2- ma’ruza. Modellashtirish tushunchalari, tizimni modellashtirish. Axborot jarayonlarini modellashtirish

Kompyutreni modellashtirish- bu texnologiyaning bir turi. Kompyuter simulyatsiyasi tizimidan foydalangan holda tashqi ta’sirga ega bo’lgan ikkinchi darajali zanjirlarda elektr jarayonlarini tahlil qilish.
Tizimlarni miqdoriy va sifatli baholash usullari, modellashtirish va konseptual modelni ishlab chiqish, o’tkazuvchanlik ko’rsatkichlari, malumotlar uzatish ishonchliligi.
Ta’limni kompyuterlashtirishga muhim xissa qo’shadigan mumkin bo’lgan axborot texnologiyalaridan biri bu axborotni modellashtirish texnologiyasidir. Qadim zamonlardan beri inson modelalshtirishdan ob’ektlar, jarayonlar va hodisalarni o’rganish uchun foydalanadi, ularni to’g’ridan-to’g’ri tekshirish qiyin, imkonsiz yoki hatto xavfli. Masalan, bino va inshootlarning seysmik barqarorligini o’rganish kifiya qiladi.
Ma'lumki, original ob’yektni kuzatish natijasida tadqiqotchi miyasida, birinchi navbatda, (xayolida) ob’yektni qandaydir xayoliy timsoli (namunasi) shakllanadi. Ushbu timsolni ilmiy tilda kognitiv model deb atash qabul qilingan. Tadqiqotchi bunday modellni shakllantirar ekan ba'zi bir aniq qo'yilgan savollarga javob olishga harakat qiladi. Shu sababali ob’yektni qisqa va lo'nda tasnifini olish maqsadida ob’yektning cheksiz murakkab bo'lgan qurilmasidan keraksizlari tashlab yuboriladi (2.2-rasm).

2.2-rasm. Ob’yektni qisqa va lo'nda tasnifini
bu yerda RO-real ob’yekt, IM - inson miyasi, F - akslantirish.
Kognitiv modelni tabiiy tilda ifodalash tarkibiy (mazmuniy- содержательный) model deb ataladi (2.3-rasm).

2.3-rasm. Kognitiv modelni tabiiy tilda ifodalash.
bu yerda TT - tabiiy til, G - akslantirish.
Kognitiv modelni ta'rifidan ko'rinib turibdiki, u sub’yektiv bo'lib, tadqiqotchining oldingi bilim, tajriba va ko'nikmalariga bog'liq bo'ladi. Kognitiv model haqida ta'ssurotni olish uchun uni biror bir shaklda ifodalash lozim bo'ladi. Umuman olganda kognitiv model bilan tarkibiy model ustma-ust tushmasligi mumkin, sababi, ba'zi bir xususiyatlarni tadqiqotchi bayon qilib bera olmasligi yoki xohlamasligi mumkin. Bundan tashqari tarkibiy model boshqa bir tadqiqotchi yoki tadqiqotchilar guruhi orqali amalga oshirilgan bo'lsa, u holda o'zgarishlar, ya'ni farq yana ham katta bo'ladi. Tarkibiy modelni ishlab chiqish ilmiy tilda masalani texnik qo'yilishi deb nomlanadi.
Funksional belgisi va maqsadga qarab tarkibiy model quyidagilarga ajratiladi: tasnifiy, tushuntiruvchi va bashoratlovchi. Tasnifiy model deb ob’yektni ixtiyoriy tasnifini qarash mumkin. Tushuntiruvchi model yordamida quyidagicha savolga javob olish mumkin: Nima sababdan bunday xodisa ro'y bermoqda? Bashoratlovchi model yordamida esa ob’yektni kelajakdagi holatlarini tasniflash imkoniyati mavjud bo'ladi. Shuni eslatib o'tish mumkinki, bashoratlovchi modelda xodisa nima sababdan ro'y berayotganini izohlash shart emas, ya'ni mazkur model tushuntirish modelini o'z ichiga olmasligi mumkin (2.4-rasm).

Konseptual model deb shunday tarkibiy modelga aytiladiki, uni, ya'ni tarkibiy modelni, shakllantirish mobaynida tadqiq etilayotgan ob’yekt sohasidagi bilim va tasavvurlardan foydalaniladi. Konseptual modelda quyidagilar aniqlanadi:

• 
  original S_org ob’yekt (tizim) tarkibi va tuzilmasi;
  
• 
  tadqiq qilinayotgan tizimga tegishli va modellashtirishning maqsadiga erishishda muhim bo'lgan elementlarning xususiyatlari va kirish-chiqish parametrlari (sabab-oqibat) orasidagi bog'liqliklar.
  

Konseptual modelda, odatda, quyidagilarga e'tibor qaratiladi:

• 
  tadqiq qilinayotgan tizimning elementar hodisalari tabiati va parametrlari;
  
• 
  elementar xodisalarning ko'rinishi va ularning o'zarobog'liqlik darajalari;
  
• 
  tizimning umumiy ishlash jarayonida har bir elementar xodisaning o'rni va ahamiyati.
  

Konseptual modelga kengroq ma'noda qaraydigan bo'lsak, u holda konseptual modelni ma'lum bir mazmun yoki nuqtai nazarga asoslangan tarkibiy model deb tushunish lozim bo'ladi.
Konseptual modelni 3 ta ko'rinishi mavjud:
1) logiko-semantik; 2) tuzilmaviy-funksional; 3) sabab-oqibat.
Logiko-semantik modelda ob’yekt qaysi soha elementi hisoblansa, o'sha soha atama va tushunchalarida tasniflanadi. Mazkur tushuncha va atamalar o'z ichiga shu soha bo'yicha mantiqan qarama-qarshi bo'lmagan barcha tasdiq va dalillardan iborat bilimlarni oladi. Bunday modellarni tahlil qilish predmet sohasi bo'yicha yig'ilgan bilimlarga tayangan holda mantiq vositalaridan foydalanib amalga oshiriladi. Ob’yektni tuzilmaviy-funksional modeli qurilayotganda u (ya'ni, ob’yekt) yaxlit tizim sifatida qaralib, tizim alohida elementlarga yoki qism tizimlarga ajratiladi (bo'laklanadi). Masalan, tizim mantiqiy yoki vaqtga bog'liq ravishda ketma-ket hal qilinadigan alohida qism tizimlarga bo'laklanadi. Tizim qismlari tuzilmaviy munosabatlar orqali o'zaro bog'lanadi. Bunday modellarni tasvirlashda turli hil sxemalar, xaritalar va diagrammalar qulay bo'lib hisoblanadi (2.5-rasm).

2.5-rasm. Konseptual model ko'rinishi.
Sabab-oqibat ko'rinishdagi modellardan, ko'pincha, ob’yekt xolatini tushuntirish va bashoratlashda foydalaniladi. Mazkur modellar asosan quyidagilarga yo'naltirilgan bo'ladi:

• 
  tadqiq qilinayotgan ob’yektning tashkil etuvchi elementlar orasidagi asosiy bog'liqliklarni aniqlash;
  
• 
  bir omilni (biror bir xususiyatni) o'zgarishi model komponentlari holatiga ta'sirini aniqlash;
  
• 
  yaxlit holda model qanday ishlashi hamda model tadqiqotchini qiziqtiruvchi parametrlarni o'zgarishini (dinamikasini) to'laqonli (mos, adekvat) ifodalab bera olishini tushunish. Formal (rasmiy) model deb konseptual modelni bir yoki bir necha formal tillar (masalan, matematik nazariya tillari, algoritmlash tillari va shunga o'xshash) orqali ifodalashga aytiladi (2.6-rasm).
  

2.6-rasm. Formal model.
Gumanitar fanlarda modellashtirish jarayoni, ko'p hollarda, ob’yektni konseptual modelini qurish bilan yakunlanadi.
Tabiiy fanlarda esa, odatda, formal modelni qurishga muvofaq bo'linadi. Shunday qilib, kognitiv, tarkibiy va formal modellar modellashtirishning 3 ta o'zaro bog'langan bosqichini tashkil qiladi.
Modellashtirish bosqichlarining o'zaro ta'siri modelning potensiallik xossasi bilan bog'langan. Ixtiyoriy modelni yaratish tadqiq qilinayotgan ob’yekt haqida yangi bilimlarni paydo bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, modellashtirish ob’yekti bo'yicha qarash va konsepsiyalarni aniqlashtirish va qayta baholashga olib keladi.
Mazkur holat o'z navbatida mos tarkibiy va kognitiv modellarni qayta ko'rib chiqishga olib keladi hamda modellashtirishni barcha bosqichlarini spiral rivojlanishini ta'minlab beradi.
Yuqorida aytib o'tilgandek, matematik modellashtirish belgili modellashtirishning bir ko'rinishi bo'lib xisoblanadi.
Matematik model deganda ob’yektni kirish qiymatlariga mos chiqish
parametrlarini qiymatlarini aniqlab beruvchi ixtiyoriy operator tushuniladi, ya'ni
A:X→Y, X Ω_X, Y Ω_X
Ma'lumki, matematik modellashtirish moddiy modellashtirishga nisbatan quyidagicha ustunlikga (afzallikga) ega:

• 
  tejamkor;
  
• 
  gipotetik (xayoliy), ya'ni tabiatda joriy qilinmagan ob’yektlarni, modellashtirish imkoniyati (loyihalashning turli bosqichlarida);
  
• 
  natural holda joriy qilish murakkab yoki xavfli bo'lgan rejimlarni joriy qilish imkoniyati;
  
• 
  vaqt masshtabini o'zgartirish imkoniyati;
  
• 
  kengqamrovli tahlilning soddaligi;
  
• 
  bashoratlash sababli umumiy qonuniyatlarni aniqlay olish imkoniyatini
  

kattaligi;

• 
  olib borilayotgan ish texnik va dasturiy ta'minotining universalligi.