Моделирање - шта је то? Метод симулације. Математичко и рачунарско моделирање

Да би разумели суштину математичког моделовања, размотрите основне дефиниције, карактеристике процеса.

Суштина израза

Моделирање је процес стварања и примјене модела. Сматра се било којим апстрактним или материјалним објектом, који у процесу проучавања замјењује стварни објект моделирања. Важна ствар је очување својстава потребних за потпуну анализу субјекта.

Рачунарска симулација је верзија спознаје, заснована на математичком моделу. Она подразумева систем неједнакости, једначина и логичких знакова, који у потпуности одражавају све карактеристике феномена или објекта.

Математичко моделирање укључује специфичне прорачуне, употребу рачунарске технологије. Да би се објаснио процес, потребна су додатна истраживања. Рачунарско моделирање успјешно се носи са овим задатком.

Специфичност рачунарске симулације

Овај метод проучавања сложених система сматра се ефикасним и ефикасним. Више је погодније и лакше анализирати компјутерске моделе, јер се могу изводити различите рачунске акције. Ово је посебно тачно у случајевима када, из физичких или материјалних разлога, прави експерименти не дозвољавају да се добије жељени резултат. Конзистентност оваквих модела омогућава да се одреде главни фактори који одређују параметре оригиналног истраживања.

Оваква примена математичког моделовања омогућава идентификацију понашања објекта у различитим условима, откривање утицаја различитих фактора на његово понашање.

Основе рачунарске симулације

Шта је основа за такво моделирање? Шта је истраживање засновано на ИЦТ-у? За почетак, свака компјутерска симулација се заснива на одређеним принципима:

• математичко моделирање за описивање процеса који се проучава;
• примена иновативних математичких модела за детаљно разматрање проучаваних процеса.

Разноврсност моделирања

Тренутно постоје различите методе математичког моделирања: имитациона и аналитичка.

Аналитичка верзија је повезана са проучавањем апстрактних модела реалног објекта у облику диференцијалних, алгебарских једначина, које обезбеђују извођење јасне рачунарске технологије која може дати тачно решење.

Симулација обухвата проучавање математичког модела у облику специфичног алгоритма који репродукује функционисање анализираног система уз помоћ секвенцијалног извођења система једноставних прорачуна и операција.

Карактеристике изградње компјутерског модела

Размотримо детаљније како се такво моделирање одвија. Које су фазе рачунарског истраживања? За почетак, процес се заснива на одступању од јасног објекта или феномена који се анализира.

Такво моделирање се састоји од двије главне фазе: стварања квалитативног и квантитативног модела. Компјутерска студија се састоји у спровођењу система рачунских акција на личном рачунару у циљу анализе, систематизације, поређења резултата студије са стварним понашањем објекта који се анализира. Ако је потребно, додатно усавршавање модела.

Фазе моделирања

Како је симулација? Које су фазе рачунарског истраживања? Дакле, изаберите следећи алгоритам акција које се односе на конструкцију компјутерског модела:

Фаза 1 Постављање циљева и задатака рада, идентификовање објекта моделирања. Намјера је прикупити податке, поставити питање, идентифицирати циљеве и облике истраживања, описати добивене резултате.

Фаза 2 Анализа и проучавање система. Изводи се опис објекта, креира информациони модел, одабир софтвера и хардвера, одабиру се примјери математичког моделирања.

Фаза 3 Прелазак на математички модел, разрада методе пројектовања, избор алгоритма акције.

4 стаге. Избор програмског језика или медија за моделирање, дискусија о могућностима анализе, снимање алгоритма у одређеном програмском језику.

Стаге 5 Састоји се од вођења комплекса рачунских експеримената, израчунавања дебаговања и обраде добијених резултата. Ако је потребно, у овој фази, прилагођавање симулације.

6 стаге. Тумачење резултата.

Како се анализира симулација? Шта је истраживачки софтвер? Прије свега, то подразумијева употребу текстуалних, графичких уредника, прорачунских таблица, математичких пакета који вам омогућују да добијете максимални резултат истраживања.

Провођење рачунског експеримента

Све методе математичког моделирања засноване су на експериментима. Под њима се обично подразумевају експерименти спроведени са моделом или објектом. Они се састоје у спровођењу одређених акција, које омогућавају да се одреди понашање експерименталног узорка као одговор на предложене активности.

Немогуће је замислити рачунски експеримент без извођења прорачуна који су повезани са употребом формализованог модела.

Основе математичког моделовања укључују истраживање са стварним објектом, али се рачунске операције изводе са његовом тачном копијом (моделом). При избору специфичног скупа почетних индикатора модела, након завршетка рачунских акција, могуће је добити оптималне услове за потпуно функционисање стварног објекта.

На пример, имајући математичку једначину која описује ток процеса који се анализира, када се коефицијенти промене, почетни и средњи услови, можемо претпоставити понашање објекта. Поред тога, можете створити поуздано предвиђање понашања овог објекта или природног феномена у одређеним условима. У случају новог скупа изворних података, важно је провести нове рачунске експерименте.

Поређење података

Да би се извршила адекватна верификација стварног објекта или створеног математичког модела, као и да би се процијенили резултати истраживања рачунарске технологије са резултатима експеримента проведеног на експерименталном узорку, извршено је поређење резултата истраживања.

Од чега несклад између информација добијених током истраживања зависи од одлуке да се направи готов узорак или да се прилагоди математички модел.

Овакав експеримент омогућава да се природно скупо истраживање замени прорачунима рачунарске технологије, у најкраћем могућем временском оквиру за анализу могућности коришћења објекта, да се идентификују услови за његово стварно функционисање.

Моделирање у окружењима

На пример, програмско окружење користи три фазе математичког моделовања. У фази креирања алгоритма и информационог модела, они одређују вредности које ће бити улазни параметри, резултати истраживања и њихов тип.

Ако је потребно, направите специјалне математичке алгоритме у облику дијаграма тока, написаних у одређеном програмском језику.

Затим се изводи сам рачунски експеримент, за који се програм учитава у оперативну меморију рачунског уређаја, а затим започиње процес израчунавања.

Компјутерски експеримент укључује анализу резултата добијених у прорачунима, њихово прилагођавање. Међу важним фазама такве студије, уочавамо тестирање алгоритма, анализу радне способности програма.

Његово отклањање грешака подразумева проналажење и елиминисање грешака које доводе до нежељеног резултата, појаву грешака у калкулацијама.

Тестирање подразумева проверу исправног функционисања програма, као и процену поузданости његових појединачних компоненти. Процес се састоји у провјери рада програма, његовој прикладности за проучавање одређене појаве или објекта.

Спреадсхеетс

Моделирање помоћу табеларних таблица омогућава вам да покријете велики број задатака у различитим предметним областима. Сматрају се универзалним алатом који вам омогућава да ријешите дуготрајан задатак израчунавања квантитативних параметара објекта.

У случају ове верзије симулације, постоји нека трансформација алгоритма за решавање проблема, нема потребе да се развија рачунски интерфејс. У овом случају постоји фаза отклањања грешака, која укључује уклањање грешака у подацима, тражење веза између ћелија, идентификацију рачунских формула.

Како се рад одвија, појављују се додатни задаци, на примјер, преношење резултата на папирнате носаче, рационално презентирање информација на монитору рачунала.

Редослед акција

Моделирање се изводи у табели за одређени алгоритам. Прво, утврђени су циљеви истраживања, идентификовани су основни параметри и односи, а на основу примљених информација састављен је специфичан математички модел.

За квалитативно разматрање модела користе се почетне, средње и коначне карактеристике које их допуњују цртежима, дијаграмима. Помоћу графикона и графикона добија се визуелни приказ резултата рада.

Моделовање у окружењу ДБМС-а

Омогућава решавање следећих задатака:

• складиштити информације, вршити благовремено уређивање;
• организује расположиве податке о одређеним основама;
• креирати различите критеријуме за одабир података;
• представити доступне информације на прикладан начин.

Пошто је модел развијен на основу изворних података, стварају се оптимални услови за описивање карактеристика објекта коришћењем посебних табела.

Истовремено се информације сортирају, претражују и филтрирају подаци, креирају се алгоритми за извођење прорачуна. Користећи информациони панел рачунара, можете креирати различите форме екрана, као и опције за добијање штампаних извештаја о напретку експеримента.

Ако се добијени резултати не подударају са планираним опцијама, они мијењају параметре, проводе додатна истраживања.

Примена компјутерског модела

Рачунарски експеримент и компјутерска симулација су нови научне методе истраживања. Они вам омогућују да надоградите рачунарски уређај који се користи за израду математичког модела, да прецизирате, усавршите, компликовате експерименте.

Међу најперспективнијим за практичну употребу, потпуно развијен рачунски експеримент, пројектују се реактори за јаке нуклеарне електране. Поред тога, ово укључује стварање магнетохидродинамичких претварача електричне енергије, као и уравнотежен дугорочни план за земљу, регију, индустрију.

Помоћу компјутерског и математичког моделирања можемо дизајнирати уређаје потребне за проучавање термонуклеарних реакција и хемијских процеса.

Рачунарске симулације и рачунски експерименти омогућавају да се "не-математички" објекти редукују на компилацију и решавање математичког проблема.

То отвара велике могућности за примену математичког апарата у систему са савременом компјутерском технологијом за решавање проблема везаних за овладавање спољашњим простором, „освајање“ атомских процеса.

Управо је моделирање постало једна од најважнијих варијанти познавања различитих околних процеса и природних феномена. Ово знање је сложен и дуготрајан процес, који подразумева коришћење система различитих типова моделовања, почевши од развоја редукованих модела реалних објеката, довршавајући избор специјалних алгоритама за сложене математичке прорачуне.

У зависности од тога који ће процеси или феномени бити анализирани, одабрани су одређени алгоритми акција, математичке формуле за израчунавање. Рачунарска симулација омогућава добијање жељеног резултата, важних информација о својствима и параметрима објекта или појаве уз минималне трошкове.