Примеры информационных моделей

Любая ли модель является информационной?

Прежде, чем проиллюстрировать понятие информационной модели примерами, следует задаться вопросом: какие модели являются информационными, а какие нет? Существует обыденное мнение, что информационные модели неразрывно связаны с вычислительной техникой, т.е. закодированы в виде бинарных последовательностей (нолей и единиц). Однако любую ограниченную систему символов можно преобразовать в пригодную для хранения в памяти компьютера информацию. Текст, музыка математические формулы - всё создано с помощью поддающихся компьютерной кодировке "алфавитов". Изображения и видео также уже давно могут быть смоделированы и воспроизведены на компьютере. Более того, физическую модель, когда одно явление, например, электрический ток, моделируется с помощью другого, например, потока воды, также можно описать словами, а значит и в виде текста, т.е. составить на основе физической модели знаковую, информационную.

Разница между информационными моделями и физическими (аналоговыми) заключается с том, что информационные модели:

1. связаны с абстрагированием;
2. могут быть описаны с помощью общепринятых знаковых систем, пригодных для преобразования в компьютерный код.

Рассмотрим два примера. В пьесе Шекспира "Венецианский купец" один из героев делится способом найти потерянную стрелу:

Бывало, в детстве, потеряв стрелу,

Небрежно пущенную, я другую

Такую ж точно, посылал ей вслед

И, проследив полет, искал их обе

И часто находил.

До тех пор, пока герой использует свой способ в личных целях, не описывая его для других, это физическая модель. Как только появляется устное сообщение или письменное описание - можно говорить о том, что физическая модель породила информационную. Интересно отметить, что в данной модели абстрагирование минимально. Стрела, которую ищут и та, с помощью которой пытаются воспроизвести полет первой, идентичны.

Рассмотрим еще один пример из примерно той же эпохи, когда Галилей проводил опыты по измерению скорости свободного падения тел. Если бы он делал это для того, чтобы, например, выиграть пари, то это была бы физическая модель - способ проверить что-то на практике для получения некоторой сиюминутной пользы. Как только результаты эксперимента записаны, выражены с помощью общепринятых знаковых систем (текста и формул) и опубликованы, наряду с физической появляется информационная модель.

Рисунок 1. Записи Галилея об опытах по исследованию движения тел под действием гравитации. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Знаковые системы и информационные модели

Всегда ли модель, созданная с помощью системы знаков, является информационной и что можно считать знаковыми системами? Рассмотрим такие далекие от информатики отрасли человеческой деятельности, как музыка и живопись. Уже в середине 1990-х гг. компьютерные технологии были в состоянии закодировать и звуки, и изображения, причем с достоверностью достаточной для художественного воспроизведения. Для кодировки нотной записи существуют, например, midi-секвенторы. Изображения могут быть засканированы попиксельно с необходимой для достоверной передачи глубиной цветовых оттенков (кодировки RGB, CMYK и др.).

Рисунок 2. Соответствие музыки, записанной в midi-формате и нот. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Музыка и живопись могут являться объектами моделирования с помощью компьютеров для:

• последующего воспроизведения;
• создания на основе модели производного произведения (например, коллажа или мема);
• реконструкции исторической обстановки, в которой было создано произведение;
• анализа художественного стиля.

В еще большей степени являются информационными моделями такие носители информации, как схемы, чертежи, географические карты. Несмотря на то, что их невозможно разложить на элементы базовых знаковых систем (буквы, цифры), они выполнены по определенным алгоритмам:

1. для их создания используется ограниченный набор геометрических примитивов (многоугольники, овалы, прямые и кривые линии);
2. они содержат надписи, выполненные по определенным стандартам;
3. при их изготовлении используются определенные наборы цветов и стилей линий с назначениям, указанными в легенде карты или чертежных штампах.

Таким образом, графическая информация, запечатлённая в форме схем, чертежей, карт также является результатом применения абстракции, наборов символов и алгоритмов, поэтому карты и схемы, даже выполненные без применения компьютерных технологий, можно с полным основанием считать информационными моделями.

Смоделированная квазиреальность

Если в прошлом физические модели служили базой для создания информационных, то в настоящее время всё чаще предпринимаются попытки воссоздать с помощью современной компьютерной техники реальность, опирающуюся не на существующие физические явления, а именно на синтезированные информационные модели. В данном случае можно говорить не просто об абстрагировании, а о переходе гигантского количества накопленных человечеством моделей на качественно новый уровень. Комбинируя модели реальных предметов и явлений, кинорежиссеры, исследователи, инженеры синтезируют абстракции, не имеющие аналогов в реальной природе (появился даже такой термин, как "Природа 2.0"). На основании искусственных моделей создаются реальные предметы и даже живые существа, благодаря таким технологиям, как 3D-печать, генная инженерия, искусственный интеллект, нейросети, виртуальная реальность и т.п.

Рисунок 3. Изображение человеческого лица, синтезированное компьютером. Такого человека в реальном мире не существует. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ