11_2.4

Формализация

Естественные (разговорные) языки используются для со­здания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информаци­онные модели, например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следую­щим образом:

• •Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;
• •орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формальных языков является язык математики. Модели, построенные с использованием математических обозначений и формул, на­зываются математическими моделями. Язык математики является совокупностью формальных языков, с некоторыми из них (алгебра, геометрия, тригонометрия) вы знакомитесь в школе, с другими (теория множеств, теория вероятностей и др.), сможете ознакомиться в процессе дальнейшего обуче­ния.

Язык алгебры позволяет формализовать функциональ­ные зависимости между величинами. Так, Ньютон формали­зовал гелиоцентрическую систему мира, открыв законы ме­ханики и закон всемирного тяготения и записав их в виде алгебраических функциональных зависимостей. В школь­ном курсе физики рассматривается много разнообразных функциональных зависимостей, выраженных на языке ал­гебры, которые представляют собой математические модели изучаемых явлений или процессов.

Язык алгебра логики (алгебры высказываний) позволяет строить формальные логические модели. С помощью алгеб­ры высказываний можно формализовать (записать в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Построение логичес­ких моделей позволяет решать логические задачи, строить логические модели устройств компьютера (сумматора, триг­гера) и т. д.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

В процессе познания окружающего мира человечество постоянно использует моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала обычно строится его описательная информационная модель на естественном языке, затем она формализуется, т. е. выражается с ис­пользованием формальных языков (математики, логики и др.).

Визуализация формальных моделей. В процессе иссле­дования формальных моделей часто производится их визуа­лизация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы, пространственных соотношений между объек­тами — чертежи, моделей электрических цепей — электри­ческие схемы, логических моделей устройств — логические схемы и т. д.

Так при визуализации формальных физических моде­лей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения физических величин и т. д. Визуальные модели обычно яв­ляются интерактивными, т. е. исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.