Информатика (базовый курс для подготовки студентов и преподавателей к Интернет-экзамену) (стр. 8 )

3.9. Антивирусные программные средства

Среди огромного разнообразия видов компьютерных программ существуют программы, наносящие вред и ущерб пользователям ЭВМ. Это – компьютерные вирусы. Вирус – программа, обладающая способностью к самовоспроизведению. В настоящее время известно более 20000 семейств программных вирусов, которые можно классифицировать по следующим признакам: среде обитания, способу заражения среды обитания, степени воздействия (деструктивным возможностям), особенностям алгоритма.

В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на сетевые, файловые, загрузочные и файлово-загрузочные. Сетевые вирусы распространяются по различным компьютерным сетям. Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули, т. е. в файлы, которые запускаются на выполнение. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению. Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска – области дисков к которым обращается операционная система при загрузке или считывании информации с диска. Файлово-загрузочные вирусы заражают как файлы, так и загрузочные сектора дисков.

По способу заражения вирусы делятся на резидентные и нерезидентные. Резидентный вирус при заражении (инфицировании) компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая потом внедряется в файлы, сектора. Резидентные вирусы находятся в памяти и являются активными вплоть до выключения или перезагрузки компьютера. Нерезидентные вирусы не заражают память компьютера и являются активными ограниченное время.

По степени воздействия вирусы можно разделить на неопасные, опасные, очень опасные. Неопасные вирусы не мешают работе компьютера, но уменьшают объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках. Действия таких вирусов проявляются в каких-либо графических или звуковых эффектах. Опасные вирусы могут привести к различным нарушениям в работе компьютера. Очень опасные вирусы, воздействие которых может привести к потере программ, уничтожению данных, стиранию информации в системных областях диска.

По особенностям алгоритма вирусы трудно классифицировать из-за большого их разнообразия. Тем не менее в этой группе можно выделить простейшие вирусы, вирусы-репликаторы, вирусы-невидимки, вирусы-мутанты, квазивирусы, макровирусы и почтовые вирусы. Простейшие вирусы – это паразитические вирусы, они изменяют содержимое файлов и секторов диска и могут быть достаточно легко обнаружены и уничтожены. Вирусы-репликаторы, называемые червями, которые распространяются по компьютерным сетям, вычисляют адреса сетевых компьютеров и записывают по этим адресам свои копии. Известны вирусы-невидимки, называемые стелс-вирусами, которые очень трудно обнаружить и обезвредить, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные участки диска. Наиболее трудно обнаружить вирусы-мутанты, содержащие алгоритмы шифровки-расшифровки, благодаря которым копии одного и того же вируса не имеют ни одной повторяющейся цепочки байтов. Их также называют полиморфные вирусы – т. е. вирусы, модифицирующие свой код в зараженных программах таким образом, что два экземпляра одного и того же вируса могут не совпадать ни в одном бите. Имеются и так называемые квазивирусные или «троянские» программы, которые хотя и не способны к самораспространению, но очень опасны, так как, маскируясь под полезную программу, разрушают загрузочный сектор и файловую систему дисков. Также распространенными являются макровирусы и почтовые вирусы, которые содержат в себе некоторый код, очень часто на языке Visual Basic for Applications, изменяющий нормальную работу офисных программ. Наиболее уязвимыми являются программы пакета Microsoft Office.

Для обнаружения, удаления и защиты от компьютерных вирусов разработано несколько видов специальных программ, которые позволяют обнаруживать и уничтожать вирусы. Такие программы называются антивирусными. Различают следующие виды антивирусных программ: программы-детекторы, программы-доктора или фаги, программы-ревизоры, программы-фильтры, программы-вакцины или иммунизаторы.

Программы-детекторы осуществляют поиск характерной для конкретного вируса сигнатуры (последовательности байтов) в оперативной памяти и в файлах и при обнаружении выдают соответствующее сообщение. Недостатком таких антивирусных программ является то, что они могут находить только те вирусы, которые известны разработчикам таких программ. Отдельно такие программы не поставляются. Они входят в состав других программ, например, AVP, Norton AntiVirus, Doctor Web, Kaspersky Antivirus.

Программы-доктора или фаги, а также программы-вакцины не только находят зараженные вирусами файлы, но и «лечат» их, т. е. удаляют из файла тело программы-вируса, возвращая файлы в исходное состояние. В начале своей работы фаги ищут вирусы в оперативной памяти, уничтожая их, и только затем переходят к «лечению» файлов. Среди фагов выделяют полифаги, т. е. программы-доктора, предназначенные для поиска и уничтожения большого количества вирусов. Наиболее известные из них: AVP, Norton AntiVirus, Doctor Web, Kaspersky AntiVirus. Учитывая, что постоянно появляются новые вирусы, программы-детекторы и программы-доктора быстро устаревают, поэтому требуется регулярное обновление версий. Это является характерной особенностью программ-антивирусов.

Программы-ревизоры относятся к самым надежным средствам защиты от вирусов. Ревизоры запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей диска тогда, когда компьютер не заражен вирусом, а затем периодически или по желанию пользователя сравнивают текущее состояние с исходным. Обнаруженные изменения выводятся на экран монитора. Как правило, сравнение состояний производят сразу после загрузки операционной системы. Программы-ревизоры имеют достаточно развитые алгоритмы, обнаруживают стелс-вирусы и могут даже очистить изменения версии проверяемой программы от изменений, внесенных вирусом.

Программы-фильтры или «сторожа» представляют собой небольшие резидентные программы (т. е. постоянно работающие в памяти компьютера), предназначенные для обнаружения подозрительных действий при работе компьютера, характерных для вирусов. Такими действиями могут являться: попытки коррекции файлов; изменение атрибутов файла; прямая запись на диск; запись в загрузочные сектора диска; загрузка резидентной программы. При попытке какой-либо программы произвести указанные действия «сторож» посылает пользователю сообщение и предлагает запретить или разрешить соответствующее действие. Программы-фильтры весьма полезны, так как способны обнаружить вирус на самой ранней стадии его существования до размножения. Однако, они не «лечат» файлы и диски. Для уничтожения вирусов требуется применить другие программы, например фаги. К недостаткам программ-сторожей можно отнести их «назойливость», а также возможные конфликты с другим программным обеспечением.

Примеры задач по программным средствам реализации информационных процессов:

Задача № 1. Преподаватель работал в папке D:\Материалы к занятиям \Группа 11\Лабораторные работы. Затем перешел в дереве папок на уровень выше, спустился в папку Лекции и удалил из нее файл Введение. Полным именем файла, который удалил преподаватель, будет … Ответ: D:\Материалы к занятиям \Группа 11\Лекции\Введение.

Решение:

Преподаватель работал в папке Лабораторные работы, которая вложена в папку Группа 11. Поэтому, перейдя на уровень выше, преподаватель попал в папку Группа 11, из которой спустился в папку Лекции и из папки Лекции удалил файл Введение. Таким образом, полное имя удаленного файла Введение будет следующим: D:\Материалы к занятиям \Группа 11\Лекции\Введение.

Задача № 2. Если в приведенном окне нажать кнопку Очистка диска, то соответствующая служебная программа позволит … Ответ: удалить временные файлы, созданные разнообразными приложениями; очистить корзину.

Решение:

В процессе работы на дисках компьютера накапливаются файлы, которые создаются для временных целей. Постепенно накапливаясь, эти файлы могут бесполезно занимать большие объемы дискового пространства, поэтому периодически нужно подвергать ревизии имеющиеся на диске файлы, чтобы удалять файлы, ставшие ненужными. Для этих целей служит стандартная утилита Windows Очистка диска. В диалоговом окне программы Очистка диска указываются группы файлов, которые можно удалить, и занимаемое ими место на диске. Прежде всего это содержимое папки Корзина, в которую попадают удаляемые файлы, поскольку большинство файлов, попадающих в нее, как раз и предназначено для окончательного уничтожения. Далее идет папка Temporary Internet Files (Временные файлы Интернета), содержащая файлы, которые появились на компьютере при работе с Интернетом. Эти файлы нужны для быстрого повторного просмотра Web-страниц, на которых вы уже побывали, и при их удалении ничего страшного не произойдет. Далее идет папка Временные файлы, которая содержит временные файлы, созданные разнообразными приложениями.

Задача № 3. В некоторой папке хранится список файлов, первоначально упорядоченный по дате:

Производится сортировка файлов по имени в порядке возрастания. Последним в списке окажется файл … Ответ: 6А. doc.

Решение:

При решении этой задачи используется принцип последовательного кодирования. При вводе в компьютер информации происходит ее двоичное кодирование – изображение знака преобразуется в его двоичный код. Присваивание символу конкретного двоичного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. В существующих кодовых таблицах первые 33 кода (десятичные коды с 0 по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и т. д.). Десятичные коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют цифрам, знакам латинского алфавита, знакам арифметических операций и знакам препинания. Десятичные коды с 128 по 255 являются национальными, то есть в различных национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют разные знаки. Поскольку в кодовой таблице цифры имеют меньшие коды, чем буквы, то при проведении сортировки по имени в порядке возрастания файлы расположатся в порядке 10А. doc, 10Б. doc, 11А. doc, 1А. doc, 2А. doc, 2Б. doc, 6А. doc.

Задача № 4. Следующий фрагмент текста является … Ответ: многоуровневым списком.

Решение:

Для большей выразительности текста создаются списки. Список – это наглядно упорядоченный с помощью нумерации или специальных маркеров одно - или многоуровневый текст. С помощью MS Word можно создавать маркированные, нумерованные и многоуровневые списки. Маркированный список – это список, который основывается на обозначении пунктов списка маркерами. Нумерованный список – это список, который основывается на обозначении пунктов списка цифрами (арабскими или римскими), а также латинскими буквами (строчными или прописными). Многоуровневый список – это список, который основывается на отображении строк списка разными уровнями (от 1 до 9). То есть каждая из строк списка может включать подпункты различных уровней. Для обозначения пунктов могут использоваться как маркеры, так и цифры.

Задача № 5. В текстовом редакторе MS Word набран текст с ошибками (выделены полужирным курсивом): «…весной кресный дал лесный отзыв на пирог из пресного теста». Команда «Найти и заменить все» для исправления всех ошибок может иметь вид … Ответ: найти ЕСНЫ, заменить на ЕСТНЫ.

Решение:

При редактировании больших документов удобно использовать функцию поиска и замены с помощью диалогового окна «Найти и заменить». В приведенном фрагменте текста ошибки допущены в словах кресный и лесный. Для исправления всех ошибок одним действием необходимо «найти ЕСНЫ, заменить на ЕСТНЫ». Все остальные варианты приведут к появлению слов «вестной», «престного» и «тестта», поскольку буквосочетания ес, есн и сн кроме слов кресный и лесный встречаются и в других словах.

Задача № 6. Дан фрагмент электронной таблицы в режиме отображения формул.

После проведения вычислений … Ответ: значения в ячейках B6 и C5 равны.

Решение:

В режиме отображения значений фрагмент электронной таблицы выглядит так:

.

Таким образом, значения в ячейках B6 и C5 равны.

Задача № 7. Дан фрагмент электронной таблицы.

.

Количество записей, удовлетворяющих условиям расширенного фильтра, равно…Ответ: 4.

Решение:

При фильтрации записи, не удовлетворяющие условиям отбора, временно скрываются (но не удаляются). Фильтры бывают двух типов: обычный фильтр (его еще называют автофильтр) и расширенный фильтр. Расширенный фильтр так же работает со списком, как и автофильтр, но не создает при этом раскрывающиеся списки для столбцов. Для фильтрации используется диапазон условий, что позволяет создавать более сложные условия отбора: разные условия для одного столбца; одно условие для разных столбцов; несколько условий для разных столбцов; выборочные наборы условий для двух столбцов. В данной задаче после применения расширенного фильтра получаем четыре страны.

Задача № 8. Дан фрагмент электронной таблицы

.

После проведения сортировки по условиям

в ячейке A9 окажется фамилия … Ответ:

Решение:

После проведения сортировки по указанным условиям таблица примет вид:

.

Задача № 9. Дополнительным цветом к комбинации цветов «красный + зеленый» модели RGB является … Ответ: желтый.

Решение:

Цветовая модель RGB (Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий) нашла широкое применение в технике. Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза. Изображение в данной цветовой модели состоит из трех каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зеленый и синий) мы получаем: при смешении синего (B – blue) и красного (R – red) – пурпурный (фиолетовый) (M – magenta); зеленого (G – green) и красного (R) – желтый (Y – yellow); зеленого (G) и синего (B) – голубой (С – cyan); всех трех цветовых компонентов – белый цвет (W – white).

Задача № 10. С помощью приведенного на рисунке окна можно … Ответ: применить к презентации одну из стандартных тем оформления.

Решение:

Создаваемую в PowerPoint презентацию можно легко и быстро отформатировать, придав ей профессиональный и современный вид путем применения темы. Тема оформления презентации представляет собой совокупность параметров форматирования, которые включают цветовую гамму слайда, шрифты для заголовков и основного текста и особенности применения обводки и заливки.

Чтобы применить к презентации одну из стандартных тем оформления, перейдите на вкладку Дизайн и в группе Темы выберите подходящий образец или нажмите кнопку Дополнительно , чтобы просмотреть все доступные темы документов. После щелчка на образце темы все слайды презентации будут автоматически оформлены в соответствии с заданными для данной темы параметрами. По умолчанию тема оформления применяется сразу ко всей презентации.

Задача № 11. Режим структуры работы с презентацией позволяет … Ответ: вводить новый текст на слайде или редактировать существующий.

Решение:

В режиме Структуры работы с презентацией отображается только текстовое содержимое презентации, позволяя пользователю добавлять новый текст или редактировать существующий, не отвлекаясь на детали оформления. Этот режим предоставляет удобные средства для выбора оптимальной последовательности подачи материала. Детали же можно уточнять в других режимах.

Задача № 12. Если в ситуации, представленной на рисунке, отпустить левую кнопку мыши, то … Ответ: Слайд 3 и Слайд 4 поменяются местами.

Решение:

При работе с презентацией в режиме Структуры можно изменить порядок слайдов. Для этого необходимо подвести указатель мыши к пиктограмме слайда (в результате чего он примет вид четырехнаправленной стрелки), после этого, удерживая нажатой левую кнопку мыши, перетащить слайд в новое положение. Во время перемещения горизонтальная линия подсказывает, куда «встанет» данный слайд, если отпустить кнопку мыши.

Задача № 13. Дан фрагмент базы данных «Страны мира». После проведения сортировки записи расположатся в порядке 5, 7, 3, 4, 6, 1, 2. Это возможно, если сортировка будет проведена в порядке … Ответ: убывания по полю Площадь.

Решение:

Сортировку надо провести в порядке убывания по полю Площадь.

Задача № 14. Дан фрагмент базы данных «Сотрудники». Чтобы повысить всем сотрудникам зарплату на 20 %, необходимо создать запрос … Ответ: на обновление.

Решение:

Если необходимо выполнять отбор записей с последующим изменением для них значения определенного поля, то в этом случае используется запрос на обновление. С помощью запроса на обновление можно добавлять, изменять или удалять данные в одной или нескольких записях. Запросы на обновление можно рассматривать как разновидность диалогового окна Поиск и замена с более широкими возможностями. Следует ввести условие отбора (приблизительный аналог образца поиска) и условие обновления (приблизительный аналог образца замены). В отличие от диалогового окна Поиск и замена запрос на обновление может принимать несколько условий и позволяет изменить записи сразу в нескольких таблицах.

Задача № 15. Дан фрагмент базы данных «Телефонный справочник». Требуется восстановить номер телефона абонента, о котором известно, что его фамилия либо Михайлов, либо Михайловский, проживает он на Невском проспекте и номер его телефона оканчивается на цифру 7. Соответствующий запрос должен иметь вид … Ответ: (Фамилия = “Михайло*”) И (Адрес = “Невский проспект”) И (Телефон = ###-##-#7).

Решение:

По запросу (Фамилия = “Михайлов”) И (Адрес = “Невский проспект”) И (Телефон = ###-##-#7) будет найден абонент Михайлов, но никак не Михайловский. По запросу (Фамилия = “Мих*”) И (Адрес = “Невский проспект”) И (Телефон = ###-##-#7) будут найдены и Михайлов, и Михеев, также проживающий на Невской улице, чей номер телефона также оканчивается на цифру «7». По запросу (Фамилия = “Михайло*”) И (Адрес = “Нев*”) И (Телефон = ###-##-#7) будут найдены и Михайлов, и Михайлова, проживающая на Невской улице, чей номер также оканчивается на цифру «7». Поскольку символ «*» означает любое количество любых символов, то по запросу (Фамилия = “Михайло*”) И (Адрес = “Невский проспект”) И (Телефон = ###-##-#7) будут найдены номера телефонов абонентов с фамилией либо Михайлов, либо Михайловский, проживающих на Невском проспекте и с номерами телефонов, оканчивающимися на цифру 7.

Задача № 16. Основными понятиями иерархической структуры являются … Ответ: уровень, узел, связь.

Решение:

Иерархическая модель организации данных представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое по структуре дерево (граф). К основным понятиям иерархической структуры относятся уровень, узел и связь. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне.

Глава 4. Модели решения функциональных и

вычислительных задач

4.1. Моделирование как метод познания

Практически во всех науках о природе, обществе построение и использование моделей является мощным орудием познания. Модель может быть построена для объекта, явления или процесса. В моделировании есть два заметно разных пути. Модель может быть похожей копией объекта, выполненной из другого материала и в другом масштабе. Такие модели называют натурными или предметными. Представители другого пути отображают реальность более абстрактно-словесным описанием в свободной форме, описанием, формализованным по каким-то правилам, математическими соотношениями и т. д. Под абстрактной (идеальной) моделью при этом понимают некоторый мысленный образ реального объекта (явления, процесса, системы), отражающий существенные свойства объекта и заменяющий его при решении некоторой задачи моделирования. Абстрактные модели неразрывным образом связанны с человеческим мышлением и компьютерной поддержкой.

В прикладных областях различают следующие виды абстрактных моделей: 1) традиционные (прежде всего для теоретической физики, механики, химии, биологии и ряда других наук) математические модели без какой-либо привязки к техническим средствам информатики; 2) информационные модели и моделирование, имеющие приложения в информационных системах; 3) вербальные (текстовые) языковые модели; 4) информационные (компьютерные) технологии, которые надо делить на инструментальное использование базовых универсальных программных средств (текстовых и табличных процессоров, СУБД, телекоммуникационных пакетов) и на компьютерное моделирование, представляющее собой: вычислительное (имитационное) моделирование; «визуализацию явлений и процессов» (графическое моделирование); «высокие» технологии, понимаемые как специализированные прикладные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, датчиками, сенсорами и т. д.

4.2. Классификация и формы представления абстрактных моделей

Укрупненная классификация абстрактных моделей представляется следующим образом:

1. Вербальные (текстовые, описательные) модели. Они используются для описания исследуемых объектов (явлений, процессов, систем) на естественном языке.

2. Математические модели – широкий класс знаковых моделей для описания объектов (явлений, процессов, систем) математическими методами (системы уравнений, математические соотношения и т. д.).

3. Информационные модели – класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы. Реализация модели на компьютере – это генерирование кода, выполняемого для осуществления требуемой обработки информации.

Граница между вербальными, математическими и информационными моделями может быть проведена весьма условно, поскольку математические модели являются основой применения компьютера при решении функциональных и вычислительных задач. В этой связи информационные модели могут считаться как бы подклассом математических моделей. Математические модели (ММ) классифицируются по следующим признакам:

1. По характеру отображаемых свойств объекта – структурные, параметрические и функциональные. Структурные ММ предназначены для отображения структурных свойств объекта. Параметрические ММ – для описания характеристик (количественных параметров) структуры объекта. Функциональные ММ служат для отображения физических и информационных процессов.

2. По принадлежности к иерархическому уровню – ММ микроуровня, макроуровня, метауровня.

3. По степени детализации описания внутри одного уровня – полные и макромодели. Полные ММ отражают связи всех элементов объекта в отличие от макромоделей.

4. По способу представления свойств объекта – аналитические, алгоритмические, имитационные. Аналитические ММ представляют собой явные выражения выходных параметров как функций входных и внутренних параметров. Алгоритмические ММ выражают связи выходных параметров с параметрами внутренними и внешними в форме алгоритма. Имитационные ММ – алгоритмические или программные модели, отражающие поведение исследуемого объекта во времени при задании внешних воздействий на объект.

5. По способу получения модели – теоретические, эмпирические.

6. В зависимости от применяемого математического аппарата ММ классифицируются по следующим видам: 1) статические и динамические; 2) дискретные и непрерывные; 3) стохастические (вероятностные) и детерминированные. При статическом подходе исключается временной фактор при функционировании моделируемого объекта. Описание же состояния объекта и изменение его траектории поведения во времени приводят к понятию динамической модели. При дискретном моделировании состояние динамической системы может меняться только в момент свершения какого-либо события. Так как состояние системы не меняется между этими событиями, полный динамический портрет модели состояний системы может быть получен путем продвижения времени моделирования от одного события к другому. В непрерывной динамической модели состояние системы представляется с помощью непрерывно изменяющихся зависимых переменных. Если математическое описание объекта моделирования не содержит элементов случайности, то модель называется детерминированной. В противном случае, когда случайные воздействия внешней среды или внутренние параметры системы носят случайный характер, модель становится стохастической или вероятностной.

Примеры форм представления, описания и формализации моделей:

1. Самая подходящая математическая модель, с помощью которой может быть описана работа обычного уличного светофора – это модель детерминированного конечного автомата. Модель конечного автомата – это модель, описывающая набор ограниченного числа состояний объекта моделирования и условия перехода из одного состояние в другое.

2. Задача коммивояжера (объехать все пункты из списка по разу и вернуться так, чтобы преодоленное расстояние было бы минимальным) формализуется проще всего с использованием языка описания графов.

3. Изменение концентрации соли в растворе пропорционально самой концентрации. Самая подходящая вычислительная модель для описания процесса изменения концентрации соли во времени относится к классу непрерывных динамических моделей и имеет вид дифференциального уравнения (с независимой переменной времени).

4. В модели «черный ящик» система представляется как наиболее абстрактное представление структуры системы. В этой модели описывается зависимость выходных параметров объекта от входных без учета внутренней структуры объекта.

5. Модель гравитационного взаимодействия двух тел, записанная в виде формул, является формальной математической моделью.

6. Логическая функция, описывающая одно из состояний электронного устройства, является формальной логической моделью.

7. Модель конечного автомата – это модель, описывающая набор ограниченного числа состояний объекта моделирования и условия перехода из одного состояние в другое.

8. Задача «Выразить взаимоотношения между одноклассниками в школе» является формализованной моделью организационной системы.

9. Одна из моделей для описания простейшей лотереи типа «Спринт» (тянешь билет и сразу проверяешь) – это модель вероятностного конечного автомата.

10. Представление файлов и каталогов, а также генеалогическое дерево семьи являются иерархическими информационными моделями.

11. Примером неформального описания модели служит фотография объекта.

12. Вычисляемой называется функция, для которой значение функции может быть найдено за конечное время.

13. Для прогноза экономического развития региона применяется имитационное моделирование.

4.3. Методы и технологии моделирования

При исследовании реальных объектов (систем) характеристики процесса их функционирования определяются на основе моделей, построенных исходя из имеющейся исходной информации об объектах моделирования. При получении новой информации об объектах их модели пересматриваются и уточняются с учётом новой информации. Отсюда следует, что процесс моделирования, включая разработку и компьютерную реализацию моделей, является итерационным. Итерационный процесс продолжается до тех пор, пока не будет получена модель, которую можно считать адекватной в рамках решения поставленной задачи исследования реального объекта. К моделированию нецелесообразно прибегать, когда не определены существенные свойства объекта.

С точки зрения информатики, разработка любой функциональной или вычислительной задачи описывается следующей технологической цепочкой:

1) анализ задачи на описательном уровне (анализ моделируемой системы и определение ее существенных свойств, сбор необходимой информации, постановка задачи и определение целей моделирования); 2) создание математической модели (синтез математической модели области, выбор критериев оценки эффективности и точности моделирования); 3) разработка вычислительной (имитационной) модели и алгоритма ее реализации; 4) программирование модели; 5) оценка адекватности модели; 6) организация вычислительного эксперимента; 7) анализ результатов моделирования.

Выбор метода моделирования и необходимая детализация моделей существенно зависят от этапа разработки.

На первом этапе определяется объект моделирования и состав исходной технической информации, достаточной для всестороннего изучения процесса его функционирования. Устанавливаются границы изучения объекта. Составляется возможный список ограничений модели. На основе анализа поставленной задачи определяется общий замысел модели. Перед разработчиками модели ставятся вполне конкретные це­ли моделирования и формулируются основные критерии эффективности, по которым предполагается проводить сравнение на модели различных проектных решений или вариантов организа­ции сложной системы. Осуществляется предварительный выбор параметров и переменных системы. Выдвигаются гипотезы и фиксируются все допущения, необходимые для построения модели. Уточняется методика вычислительного эксперимента.

Второй этап включает получение фор­мального представления алгоритмов поведения компонент слож­ной системы на концептуальном уровне и отражение вопросов взаимодействия между собой этих компонент. При составлении формального описания объекта используют в основном смешанное представление модели в виде связанных графов, последовательности формул и алгоритмических записей. После составления формального описания объекта моделиро­вания получают математическую модель и приступают к предварительной проверке достоверности модели.

К третьему этапу относятся вопросы преобразования формального описания сложной системы в описание вычислительной модели. Сюда входят следующие процедуры реализации модели: декомпозиция объекта на составляющие подсистемы и формирование элементов модели; уточнение исходной информации для моделирования; организация сбора статистики; задание начальных условий моделирования; планирование процесса моделирования отдельных вариантов системы; уточнение состава документации на моделирование.

На этапе программирования (четвертый этап) выполняются следующие действия. Составляется план создания и использования программной модели. В плане указываются: тип ЭВМ; средство автоматизации моделирования; примерные затраты памяти ЭВМ на создание программы модели и ее рабочих массивов; затраты машинного времени на один цикл работы модели; оценки затрат на программирование и отладку программы модели. Затем приступают к непосредственному программированию и отладке модели. Параллельно с отладкой имитационной модели осуществляется серия натурных экспериментов на реальной системе, в ходе которых накапливаются контрольные результаты, необходимые для предварительной оценки адекватности модели реальному объекту.

На этапе испытания (пятый этап) необходимо провести верификацию модели и окончательную проверку ее на адекватность. Под адекватностью программной имитационной модели реальному объекту понимают совпадение с заданной точностью векторов характеристик поведения объекта и модели. При отсутствии адекватности проводят калибровку имитационной модели (корректируют характеристики алгоритмов компонент модели).

На шестом этапе эксплуатация вычислительной модели начинается с составления и статистического обоснования плана эксперимента, позволяющего получить максимум информации при минимальных усилиях на вычисление. Анализ результатов моделирования завершает технологическую цепочку этапов создания и использования вычислительных моделей. Затем приступают к проведению вычислительных экспериментов на модели, требующих больших затрат ресурсов ЭВМ и значительного объема работы по интерпретации результатов.

В качестве примера ниже приведены некоторые методы моделирования и их практическое использование:

1. Пошаговая детализация постановки задачи, начиная с наиболее общей проблемы с последующей декомпозицией объекта, характеризует метод нисходящего проектирования.