Формализация и визуализация информационных моделей

На протяжении своей истории человечество использова­ло различные способы и инструменты для создания инфор­мационных моделей. Эти способы постоянно совершенство­вались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков. В настоящее время информа­ционные модели обычно строятся и исследуются с использо­ванием современных компьютерных технологий.

Описательные информационные модели. Описательные информационные модели отображают объекты, процессы и явления качественно, т. е. не используя количественных характеристик. Описательные информационные модели обыч­но строятся с использованием естественных языков и рисунков.

Знаковые системы

В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели. Так, гелиоцентрическая модель мира Коперника на естественном языке формулировалась следую­щим образом:

• Земля вращается вокруг Солнца, а Луна вращается вокруг Земли;

• все планеты вращаются вокруг Солнца.

Рис. 5.12.Описательная модель гелиоцентрической системы мира Коперника

Однако более наглядно ее представление в виде рисунка (рис. 5.12).

В физике явление электростатического взаимодействия двух зарядов описывается на естественном языке так: «Два одноименных заряда отталкиваются, а два разноимен­ных притягиваются».

Для наглядности можно нарисовать линии напряжен­ности электростатического поля и эквипотенциальные по­верхности

В химии строение молекулы воды можно качественно описать на естественном языке: «Молекула

воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода».

Для наглядности строение моле­кулы можно нарисовать (рис. 5.14).

Формализация информационных моделей. С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели. Математика является широко используемым фор­мальным языком. С использованием математических поня­тий и формул строятся математические модели. Математика включает различные формальные языки, с некоторыми из ко­торых (алгебра и геометрия) вы знакомитесь в школе.

В естественных науках (физике, химии и др.) строятся формальные модели явлений и процессов. В большинстве случаев для этого применяется универсальный математический язык алгебраических формул. Однако в некоторых случаях используются специализированные формальные языки (в химии язык химических формул, в музыке нотная грамота и т. д.).

Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему мира, открыв закон всемирного тяготения и законы механики и записав их в виде формул.