Пример информационной модели: Информационные модели — урок. Информатика, 6 класс.

Примеры информационных моделей объектов

Услышав такие слова как «моделирование», «модель», человек представляет себе образы из своего детства: макеты домов, маленькие автомобили, самолеты, глобус. Именно с помощью таких упрощенных вариантов отражают функции и характеристики подлинных предметов и объектов. Глядя на примеры информационных моделей, намного проще понять суть и предназначение самого оригинала.

Основная цель моделирования

Примеры графических информационных моделей в повседневной жизни встречаются часто. Именно с их помощью можно наглядно представить сложность реальных процессов. Они являются подобием реальных предметов, но обладают только теми характеристиками, которые будут востребованы в определенной ситуации. Примеры информационных моделей показывают, что нет смысла наделять их абсолютно всеми характеристиками реального объекта. Ведь придется существенно усложнить структуру, ею будет неудобно пользоваться.

Важно понимать, какова основная цель создания модели, в какой ситуации она будет использоваться. Исходя из этих характеристик, создаваемую уменьшенную копию реального объекта наделяют определенными параметрами. В современном моделировании стараются придерживаться четкой последовательности. Она включает в себя создание самого объекта, постановку цели для сотворения уменьшенной копии, определение ее основных характеристик.

Системный анализ

Если анализировать примеры информационных моделей, необходимо остановиться на словесных, графических, математических, табличных вариантах. Попробуем выявить наиболее важные параметры, которые необходимы для моделирования, а также найти между ними взаимосвязь. Процесс, касающийся составления совокупности свойств реального объекта для формирования его уменьшенной копии, принято называть системным анализом.

Вариант представления

Примеры информационных моделей различных видов подтверждают важность поиска оптимальной формы их представления. Именно она связана с формированием некого образа о реальном предмете. Среди основных требований, которые предъявляются к проекту, лидирующие позиции принадлежат наглядности. Ее обеспечивает информационная графическая модель. О ней поговорим подробней.

Примеры графических информационных моделей привести достаточно легко. Ими могут стать карты определенного участка местности, электрические схемы, разнообразные чертежи, графики. Интересным можно считать тот факт, что одну и ту же изучаемую величину, к примеру, среднесуточную температуру воздуха, можно представить в разнообразных формах. Она может быть выражена в виде таблицы, системы координат, текста. Пример построения информационной модели по одним и тем же данным применяется и в общеобразовательных учреждениях, и в высшей школе.

Применение моделирования

После того как сформирован прообраз реального объекта, его параметры можно применять для знакомства с оригиналом, прогнозировать поведение изучаемого предмета в зависимости от условий, проводить необходимые расчеты. Примеры информационных моделей объектов свидетельствуют о том, что часто удобнее пользоваться смешанными вариантами. Где можно встретить подобный симбиоз? Примеры информационных моделей смешанного вида распространены в строительстве. Они позволяют определять путем предварительных математических вычислений оптимальные нагрузки на разные части здания, не допускать «просадки» фундамента.

Яркие примеры графических информационных моделей смешанного вида – разнообразные географические карты. Они дополняются таблицами, пояснительными надписями, топографическими специальными символами. Кроме того, в географии часто пользуются диаграммами, графиками, схемами. Последние подразделяют на графы, блоки, карты.

О классификации моделей

Для того чтобы работать с создаваемыми моделями было удобно, существует условное подразделение их на блоки:

• по сферам применения;
• отрасли знаний;
• временному фактору;
• виду представления.

Кроме того, возможно разделение по типу построения на сетевые, иерархические, табличные виды. В зависимости от варианта представления данных существуют различные примеры графических информационных моделей знакового либо образно – знакового вида. Рассматриваться реальный объект может с помощью описания свойств либо анализа принципа его действия.

Примеры образной информационной модели

Допустим, преподаватель на уроке дал задание учащимся: приведите примеры графических информационных моделей. Что нужно сделать для этого? Для начала можно подобрать варианты, зафиксированные на бумажном носителе. Ими можно считать любые географические карты, рисунки, фотографии, графики. В учебных заведениях подобных примеров довольно много. Ведь одним из основных способов наглядного обучения является предоставление изучаемого материала в графическом и табличном виде.

Не только на уроках географии педагог предлагает своим воспитанникам многочисленные схемы и карты. Такой предмет, как история, также тесно связан с рисунками, графиками, разнообразными таблицами. Если учитель истории скажет своему воспитаннику: «Приведите примеры графических информационных моделей, касающихся Сталинградской битвы», ребенку достаточно открыть атлас на нужной странице. С помощью стрелок и цветового акцента на карте отражены все основные моменты, касающиеся этого легендарного события. Помимо учебных заведений, варианты образной информационной модели встречаются и научных учреждениях, специализирующихся на разделении объектов по их внешним признакам.

Подразделение моделей по времени

Существуют динамические и статические варианты. Они существенно отличаются. Статические информационные модели предполагают описание характеристик изучаемого объекта в конкретный промежуток времени. Их примеры можно встретить при возведении здания. Строительство предполагает первоначальные расчеты прочности, устойчивости к статической нагрузке. Встречаются статические варианты и в стоматологии. Описывая состояние полости рта пациента при медицинском осмотре, доктор отмечает присутствие различных дефектов, количество пломб.

С помощью динамической модели стоматолог будет анализировать динамику изменения состояния зубов у человека на протяжении определенного промежутка времени. Например, за последний год или от момента предыдущего приема. Встречаются динамические информационные модели и при работе с характеристиками либо факторами, предполагающими изменение во времени. Среди таких параметров можно упомянуть сейсмические колебания, скачки температур, изменение влажности воздуха.

Вербальные информационные модели

Наглядно поясняет эту группу пример информационной модели ученика. Во время ответа на вопросы, предлагаемые учителем, ребенок пользуется словесным описанием явления, процесса. Например, рассказывая о правилах поведения пешехода на дороге, школьник самостоятельно моделирует ситуацию, предлагает свой способ ее разрешения. Относят к этой категории и рифму, которую поэт еще не успел перенести на лист бумаги. Вербальная информационная модель имеет описательный характер. Ее примером является проза в произведениях, текстовое описание определенных объектов и явлений.

Знаковые модели

В качестве еще одной характеристики можно представить отображение средствами формального языка характеристик объекта. Приводя 2 примера знаковой информационной модели, остановимся на текстах и схемах. Оба способа представления объекта применяются практически во всех сферах деятельности современного человека. Существует подразделение знаковых моделей на структурные, специальные, словесные, логические, геометрические виды.

Математические формы

Основной особенностью математической информационной модели является поиск при описании объекта соотношения между количественными характеристиками. К примеру, зная массу рассматриваемого тела, можно, воспользовавшись формулой, рассчитать скорость его передвижения за определенный временной промежуток. Математические информационные модели подразделяют на виды: дискретные, статические, имитационные, непрерывные, динамические, логические, алгоритмические, множественные, игровые, вероятностные.

Табличные информационные модели

Если свойства объекта, модели представлены в виде списка, а значения находятся в ячейках, речь идет о табличной модели. Ее считают одним из самых распространенных способов передачи сведений. С помощью таблиц формируют динамические и статические информационные характеристики в разнообразных прикладных областях. В повседневной жизни человек сталкивается с подобными вариантами, анализируя расписание пригородных поездов, изучая программу телевизионных передач, просматривая прогноз погоды. Существуют двоичные таблицы, в которых представлено две характеристики рассматриваемого процесса или явления.

Например, для того чтобы составить график скорости, чертится таблица данных. В ней присутствуют параметры перемещения и времени. Таблицы «объект – объект» предполагают перечисление в строках и столбцах их названий. К примеру, там может быть указание населенных пунктов. Взаимосвязью между ними будут качественные характеристики. Таблицы варианта «объект – свойство» содержат сведения о событии в строке, информацию о его характеристиках в столбике. По подобным таблицам можно определить параметры погоды: температуру, силу ветра, осадки на несколько дней. Пользоваться табличными моделями удобно в тех случаях, когда у рассматриваемого объекта немного характеристик. Если же необходимо составить схему линий метрополитена, имеющую массу разветвлений, переходов, нужна сетевая информационная модель. Примером иерархической информационной модели является генеалогическое древо.

Заключение

Многочисленные информационные модели помогают современному человеку упорядочить характеристики предметов и объектов, находящихся в природе, технике, встречающиеся ему в повседневной жизни. Именно с их помощью можно получить представление о каком-то реальном объекте, явлении, чтобы найти оптимальные способы для его применения, управления им. Без информационных моделей разных типов проблематично работать представителям многих профессий.

Виды моделей. Информационная модель — Информационное моделирование

Модель — общенаучное понятие, означающее как идеальный, так и физический объект анализа. Важным классом идеальных моделей является математическая модель — в ней изучаемое явление или процесс представлены в виде абстрактных объектов или наиболее общих математических закономерностей, выражающих либо законы природы, либо внутренние свойства самих математических объектов, либо правила логических рассуждений.
     Границы между моделями различных типов или классов, а также отнесение модели к какому-то типу или классу чаще всего условны. Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели:

• цель использования;
• область знаний;
• фактор времени;
• способ представления.

По целям использования выделяются модели учебные, опытные, имитационные, игровые, научно-технические. 
     По области знаний выделяются модели биологические, экономические, исторические, социологические

 и т.д.
     По фактору времени разделяются модели динамические и статические. Статическая модель отражает строение и параметры объекта, поэтому ее называют также структурной. Она описывает объект в определенный момент времени, дает срез информации о нем. Динамическая модель отражает процесс функционирования объекта или изменения и развития процесса во времени.
     Любая модель имеет конкретный вид, форму или способ представления, она всегда из чего-то и как-то сделана или представлена и описана. В этом классе, прежде всего, модели рассматриваются как материальные и нематериальные.
     Материальные модели — это материальные копии объектов моделирования. 
     Они всегда имеют реальное воплощение, воспроизводят внешние свойства или внутреннее строение, либо действия объекта-оригинала. Примеры: глобус — модель формы земного шара, кукла — модель внешнего вида человека, робот — модель действий человека на вредном производстве. Материальное моделирование использует экспериментальный (опытный) метод познания.
     Нематериальное моделирование использует теоретический метод познания. По-другому его называют, абстрактным, идеальным. Абстрактные модели, в свою очередь, делятся на воображаемые и информационные.
     Информационная модель — это совокупность информации об объекте, описывающая свойства и состояние объекта, процесса или явления, а также связи и отношения с окружающим миром. 
     Информационные модели представляют объекты в виде, словесных описаний, текстов, рисунков, таблиц, схем, чертежей, формул и т.д. Информационную модель нельзя потрогать, у нее нет материального воплощения, она строится только на информации. Ее можно выразить на языке описания (знаковая модель) или языке представления (наглядная модель).
     Одна и та же модель одновременно относится к разным классам деления. Например, программы, имитирующие движение тел (автомобиля, снаряда, маятника, лифта и пр.). Такие программы используются на уроках физики ( область знания) с целями обучения (цель использования). В то же время они являются динамическими, так как учитывают положение тела в разные моменты времени, и алгоритмическими по способу реализации. 
     Рассмотрим подробнее класс информационных моделей с позиции способов представления информации. Форма представления информационной модели зависит от способа кодирования (алфавита) и материального носителя. 
     Воображаемое (мысленное или интуитивное) моделирование — это мысленное представление об объекте. Такие модели формируются в воображении человека и сопутствуют его сознательной деятельности. Они всегда предшествуют созданию материального объекта, материальной и информационной модели, являясь одним из этапов творческого процесса. Например, музыкальная тема в мозгу композитора — интуитивная модель музыкального произведения.
     Вербальное  моделирование (относится к знаковым) — это представление информационной модели средствами естественного разговорного языка (фонемами). Мысленная модель, выраженная в разговорной форме, называется вербальной (от латинского слова verbalize — устный). Форма представления такой модели — устное или письменное сообщение. Примерами являются литературные произведения, информация в учебных пособиях и словарях, инструкции пользования устройством, правила дорожного движения.
     Наглядное (выражено на языке представления) моделирование — это выражение свойств оригинала с помощью образов. Например, рисунки, художественные полотна, фотографии, кинофильмы. При научном моделировании понятия часто кодируются рисунками — иконическое моделирование. Сюда же относятся геометрические модели — информационные модели, представленные средствами графики.

Образно-знаковое моделирование использует знаковые образы какого-либо вида: схемы, графы, чертежи, графики, планы, карты (см. Рис.3). Например, географическая карта, план квартиры, родословное дерево, блок-схема алгоритма. К этой группе относятся структурные информационные модели, создаваемые для наглядного изображения составных частей и связей объектов. Наиболее простые и распространенные информационные структуры — это таблицы, схемы, графы, блок-схемы, деревья.

     Знаковое (символическое выражено на языке описания) моделирование (рис. 4) использует алфавиты формальных языков: условные знаки, специальные символы, буквы, цифры и предусматривает совокупность правил оперирования с этими знаками. Примеры: специальные языковые системы, физические или химические формулы, математические выражения и формулы, нотная запись и т. д. Программа, записанная по правилам языка программирования, является знаковой моделью.

Одним из наиболее распространенных формальных языков является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами. Составление математической модели во многих задачах моделирования хоть и промежуточная, но очень существенная стадия.

     Математическая модель — способ представления информационной модели, отображающий связь различных параметров объекта через математические формулы и понятия.
     В тех случаях, когда моделирование ориентировано на исследование моделей с помощью компьютера, одним из его этапов является разработка компьютерной модели. 
     Компьютерная модель — это созданный за счет ресурсов компьютера виртуальный образ, качественно и количественно отражающий внутренние свойства и связи моделируемого объекта, иногда передающий и его внешние характеристики. 
     Компьютерная модель представляет собой материальную модель, воспроизводящую внешний вид, строение или действие моделируемого объекта посредством электромагнитных сигналов. Разработке компьютерной модели предшествуют мысленные, вербальные, структурные, математические и алгоритмические модели. 

Примеры информационных моделей в школе :: SYL.ru

Какие примеры информационных моделей можно привести для образовательных учреждений? Как педагоги могут использовать их в своей работе? Попробуем вместе найти ответы на поставленные вопросы.

Что такое модель

Что такое знаковые информационные модели? Примеры их используют в своей работе все учителя, которые владеют современными информационными технологиями. В общем виде модель — это разные способы представления анализируемой реальности.

Разновидности

Можно привести примеры информационных моделей материального и идеального вида.

Натурные варианты базируются на объективном примере, они существуют независимо от человека, его сознания. В настоящее время их подразделяют на физические и аналоговые варианты, которые основываются на явлениях, связанных с изучаемым предметом.

Идеальные модели связаны с мышлением человека, его восприятием, воображением. Среди них можно отметить интуитивные, которые не подходят ни под один вариант классификации.

Приводя примеры образной информационной модели, можно упомянуть одну из таких моделей. Рассмотрим подробнее их классификацию.

Текстовые идеальные модели

Вербальные модели применяют преподаватели гуманитарного цикла. Они помогают описывать последовательными предложениями определенную область, явление, объект, событие. Как будет выглядеть такая информационная модель урока? Пример возьмем из курса литературы. При изучении романа Л. Н. Толстого «Война и мир», учитель описывает образ Наташи Ростовой. Для этого он пользуется именно текстовой моделью. Ребята, слушая педагога, создают на основе его восприятия образа этой героини, свой образ героини Толстого.

Если учитель истории просит своих воспитанников: «Приведите примеры образной информационной модели событий, произошедших во время Куликовской битвы, основываясь на просмотренных фрагментах», ребята создают свой образ того сражения. Они передают его в виде связанных в рассказ предложений.

Можно привести примеры информационных моделей вербального вида и из курса физики. При изучении темы «Давление твердых тел» в седьмом классе, учитель рассказывает детям, как сложно передвигаться по рыхлому снегу без лыж. Затем школьникам предлагается объяснить причину подобного явления, выявить параметры, от которых зависит изучаемая физическая величина. Образ, который возникает в сознание ребят после рассказа педагога, помогает им ответить на поставленный вопрос.

В качестве примеров подобной модели можно отметить учебник, правила дорожного движения.

Математические модели

Они считаются широким классом знаковых моделей. Основываются математические модели на использовании соотношений, сравнений, иных методах, применяемых в данной науке. Приводя примеры информационных моделей, основанных на математических методах, можно упомянуть решение квадратных уравнений, составление пропорций. Все разделы геометрии, предполагающие вывод и доказательство теорем, также связаны с построением математической модели. Не обходится без них и такой школьный предмет как экономика.

Информационные модели

Они считаются классом знаковых моделей, которые описывают любые информационные процессы: появление, передачу, изменение, применение информации в разных системах. Примеры табличных информационных моделей в школе можно найти в курсе географии 10 класса. При изучении экономической географии табличная модель помогает наглядно видеть основные характеристики страны, использовать материал для составления полного рассказа.

Кроме того примеры табличных информационных моделей можно найти в любом школьном курсе. В химии это таблица растворимости соединений, а также периодическая система Менделеева. В физике без таблиц учителю сложно объяснить основные термины, изучаемые в теме «Электричество». В истории с их помощью осуществляется систематизация знаний, ребята вписывают в один столбик важные исторические даты, а в другом — описывают события, которые им соответствуют.

Взаимосвязь моделей

Между информационными, математическими, вербальными моделями существует условная грань. Все 3 примера информационных моделей встречаются в школьных дисциплинах. Так, для математики, физики, информатики, самыми востребованными считают математические и информационные варианты. Но без вербальной модели ребята не смогут объяснить явления, алгоритмы, уравнения и неравенства.

Особенности моделирования

Прежде чем рассматривать примеры графических информационных моделей, выясним особенности моделирования. Модель представляет собой объект, созданный искусственно. Это необходимо для упрощения представления о настоящем объекте либо явлении. Модель в полной мере отражает все особенности самого исходного процесса. Если дано задание: «Приведите пример информационной модели», необходимо понимать суть процесса.

Речь идет о построении модели, которая предназначена для изучения информационных явлений, процессов. В информатике в качестве такого предмета можно рассматривать программирование. Используя определенный математический язык программирования, можно представить текстовый материал в графическом виде.

Моделирование предполагает построение той модели, которая предназначена для исследования и изучения исходного объекта, явления, процесса. Созданная копия лишь наделена теми качествами и свойствами, которые характерны для исходного предмета, но допускает некоторые отклонения от идеала.

Деятельностный подход

Полноценные модели можно получать при использовании системного подхода. Это особенно актуально в рамках образовательных учреждений. Преобразования, которые коснулись школ в последние годы, позволили установить логическую связь между отдельными дисциплинами.

Такой деятельностный вариант обучения способствует формированию гармонически развитой личности, понимающей единство живого мира, взаимосвязь отдельных процессов и явлений.

Если учителя просят: «Приведите пример информационной модели», он смело может выбирать любой учебный предмет. Нет такой дисциплины, в которой бы не применялись таблицы, графики, диаграммы, презентации.

Особенности современной школы

Новые стандарты, которые были введены в российские школы, предполагают рассмотрение одного явления с разных точек зрения. Например, из курса физики ребята узнают о том, что электроны необходимы для протекания в металлах электрического тока. Они получают информацию о заряде этой отрицательной частицы, определении их количества у разных металлов. На уроках химии школьникам рассказывают о вероятности размещения электронов на энергетических уровнях.

При изучении темы «Окислительно-восстановительные реакции» у школьников появляется информация о том, что происходит с этими отрицательными частицами при химическом взаимодействии. Несмотря на то что информация предоставляется с разных позиций, речь идет об одном объекте – электронах. Подобный системный подход позволяет формировать в сознании школьников полное представление о строении вещества, его превращениях.

В приведенном примере изучаемый объект рассматривается как полная система, составная часть единого целого (вещества). В зависимости от учебной дисциплины используют определенные характеристики, дополнения. В случае системного подхода на первое место выходят не причинные пояснения существования объекта, а необходимость включения с него иных составных частей.

Особое значение формирование универсальных моделей приобретает при экспериментальной деятельности. Используя персональный компьютер, можно провести вычисления параметров, которые будут связаны с анализируемым объектом.

Такое моделирование важно для научного познания природных явлений. В школьном курсе информатики такие действия именуют вычислительным экспериментом, который базируется на трех важных понятиях: модели, алгоритме, программе.

Использование в рамках школы персонального компьютера возможно по трем основным вариантам:

• проведение с помощью ПК прямых расчетов;
• создание базы данных, превращение ее в программу либо определенный алгоритм;
• поддержание между компьютером и школьником интерфейса.

Признаки моделей

Среди самых распространенных признаков, по которым можно провести классификацию всех моделей, выделим: цель применения, сферу знаний, временной фактор, вариант представления.

В зависимости от того, какая цель поставлена перед моделью, выделяют опытные, учебные, игровые, имитационные, научно-технические варианты моделей. Так, например, на начальной ступени школьного образования, наиболее применимыми и значимыми игровые технологии, позволяющие ребятам ощутить себя в роли учителя, врача, полицейского. Игровые модели у детей семи-восьми лет хорошо сформированы, поскольку в дошкольных образовательных учреждениях они применяются в качестве обязательного элемента при формировании личностных качеств ребенка.

Разновидности моделей

В зависимости от области знаний, для которых составляется модель, в настоящее время выделяют экономические, биологические, социологические, химические виды. К примеру, для естественнонаучного цикла важно сформировать такую модель, которая бы позволяла объяснять явления, происходящие в живой и неживой природе. В социологии акцент делают на процессы, происходящие в социуме.

По временному фактору выделяют статические и динамические варианты моделей. Статический вариант характеризует параметры и строение объекта, позволяет описывать выбранное явление (объект) в конкретный промежуток времени, помогает получать о нем достоверную и своевременную информацию.

У любой модели существует конкретная форма, вид, вариант представления, описание. В школе предполагается рассмотрение в большей степени материальных и нематериальных моделей, в зависимости от специфики учебной дисциплины.

Материальные модели предполагают реальное воплощение, они в полной мере повторяют внутреннее либо внешнее строение самого объекта. Например, в географии в качестве такой уменьшенной модели выступает макет земного шара (глобус), на котором нанесены все моря и океаны, материки и острова. Данные модели непосредственным образом связаны с исследовательским подходом к обучению современных школьников. Они необходимы при преподавании химии, физики, биологии, астрономии, географии.

Нематериальное моделирование предполагает использование теоретического способа познания.

Заключение

Любая информационная модель представляет собой совокупность информации об явлении, объекте, процессе. С ее помощью можно охарактеризовать любой процесс, происходящий в живой и неживой природе. Разнообразные графики, карты, таблицы, диаграммы, которые активно применяются педагогами на всех ступенях обучения, дают свой положительный результат.

Интуитивное (мысленное) моделирование способствует созданию первого впечатления о процессе, происходящем в химии или биологии. Благодаря совокупности всех вариантов информационных моделей, у подрастающего поколения нашей страны формируется адекватная оценка единства живого и неживого мира. Выпускники школ могут самостоятельно выстраивать любые модели, использовать их для изучения, анализа, оценки событий и явлений.

Информационная модель — это… Что такое Информационная модель?

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационная модель — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационные модели делятся на описательные и формальные.

Описательные информационные модели — это модели, созданные на естественном языке (т.е. на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т.п.) в устной или письменной форме.

Формальные информационные модели — это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т.д.

Хроматические (информационные) модели — это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (т.е. на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: «атомарная» модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные не базе теории и методологии хроматизма.

Типы информационных моделей

С. А. Терехов^[1] выделяет несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним:

1. Моделирование отклика системы на внешнее воздействие
2. Классификация внутренних состояний системы

Ссылки

1. ↑ Терехов С. А., Нейросетевые информационные модели сложных инженерных систем, В кн.: Нейроинформатика / А. Н. Горбань, В. Л. Дунин-Барковский, А. Н. Кирдин и др. — Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. — 296 с.

2. Serov N.V. The Ontology of Dimensionality for Anthropological Database Modeling. // Automatic Documentation and Mathematical Linguistics, 2010, Vol. 44, No. 1, pp. 1–15

3 примера информационных моделей — Школьные Знания.com

Составьте программу рисования фигуры, изображенной на рисунке, таким образом, чтобы во время рисования перо не отрывалось от бумаги, и ни одна линия н … е проводилась дважды.

Составьте программу рисования прямоугольника со сторонами, параллельными осям координат, и вершинами в точках (2; -2) и (-1; 5).

что такое жёсткий диск? ​

Сообщающиеся сосуды | С++ 80 баллов даю. Сегодня на уроке физики рассказывали удивительные вещи. Придя домой, Витя решил проверить слова учителя о том … , что если взять два одинаковых сосуда, соединённых тонкой трубкой на уровне основания, то уровень жидкости при любом её количестве также будет одинаковым для обоих сосудов. Способ убедиться в правильности утверждения Витя избрал довольно оригинальный. Он взял аквариум с основанием длиной N и шириной 1, очень высокими стенками и поставил N–1 перегородок параллельно узкой боковой стенке аквариума, тем самым разделив аквариум на N одинаковых отсеков. Каждая перегородка имеет ширину 1 и очень большую высоту. Толщиной перегородки можно пренебречь. В каждой из перегородок есть точечное отверстие на высоте Hi, диаметром которого также можно пренебречь. После всех этих приготовлений Витя медленно наливает в первый отсек (между стенкой и первой перегородкой) C литров воды. В часть аквариума размером 1×1×1 вмещается ровно один литр воды. Так как стенки и перегородки в аквариуме были очень высокими, то через край вода не переливалась. После установления стационарного состояния он замерил уровень жидкости в каждом из N сосудов. Теперь он хочет убедиться, что его экспериментальные данные не опровергают законы, рассказанные на уроке. Он обратился к вам с просьбой выяснить, какой должна быть высота жидкости в каждом из сосудов с теоретической точки зрения. Рассмотрим подробно случай N=3. Пусть сначала h2 h3. Как только жидкость в первом отсеке достигнет уровня первого отверстия, вся вода станет поступать во второй отсек. Если после этого уровень во втором отсеке сравняется с уровнем второго отверстия, то вода станет выливаться в третий до тех пор, пока высоты жидкостей во втором и третьем отсеках не станут равными. Далее уровень воды в них будет равномерно увеличиваться, пока не достигнет первого отверстия. После этого весь аквариум будет заполняться равномерно. Входные данные В первой строке записаны целые N и C (1≤N≤100000, 0≤C≤2⋅109). В следующих N–1 строках содержится по одному целому числу Hi (0≤Hi≤2⋅109), обозначающему высоту отверстия в i-й перегородке. Выходные данные Выведите N чисел, каждое на новой строке, с точностью до шести знаков после десятичной точки — уровень жидкости в 1,2,…,N отсеке соответственно. Примеры Ввод 1 4 4 3 2 1 Вывод 3.00000000000000000000 1.00000000000000000000 0.00000000000000000000 0.00000000000000000000 ТОЛЬКО НА С++

Завдання No1 Вказування імені змінної та її типу називають Обери один варіант :Проголошення Оголошення Афірмація Спеціалізація​

Меньше среднего.C++ Дан массив A из N элементов. Требуется найти и вывести количество элементов, значение которых меньше среднего арифметического знач … ения элементов массива.

Склоки весит текстовый документ

Напиши программу на языке python, которая спрашивает, какое озеро самое глубокое в мире. Если ответ верный (Байкал), программа печатает «Верно!». В сл … учае неправильного ответа печатает: «Не угадал! Попробуй еще раз!» и снова предлагает ответить. Вопрос повторяется до получения правильного ответа. Программа должна работать как на картинке:

Помогите дам 50 балов

помогите срочно пожалуйста!! Запиши запрос (база данных MS Access): записи, в которых названия стран заканчиваются на «ия».

Решение 1.1 Моделирование как метод познания по информатике 9 класс

---

---

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Используйте эти материалы при подготовке ответов на вопросы и выполнении заданий.

Презентация: Перейти

---

2. Что такое модель? В каких случаях используется моделирование? Модель — новый объект, отражающий существенные с точки зрения цели моделирования признаки изучаемого предмета, процесса или явления.

Моделирование используется в случаях, когда объект слишком велик или слишком мал, процесс протекает очень быстро или очень медленно, исследование объекта может быть опасным для окружающих и так далее.

---

3. Подтвердите на примерах справедливость следующих высказываний:

а) одному объекту может соответствовать несколько моделей;
б) одна модель может соответствовать нескольким объектам. Примеры:
а — Объект: Автомобиль, модели: парковочное место, рисунок, дорожный знак, машинка на радиоуправлении.
б — Модель: Схема, объекты: схема метро, схема здания, радиосхемы

---

4. Приведите примеры натурных и информационных моделей.

Натурные модели: игрушка, манекен, фотография и т.д.
Информационные модели: таблица, график, формула и т.д.

---

5. В приведённом перечне моделей укажите те, которые могут использоваться для:

а — макет застройки жилого района; фотоснимки движения воздушных масс.
б — фотоснимки движения воздушных масс; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе; схема строения внутренних органов человека.
в — фотоснимки движения воздушных масс; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе; схема строения внутренних органов человека.
г — фотоснимки движения воздушных масс; расписание движения поездов; модель полёта самолёта новой конструкции в аэродинамической трубе.
д — расписание движения поездов.

---

6. Приведите пример информационной модели

а — парень, рост 173 см, карие глаза, брюнет.
б — высокий парень, русый, атлетического телосложения, ловкий, быстрый.
в — добрый, пушистый, постоянно мяукает.
г — 3 этаж, просторная 3-ёх комнатная квартира.
д — твердая обложка
е — CD-R диск с ёмкостью 700 Мб, записана рок музыка.
ж — Российский город, многонациональный, находится в Нижегородской области.

---

7. Опишите этапы построения информационной модели. В чём суть этапа формализации?

Построение инф.модели начинается с анализа условия задачи. После анализа определяется объект и цель моделирования. После выделяются существенные признаки модели и в конце формализация.
Формализация — это замена реального объекта его формальным описанием, то есть его информационной моделью.

---

8. Перечислите виды информационных моделей в зависимости от формы представления информации об объекте моделирования. Приведите примеры информационных моделей каждого вида.

Схема — схема метро, дорожная карта и т. д.
Таблица — классный журнал, прайс-лист продукции и т. д.
Иерархическая модель — классификация видов животных, расположение книг в библиотеке и т. д.

ВИДЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ Информационная модель — Моделирование — учебник — Информатика 7 класс — Казанцева А.П.

Раздел 2 Моделирование

§ 5. Информационная модель

5.2. ВИДЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Все названия свойств в информационных моделях всегда являются знаковыми элементами. А вот значения величин могут нести как знаковую, так и образную информацию. Так, изображение дерева — это образная величина, а значение его возраста — знаковое.

Способы представления информационных моделей представлено в виде схемы на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Классификация информационных моделей

Избрании модели (рисунки, чертежи и тому подобное) являются визуальными образами объектов, представленные на определенном носителе информации (бумаге, фотопленке и тому подобное. К таким моделям можно отнести рентгеновские снимки, фотографии, картины.

Рис. 2.13. Пример образной модели в виде натюрморта

Знаковые модели строят, используя разные языки. Такие модели могут быть представлены в форме текста на естественном или искусственном языке (например, языки программирования, математики, физики, химии и тому подобное). К примеру, это может быть математическая формула для вычисления среднего арифметического: S = (а + b) / 2.

— Составить информационную модель «Карта Украины» вы сможете на диске.

Рис. 2.14. Пример знаковой информационной модели в виде формулы

Во многих моделях одновременно используются как знаковые, так и образные модели. Это могут быть определенные чертеж с выносками, карты с надписями на них, блок-схемы алгоритмов решения. Такой вид информационных моделей называют смешанным.

Рис. 2.15 Пример смешанной модели — схема метрополитена

— Составить информационную модель «Задача на движение» вы сможете на диске.

Довольно часто при создании информационных моделей обращаются к математической речи, а именно подают определенные свойства объектов в виде математических понятий, формул, графиков.

Итак, модели, что построено я использованием математических понятий и формул, называют математическими моделями.

Рассмотрим загадку, которая требует математического решения.

В одной коробке у меня есть жуки,

во второй такой коробке — пауки.

Немного их, и легко посчитает:

пауков с жуками вместе шесть.

Стал считать, сколько всего ног,

но быстро это сделать я не смог.

Сорок ног я насчитал, наконец,

там и загадку всем хочу задать вам:

— Отгадайте, сколько имею я жуков

и отдельно сколько у меня пауков?

Решим эту задачу в общем виде, обозначив количество жуков через х. Тогда количество пауков будет (6 — х). Количество ног у жуков 6x, а у пауков — 8(6 — х). Учитывая, что ралом в жуков и пауков 40 ног, составим уравнение:

6х + 8(6 — х) = 40.

Полученное уравнение является математической моделью для решения данной задачи.

Раскроем скобки:

6х + 48 — 8 = 40 2

х = 8

х = 4 — количество жуков;

6 — 4 = 2 — количество пауков.

Решив уравнение, определим, что жуков было 4, а пауков — 2.

С развитием информационных технологий естественным стадо представлять информационные модели с помощью традиционных офисных пакетов, специализированных издательских систем, графических редакторов, сред программирования и другое программное обеспечение. В большинстве случаев основную смысловую нагрузку и сложность работы приходятся на этап использования компьютерных технологий.

Рассмотрим этапы создания информационной модели в различных программных средствах, выполняя упражнения.

УПРАЖНЕНИЕ 3

Задачи. Создадите информационную модель кубика Рубика в графическом редакторе Paint

1. Определим цель построения модели кубика: представление общего представления о внешнем виде кубика Рубика.

2. Запишем основные свойства будущей модели в таблицу.

Свойства	Значение
Форма	Куб
Количество квадратиков с одной стороны	9
Количество цветов	6 (не более 9 квадратиков одного цвета на трех гранях)
Количество видимых граней	3
Ширина изображения	от 5 до 3,5 см
Высота изображения	от 5 до 3,5 см

3. Согласно установленных свойств постройте изображение кубика Рубика в графическом редакторе Paint.

4. Сохраните файл под названием Впр3_Прізвище.bmр.

УПРАЖНЕНИЕ 4

Задачи. Создать информационную модель цветка по образцу в программе MS PowerPoint или MS Word.

1. Определите цель создания модели.

2. Создайте таблицу, в которой запишите основные свойства будущей модели (как в упражнении 3).

3. Согласно установленных свойств создайте информационную модель цветка в среде MS PowerPoint (MS Word).

4. Сохраните файл под названием Впр4_Прізвище.

УПРАЖНЕНИЕ 5

Задачи. Создать информационную модель кабинета информатики в различных программных средствах.

Цель	Форма информационной модели	Программная среда
Создание плана кабинета	Чертежи	MS Word
Описание возможностей кабинета	Словесное описание	MS Word
Презентация основных средств	Презентация	MS PowerPoint
Схема компьютерной сети	Схема	Paint
Перечень оборудования кабинета	Таблица	MS Word

Примечание. Для создания последней модели воспользуйтесь файлом V5.doc, который находится в папке FILES на диске. Кроме представленных в файле свойств, добавьте еще две на свое усмотрение.

Выводы

Чтобы создать информационную модель, надо выбрать объект, установить цель исследования, выделить основные свойства и на основе этого определить форму представления информационной модели.

Информационные модели можно представить в форме образных, знаковых и смешанных моделей.

Образные информационные модели являются визуальными образами объектов, представленные на определенном носителе информации (рисунки, чертежи и тому подобное).

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков, как естественных, так и искусственных (словесные описания, формулы и тому подобное).

Во многих моделях одновременно используются как знаковые, так и образные модели. Такой вид информационных моделей является смешанным (таблицы, диаграммы, графики, схемы).

Модели построены с использованием математических понятий и формул , называют математическими моделями.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое информационная модель?

2. Укажите последовательность действий для создания информационной модели.

3. Назовите формы представления информационных моделей.

4. Что такое математическая модель? Приведите примеры математических моделей.

5. Приведите примеры информационных моделей населенного пункта; спортивного стадиона; классной комната; телефонной) аппарата; книги.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Построение информационных моделей в различных программных средах

УПРАЖНЕНИЕ 6

Задачи. Создайте информационные модели ноутбука в соответствии с требованиями различных лиц (номер задания для каждого ученика определяет учитель).

№ задания	Предметная область	Цель	Форма информационной модели	Программное среда
1	Дизайнер	Оформление внешнего вида	Рисунок	Paint
2	Пользователь	Описание основных возможностей устройства	Словесное описание	MS Word
3	Покупатель	Определение основных параметров устройства	Таблица	MS Word
4	Продавец	Презентация продукции в соответствии с требованиями продавца	Презентация	MS PowerPoint

Ход работы

1. Определите и осознайте цель моделирования (цель указана в таблице согласно варианта).

2. Выделите существенные свойства объектов модели согласно цели. Укажите соответствующие величины выделенных свойств и запишите данные в таблицу согласно вашего варианта (добавьте по крайней мере по два свойства к каждой таблице самостоятельно). В задании 4 свойства и их значения будут совпадать с задачей 3.

Перечень свойств различных моделей ноутбука

а)Задача 1.

Название свойства	Значение свойства
Размер изображения
Наличие элементов (экран, клавиатура, тачпад, виды разъемов и др.)
Вид (открытый, закрытый)

б) Задача 2. (Указывайте свойства, представив себя пользователем, который рассказывает о возможностях собственного ноутбука).

Название свойства	Значение свойства
Размер
Цвет
Качество экрана
Удобство клавиатуры
Возможности тачпада

в) Задача 3. (Значения свойств можно взять на одном из сайтов интернет-магазинов.)

Название свойства	Значение свойства
Фирма-производитель
Стоимость
Процессор
Диагональ экрана
Оперативная память
Жесткий диск
Операционная система

Создайте соответствующие информационные модели согласно указанных сред.

В задании 1 выполните изображение ноутбука в среде Paint по свойствам, которые вы записали в таблице. Сохраните файл под названием Пр2_1_Прізвище.bmр.

В задании 2 создайте краткое описание возможностей ноутбука в среде MS Word по свойствам, которые вы записали в таблице. Сохраните файл под названием Пр2_2_Прізвище.dос.

а) Задача 3 выполните в файле Pr2.doc, который необходимо загрузить из папки FILES на диске. Заполните в данном файле таблицу, указав свойства и их значения, что было заполнено в п. 2в практической работы. Сохраните файл под названием Пр2_3_Прізвище.dос.

В задании 4 создайте презентацию разнообразных ноутбуков. которые удовлетворяют требования к компьютеру, установленные покупателем в п. 2в практической работы. (Подобрать изображение различных видов ноутбуков можно на одном из сайтов интернет-магазинов. предварительно установив необходимые критерии отбора компьютеров на сайте магазина). Сохраните файл под названием Пр2_4_Прізвище.ррt

Информационная модель

— обзор

3.21.2 Процесс разработки площадки, BIM и GIS

На основе соответствующих описаний Королевского института британских архитекторов (RIBA), Королевского института дипломированных геодезистов (RICS) и дипломированного Институт строительства (CIOB), разработка площадок, как и человек, имеет жизненный цикл, варьирующийся от планирования, приобретения земли, создания, финансирования, проектирования, строительства, эксплуатации / обслуживания и, наконец, сноса или возрождения (см. Рис.1 ). Большие данные, сформированные с помощью ГИС и BIM, считаются основой успеха или неудачи разработки сайта. Это можно объяснить взглядами, вытекающими из науки о принятии решений, которые воспринимают разработку сайта как таковую как принятие решений на протяжении всего жизненного цикла с использованием доступной информации и знаний (Flanagan and Lu, 2008). Управление данными / информацией позволяет принимать обоснованные решения при управлении сайтами разработки.

Рис. 1. Жизненный цикл разработки сайта.

Важность данных / информации для развития сайта также может быть объяснена исследовательскими усилиями по решению проблемных проблем, связанных с современной практикой разработки сайтов.Хотя разработка площадок является основным видом деятельности на местах по формированию общей застроенной среды, она также подвергается резкой критике, такой как низкая производительность, низкое качество, несвоевременная доставка, рост затрат, ухудшение состояния окружающей среды и неприемлемые проблемы, связанные с охраной труда и безопасностью. Они были хорошо обозначены как «недостаток доверия», «фрагментация» и «разрыв» в ряде отчетов об архитектуре, проектировании и строительстве (например, Latham, 1994; Egan, 1998; Wolstenholme, 2009).Например, из-за прерывистости процессов на практике не редкость, что информация о планировании (например, состояние площадки, характеристики окружающей среды) не полностью передается на этап проектирования для необходимого рассмотрения. Аналогичным образом, проектная информация (например, обоснование проектирования) не может быть полностью передана на этап строительства для строительства. Исследователи связывают эти проблемы с плохим управлением информацией. Здесь информация, в простейшем смысле, может быть определена как данные, которым было придано значение посредством реляционной связи; информация — это значимые данные, которые влияют на решение или которые используются для действия.

Одной из основных целей управления информацией является поддержка принятия решений путем обеспечения того, чтобы точная информация всегда была доступна в нужное время в нужном формате и нужному человеку (Chen et al., 2015). Теоретическую основу исследования составляет «треугольник ограничений» теории ограниченной рациональности Саймона (1976), предполагающей, что рациональность людей при принятии решений ограничена информацией, когнитивными способностями и конечным количеством времени, которое у них есть для принятия решений. подчеркивая важность информации при разработке сайта.Текущее принятие решений на протяжении всего жизненного цикла разработки сайта основывается на отсутствующей, устаревшей или даже неверной информации. В серии мероприятий по взаимодействию с заинтересованными сторонами в разработке сайта было обнаружено, что очень часто данные / информация просто отсутствуют от одного этапа к другому жизненного цикла. Отдельные сайты без связи похожи на «Информационные острова»; респонденты размышляли о том, что ошибка, произошедшая на одном сайте 10 лет назад, повторяется неоднократно на сегодняшних сайтах.На этом фоне используются BIM, ГИС и большие данные.

Согласно Национальному комитету по стандартизации строительных информационных моделей США (2007):

BIM — это цифровое представление физических и функциональных характеристик объекта. BIM — это совместно используемый ресурс знаний об объекте, образующий надежную основу для принятия решений в течение его жизненного цикла; определяется как существующий от самого раннего зачатия до сноса.

Eastman et al. (2011) определяют BIM с точки зрения функциональной совместимости:

BIM — это цифровое представление процесса строительства, используемое для облегчения обмена и взаимодействия информации в цифровом формате.

BIM, таким образом, является многозначным словом, которое может использоваться для обозначения информационной модели здания, которая представляет собой цифровое представление объекта, или BIM, которая представляет собой процесс создания модели и дальнейшего использования ее возможностей. Это нашло отклик у Дэвиса и Харти (2011), которые предположили, что:

BIM стал общей номенклатурой для обозначения семейства технологий и связанных практик, используемых для представления и управления информацией, используемой и создаваемой процессом. проектирования, строительства и эксплуатации зданий.

В практике разработки сайтов с использованием BIM дизайнеры, такие как архитекторы, будут разрабатывать концептуальный проект, схематический дизайн и рабочий проект непосредственно в программном обеспечении BIM, таком как ArchiCAD и Autodesk Revit. Модель будет передана инженерам для инженерного проектирования, например, для оказания механических, электрических и сантехнических услуг. Опять же, информационная модель здания будет передана на следующий этап конкурсных торгов и тендеров. На этапах строительства и эксплуатации будут созданы многочисленные информационные элементы, которые необходимо своевременно синхронизировать в BIM.Ключевое слово BIM — «информация». Schlueter и Thesseling (2009) предполагают, что информация BIM должна включать геометрическую , семантическую и топологическую информацию . Геометрическая информация напрямую связана с формой здания в трех измерениях, таких как размер, объем и форма; семантическая информация описывает свойства компонентов, то есть более подробную информацию о правилах и функциях; а топологическая информация фиксирует зависимости компонентов.Фактически, BIM приведет к так называемой киберфизической системе (см. Рис. 2 ), концепции, представляющей высокую комбинацию и координацию между физическими и вычислительными элементами для облегчения принятия более разумных решений в различных отраслях, включая строительство. Цель BIM — сформировать общую единую платформу, на основе которой заинтересованные стороны, занимающиеся разработкой сайта, такие как клиенты, проектировщики, инженеры, подрядчики и руководители объектов, могут общаться и обмениваться информацией / знаниями (Goedert and Meadati, 2008).Сам BIM представляет собой объект, насыщенный информацией, особенно когда он постоянно пополняется в течение своего жизненного цикла. Соединяя все BIM, которые представляют собой цифровые представления сайтов разработки, они формируют большие данные, которые могут принести пользу в масштабах всей отрасли.

Рис. 2. Киберфизическая система разработки сайтов, связанная с аналитикой больших данных.

BIM также помогает уменьшить такие проблемы, как отсутствие доверия, фрагментация и прерывистость, о которых говорилось выше. Использование BIM дает широкий спектр преимуществ, которые можно извлечь из следующих областей (Li et al., 2009):

(1)

вдохновение нового дизайна;

(2)

обнаружение ошибок конструкции;

(3)

отработка и оптимизация плана строительства;

(4)

обнаружение небезопасных зон;

(5)

Управление строительной площадкой;

(6)

строительные коммуникации;

(7)

управление информацией и знаниями проекта; и

(8)

сокращение ползучего менеджмента.

Однако это далеко не исчерпывающий список. Как в академических кругах, так и в промышленности активно изучаются новые приложения BIM с добавленной стоимостью при разработке сайтов.

Принимая во внимание потенциальные выгоды, правительства во всем мире рассматривают BIM как стратегическое развитие и пытаются санкционировать его использование для общественных работ. Примечательно, что в Великобритании после апреля 2016 года BIM была обязательна для всех закупок активов государственного сектора. Был намечен уровень зрелости BIM 2 к 2016 году, подробности которого можно найти в PAS (общедоступная спецификация) 1192-3: 2014 Спецификация для управления информацией для этапа эксплуатации активов с использованием информационного моделирования зданий , хотя вокруг этого есть путаница. Срок еще не уточняется.

ГИС — это система, предназначенная для сбора, хранения, обработки, анализа, управления и представления пространственных или географических данных (Clarke, 1986; Schatz et al., 2013). Это широкий термин, который может относиться к ряду различных технологий, процессов и методов (Bonham-Carter, 1994; Goodchild, 2010). ГИС привязана ко многим операциям и имеет множество приложений, связанных с проектированием, планированием, управлением, транспортом / логистикой, страхованием, телекоммуникациями и бизнесом (Maliene et al., 2011). Ключевым словом ГИС также является «информация.«ГИС использует пространственно-временное положение в качестве основной переменной индекса для всей другой информации, такой как городская среда, характеристики инфраструктуры, геотехнические условия, топологическая, геометрическая, гидрологическая или картографическая информация и геостатистика, которая все еще расширяется. Информация, доступная в ГИС, открывает возможности для различных научных исследований, таких как городское планирование, развитие и управление. Подобно BIM, развитие цифрового города с использованием ГИС и других технологий обеспечит общую платформу единой информации.На основе моделей цифрового города различные профессионалы, такие как городские планировщики или специалисты по транспорту, могут общаться и разрабатывать приложения с добавленной стоимостью.

Учитывая определения и возможные применения BIM и GIS, почти естественная мысль объединить их, чтобы предоставить более качественную информацию для поддержки принятия решений при разработке сайта. И BIM, и ГИС являются объектами, богатыми информацией, интеграция которых позволяет получить более полную картину объектов разработки. Однако остается загадкой, почему исследований по внедрению BIM и GIS все еще мало.В приведенном выше PAS 1192-3: 2014 в приложении есть только одно короткое примечание, в котором предполагается, что инструменты ГИС и пространственного анализа могут быть связаны с Информационной системой об активах (ее основой является BIM). Поставщики программного обеспечения, такие как Esri® и Autodesk®, начали знакомить с двумя концепциями и исследовать их интеграцию (например, Markus, 2012; Kuehne and Andrews, 2016). Все чаще публикуются исследовательские работы, посвященные изучению того, как BIM и ГИС могут быть объединены для поддержки принятия решений в городском масштабе или на отдельных участках.Однако более широкие и инновационные приложения BIM и GIS требуют дополнительных исследований. Эта статья призвана внести свой вклад в внедрение BIM и ГИС для разработки сайтов, поместив ее в контекст эпохи больших данных.

Информационная модель и модель данных — Программное обеспечение Superglue

Как разработчик или архитектор программного обеспечения вы, вероятно, хотя бы раз обсуждали разницу между информационными моделями и моделями данных. Почему мы хотим проводить это различие? На практике рисование информационной модели во многом похоже на рисование модели данных; оба используют модель «сущность-связь» для описания мира.ER-диаграммы легко трансформируются в SQL, используемый для создания структуры таблиц в реляционных базах данных (MySQL, MSSQL и др.). Итак, когда нам нужно создавать информационные модели? Давайте посмотрим на пример.

Запуск

ACME Trading открыла бизнес по продаже карандашей своим клиентам. Они создали очень простую систему заказов для обработки заказов и доставки товаров своим клиентам. Они разработали модель данных, которая будет поддерживать программное обеспечение для бизнеса, исследуя процесс (реальность) заказа товаров, и пришли к следующему:

В модели всего два объекта: один для клиента, а другой для заказов.Эти объекты содержат все атрибуты, необходимые для выполнения заказа.

Выращивание

У ACME все в порядке, но они хотят развивать бизнес быстрее, поэтому пытаются заняться маркетингом. И снова они создают простое приложение для поддержки этой бизнес-функции. Еще раз исследуя реальный мир, они создают следующую модель данных.

Модель содержит всего два объекта; снова покупатель, на этот раз с другими атрибутами, и сущность под названием Contact Method.

Время подъема стрелы

Маркетинговая стратегия увенчалась успехом, и вскоре ACME придется расширить свои операции и разработать существующие системы, чтобы лучше справляться с растущим объемом клиентов и заказов на карандаши.

Но теперь становится сложно создавать клиента в двух системах, и разве не было бы замечательно, если бы все клиенты, созданные в системе заказов, также автоматически добавлялись в маркетинговую систему?

Это не должно быть проблемой, если две системы имеют совместимые модели данных. Другими словами, клиентская сущность в системе заказов может отображаться на клиентскую сущность в маркетинговой системе. Но если это невозможно, какую систему мы изменим? Система заказов критически важна для бизнеса, поэтому мы, возможно, не захотим слишком сильно с ней связываться.Тем не менее, ACME думают о долгосрочной перспективе и понимают, что им нужно более надежное представление реальности, в котором компания может вырасти.

На этом этапе они возвращаются к своему взгляду на реальность и создают модель, не зависящую от какой-либо системы, эталонную модель, если хотите. Это называется информационной моделью . Или, как объясняет Википедия:

Информационная модель обеспечивает формализм описания проблемной области без ограничения того, как это описание отображается на фактическую реализацию в программном обеспечении.Отображений информационной модели может быть много. Такие сопоставления называются моделями данных, независимо от того, являются ли они объектными моделями (например, с использованием UML), моделями отношений сущностей или схемами XML.

Информационная модель теперь служит двум целям. Во-первых, чтобы помочь будущему проектированию программного обеспечения в создании надежных моделей данных, например, путем поддержки различных типов адресов клиентов. Во-вторых, для обеспечения общей терминологии в системном ландшафте и в документации, например номер мобильного телефона должен называться «Мобильный номер» при написании пользовательских историй, тестовых примеров, определении имен классов и методов, создании таблиц базы данных и т. д.

Чтобы система заказов и маркетинговая система могли обмениваться информацией, они могут попытаться сопоставить свои модели данных с информационной моделью. Все существующие модели данных и информационные модели моделируют реальность, поэтому различия действительно возникают из-за того, насколько достоверна или детализирована модель данных по сравнению с реальностью.

Организация может иметь много моделей данных, обычно по одной на систему, но должна иметь только одну информационную модель . Различные части организации могут быть заинтересованы только в определенных сущностях и отношениях и могут создавать информационную модель для тех частей реальности, которые им интересны, но эти частичные информационные модели на самом деле все являются частью одной и той же информационной модели всей организации, даже если полной информационной модели пока не существует.В очень крупных компаниях это может быть непрактично или нежелательно, особенно там, где поощряется автономия между подразделениями.

Информационная модель почти никогда не реализуется как есть в системе. Во-первых, информационная модель часто будет содержать больше сущностей и атрибутов, чем требуется для реализации какой-либо одной системы. Верно и обратное: модели данных также будут содержать артефакты, специфичные для приложения, например, сущности, необходимые для обработки отношений «многие ко многим». Во-вторых, модели данных оптимизированы для конкретной системы, которая их использует, что означает, что разработчики объединили сущности и атрибуты таким образом, чтобы повысить производительность базы данных.Опять же, информационные модели не должны ограничивать реализацию модели данных.

Выход на мировой рынок

ACME теперь решила начать деятельность в Европе и открыла офис продаж и поддержки в Швеции. Теперь компания многоязычна. Хотя реальность заказа, доставки и маркетинга товаров одинакова во всем мире, каждая страна использует свой язык для описания этого товара.
Итак, когда шведские офисы продаж начинают отправлять запросы на изменение обратно в штаб-квартиру, они используют такие слова, как Kund для Customer и Beställning для Order.Они имеют в виду то же самое, но шведским специалистам по продажам трудно обсуждать необходимые изменения с англоязычными разработчиками.

Различные языковые группы должны согласовать общую терминологию, это может быть четко отражено в информационной модели (которая также не раскрывает детали реализации, как это делает модель данных):

Мы можем обобщить и сказать, что если английский является языком программирования и языков программирования, то всегда будет необходимость согласовывать терминологию на нескольких языках в неанглоязычных странах.Другими словами, информационная модель обеспечивает полезный мост между технической и деловой сторонами организации, которые часто могут использовать разные языки. Хотя существует множество инструментов, которые можно использовать для создания информационных моделей, к сожалению, лишь немногие из них поддерживают несколько языков в одной модели.

Заключение

Различие между информационными моделями (IM) и моделями данных (DM) можно резюмировать следующим образом:

• IM предоставляют формальное описание взглядов организации на реальность.
• Должен быть только один IM на организацию, но может быть много DM, обычно по одному на систему.
• IM определяют терминологию, которую следует использовать при разработке документации и программного обеспечения.
• DM оптимизированы для приложения, которому они нужны. IM помогают подготовить решение к будущему, но не должны ограничивать DM.
• IM могут поддерживать многоязычные организации, в которых бизнес-подразделения используют не английский язык.

В будущих статьях я надеюсь обсудить, как информационные модели могут использоваться в интеграционных платформах, чтобы помочь в определении канонических форматов данных при выполнении сопоставления данных, а также обеспечении контроля доступа к данным.Еще одна область, в которой информационные модели очень важны, — это управление основными данными и использование стандартов данных.

Информационные модели также представляют собой визуализацию повсеместного языка, который является важной частью предметно-ориентированного проектирования (DDD) и разработки, управляемой поведением (BDD).

Информационная модель

для AM для примера в разд. 5а.

Контекст 1

… в предыдущем примере AM зависит от KEM по следующим двум важным элементам: (1) информация о том, какие данные доступны в устаревших системах компании — это определит используемый алгоритм AM для удовлетворения запроса от хаба; и (2) настроенная оболочка, которая может понимать опосредованные запросы (MQ) и преобразовывать их в запросы к базовому унаследованному источнику для дальнейшей обработки.Опосредованные запросы выражаются в терминах концептуальной информационной модели AM, показанной на рисунке 7, и должны быть преобразованы в эквивалентные запросы, представленные информационной моделью унаследованной системы. Когда результат создается в унаследованном источнике, он должен быть преобразован обратно в представление, которое согласуется с информационной моделью, используемой AM. …

Context 2

… результат создается в унаследованном источнике, он должен быть преобразован обратно в представление, которое согласуется с информационной моделью, используемой AM.В приведенном выше примере образец информационной модели, используемой AM, показан на рисунке 7. Рисунок 7 содержит представление диаграммы сущность-связь (E / R) информационной модели модуля анализа. …

Контекст 3

… результат создается в унаследованном источнике, он должен быть преобразован обратно в представление, которое согласуется с информационной моделью, используемой AM. Для приведенного выше примера типовая информационная модель, используемая AM, показана на рисунке 7. Рисунок 7 содержит представление диаграммы сущность-связь (E / R) информационной модели модуля анализа.Цель этой модели — обеспечить строгий формализм для описания всех взаимодействий между объектами в схеме управления проектом (S A), поскольку существует фиксированная ссылка для извлечения данных из устаревших источников. …

Контекст 4

… цель этой модели — обеспечить строгий формализм для описания всех взаимодействий между объектами в схеме управления проектами (SA), поскольку существует фиксированная ссылка для извлечения данных из унаследованных данных. источники.Сущности на рисунке 7 — это проект, задача, материал, расписание, ресурс и доступность. Атрибуты объектов указываются в овалах, контур которых сплошной (пунктирный), если атрибут не зависит от времени (соответственно, является производным или изменяется в течение заданного периода времени проекта). …

Контекст 5

… моделируя ситуацию, когда доступность материала ограничена, а стоимость варьируется, объект Ресурс может использоваться для описания данного Материала. Таким образом, на рисунке 7 изображена информационная модель, которая учитывает все практические аспекты управления строительными проектами….

Контекст 6

… результирующая диаграмма E / R показана на рисунке 8. Эта диаграмма изоморфна информационной модели модуля анализа, показанной на рисунке 7. Таким образом, алгоритм извлечения схемы, приведенный здесь в качестве примера, дает требуемые схема для унаследованного источника. …

Информационная модель бизнес-модели

Бизнес-модель, представление бизнес-процессов, используемых на сайте, предоставляет образец коммерческого решения, которое включает организационную структуру, роли пользователей по умолчанию и политики контроля доступа, один или несколько начальных магазинов, инструменты администрирования и бизнес-процессы демонстрирующие передовой опыт.Бизнес-модель может быть настроена для поддержки бизнес-требований. и сценарии. HCL Commerce предоставляет образцы бизнес-моделей, которые демонстрируют некоторые общие коммерции. решения. Эти бизнес-модели создаются путем создания иерархической структуры организации, политики контроля доступа, магазины и контракты, которые помогают удовлетворить необходимый бизнес требования.

На схеме UML ниже показаны отношения между различными существующими бизнес-объектами. в HCL Commerce. Эта информация может помочь вам в создании бизнес-моделей.В основном, организации являются собственниками основных бизнес-объектов, таких как магазин, пользователь и договор. магазины существуют в рамках организации. Пользователи играют роли в организации, которые предоставляют им определенный доступ. права на вещи, принадлежащие организации. Например, пользователь, играющий роль «Зарегистрированный клиент» в организации, владеющей магазином, предоставляет пользователю права на совершение покупок в магазине. Контракты содержат положения и условия для организации или группы пользователей, которым они должны соответствовать с участием.Магазин может использовать разные контракты для разных закупочных организаций или клиентов. сегменты. Пользователи могут иметь право на различные контракты при совершении покупок в магазине.

Организация

Организационная структура HCL Commerce обеспечивает основу для участников, или сущностей в вашем бизнес-сценарии. Эта структура организована в виде иерархической структуры, которая имитирует типичные организационные иерархии с записями для организаций и организационных единиц и пользователи.Организации и организационные единицы в структуре действуют как владельцы частей. вашего бизнеса. Все части вашего бизнеса, включая клиентов, администраторов, магазины, каталоги и дистрибьюторы, должны принадлежать организации или организационному подразделению.

Магазин

Магазин — это абстрактный суперкласс, который может представлять магазин или группу магазинов. Магазин у юридического лица один собственник (участник).

Контракт

Контракты позволяют организации-покупателю приобретать товары в магазине по указанной цене. в течение определенного периода времени при определенных условиях.Контракты влияют на многие части опыт покупок клиента, например, какие продукты покупатель может купить, цена, которую они будут платить за продукты, как им разрешено оплачивать заказ и адреса, на которые заказ может быть отправлен. HCL Commerce предоставляет возможность записывать и развертывать контракты. которые были согласованы.

Пользователь

В HCL Commerce пользователь может быть либо администратором, либо клиентом. Конкретно, HCL Commerce поддерживает атрибут RegisterType для пользователя.Этот атрибут принимает одно из три допустимых значения: A (администратор), R (зарегистрирован) или G (гость) и указывает тип роли. что пользователь играет с HCL Commerce. Обратите внимание, что сам атрибут не дает пользователь с любым авторитетом в HCL Commerce.

Роль

HCL Commerce определяет набор ролей по умолчанию, которые определяют, что пользователю разрешено доступ в систему. В системе контроля доступа политики обычно настраиваются таким образом, чтобы каждая роль имеет доступ к указанному набору действий, таких как выполнение команд и представлений или отображение данных бобы.Роли могут быть назначены пользователям и организационным единицам.

Глава 4 Типы моделей данных — Проектирование базы данных — 2-е издание

Эдриен Ватт и Нельсон Энг

Концептуальные модели данных высокого уровня

Концептуальные модели данных высокого уровня предоставляют концепции для представления данных способами, близкими к тому, как люди воспринимают данные. Типичным примером является модель отношений сущностей, в которой используются такие основные концепции, как сущности, атрибуты и отношения.Сущность представляет собой объект реального мира, такой как сотрудник или проект. У объекта есть атрибуты, которые представляют такие свойства, как имя, адрес и дата рождения сотрудника. Отношение представляет собой ассоциацию между сущностями; например, сотрудник работает над многими проектами. Между сотрудником и каждым проектом существуют отношения.

Логические модели данных на основе записей

Логические модели данных на основе записей предоставляют концепции, понятные пользователям, но не слишком далеки от способа хранения данных в компьютере.Три хорошо известных модели данных этого типа — это реляционные модели данных, сетевые модели данных и иерархические модели данных.

• Реляционная модель представляет данные как отношения , или таблицы. Например, в системе членства в Science World каждое членство состоит из множества членов (см. Рис. 2.2 в главе 2). Идентификатор членства, дата истечения срока действия и адресная информация — это поля в членстве. Среди участников — Микки, Минни, Майти, Дор, Том, Кинг, Человек и Лось.Каждая запись называется экземпляром таблицы членства.

• Сетевая модель представляет данные как типы записей. Эта модель также представляет ограниченный тип отношения «один ко многим», называемый набором типа , как показано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. Схема сетевой модели.

• Иерархическая модель представляет данные в виде иерархической древовидной структуры. Каждая ветвь иерархии представляет собой ряд связанных записей.Рисунок 4.2 показывает эту схему в нотации иерархической модели.

Рисунок 4.2. Схема иерархической модели. иерархическая модель : представляет данные в виде иерархической древовидной структуры.

экземпляр : запись в таблице

сетевая модель : представляет данные как типы записей

отношение : еще один термин для таблицы

реляционная модель : представляет данные в виде отношений или таблиц

тип набора : ограниченный тип отношения «один ко многим»

1. Что такое модель данных?
2. Что такое концептуальная модель данных высокого уровня?
3. Что такое сущность? Атрибут? Отношения?
4. Перечислите и кратко опишите общие модели логических данных на основе записей.

Атрибуция

Эта глава проекта Database Design является производной копией Database System Concepts от Нгуен Ким Ань под лицензией Creative Commons Attribution License 3.0 лицензия

Адриенн Ватт написала следующий материал:

1. Ключевые термины
2. Упражнения

Глава 5 Моделирование данных — Проектирование баз данных — 2-е издание

Адриенн Ватт

Моделирование данных — это первый шаг в процессе проектирования базы данных.Этот шаг иногда рассматривается как этап абстрактного проектирования высокого уровня, также называемый концептуальным проектированием. Целью этого этапа является описание:

• Данные, содержащиеся в базе данных (например, сущности: студенты, преподаватели, курсы, предметы)
• Взаимосвязи между элементами данных (например, преподаватели контролируют студентов; преподаватели проводят курсы)
• Ограничения на данные (например, номер учащегося состоит ровно из восьми цифр; у предмета есть только четыре или шесть единиц кредита)

На втором этапе элементы данных, взаимосвязи и ограничения выражаются с использованием концепций, предоставляемых высокоуровневой моделью данных.Поскольку эти концепции не включают детали реализации, результатом процесса моделирования данных является (полу) формальное представление структуры базы данных. Этот результат довольно легко понять, поэтому он используется в качестве справки, чтобы убедиться, что все требования пользователя соблюдены.

Третий шаг — проектирование базы данных. На этом этапе у нас может быть два подэтапа: один называется логическим дизайном базы данных , который определяет базу данных в модели данных конкретной СУБД, а другой называется физическим дизайном базы данных , который определяет внутреннюю структуру хранения базы данных, файловая организация или методы индексирования.Эти два подэтапа — это реализация базы данных и этапы построения операций / пользовательских интерфейсов.

На этапах проектирования базы данных данные представляются с использованием определенной модели данных. Модель данных представляет собой набор концепций или обозначений для описания данных, взаимосвязей данных, семантики данных и ограничений данных. Большинство моделей данных также включают набор основных операций для управления данными в базе данных.

Степени абстракции данных

В этом разделе мы рассмотрим процесс проектирования базы данных с точки зрения специфики.Подобно тому, как любой дизайн начинается с высокого уровня и переходит к постоянно растущему уровню детализации, то же самое происходит и с дизайном базы данных. Например, при строительстве дома вы начинаете с того, сколько спален и ванных комнат будет в доме, будет ли он на одном уровне или на нескольких уровнях и т. Д. Следующий шаг — попросить архитектора спроектировать дом из более структурированного перспектива. Этот уровень становится более детализированным с учетом фактических размеров комнаты, того, как будет проведена проводка в доме, где будет размещена сантехника и т. Д.Последний шаг — нанять подрядчика для строительства дома. Это взгляд на дизайн от высокого уровня абстракции до все более детального.

Дизайн базы данных очень похож. Все начинается с того, что пользователи определяют бизнес-правила; затем дизайнеры базы данных и аналитики создают дизайн базы данных; а затем администратор базы данных реализует проект с помощью СУБД.

Следующие подразделы суммируют модели в порядке убывания уровня абстракции.

Внешние модели

• Представляет взгляд пользователя на базу данных
• Содержит несколько разных внешних видов
• Тесно связаны с реальным миром, который воспринимается каждым пользователем

Концептуальные модели

• Обеспечивает гибкие возможности структурирования данных
• Представьте «взгляд сообщества»: логическую структуру всей базы данных
• Содержат данные, хранящиеся в базе данных
• Показать взаимосвязи между данными, включая:
  • Ограничения
  • Семантическая информация (e.г., бизнес-правила)
  • Информация о безопасности и целостности
• Рассматривать базу данных как набор сущностей (объектов) разного типа
• Являются основой для идентификации и высокоуровневого описания основных объектов данных; они избегают подробностей
• Независимо от базы данных независимо от базы данных, которую вы будете использовать

Внутренние модели

Тремя наиболее известными моделями этого типа являются реляционная модель данных, сетевая модель данных и иерархическая модель данных.Эти внутренние модели:

• Рассмотрим базу данных как набор записей фиксированного размера
• Ближе к физическому уровню или файловой структуре
• Представляют базу данных с точки зрения СУБД.
• Требовать от дизайнера сопоставления характеристик и ограничений концептуальной модели с характеристиками и ограничениями выбранной модели реализации.
• Привлечь сопоставление сущностей концептуальной модели с таблицами в реляционной модели

Физические модели

• Физическое представление базы данных
• Иметь самый низкий уровень абстракций
• Как хранятся данные; они имеют дело с
  • Рабочие характеристики
  • Использование и сжатие хранилища
  • Организация файлов и методы доступа
  • Шифрование данных
• На физическом уровне — управляется операционной системой (ОС)
• Предоставьте концепции, которые подробно описывают, как данные хранятся в памяти компьютера

Уровень абстракции данных

На графическом изображении вы можете увидеть, как разные модели работают вместе.Давайте посмотрим на это с самого высокого уровня, с внешней модели.

Внешняя модель — это взгляд на данные конечного пользователя. Обычно база данных — это корпоративная система, которая обслуживает потребности нескольких отделов. Однако один отдел не заинтересован в просмотре данных других отделов (например, отдел кадров (HR) не хочет просматривать данные отдела продаж). Следовательно, одно представление пользователя будет отличаться от другого.

Внешняя модель требует, чтобы разработчик разделил набор требований и ограничений на функциональные модули, которые можно исследовать в рамках их внешних моделей (например,g., человеческие ресурсы по сравнению с продажами).

Как разработчик данных, вам необходимо понимать все данные, чтобы вы могли построить базу данных в масштабе предприятия. Концептуальная модель — это первая созданная модель, основанная на потребностях различных отделов.

На данном этапе концептуальная модель не зависит ни от программного, ни от аппаратного обеспечения. Это не зависит от программного обеспечения СУБД, используемого для реализации модели. Это не зависит от оборудования, используемого при реализации модели. Изменения в аппаратном обеспечении или программном обеспечении СУБД не влияют на структуру базы данных на концептуальном уровне.

После того, как СУБД выбрана, вы можете ее реализовать. Это внутренняя модель. Здесь вы создаете все таблицы, ограничения, ключи, правила и т. Д. Это часто называют логической схемой .

Физическая модель — это просто способ хранения данных на диске. У каждого поставщика базы данных есть свой способ хранения данных.

Рисунок 5.1. Слои абстракции данных.

Схемы

Схема — это общее описание базы данных, обычно она представлена ​​диаграммой взаимосвязей сущностей (ERD) .Существует множество подсхем, которые представляют внешние модели и, таким образом, отображают внешние представления данных. Ниже приведен список элементов, которые следует учитывать в процессе проектирования базы данных.

• Внешние схемы: их несколько
• Несколько подсхем: они отображают несколько внешних представлений данных
• Концептуальная схема: только одна. Эта схема включает элементы данных, отношения и ограничения, представленные в ERD.
• Физическая схема: есть только одна

Логическая и физическая независимость данных

Независимость данных относится к невосприимчивости пользовательских приложений к изменениям, внесенным в определение и организацию данных.Абстракции данных раскрывают только те элементы, которые важны или имеют отношение к пользователю. Сложность скрыта от пользователя базы данных.

Независимость данных и независимость от операций вместе образуют функцию абстракции данных. Есть два типа независимости данных: логическая и физическая.

Независимость логических данных

Логическая схема — это концептуальный проект базы данных, выполненный на бумаге или доске, очень похожий на архитектурные чертежи дома.Возможность изменять логическую схему без изменения внешней схемы или пользовательского представления называется логической независимостью данных . Например, добавление или удаление новых сущностей, атрибутов или отношений к этой концептуальной схеме должно быть возможным без необходимости изменять существующие внешние схемы или переписывать существующие прикладные программы.

Другими словами, изменения логической схемы (например, изменения в структуре базы данных, такие как добавление столбца или других таблиц) не должны влиять на функцию приложения (внешние представления).

Физическая независимость данных

Физическая независимость данных относится к невосприимчивости внутренней модели к изменениям в физической модели. Логическая схема остается неизменной, даже если вносятся изменения в файловую организацию или структуры хранения, устройства хранения или стратегию индексации.

Физическая независимость данных связана с сокрытием деталей структуры хранения от пользовательских приложений. Приложения не должны быть связаны с этими проблемами, поскольку нет никакой разницы в операции, выполняемой с данными.

Концептуальная модель : логическая структура всей базы данных

концептуальная схема : еще один термин для логической схемы

независимость данных : невосприимчивость пользовательских приложений к изменениям, внесенным в определение и организацию данных

модель данных : набор концепций или обозначений для описания данных, взаимосвязей данных, семантики данных и ограничений данных

моделирование данных : первый шаг в процессе проектирования базы данных

логический дизайн базы данных : определяет базу данных в модели данных конкретной системы управления базами данных

физический дизайн базы данных : определяет внутреннюю структуру хранения базы данных, организацию файлов или методы индексации

диаграмма взаимосвязей сущностей (ERD) : модель данных, описывающая базу данных, показывающая таблицы, атрибуты и взаимосвязи

внешняя модель : представляет взгляд пользователя на базу данных

внешняя схема : просмотр пользователя

внутренняя модель: представление базы данных с точки зрения СУБД

независимость логических данных : возможность изменять логическую схему без изменения внешней схемы

логический дизайн : где вы создаете все таблицы, ограничения, ключи, правила и т. Д.

логическая схема : концептуальный проект базы данных, выполненный на бумаге или доске, как архитектурные чертежи дома

операционная система (ОС) : управляет физическим уровнем физической модели

независимость физических данных : невосприимчивость внутренней модели к изменениям физической модели

физическая модель : физическое представление базы данных

схема : общее описание базы данных

1. Опишите цель концептуального дизайна.
2. Чем концептуальный дизайн отличается от логического?
3. Что такое внешняя модель?
4. Что такое концептуальная модель?
5. Что такое внутренняя модель?
6. Что такое физическая модель?
7. С какой моделью работает администратор базы данных?
8. С какой моделью работает конечный пользователь?
9. Что такое логическая независимость данных?
10. Что такое физическая независимость данных?

См. Также Приложение A: Пример модели регистрационных данных университета

Атрибуция

Эта глава проекта Database Design является производной копией Database System Concepts от Нгуен Ким Ань под лицензией Creative Commons Attribution License 3.0 лицензия

Адриенн Ватт написала следующий материал:

• 1. Введение частично или полностью, степени абстракции данных, уровень абстракции данных
  2. Ключевые термины
  3. Упражнения

Моделирование данных за 10 минут или меньше

Если вы когда-нибудь пробовали использовать Google, «Что такое моделирование данных?» вы могли видеть результат, в котором говорится, что моделирование данных — это «процесс создания модели данных». Хотя это определение не очень полезно, я надеюсь, что это сообщение в блоге предоставит полезное введение в концепцию моделирования данных.В Credera мы помогаем нашим клиентам стать более управляемыми данными, и часто это начинается с очистки и моделирования данных.

Моделирование данных происходит на трех уровнях: физическом, логическом и концептуальном.

• Физическая модель — это схема или структура физического хранения данных в базе данных.

• Концептуальная модель идентифицирует высокоуровневое пользовательское представление данных.

• Логическая модель данных находится между физическим и концептуальным уровнями и позволяет отделить логическое представление данных от их физического хранилища.

В этом сообщении блога в первую очередь обсуждается логическое моделирование данных.

Модели данных описывают бизнес-сущности и отношения

Модели данных состоят из сущностей, которые представляют собой объекты или концепции, данные о которых мы хотим отслеживать, и они становятся таблицами в базе данных. Продукты, поставщики и клиенты — все это примеры потенциальных сущностей в модели данных. Сущности имеют атрибуты, то есть детали, которые мы хотим отслеживать об объектах — вы можете думать об атрибутах как о столбцах в таблице.Если у нас есть сущность продукта, название продукта может быть атрибутом.

Сущности не существуют изолированно; они связаны друг с другом. Связи между сущностями в модели данных называются отношениями, а отношения отражают бизнес-правила. Отношения между объектами могут быть «один к одному», «один ко многим» или «многие ко многим».

Отношения между продуктами и поставщиками могут иллюстрировать отношения «один ко многим». Например, если поставщик A производит виджет 1 и виджет 2, это означает, что один поставщик производит множество продуктов.Если вы подумаете об этих отношениях с другой стороны, это все равно будет иметь смысл — я могу купить несколько продуктов у одного и того же поставщика. Отношения «один-ко-многим» — безусловно, самый распространенный тип, но важно знать, что делать с двумя другими типами отношений.

Отношения «один-к-одному» обычно возникают, когда бизнесу необходимо использовать сущности, которые являются надтипами и подтипами, также называемыми родительскими и дочерними. Например, продукт может быть супертипом, а определенный вид продукта, например книга, может быть подтипом.В некоторых ситуациях есть веские причины для хранения общих данных о продуктах в отдельной таблице от более конкретных данных о книгах, и это может помочь в представлении иерархических отношений между объектами. В этом примере одно название книги должно быть связано с одним идентификационным номером продукта, и наоборот, что делает это взаимно однозначным отношением между продуктами и книгами.

Третий вид отношений, отношения «многие ко многим», возникает, когда несколько экземпляров одного объекта связаны с несколькими экземплярами другого объекта.Книги и авторы — отличный пример таких отношений: один автор может написать несколько книг, а одна книга может быть написана несколькими авторами. Хотя отношения «многие ко многим» существуют, на самом деле вы не видите их в моделях данных. Вместо этого мы используем ассоциативные сущности, которые представляют собой таблицы, которые разбивают отношение «многие ко многим» на отношения «многие ко многим». В этом случае у вас может быть таблица книг, таблица авторов и таблица авторов книги для связи между ними.

Моделирование данных должно обеспечивать целостность данных

Когда мы говорим с клиентами об использовании их данных, целостность данных является важнейшим условием.Прежде чем компании смогут начать использовать свои данные для принятия решений, они должны быть уверены в точности и надежности наборов данных. В моделировании данных есть два типа правил, которые являются основополагающими для поддержания целостности данных: целостность объекта и ссылочная целостность.

Целостность объекта означает, что данные в одном объекте или таблице являются надежными. Использование первичных ключей — важный шаг к целостности объекта. Первичные ключи — это уникальные идентификаторы, такие как идентификационные номера продуктов, которые служат для идентификации конкретной записи и предотвращения дублирования данных.Правило целостности объекта состоит из трех частей:

• Все объекты должны иметь первичный ключ.

• Значения всех первичных ключей должны быть уникальными.

• Значение первичного ключа не может быть нулевым.

Ссылочная целостность означает, что связь между двумя объектами или таблицами является надежной. Использование внешних ключей — важный шаг к ссылочной целостности. Внешние ключи — это первичные ключи одной таблицы, которые появляются в другой таблице.Правило ссылочной целостности гласит, что для любого значения внешнего ключа в одной таблице должно быть соответствующее значение первичного ключа в ссылочной таблице.

Моделирование данных включает в себя нормализацию

Введение в моделирование данных было бы неполным без упоминания концепции нормализации. Нормализация — это процесс, с помощью которого избегаются аномалии и устраняется избыточность, и эта концепция была впервые предложена специалистом по данным по имени Эдгар Кодд. Согласно Кодду, нормализация модели данных означает структурирование данных таким образом, чтобы каждая сущность имела только одну тему или тему.В более технических терминах мы называем это удалением частичных и транзитивных зависимостей.

Допустим, я хочу хранить данные о покупках клиентов. Я хочу знать такую ​​информацию, как купленная сумма в долларах, имя клиента и магазин, в котором была совершена покупка. Я мог бы хранить все эти точки данных в одной таблице, но это привело бы к проблемам. Например, покупательница, совершившая сотни покупок, может выйти замуж и сменить имя. Чтобы отразить это изменение в моих записях, мне пришлось бы просматривать свою таблицу и менять ее имя для каждой покупки, которую она когда-либо совершала.Вместо того, чтобы иметь дело с сотнями изменений, нормализованная модель данных позволила бы мне внести только одно изменение. В этой ситуации я должен хранить данные о клиентах в таблице клиентов, данные о продуктах в таблице продуктов, хранить данные в таблице магазинов и т. Д. Используя первичные и внешние ключи, я могу связать эти таблицы вместе и получить доступ ко всей необходимой мне информации. Еще лучше, когда мне нужно изменить имя клиента, мне нужно сделать это только в одном месте. Представленная здесь диаграмма является очень простой иллюстрацией — большинство моделей данных намного крупнее и сложнее.

Существуют разные уровни нормализации, начиная с первой нормальной формы и заканчивая шестой нормальной формой. Однако наиболее распространена третья нормальная форма, сокращенно 3НФ. В моделях данных в 3NF есть таблицы с уникальными записями, в которых удалены все частичные и транзитивные зависимости. Мне нравится вспоминать 3NF следующим образом: каждый неключевой столбец основан на «ключе, целом ключе и только на ключе, так что помоги мне, Кодд!» — Уильям Кент

У разных моделей разные цели

Когда ваша организация начинает моделирование данных, важно обсудить назначение модели данных.Есть два типа моделей данных — реляционные модели и размерные модели — и они служат очень разным целям.

Результаты реляционного моделирования данных в таблицах, которые находятся в 3NF, используются для построения транзакционных и операционных систем, таких как системы точек продаж. Реляционные модели созданы для того, чтобы эффективно переносить данные в базу данных таким образом, чтобы сохранить целостность и сохранить каждый фрагмент неключевых данных только один раз.

Моделирование размерных данных может привести к созданию схемы, называемой звездообразной схемой, которая имеет денормализованные таблицы и используется для построения систем отчетности и анализа.Размерные модели предназначены для удобного получения данных из хранилища данных в руки бизнес-пользователей. Сохраняя данные в менее нормализованной форме, размерные модели значительно упрощают выполнение запросов по множеству различных таблиц. Стоит отметить, что есть причины для использования схемы 3NF, а не звездообразной схемы в хранилище данных. В современной архитектуре данных инструменты бизнес-аналитики часто устраняют разрыв между несколькими уровнями нормализации.

Реляционная структура

Структура звездообразной схемы

Вопросы моделирования данных

Моделирование данных может показаться довольно абстрактным, но это концепция, заслуживающая внимания со стороны как ИТ, так и заинтересованных сторон бизнеса.