Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Компьютерное моделирование и его особенности
Моделирование – процесс построения и использования модели. Под моделью соображают таковой вещественный либо абстрактный объект, который в процессе исследования подменяет объект-оригинал, сохраняя его характеристики, принципиальные для данного исследования.
Компьютерное моделирование как способ зания основано на математическом моделировании. Математическая модель – это система математических соотношений (формул, уравнений, неравенств и знаковых логических выражений) отображающих значительные характеристики изучаемого объекта либо явления.
Весьма изредка удается употреблять математическую модель для определенных расчетов без использования вычислительной техники, что с неизбежностью просит сотворения некой компьютерной модели.
Разглядим процесс компьютерного моделирования наиболее тщательно.
2.2. Представление о компьютерном моделировании
Компьютерное моделирование является одним из действенных способов исследования сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее изучить в силу их способности проводить вычислительные опыты, в тех вариантах, когда настоящие опыты затруднены из-за денежных либо физических препятствий либо могут отдать непредсказуемый итог. Логичность компьютерных моделей дозволяет выявить главные причины, определяющие характеристики изучаемого объекта-оригинала (либо целого класса объектов), а именно, изучить отклик моделируемой физической системы на конфигурации ее характеристик и исходных критерий.
Построении математических моделей для описания изучаемых действий;
Использовании новейших вычислительных машин, владеющих высочайшим быстродействием (миллионы операций в секунду) и способных вести диалог с человеком.
Различают
и
моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные) модели настоящего объекта в виде алгебраических, дифференциальных и остальных уравнений, также предусматривающих воплощение конкретной вычислительной процедуры, приводящей к их четкому решению. При имитационном моделировании исследуются математические модели в виде метода, воспроизводящего функционирование исследуемой системы методом поочередного выполнения огромного количества простых операций.
2.3. Построение компьютерной модели
Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от определенной природы явлений либо изучаемого объекта-оригинала и состоит из 2-ух шагов – поначалу создание высококачественной, а потом и количественной модели. Компьютерное же моделирование заключается в проведении серии вычислительных тестов на компе, целью которых является анализ, интерпретация и сравнение результатов моделирования с настоящим поведением изучаемого объекта и, по мере необходимости, следующее уточнение модели и т. д.
Итак,
Постановка задачки, определение объекта моделирования:
на данном шаге происходит сбор инфы, формулировка вопросца, определение целей, формы представления результатов, описание данных.
анализ и исследование системы:
анализ системы, содержательное описание объекта, разработка информационной модели, анализ технических и программных средств, разработка структур данных, разработка математической модели.
Формализация, другими словами переход к математической модели, создание метода:
выбор способа проектирования метода, выбор формы записи метода, выбор способа тестирования, проектирование метода.
Программирование:
выбор языка программирования либо прикладной среды для моделирования, уточнение методов организации данных, запись метода на избранном языке программирования (либо в прикладной среде).
Проведение серии вычислительных тестов:
отладка синтаксиса, семантики и логической структуры, тестовые расчеты и анализ результатов тестирования, доработка программки.
Анализ и интерпретация результатов:
доработка программки либо модели в случае необходимости.
Существует огромное количество программных комплексов и сред, которые разрешают проводить построение и исследование моделей:
— Графические среды
— Текстовые редакторы
— Среды программирования
— электрические таблицы
— Математические пакеты
— html-редакторы
— СУБД
и др.
2.4. Вычислительный работы, уточняют модель. К примеру, располагая уравнением, описывающим протекание того либо другого процесса, можно, изменяя его коэффициенты, исходные и граничные условия, изучить, как при всем этом будет вести себя объект. Наиболее того, можно спрогнозировать поведение объекта в разных критериях. Для исследовательских работ поведения объекта при новеньком наборе начальных данных нужно проведение новейшего вычислительного опыта.
Для проверки адекватности математической модели и настоящего объекта, процесса либо системы результаты исследовательских работ на ЭВМ сравниваются с плодами опыта на опытнейшем натурном образчике. Результаты проверки употребляются для корректировки математической модели либо решается вопросец о применимости построенной математической модели к проектированию или исследованию данных объектов, действий либо систем.
Вычислительный машина — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач). Он дозволяет в недлинные сроки и без значимых вещественных издержек выполнить исследование огромного числа вариантов проектируемого объекта либо процесса для разных режимов его эксплуатации, что существенно уменьшает сроки разработки сложных систем и их внедрение в Создание.
2.5. Моделирование в разных средах
2.5.1. Моделирование в среде программирования
Моделирование в среде программирование содержит в себе главные этапы компьютерного моделирования. На шаге построения информационной модели и метода нужно найти, какие величины являются входными параметрами, а какие – плодами, также найти тип этих величин. По мере необходимости составляется метод в виде блок-схемы, который записывается на избранном языке программирования. Опосля этого проводится вычислительный память компа и запустить на выполнение. Компьютерный задачки (математическая модель, метод, программка). Одним из важных шагов является тестирование метода и программки.
Отладка программки (британский термин debugging (отладка) значит «вылавливание жучков» возник в 1945 году, когда в электронные цепи 1-го из первых компов «Марк-1» попал мотылек и заблокировал одно из тыщ реле) – это процесс поиска и устранения ошибок в программке, производимы по результатам вычислительного опыта. При отладке происходит локализация и устранение синтаксических ошибок и очевидных ошибок кодировки.
В современных программных системах отладка осуществляется с внедрением особых программных средств, именуемыми отладчиками.
Тестирование – это проверка корректности работы программки в целом, или составных её частей. В процессе тестирования проверяется работоспособность программки, не содержащей очевидных ошибок.
Вроде бы кропотливо ни была отлажена программка, решающим шагом, устанавливающим её пригодность для работы, является контроль программки по результатам её выполнения на системе тестов. Программку можно считать правильной, если для избранной системы тестовых начальных данных во всех вариантах получаются правильные результаты.
2.5.2. Моделирование в электрических таблицах
Моделирование в электрических таблицах обхватывает весьма широкий класс задач в различных предметных областях. электрические таблицы – всепригодный инструмент, позволяющий стремительно выполнить трудозатратную работу по расчету и пересчету количественных черт объекта. При моделировании с внедрением электрических таблиц метод решения задачки несколько трансформируется, скрываясь за необходимостью разработки вычислительного интерфейса. Сохраняется шаг отладки, включающий устранение ошибок данных, в связях меж ячейками, в вычислительных формулах. Появляются также доп задачки: работа над удобством представления на дисплее и, если нужен вывод приобретенных данных на бумажные носители, над их размещением на листах.
процесс моделирования в электрических таблицах производится по общей схеме: определяются цели, выявляются свойства и связи и составляется математическая модель. Свойства модели непременно определяются по предназначению: начальные (действующие на анализ модели дозволит узнать, как расчеты отвечают целям моделирования.
2.5.3. Моделирование в среде СУБД
Моделирование в среде СУБД обычно преследует последующие цели:
— хранение инфы и своевременное ее редактирование;
— упорядочение данных по неким признакам;
— создание разных критериев выбора данных;
— комфортное структура будущей базы данных. Описываемые свойства и их типы сводятся в таблицу. количество столбцов таблицы определяется количеством характеристик объекта (поля таблицы). количество строк (записи таблицы) соответствует количеству строк описываемых однотипных объектов. Настоящая база данных может иметь не одну, а несколько таблиц, связанных меж собой. Эти таблицы обрисовывают объекты, входящие в некую систему. Опосля определения и задания структуры базы данных в компьютерной среде перебегают к ее наполнению.
В процессе опыта происходит сортировка данных, поиск и фильтрация, создание расчетных полей.
Компьютерная информационная панель предоставляет возможность сотворения разных экранных форм и форм для вывода инфы в печатном виде – отчетов. Любой отчет содержит информацию, отвечающую цели определенного опыта. Он дозволяет группировать информацию по данным признакам, в любом порядке, с введением итоговых полей расчета.
Если приобретенные результаты не соответствуют планируемым, можно провести доп опыты с конфигурацией критерий сортировки и поиска данных. Если возникает необходимость поменять базу данных можно скорректировать ее структуру: изменять, добавлять и удалять поля. В итоге возникает новенькая модель.
2.6. Внедрение компьютерной модели
Компьютерное моделирование и вычислительный способы, уточнять, усложнять математические модели. Более многообещающим для проведения вычислительного опыта является его внедрение для решения больших научно-технических и социально-экономических заморочек современности, таковых как проектирование реакторов для атомных электростанций, проектирование плотин и гидроэлектростанций, магнитогидродинамических преобразователей энергии, и в области экономики – составление равновесного плана для отрасли, региона, для страны и др.
В неких действиях, где натурный исследование хим и остальных производств).
2.7. Заключение
В заключение можно выделить, что компьютерное моделирование и вычислительный задачки. Сиим самым раскрывается возможность использования для его исследования отлично разработанного математического аппарата в сочетании с сильной вычислительной техникой. На этом основано применение арифметики и ЭВМ для зания законов настоящего мира и их использования на практике.
3. Перечень применяемой литературы
1. С. Н. Колупаева. Математическое и компьютерное моделирование. Учебное пособие. – Томск, Школьный институт, 2008. – 208с.
2. А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер. Информатика. Учебное пособие. – М.: Центр «Академия», 2000. – 816с.
3. Д. А. Поселов. Информатика. Энциклопедический словарь. – М.: Педагогика-Пресс, 1994. 648с.
4. Официальный веб-сайт издательства «Открытые Системы». веб институт информационных технологий. – Режим доступа:
HTTP://www.intuit.ru/ . Дата воззвания: 5.10.2010 г.
5. Официальный русский веб-сайт разрабов
WikiMedia. Веб-энциклопедия Wikipedia. – Режим доступа: HTTP://ru.wikipedia.org/wiki/Численное_моделирование/. Дата воззвания: 5.10.2010 г.]]>