Modelare pe calculator

Simularea pe computer  este procesul de calculare a unui model de calculator (altfel un model numeric) pe unul sau mai multe noduri de calcul. Implementează reprezentarea unui obiect, sistem, concept într-o formă diferită de cea reală, dar apropiată de descrierea algoritmică. Include un set de date care caracterizează proprietățile sistemului și dinamica modificării acestora în timp [1] .

Descriere

Modelele computerizate au devenit un instrument comun pentru modelarea matematică și sunt utilizate în fizică, astrofizică, mecanică, chimie, biologie, economie, sociologie, meteorologie, alte științe și probleme aplicate în diverse domenii ale electronicii radio, ingineriei mecanice, industria auto etc. Modelele computerizate sunt folosite pentru a obține noi cunoștințe despre un obiect sau pentru a aproxima comportamentul unor sisteme care sunt prea complexe pentru studiul analitic.

Simularea pe calculator este una dintre metodele eficiente pentru studierea sistemelor complexe . Modelele de computer sunt mai ușor și mai convenabil de studiat datorită capacității de a efectua așa-numitele. experimente de calcul în cazurile în care experimentele reale sunt dificile din cauza obstacolelor financiare sau fizice sau pot da rezultate imprevizibile. Formalizarea modelelor computerizate face posibilă determinarea principalelor factori care determină proprietățile obiectului original studiat (sau o întreagă clasă de obiecte), în special, pentru a investiga răspunsul sistemului fizic simulat la modificările parametrilor acestuia și condiții inițiale.

Construcția unui model informatic se bazează pe abstracția de la natura specifică a fenomenelor sau a obiectului original studiat și constă în două etape - mai întâi, crearea unui model calitativ și apoi a unui model cantitativ. Cu cât sunt identificate și transferate mai multe proprietăți semnificative către modelul computerizat, cu atât acesta va fi mai aproape de modelul real, cu atât va avea mai multe oportunități sistemul care utilizează acest model. Simularea pe calculator constă în efectuarea unei serii de experimente de calcul pe un computer, al căror scop este să analizeze, să interpreteze și să compare rezultatele simulării cu comportamentul real al obiectului studiat și, dacă este necesar, să perfecționeze și mai mult modelul etc. .

Există modelări analitice și de simulare . În modelarea analitică, modelele matematice (abstracte) ale unui obiect real sunt studiate sub formă de ecuații algebrice, diferențiale și alte ecuații, precum și cele care implică implementarea unei proceduri de calcul fără ambiguitate care duce la soluția lor exactă. În modelarea prin simulare, modelele matematice sunt studiate sub forma unui (algoritm) care reproduce funcționarea sistemului studiat prin efectuarea secvenţială a unui număr mare de operaţii elementare.

Beneficiile simulării pe computer

Modelarea pe computer face posibilă acest lucru :

Etape principale ale simulării pe calculator

Etapă Acțiuni
1. Enunțarea problemei și analiza acesteia 1.1. Aflați în ce scop este creat modelul.

1.2. Clarificați ce rezultate inițiale și sub ce formă ar trebui obținute.

1.3. Determinați ce date de intrare sunt necesare pentru a crea modelul.

2. Construirea unui model de informare 2.1. Determinați parametrii modelului și identificați relația dintre aceștia.

2.2. Evaluați care dintre parametrii sunt influenți pentru o anumită sarcină și care pot fi neglijați.

2.3. Descrieți matematic relația dintre parametrii modelului.

3. Dezvoltarea unei metode și algoritm pentru implementarea unui model informatic 3.1. Selectați sau dezvoltați o metodă pentru obținerea rezultatelor inițiale.

3.2. Compilați un algoritm pentru obținerea rezultatelor folosind metodele selectate.

3.3. Verificați corectitudinea algoritmului.

4. Dezvoltarea unui model informatic 4.1. Selectați mijloacele de implementare software a algoritmului pe computer.

4.2. Dezvoltați un model de computer.

4.3. Verificați corectitudinea modelului computerului creat.

5. Realizarea unui experiment 5.1. Elaborați un plan de cercetare.

5.2. Efectuați un experiment bazat pe modelul computerizat creat.

5.3. Analizați rezultatele.

5.4. Trageți concluzii despre proprietățile modelului prototip.

În timpul experimentului, se poate dovedi că aveți nevoie de:

În acest caz, are loc revenirea la etapa corespunzătoare și procesul începe din nou.

Aplicație practică

Modelarea computerizată este utilizată pentru o gamă largă de sarcini, cum ar fi:

Diferite domenii de aplicare a modelelor computerizate impun cerințe diferite privind fiabilitatea rezultatelor obținute cu ajutorul lor. Modelarea clădirilor și a pieselor de aeronave necesită un grad ridicat de acuratețe și fidelitate, în timp ce modelele de evoluție a orașelor și a sistemelor socio-economice sunt folosite pentru a obține rezultate aproximative sau calitative.

Algoritmi de simulare pe computer

Vezi și

Link -uri

  1. ↑ Nozhnov V. A. Model de curs de formare. // Actele Conferinței internaționale științifice și practice ITO-2009.
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii