39. Моделирование, этапы моделирования.

Моделирование — метод научного исследования объектов, устройств или систем (обобщенно – объектов исследований), основанный на построении и изучении моделей с целью получения новых знаний, совершенствования характеристик объектов исследований или управления ими.

1 этап. Постановка задачи (изучение объекта исследования, уточнение задачи) и построение формальной модели явления, которая содержит: набор констант, набор переменных, формулы и алгоритмы моделируемого объекта.

2 этап. Формальная модель реализуется на компьютере: строится алгоритм решения проблемы, пишется программа, реализующая этот алгоритм, программа отлаживается и тестируется на тестовых моделях.

3 этап. Работая с компьютерной моделью, осуществляется вычислительный эксперимент: - исследуют, как поведет себя модель при тех или иных наборах параметров, - пытаются прогнозировать или оптимизировать что-либо в зависимости от поставленной задачи, -результатом эксперимента является информационная модель в виде графиков, диаграмм, таблиц.

4 этап. Оценка результатов – установление адекватности модели и объекта исследования; или определение степени близости, сходства их результатов. При этом существенно степень сходства с объектом исследования.

5 этап. Обработка результатов моделирования с применением средств вычислительной техники: - Оценка вероятности P – частоты эксперимента. Гистограммы – закон плотности распределения случайной величины,

-Оценка математического ожидания получается как среднее арифметическое значение случайной величины y:

6 этап. Анализ результатов моделирования.

Конечная цель моделирования – принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результата моделирования. Полученные выводы способствуют проведению дополнительных серий экспериментов, а иногда и изменению задачи.

Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. После выявления ошибок, требуется корректировка модели, т.е. возврат к предыдущим этапам. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.

40. Моделирование с использованием компьютерной техники

Различают два вида моделирование с использованием средств вычислительной техники:

1)Математическое – моделирование, осуществляется средствами математики, логики и вычислительной техники;

2)Имитационное (программное), – модель представляет собой алгоритм функционирования объекта исследования, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

Эти виды моделирования могут применяться одновременно в виде некоторой комбинации.

Под компьютерной моделью чаще всего понимают:

-     условный образ объекта или системы объектов, описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекстов и отображающий структуру и взаимосвязи между элементами объекта;

-     отдельную программу, программный комплекс, позволяющие с помощью вычислений и графического отображения их результатов имитировать процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект реальных, случайных факторов.

Компьютерное моделирование – это метод решения задачи анализа и синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели.

При компьютерном моделировании главную роль играют компьютер и компьютерная технология.

Компьютер играет роль:

-     вспомогательного средства для решения задач;

-     средства постановки и решения новых задач;

-     средства конструирования компьютерных обучающе-моделирующих сред;

-     средства моделирования для получения новых знаний;

-     обучения новых моделей.

Вычислительный эксперимент является разновидностью компьютерного моделирования.

Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели.

Качественные выводы позволяют обнаружить новые свойства сложной системы, а количественные выводы носят характер прогноза некоторых значений переменных, характеризующих систему.

Компьютерная модель должна быть достаточно универсальной, и в то же время достаточно простой, чтобы позволить выполнить необходимые исследования с разумными затратами.