Datormodellering

Datorsimulering  är processen att beräkna en datormodell (annars en numerisk modell) på en eller flera datornoder. Den implementerar representationen av ett objekt, system, koncept i en annan form än den verkliga, men nära den algoritmiska beskrivningen. Inkluderar en uppsättning data som kännetecknar systemets egenskaper och dynamiken i deras förändring över tid [1] .

Beskrivning

Datormodeller har blivit ett vanligt verktyg för matematisk modellering och används inom fysik, astrofysik, mekanik, kemi, biologi, ekonomi, sociologi, meteorologi, andra vetenskaper och tillämpade problem inom olika områden inom radioelektronik, maskinteknik, fordonsindustri, etc. Datormodeller används för att få ny kunskap om ett objekt eller för att approximera beteendet hos system som är för komplexa för analytisk studie.

Datorsimulering är en av de effektiva metoderna för att studera komplexa system . Datormodeller är lättare och bekvämare att studera på grund av förmågan att utföra den sk. beräkningsexperiment i fall där verkliga experiment är svåra på grund av ekonomiska eller fysiska hinder eller kan ge oförutsägbara resultat. Formaliseringen av datormodeller gör det möjligt att bestämma huvudfaktorerna som bestämmer egenskaperna hos det ursprungliga föremålet som studeras (eller en hel klass av föremål), i synnerhet för att undersöka svaret hos det simulerade fysiska systemet på förändringar i dess parametrar och initiala förhållanden.

Konstruktionen av en datormodell är baserad på abstraktion från den specifika karaktären hos fenomen eller det ursprungliga föremålet som studeras och består av två steg - först skapandet av en kvalitativ och sedan en kvantitativ modell. Ju mer betydande egenskaper som identifieras och överförs till datormodellen, desto närmare den verkliga modellen kommer den att vara, desto fler möjligheter kommer systemet som använder denna modell att ha. Datorsimulering består i att genomföra en serie beräkningsexperiment på en dator, vars syfte är att analysera, tolka och jämföra simuleringsresultaten med det verkliga beteendet hos föremålet som studeras och vid behov ytterligare förfina modellen osv. .

Det finns analytiska modeller och simuleringsmodeller . I analytisk modellering studeras matematiska (abstrakta) modeller av ett verkligt objekt i form av algebraiska, differentialekvationer och andra ekvationer, såväl som de som involverar implementering av en entydig beräkningsprocedur som leder till deras exakta lösning. Vid simuleringsmodellering studeras matematiska modeller i form av en eller flera algoritmer som återger funktionen hos det studerade systemet genom att sekventiellt utföra ett stort antal elementära operationer.

Fördelar med datorsimulering

Datormodellering gör det möjligt :

Huvudstadier av datorsimulering

Skede Åtgärder
1. Redogörelse av problemet och dess analys 1.1. Ta reda på vilket syfte modellen är skapad för.

1.2. Förtydliga vilka initiala resultat och i vilken form de ska erhållas.

1.3. Bestäm vilken indata som behövs för att skapa modellen.

2. Bygga en informationsmodell 2.1. Bestäm parametrarna för modellen och identifiera sambandet mellan dem.

2.2. Utvärdera vilka av parametrarna som är inflytelserika för en given uppgift, och vilka som kan försummas.

2.3. Beskriv matematiskt sambandet mellan modellparametrar.

3. Utveckling av metod och algoritm för implementering av en datormodell 3.1. Välj eller utveckla en metod för att erhålla initiala resultat.

3.2. Sammanställ en algoritm för att få resultat med utvalda metoder.

3.3. Kontrollera att algoritmen är korrekt.

4. Utveckling av en datormodell 4.1. Välj medel för programimplementering av algoritmen på datorn.

4.2. Utveckla en datormodell.

4.3. Kontrollera att den skapade datormodellen är korrekt.

5. Genomföra ett experiment 5.1. Utveckla en forskningsplan.

5.2. Genomför ett experiment baserat på den skapade datormodellen.

5.3. Analysera resultaten.

5.4. Dra slutsatser om prototypmodellens egenskaper.

Under experimentet kan det visa sig att du behöver:

I detta fall sker återgången till motsvarande steg och processen startar igen.

Praktisk tillämpning

Datormodellering används för ett brett spektrum av uppgifter, såsom:

Olika tillämpningsområden för datormodeller ställer olika krav på tillförlitligheten hos de resultat som erhålls med deras hjälp. Modellering av byggnader och flygplansdelar kräver en hög grad av noggrannhet och trohet, medan modeller för utvecklingen av städer och socioekonomiska system används för att erhålla ungefärliga eller kvalitativa resultat.

Datorsimuleringsalgoritmer

Se även

Länkar

  1. ↑ Nozhnov V. A. Utbildningskursmodell. // Proceedings of the International Scientific and Practical Conference ITO-2009.
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk