кг/м2 (рост 166 см, вес 46 кг). Сердцебиение ритмичное с частотой сердечных сокращений 110 уд / мин, шумы не выслушиваются. АД 90/60 мм рт. Пульс на периферических артериях слабого наполнения. В легких дыхание везикулярное, хрипов нет. ЧДД 17 в минуту. Живот мягкий, безболезненный. Диурез адекватный.

Во время пребывания в стационаре, были эпизоды гипогликемии с уровнем глюкозы в крови 1-2 ммоль/л с потерями сознания, что потребовало почти непрерывной инфузии глюкозы (инсулин не вводился), во время этих приступов производился анализ уровней С-пептида, инсулина, глюкозы крови:

В клиническом анализе крови: Hb 123 г/л, Эритроциты 4,0х1012/л, лейкоциты 9,9х109/л, тромбоциты 325х109/л, СОЭ 44 мм/ч.

В биохимическом анализе крови: белок 69 г/л, холестерин 4,21 ммоль/л, креатинин 73 мкмоль/л, АЛТ 31 ед/л, АСТ 35 ед/л, HbA1c 8,8 %. Электролиты крови: К+ 4,5 ммоль/л, Na+ 140 ммоль/л, Cl- 107 ммоль/л

Клинический анализ мочи: уд. вес 1025, pH 6, глюкоза отр., кетоны отр., эритроциты 0, лейкоциты 5-6 в п/зр.

Гликемический профиль:

С помощью ПК смоделируйте клинический процесс согласно примеру.

Тема 10: «Автоматизированное рабочее место (АРМ) врача лечебного отделения – основные функции и принципы работы»

1. Вопросы для проверки исходного (базового) уровня знаний:

1. Какие задачи решает АРМ врача, в чем заключается удобство его использования?

2. Какие две основные неотъемлемые группы функций АРМ врача вы знаете?

3. Перечислите основные функции АРМ врача поликлиники

4. Перечислите основные функции АРМ врача стационара

5. В чем отличие между АРМ врача стационара и АРМ врача поликлиники?

1. Целевые задачи:

3. Задания для самостоятельной работы по изучаемой теме:

1. В чем особенность АРМ врача? Почему нет смысла в «специализированных» АРМах?

2. Опишите процесс работы с журналом амбулаторного приема.

3. Как осуществляется поиск больного по БД.

4. Опишите процесс создания итоговых форм в АРМ врача.

Тесты для самоконтроля:

1) МИС- это:

a) совокупность программно-технических средств, баз данных и знаний, предназначенных для автоматизации различных процессов, протекающих в ЛПУ и системе здравоохранения;

b) совокупность программно-технических средств для автоматизации различных процессов, протекающих в ЛПУ и системе здравоохранения;

c) совокупность программно-баз данных и знаний, предназначенных для автоматизации различных процессов, протекающих в ЛПУ и системе здравоохранения;

d) совокупность программно-технических средств, баз данных и знаний, предназначенных для автоматизации различных процессов.

2) База данных АИС реанимации и интенсивной терапии создана на основе:

a) таблиц MS Excel;

3) Карты интенсивной терапии и их шаблоны основаны на основе...

a) таблиц MS Excel;

4) Для начала работы с АИС «ОРИТ» запустить файл:

a) RDB_v2.0.mdb;

b) RDB_v2.0.xls;

c) RDB_v2.0.dbf;

d) RDB_v2.0.exe.

5) Форма настроек базы состоит из:

a) списка отделений стационара;

b) списка отделений поликлиник;

c) списка осложнений;

d) списка причин смерти;

e) списка причин госпитализации;

f) диспетчера задач;

g) диспетчера связанных таблиц.

6) Изменить список пациентов можно:

a) изменяя параметры фильтрации в строке «кнопки основных функций»;

b) изменяя параметры фильтрации в «строке поиска»;

c) выбрав вкладку «отчеты и бланки»;

d) нажав клавишу F2.

7) Мастер добавления нового пациента открывается:

a) нажав кнопку «Новый пациент» в главной форме;

b) нажав клавишу F2;

c) нажав клавишу F4;

d) нажав клавишу F7.

Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму. Например, мелодия, родившаяся в голове композитора, бедт представлена в виде нот на бумаге.

18 Методы и технологии моделирования. Информационная модель объекта.

На современном этапе развития человечества нельзя найти такой области знания, в которой в той или иной мере не использовались бы модели. Науки, в которых обращение к модельному исследованию стало систематическим, не полагаются больше лишь на интуицию исследователя, а разрабатывают специальные теории, выявляющие закономерности отношений между оригиналом и моделью.

История моделирования насчитывает тысячи лет. Человек рано оценил и часто использовал в практической деятельности метод аналогий. Моделирование прошло долгий путь - от интуитивного аналогизирования до строгого научного метода. В настоящем пункте рассматриваются как общие вопросы моделирования, так и компьютерного математического моделирования в частности.

Термины "модель", "моделирование" являются неразрывно связанными, поэтому целесообразно обсуждать их одновременно.

Слово "модель" произошло от латинского слова "modelium", которое означает: мера, образ, способ и т.д. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью.

В энциклопедическом словаре "Информатика" под моделью объекта понимается "другой объект (реальный, знаковый или воображаемый), отличный от исходного, который обладает существенными для целей моделирования свойствами и в рамках этих целей полностью заменяет исходный объект".

В философской литературе можно найти близкие по смыслу определения, которые обобщаются так: "Модель используется при разработке теории объекта в том случае, когда непосредственное исследование его не представляется возможным вследствие ограниченности современного уровня знания и практики. Данные о непосредственно интересующем исследователя объекте получаются путем исследования другого объекта, который объединяется с первым общностью характеристик, определяющих качественно-количественную специфику обоих объектов".

В схожем определении В.А. Штоффа можно выделить такие признаки модели:

это мысленно представляемая или материально реализуемая система;

она воспроизводит или отображает объект исследования;

она способна замещать объекты;

ее изучение дает новую информацию об объекте.

В дискуссиях, посвященных гносеологической роли и методологическому значению моделирования, термин "моделирование" употреблялся как синоним познания, теории, гипотезы и т.п. Например, часто термин "модель" употребляется как синоним термина "теория" в случае, когда теория еще недостаточно разработана, в ней мало дедуктивных шагов, много упрощений, неясностей (например, в физике термин "модель" может употребляться для обозначения предварительного наброска или варианта будущей теории при условии значительных упрощений, вводимых с целью обеспечения поиска путей, ведущих к построению более точной и совершенной теории).

А.И. Уемов выделяет обобщенные признаки модели:

1. Модель не может существовать изолированно, потому что она всегда связана с оригиналом, т.е. той материальной или идеальной системой, которую она замещает в процессе познания.

2. Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и отлична от него, причем модель отражает те свойства и отношения оригинала, которые существенны для того, кто ее применяет.

3. Модель обязательно имеет целевое назначение".

Таким образом, модель - это упрощенный (в том или ином смысле) образ оригинала, неразрывно с ним связанный, отражающий существенные свойства, связи и отношения оригинала; система, исследование которой служит инструментом, средством для получения новой и (или) подтверждения уже имеющейся информации о другой системе.

Возвращаясь к понятию "моделирование", следует подчеркнуть (и этот факт подчеркивается в работах ученых, применяющих метод моделирования), что моделирование в широком смысле слова есть не только процесс построения модели, но и ее исследования.

Еще одно понятие, неразрывно связанное с моделированием, - формализация. Формализация - это один из этапов моделирования, в результате завершения которого, собственно, и появляется модель процесса или явления. Приведем выдержку из работы Н.П. Бусленко , где, на наш взгляд, отражены основные особенности этого процесса: "Формализации любого реального процесса предшествует изучение структуры составляющих его явлений. В результате этого появляется так называемое содержательное описание процесса, которое представляет собой первую попытку четко изложить закономерности, характерные для исследуемого процесса, и постановку прикладной задачи. Содержательное описание является исходным материалом для последующих этапов формализации: построения формализованной схемы процесса и модели для него". Более детально понятие и процесс формализации обсуждается в разделе "Этапы компьютерного математического моделирования".

Несколько слов о натурном и модельном экспериментах, о специфике модели в качестве средства экспериментального исследования в сравнении с другими экспериментальными средствами. Рассмотрение материальных моделей в качестве средств, орудий экспериментальной деятельности вызывает потребность выяснить, чем отличаются те эксперименты, в которых используются модели, от тех, где они не применяются. Под экспериментом понимается "вид деятельности, предпринимаемой в целях научного познания, открытия объективных закономерностей и состоящий в воздействии на изучаемый объект (процесс) посредством специальных инструментов и приборов". "Специфика эксперимента как формы практической деятельности в том, что эксперимент выражает активное отношение человека к действительности. В силу этого в гносеологии проводится четкое различие между экспериментом и научным познанием. Хотя всякий эксперимент включает и наблюдение как необходимую стадию исследования, однако в нем, помимо наблюдения, содержится и такой существенный для практики признак, как активное вмешательство в ход изучаемого процесса".

Существует особая форма эксперимента, для которой характерно использование действующих моделей в качестве специальных средств экспериментального исследования. Такая форма называется модельным экспериментом. В отличие от обычного эксперимента, где средства эксперимента так или иначе взаимодействуют с объектом исследования, здесь взаимодействия нет, так как экспериментируют не с самим объектом, а с его заместителем. При этом объект-заместитель и экспериментальная установка объединяются, сливаются в действующей модели в одно целое. Таким образом, обнаруживается двоякая роль, которую модель выполняет в эксперименте: она одновременно является и объектом изучения и экспериментальным средством.

Для модельного эксперимента характерны следующие основные операции:

1) переход от натурального объекта к модели - построение модели (моделирование в собственном смысле слова);

2) экспериментальное исследование модели;

3) переход от модели к натуральному объекту, состоящий в перенесении результатов, полученных при исследовании, на этот объект.

Модель входит в эксперимент, не только замещая объект исследования, но и может замещать условия, в которых изучается объект натурного эксперимента.

Натурный эксперимент предполагает наличие теоретического момента лишь в начальный момент исследования - выдвижение гипотезы, ее оценку и т.д., теоретические соображения, связанные с конструированием установки, а также на завершающей стадии - обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение; в модельном эксперименте необходимо также обосновать отношение подобия между моделью и натуральным объектом и возможность экстраполировать на этот объект полученные данные.

В информатике часто используется понятие "информационная модель". Отметим, что это понятие впервые встречается в работах В.М. Глушкова, было развито и детализировано В.К. Белошапкой и в настоящий момент прочно вошло в терминологический словарь науки "Информатика". Обратимся к статье .

Хочется подчеркнуть, что большинство авторов, оперирующих понятиями "информационная модель", "информационное моделирование" избегают определений типа "Информационной моделью называется…", что вполне объяснимо сложностью данного понятия. Энциклопедический словарь содержит следующие рассуждения на эту тему: "Специалистов, работающих в направлении информатики, объединяет, во-первых, центральная для информатики идея того, что информационные процессы обладают свойствами, не зависящими от их физического воплощения и общими для всех сфер природы и общества, и, во-вторых, общая схема информатизации, т.е. представления изучаемых явлений и решаемых задач в виде систем, перерабатывающих информацию. Эта схема выглядит так. Сначала создается информационная математическая модель изучаемого объекта. Виды этих моделей разнообразны: формальные системы, автоматы, сети Петри, игровые модели и др. Выбор вида модели зависит от информационной сущности объекта, а не от его физической природы". Здесь прослеживаются связь с математикой ("информационная математическая модель" рассматривается как нечто неразрывное) и предельно широкое толкование обсуждаемого понятия. Исходя из него, любое моделирование, отличное от создания материальных копий объекта (т.е. натурного моделирования), можно отнести к информационному.

Далее в статье обсуждаются различные аспекты информационного моделирования. Гораздо более общее определение дает "Толковый словарь по информатике", предлагая на выбор два прямых определения: информационная модель - это

а) "формализованное описание информационных структур и операций над ними",

б) "параметрическое представление процесса циркуляции информации, подлежащей автоматизированной обработке в системе управления".

Включение в понятие "информационное моделирование" практически всех видов моделей, имеющих отношение к процессу познания (поскольку это информационный процесс), целесообразнее заменить более узким: считать информационными моделями именно модели информации (данных и информационных процессов). Таким образом, масса численных и математических моделей сразу выпадает из круга информационных моделей.

В литературе, посвященной аспектам моделирования, представлены различные классификационные признаки, по которым выделены различные типы моделей. Остановимся на некоторых из них.

Так, В.А. Штофф называет такие признаки, как

способ построения (форма модели),

качественная специфика (содержание модели).

По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Назначение материальных моделей - специфическое воспроизведение структуры, характера, протекания, сущности изучаемого процесса.

Из материальных моделей можно выделить:

а) физически подобные модели (они сходны с оригиналом по физической природе и геометрической форме, отличаясь от него лишь числовыми значениями параметров - действующая модель электродвигателя, паровой турбины);

б) пространственно-подобные модели (сходство с оригиналом на основе физического подобия - макеты самолетов, судов);

в) математически подобные модели (не имеют с оригиналом ни физического, ни геометрического сходства, но объект и модель описываются одинаковыми уравнениями - аналогия между механическими и электрическими колебаниями).

В дальнейшем нас будут интересовать прежде всего идеальные (абстрактные) модели, поэтому остановимся на этом вопросе подробнее.

В статье А.В. Могилева и Е.К. Хеннера выделяются такие виды абстрактных (идеальных) моделей.

1. Вербальные (текстовые) модели. Эти модели используют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности.

2. Математические модели - очень широкий класс знаковых моделей (основанных на формальных языках над конечными алфавитами), широко использующих те или иные математические методы.

3. 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, отделенной от математики, физики, лингвистики и других наук, выделение информационных моделей в отдельный класс является целесообразным".

Вот какое определение понятия "математическое моделирование" предлагается в энциклопедическом словаре по информатике: "Математическое моделирование - это описание, воспроизведение, изучение и прогнозирование всевозможных процессов и явлений с помощью математических и вычислительных средств. Объект любой природы (физический, химический, биологический и т.д.), отображаемый с помощью математической модели, т.е. в терминах функций, уравнений, неравенств и других соотношений, может быть понят путем исследования и решения соответствующих математических задач." И далее, "математическое моделирование позволяет имитировать в принципе невоспроизводимые или нежелательные ситуации, например, прогноз погоды, траекторию космического корабля, последствия ядерной войны". Это определение близко автору настоящей работы в силу того, что, во-первых, хорошо согласуется с рассмотренным ранее понятием "моделирование" (в широком смысле), и, во-вторых, отвечает целям нашего курса.

По мере создания и совершенствования ЭВМ математическое моделирование все чаще использует мощнейшее техническое средство - компьютер. Более подробно об этом речь пойдет далее, а пока кратко обсудим основные этапы численного моделирования (компьютерного эксперимента).