مدل سازی کامپیوتری در فیزیک مفهوم شبیه سازی کامپیوتری

بیایید با تعریف کلمه مدلسازی شروع کنیم.

مدل سازی فرآیند ساخت و استفاده از یک مدل است. مدل به عنوان یک شی مادی یا انتزاعی درک می شود که در فرآیند مطالعه، جایگزین شی اصلی می شود و ویژگی های خود را که برای این مطالعه مهم است حفظ می کند.

مدل سازی کامپیوتری به عنوان یک روش شناخت مبتنی بر مدل سازی ریاضی است. مدل ریاضی سیستمی از روابط ریاضی (فرمول ها، معادلات، نابرابری ها و عبارات منطقی علامت) است که ویژگی های اساسی شی یا پدیده مورد مطالعه را منعکس می کند.

به ندرت می توان از یک مدل ریاضی برای محاسبات خاص بدون استفاده استفاده کرد علوم کامپیوتر، که به ناچار نیاز به ایجاد یک مدل کامپیوتری دارد.

فرآیند شبیه سازی کامپیوتری را با جزئیات بیشتری در نظر بگیرید.

2.2. مقدمه ای بر مدل سازی کامپیوتری

مدل سازی کامپیوتری یکی از روش های موثرمطالعه سیستم های پیچیده مطالعه مدل‌های کامپیوتری به دلیل توانایی آنها در انجام آزمایش‌های محاسباتی آسان‌تر و راحت‌تر است، در مواردی که آزمایش‌های واقعی به دلیل موانع مالی یا فیزیکی دشوار است یا می‌تواند نتایج غیرقابل پیش‌بینی بدهد. منطق مدل های کامپیوتریبه شما امکان می دهد تا عوامل اصلی تعیین کننده ویژگی های شی اصلی مورد مطالعه (یا یک کلاس کامل از اشیاء) را شناسایی کنید، به ویژه، به بررسی پاسخ سیستم فیزیکی شبیه سازی شده به تغییرات در پارامترها و شرایط اولیه آن بپردازید.

شبیه سازی کامپیوتری به عنوان روش جدیدتحقیقات علمی بر اساس:

1. ساخت مدل های ریاضی برای توصیف فرآیندهای مورد مطالعه؛

2. با استفاده از جدیدترین کامپیوترهاکه سرعت بالایی دارند (میلیون ها عملیات در ثانیه) و قادر به انجام دیالوگ با یک فرد هستند.

تمیز دادن تحلیلیو تقلیدمدل سازی در مدل‌سازی تحلیلی، مدل‌های ریاضی (انتزاعی) یک شی واقعی در قالب معادلات جبری، دیفرانسیل و سایر معادلات و همچنین آنهایی که شامل اجرای یک روش محاسباتی بدون ابهام است که به حل دقیق آنها منجر می‌شود، مطالعه می‌شوند. در مدل سازی شبیه سازی مطالعه می کنیم مدل های ریاضیدر قالب یک الگوریتم که عملکرد سیستم مورد مطالعه را با اجرای متوالی بازتولید می کند. تعداد زیادیعملیات ابتدایی

2.3. ساخت مدل کامپیوتری

ساخت یک مدل کامپیوتری بر اساس انتزاع از ماهیت خاص پدیده ها یا شی اصلی مورد مطالعه است و شامل دو مرحله است - ابتدا ایجاد یک مدل کیفی و سپس یک مدل کمی. از سوی دیگر، مدل‌سازی رایانه‌ای شامل انجام یک سری آزمایش‌های محاسباتی بر روی رایانه است که هدف آن تحلیل، تفسیر و مقایسه نتایج شبیه‌سازی با رفتار واقعی شی مورد مطالعه و در صورت لزوم اصلاح بیشتر است. مدل و غیره

بنابراین، مراحل اصلی مدل سازی کامپیوتری عبارتند از:

1. بیان مسئله، تعریف شی مدلسازی:

بر این مرحلهمجموعه ای از اطلاعات، فرمول بندی سوال، تعریف اهداف، شکل ارائه نتایج، شرح داده ها وجود دارد.

2. تجزیه و تحلیل و مطالعه سیستم:

تجزیه و تحلیل سیستم، توصیف معنی دار شی، توسعه مدل اطلاعاتی، تحلیل فنی و ابزارهای نرم افزاری، توسعه ساختارهای داده، توسعه یک مدل ریاضی.

3. رسمی سازی، یعنی انتقال به یک مدل ریاضی، ایجاد یک الگوریتم:

انتخاب روش برای طراحی الگوریتم، انتخاب فرم برای نوشتن الگوریتم، انتخاب روش تست، طراحی الگوریتم.

4. برنامه نويسي:

انتخاب زبان برنامه نویسی یا محیط برنامه برای مدل سازی، شفاف سازی روش های سازماندهی داده ها، الگوریتم نویسی در زبان برنامه نویسی انتخاب شده (یا محیط برنامه).

5. انجام یک سری آزمایشات محاسباتی:

اشکال زدایی نحو، معناشناسی و ساختار منطقی، محاسبات آزمون و تجزیه و تحلیل نتایج آزمون، نهایی شدن برنامه.

6. تجزیه و تحلیل و تفسیر نتایج:

در صورت لزوم، برنامه یا مدل را بازبینی کنید.

بسته های نرم افزاری و محیط های زیادی وجود دارد که به شما امکان ساخت و مطالعه مدل ها را می دهد:

محیط های گرافیکی

ویرایشگرهای متن

محیط های برنامه نویسی

صفحات گسترده

بسته های ریاضی

ویرایشگرهای HTML

2.4. آزمایش محاسباتی

آزمایش آزمایشی است که با یک شی یا مدل انجام می شود. این شامل انجام برخی اقدامات برای تعیین نحوه واکنش نمونه آزمایشی به این اقدامات است. یک آزمایش محاسباتی شامل محاسبات با استفاده از یک مدل رسمی است.

استفاده از یک مدل کامپیوتری که یک مدل ریاضی را پیاده‌سازی می‌کند شبیه به انجام آزمایش با یک شی واقعی است، اما به جای آزمایش واقعی با یک شی، یک آزمایش محاسباتی با مدل آن انجام می‌شود. با تنظیم مجموعه ای از مقادیر مشخص برای پارامترهای اولیه مدل، در نتیجه یک آزمایش محاسباتی، مجموعه ای از مقادیر مشخصی از پارامترهای مورد نظر به دست می آید، ویژگی های اشیا یا فرآیندها مورد مطالعه قرار می گیرد، بهینه آنها می شود. پارامترها و حالت‌های عملیاتی یافت می‌شوند و مدل اصلاح می‌شود. برای مثال، با داشتن معادله ای که سیر یک فرآیند خاص را توصیف می کند، می توان با تغییر ضرایب، شرایط اولیه و مرزی آن، بررسی کرد که شی در این مورد چگونه رفتار خواهد کرد. علاوه بر این، می توان رفتار یک شی را در شرایط مختلف پیش بینی کرد. برای مطالعه رفتار یک شی با مجموعه جدیدی از داده های اولیه، انجام یک آزمایش محاسباتی جدید ضروری است.

برای بررسی کفایت مدل ریاضی و شیء، فرآیند یا سیستم واقعی، نتایج تحقیق در رایانه با نتایج آزمایش بر روی یک نمونه آزمایشی در مقیاس کامل مقایسه می‌شود. از نتایج تأیید برای تصحیح مدل ریاضی استفاده می شود یا سؤال مربوط به کاربردی بودن مدل ریاضی ساخته شده در طراحی یا مطالعه حل می شود. اشیاء داده شده، فرآیندها یا سیستم ها.

آزمایش محاسباتی امکان جایگزینی یک آزمایش گران قیمت در مقیاس کامل را با محاسبات رایانه ای فراهم می کند. این اجازه می دهد تا در مدت زمان کوتاه و بدون هزینه های قابل توجه مادی مطالعه تعداد زیادی گزینه برای شی یا فرآیند طراحی شده برای حالت های مختلف عملکرد آن انجام شود، که به طور قابل توجهی زمان مورد نیاز برای توسعه سیستم های پیچیده و معرفی آنها را کاهش می دهد. به تولید

2.5. مدل سازی در محیط های مختلف

2.5.1. شبیه سازی در محیط برنامه نویسی

مدل سازی در محیط برنامه نویسی شامل مراحل اصلی شبیه سازی کامپیوتری است. در مرحله ساخت مدل و الگوریتم اطلاعاتی باید مشخص شود که کدام کمیت ها پارامترهای ورودی و کدام نتایج هستند و همچنین نوع این کمیت ها مشخص شود. در صورت لزوم، یک الگوریتم در قالب یک فلوچارت که به زبان برنامه نویسی انتخاب شده نوشته می شود، کامپایل می شود. پس از آن، یک آزمایش محاسباتی انجام می شود. برای انجام این کار، باید برنامه را دانلود کنید رمکامپیوتر و اجرا کنید. یک آزمایش کامپیوتری لزوماً شامل تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده است که بر اساس آن می توان تمام مراحل حل مسئله (مدل ریاضی، الگوریتم، برنامه) را تصحیح کرد. یکی از مهمترین مراحل تست الگوریتم و برنامه است.

اشکال زدایی یک برنامه (اصطلاح انگلیسی debugging (debugging) به معنای «گرفتن اشکال» در سال 1945 ظاهر شد، زمانی که در مدارهای الکتریکییکی از اولین کامپیوترهای Mark-1 که توسط پروانه مورد اصابت قرار گرفت و یکی از هزاران رله را مسدود کرد) فرآیند یافتن و حذف خطاها در برنامه بر اساس نتایج یک آزمایش محاسباتی است. اشکال زدایی محلی سازی و حذف است خطاهای نحویو خطاهای کدنویسی آشکار

در مدرن سیستم های نرم افزاریاشکال زدایی با استفاده از ابزارهای نرم افزاری خاصی به نام دیباگر انجام می شود.

آزمایش تأیید عملکرد صحیح برنامه به عنوان یک کل یا اجزای آن است. در فرآیند آزمایش، عملکرد برنامه بررسی می شود که حاوی خطاهای آشکار نیست.

مهم نیست که برنامه چقدر با دقت اشکال زدایی می شود، گام تعیین کننده در تعیین مناسب بودن آن برای کار، کنترل برنامه بر اساس نتایج اجرای آن بر روی سیستم آزمایشی است. اگر در تمام موارد برای سیستم انتخابی داده های ورودی آزمون، نتایج صحیح به دست آید، می توان یک برنامه را صحیح در نظر گرفت.

2.5.2. مدل سازی در صفحات گسترده

مدل‌سازی در صفحات گسترده، کلاس بسیار وسیعی از وظایف را در زمینه‌های موضوعی مختلف پوشش می‌دهد. صفحات گسترده یک ابزار جهانی است که به شما امکان می دهد تا به سرعت کارهای وقت گیر را روی محاسبه و محاسبه مجدد انجام دهید. ویژگی های کمیهدف - شی. هنگام مدل‌سازی با استفاده از صفحات گسترده، الگوریتم حل مسئله تا حدودی تغییر می‌کند و در پشت نیاز به توسعه یک رابط محاسباتی پنهان می‌شود. مرحله اشکال زدایی، از جمله حذف خطاهای داده، در روابط بین سلول ها، در فرمول های محاسباتی ذخیره می شود. وظایف اضافی نیز ایجاد می شود: روی راحتی ارائه روی صفحه کار کنید و در صورت نیاز به خروجی داده های دریافتی روی کاغذ، روی قرار دادن آنها بر روی برگه ها.

فرآیند مدل سازی در صفحات گسترده بر اساس انجام می شود طرح کلی: اهداف تعیین می شود، ویژگی ها و روابط مشخص می شود و یک مدل ریاضی تدوین می شود. ویژگی‌های مدل لزوماً با هدف تعیین می‌شوند: اولیه (متاثیر بر رفتار مدل)، متوسط ​​و آنچه در نتیجه لازم است به دست آید. گاهی اوقات نمایش شی با نمودارها، نقشه ها تکمیل می شود.

نمودارها و نمودارها برای نمایش بصری وابستگی نتایج محاسباتی به داده های اولیه استفاده می شوند.

در آزمایش، از یک مجموعه داده خاص استفاده می شود که نتیجه دقیق یا تقریبی آن مشخص است. این آزمایش شامل معرفی داده های اولیه است که اهداف مدل سازی را برآورده می کند. تجزیه و تحلیل مدل این امکان را فراهم می کند تا دریابید که محاسبات چگونه اهداف مدل سازی را برآورده می کنند.

2.5.3. مدلسازی در محیط DBMS

مدل سازی در محیط DBMS معمولاً اهداف زیر را دنبال می کند:

ذخیره سازی اطلاعات و ویرایش به موقع آن؛

سفارش داده ها با توجه به برخی ویژگی ها؛

ایجاد معیارهای مختلف انتخاب داده ها؛

ارائه راحت اطلاعات انتخاب شده.

در فرآیند توسعه مدل، ساختار پایگاه داده آینده بر اساس داده های اولیه شکل می گیرد. مشخصات توصیف شده و انواع آنها در جدول خلاصه شده است. تعداد ستون های جدول با تعداد پارامترهای شی (فیلدهای جدول) تعیین می شود. تعداد ردیف ها (ورودهای جدول) با تعداد ردیف های اشیاء توصیف شده از همان نوع مطابقت دارد. یک پایگاه داده واقعی ممکن است نه یک، بلکه چندین جدول به یکدیگر متصل باشد. این جداول اشیاء موجود در برخی از سیستم ها را توصیف می کنند. پس از تعریف و تنظیم ساختار پایگاه داده در محیط کامپیوتربه پر کردن آن ادامه دهید.

در طول آزمایش، داده ها مرتب شده، جستجو و فیلتر می شوند و فیلدهای محاسبه ایجاد می شوند.

پنل اطلاعات کامپیوتر امکان ایجاد فرم ها و فرم های مختلف صفحه نمایش برای نمایش اطلاعات به صورت چاپی - گزارش را فراهم می کند. هر گزارش حاوی اطلاعاتی است که هدف یک آزمایش خاص را برآورده می کند. این امکان را به شما می دهد تا با معرفی فیلدهای محاسباتی نهایی، اطلاعات را بر اساس معیارهای داده شده به هر ترتیبی گروه بندی کنید.

اگر نتایج به دست آمده با نتایج برنامه ریزی شده مطابقت نداشته باشد، می توانید آزمایش های اضافی را با تغییر شرایط مرتب سازی و جستجوی داده ها انجام دهید. اگر نیاز به تغییر پایگاه داده وجود دارد، می توانید ساختار آن را تنظیم کنید: فیلدها را تغییر دهید، اضافه کنید و حذف کنید. نتیجه یک مدل جدید است.

2.6. استفاده از مدل کامپیوتری

شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش محاسباتی به عنوان یک روش جدید تحقیق علمینیروهای برای بهبود دستگاه ریاضی مورد استفاده در ساخت مدل های ریاضی، اجازه می دهد تا با استفاده از روش های ریاضی، پالایش، پیچیده کردن مدل های ریاضی. امیدوارکننده ترین روش برای انجام یک آزمایش محاسباتی استفاده از آن برای حل مشکلات عمده علمی، فنی و اجتماعی-اقتصادی زمان ما است، مانند طراحی راکتور برای نیروگاه های هسته ای، طراحی سدها و نیروگاه های برق آبی، مبدل های انرژی مغناطیسی هیدرودینامیکی و در این زمینه. اقتصاد - تهیه یک برنامه متوازن برای صنعت، منطقه، کشور و غیره.

در برخی فرآیندها که آزمایش در مقیاس کامل برای زندگی و سلامت انسان خطرناک است، آزمایش محاسباتی تنها امکان ممکن است (همجوشی گرما هسته‌ای، اکتشاف فضا، طراحی و تحقیق در صنایع شیمیایی و سایر صنایع).

2.7. نتیجه

در پایان، می توان تاکید کرد که شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش محاسباتی این امکان را فراهم می کند که مطالعه یک شی "غیر ریاضی" را به حل کاهش دهیم. مسئله ریاضی. این امکان استفاده از یک توسعه یافته را باز می کند دستگاه ریاضیهمراه با قدرتمند فناوری رایانه. این اساس استفاده از ریاضیات و رایانه برای آگاهی از قوانین دنیای واقعی و استفاده از آنها در عمل است.

3. فهرست ادبیات استفاده شده

1. S. N. Kolupaeva. مدل سازی ریاضی و کامپیوتری آموزش. - Tomsk, School University, 2008. - 208p.

2. A. V. Mogilev، N. I. Pak، E. K. Khenner. علوم کامپیوتر. آموزش. - M .: مرکز "آکادمی"، 2000. - 816s.

3. D. A. Poselov. علوم کامپیوتر. فرهنگ لغت دایره المعارفی. - M .: Pedagogy-Press, 1994. 648s.

4. سایت رسمی انتشارات "سیستم های باز". دانشگاه فناوری اطلاعات اینترنتی. - حالت دسترسی: http://www.intuit.ru/. بازیابی شده: 5 اکتبر 2010

یا مجموعه‌ای از رایانه‌های در حال تعامل (گره‌های محاسباتی)، که نمایش یک شی، سیستم یا مفهوم را به شکلی متفاوت از شکل واقعی، اما نزدیک به توصیف الگوریتمی، شامل مجموعه‌ای از داده‌های مشخص‌کننده ویژگی‌های سیستم و پویایی تغییر آنها در طول زمان

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 3

✪ برنامه های مدل سازی سه بعدی برای مبتدیان. بخش دوم

✪ برنامه مدل سازی لباس کامپیوتری InvenTexStudio 2010

✪ برنامه های کامپیوتری در کار طراحی: چه چیزی و چرا مورد نیاز است

زیرنویس

درباره شبیه سازی کامپیوتری

مدل‌های رایانه‌ای به ابزاری رایج برای مدل‌سازی ریاضی تبدیل شده‌اند و در فیزیک، اخترفیزیک، مکانیک، شیمی، زیست‌شناسی، اقتصاد، جامعه‌شناسی، هواشناسی و سایر علوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. وظایف کاربردیدر زمینه های مختلف رادیو الکترونیک، مهندسی مکانیک، صنعت خودرو و غیره. مدل های کامپیوتری برای به دست آوردن دانش جدید در مورد یک شی یا برای تقریب رفتار سیستم هایی که برای مطالعه تحلیلی بسیار پیچیده هستند، استفاده می شود.

شبیه سازی کامپیوتری یکی از روش های موثر برای مطالعه سیستم های پیچیده است. مطالعه مدل های کامپیوتری به دلیل توانایی آنها در انجام به اصطلاح راحت تر و راحت تر است. آزمایش‌های محاسباتی، در مواردی که آزمایش‌های واقعی به دلیل موانع مالی یا فیزیکی دشوار هستند یا ممکن است نتایج غیرقابل پیش‌بینی به دست آورند. منطق و رسمی بودن مدل های کامپیوتری این امکان را فراهم می کند که عوامل اصلی تعیین کننده ویژگی های شی اصلی مورد مطالعه (یا یک کلاس کامل از اشیاء) به ویژه بررسی پاسخ سیستم فیزیکی شبیه سازی شده به تغییرات در آن باشد. پارامترها و شرایط اولیه

ساخت یک مدل کامپیوتری بر اساس انتزاع از ماهیت خاص پدیده ها یا شی اصلی مورد مطالعه است و شامل دو مرحله است - ابتدا ایجاد یک مدل کیفی و سپس یک مدل کمی. هر چه ویژگی‌های مهم‌تر آشکار شده و به مدل کامپیوتری منتقل شود، هر چه به مدل واقعی نزدیک‌تر باشد، سیستم از امکانات بیشتری استفاده می‌کند. این مدل. از سوی دیگر، مدل‌سازی رایانه‌ای شامل انجام یک سری آزمایش‌های محاسباتی بر روی رایانه است که هدف آن تحلیل، تفسیر و مقایسه نتایج شبیه‌سازی با رفتار واقعی شی مورد مطالعه و در صورت لزوم اصلاح بیشتر است. مدل و غیره

مدل سازی تحلیلی و شبیه سازی وجود دارد. در مدل‌سازی تحلیلی، مدل‌های ریاضی (انتزاعی) یک شی واقعی در قالب معادلات جبری، دیفرانسیل و سایر معادلات و همچنین آنهایی که شامل اجرای یک روش محاسباتی بدون ابهام است که به حل دقیق آنها منجر می‌شود، مطالعه می‌شوند. در مدل‌سازی شبیه‌سازی، مدل‌های ریاضی در قالب یک الگوریتم (ها) مورد مطالعه قرار می‌گیرند که عملکرد سیستم مورد مطالعه را با انجام متوالی تعداد زیادی عملیات ابتدایی بازتولید می‌کند.

مزایای شبیه سازی کامپیوتری

مدل سازی کامپیوتری این امکان را فراهم می کند:

• دامنه اشیاء تحقیقاتی را گسترش دهید - مطالعه پدیده های غیر تکراری، پدیده های گذشته و آینده، اشیایی که در شرایط واقعی بازتولید نمی شوند امکان پذیر می شود.
• تجسم اشیاء از هر ماهیت، از جمله موارد انتزاعی؛
• کشف پدیده ها و فرآیندها در پویایی استقرار آنها؛
• مدیریت زمان (افزایش سرعت، کاهش سرعت، و غیره)؛
• آزمایش های متعددی از مدل انجام دهید و هر بار آن را به حالت اولیه خود برگردانید.
• دريافت كردن ویژگی های مختلفشیء به شکل عددی یا گرافیکی؛
• طراحی بهینه یک شی را بدون تهیه نسخه آزمایشی آن پیدا کنید.
• انجام آزمایشات بدون خطر عواقب منفی برای سلامت انسان یا محیط زیست.

مراحل اصلی شبیه سازی کامپیوتری

در روند انجام آزمایش، ممکن است معلوم شود که شما نیاز دارید:

• تنظیم طرح تحقیق؛
• روش دیگری را برای حل مشکل انتخاب کنید.
• بهبود الگوریتم برای به دست آوردن نتایج؛
• اصلاح مدل اطلاعات؛
• تغییراتی در بیانیه مشکل ایجاد کنید.

در این صورت بازگشت به مرحله مربوطه اتفاق می افتد و فرآیند دوباره شروع می شود.

استفاده عملی

مدل سازی کامپیوتری برای طیف وسیعی از وظایف استفاده می شود، مانند:

• تجزیه و تحلیل توزیع آلاینده ها در جو؛
• طراحی موانع صوتی برای مبارزه با آلودگی صوتی؛
• ساخت و ساز

در حال حاضر، مفهوم "سیستم" در علم به طور کامل تعریف نشده است. دانشمندان شروع به مطالعه سیستم های پیچیده (SS) کرده اند.
متون متعدد در مورد تجزیه و تحلیل سیستم ها و مهندسی سیستم ها به ویژگی های اصلی سیستم های پیچیده زیر اشاره می کنند:

اموال 1. صداقت و بیان.

یک سیستم پیچیده به عنوان مجموعه ای جدایی ناپذیر از عناصر در نظر گرفته می شود که با حضور تعداد زیادی از عناصر به هم پیوسته و متقابل مشخص می شود.
محقق یک امکان ذهنی برای تقسیم سیستم به زیر سیستم هایی دارد که اهداف عملکرد آنها تابع هدف کلی عملکرد کل سیستم (هدفمندی سیستم ها) است. هدفمندی به عنوان توانایی یک سیستم برای انجام رفتاری (انتخاب رفتار) که دستیابی به یک هدف معین را دنبال می کند، تحت شرایط عدم قطعیت و تأثیر عوامل تصادفی تفسیر می شود.

خاصیت 2. اتصالات.

وجود اتصالات پایدار (روابط) قابل توجه بین عناصر و (و) خواص آنها، بیش از قدرت (قدرت) اتصالات (روابط) این عناصر با عناصری که در این سیستم(محیط خارجی).
منظور از "اتصالات"، کانال مجازی است که از طریق آن تبادل بین عناصر و محیط خارجی ماده، انرژی، اطلاعات انجام می شود.

اموال 3. سازمان.

این دارایی با حضور یک سازمان خاص مشخص می شود - تشکیل پیوندهای قابل توجه بین عناصر ، توزیع منظم پیوندها و عناصر در زمان و مکان. در طول تشکیل پیوندها، ساختار خاصی از سیستم تشکیل می شود و ویژگی های عناصر به عملکردها (اعمال، رفتار) تبدیل می شوند.

در مطالعه سیستم های پیچیده معمولاً به موارد زیر اشاره می شود:

• پیچیدگی عملکرد انجام شده توسط سیستم و با هدف دستیابی به یک هدف معین از عملکرد؛
• حضور مدیریت، منشعب شبکه اطلاعاتو جریان اطلاعات فشرده؛
• وجود تعامل با محیط خارجی و عملکرد در شرایط عدم قطعیت و تأثیر عوامل تصادفی با طبیعت مختلف.

اموال 4. کیفیات یکپارچه.

وجود کیفیات (خواص) یکپارچه، یعنی. چنین ویژگی هایی که در کل سیستم ذاتی هستند، اما مشخصه هیچ یک از عناصر آن به طور جداگانه نیستند. وجود کیفیت های یکپارچه نشان می دهد که ویژگی های سیستم، اگرچه به ویژگی های عناصر بستگی دارد، اما به طور کامل توسط آنها تعیین نمی شود.
نمونه هایی از SS در حوزه اقتصادی متعدد است: سازمانی - سیستم تولیدی، سازمانی. اجتماعی - سیستم اقتصادیبه عنوان مثال منطقه؛ و غیره.
روش تحقیق برای SS تحلیل سیستمی است. یکی از مهمترین ابزارهای تحلیل سیستم های کاربردی می باشد مدل سازی کامپیوتری.
شبیه سازیموثرترین و جهانی ترین نسخه شبیه سازی کامپیوتری در زمینه تحقیق و کنترل سیستم های پیچیده است.

مدلتوصیفی انتزاعی از یک سیستم (شیء، فرآیند، مسئله، مفهوم) به شکلی متفاوت از شکل وجود واقعی آنهاست.

مدل سازییکی از روش های اصلی شناخت است، نوعی بازتاب واقعیت است و شامل روشن کردن یا بازتولید ویژگی های خاص اشیاء، اشیاء و پدیده های واقعی با کمک اشیاء، فرآیندها، پدیده ها یا به کمک توصیف انتزاعی است. در قالب تصویر، پلان، نقشه، مجموعه معادلات، الگوریتم ها و برنامه ها.

در طول شبیه سازی، همیشه وجود دارد اصلی(شیء) و مدل، که برخی از ویژگی های شی را بازتولید می کند (مدل می کند، توصیف می کند، تقلید می کند).

مدل سازی بر اساس وجود انواع سیستم های طبیعی و مصنوعی است که هم از نظر هدف و هم از نظر تجسم فیزیکی، شباهت یا شباهت برخی از ویژگی ها متفاوت است: هندسی، ساختاری، عملکردی، رفتاری. این شباهت ممکن است کامل باشد. (ایزومورفیسم)و جزئی (همومورفیسم).

مطالعه SS مدرن انواع مختلفی را پیشنهاد می کند کلاس های مدل. توسعه فناوری اطلاعاترا می توان به عنوان امکان پیاده سازی مدل ها تعبیر کرد نوع متفاوتدر داخل سیستم های اطلاعاتی برای اهداف مختلف، مثلا، سیستم های اطلاعاتی، سیستم های تشخیص الگو، سیستم ها هوش مصنوعی، سیستم های پشتیبانی تصمیم. این سیستم ها بر اساس مدل ها هستند انواع مختلف: معنایی، منطقی، ریاضی و غیره.

اینجا یک ژنرال است طبقه بندی انواع اصلی مدل سازی:

• مدل سازی مفهومی- نمایش سیستم با کمک علائم خاص، نمادها، عملیات روی آنها یا با کمک زبانهای طبیعی یا مصنوعی.
• مدل سازی فیزیکی- شی یا فرآیند شبیه سازی شده بر اساس نسبت شباهت ناشی از شباهت بازتولید می شود فرآیندهای فیزیکیو پدیده ها؛
• مدلسازی ساختاری - عملکردی- مدل ها نمودارها (نمودارها، نمودارهای بلوکی)، نمودارها، نمودارها، جداول، نقشه ها با قوانین خاصی برای ترکیب و تبدیل آنها هستند.
• مدل سازی ریاضی (منطقی-ریاضی).- ساخت مدل با استفاده از ریاضیات و منطق انجام می شود.
• شبیه سازی (نرم افزار) مدل سازی- در این حالت، مدل منطقی-ریاضی سیستم مورد مطالعه، الگوریتمی برای عملکرد سیستم است که توسط نرم افزار بر روی رایانه پیاده سازی شده است.

این نوع مدل‌سازی‌ها را می‌توان به‌طور مستقل یا همزمان، در برخی ترکیب‌ها مورد استفاده قرار داد (مثلاً در مدل‌سازی شبیه‌سازی، تقریباً از تمام انواع مدل‌سازی ذکر شده یا تکنیک‌های فردی استفاده می‌شود). بنابراین، برای مثال، مدل‌سازی شبیه‌سازی شامل مدل‌سازی مفهومی (در مراحل اولیه شکل‌گیری یک مدل شبیه‌سازی) و منطقی-ریاضی (شامل روش‌های هوش مصنوعی) برای توصیف زیرسیستم‌های فردی مدل، و همچنین در روش‌های پردازش و تجزیه و تحلیل نتایج یک آزمایش محاسباتی و تصمیم گیری. فن‌آوری انجام و برنامه‌ریزی یک آزمایش محاسباتی با روش‌های ریاضی مناسب به مدل‌سازی شبیه‌سازی از مدل‌سازی فیزیکی (تجربی در مقیاس کامل یا آزمایشگاهی) وارد شد. در نهایت، مدل‌سازی ساختاری-عملکردی هم برای ایجاد یک توصیف طبقه‌بندی‌شده از مجتمع‌های چند مدلی و هم برای تشکیل نمایش‌های نموداری مختلف هنگام ایجاد مدل‌های شبیه‌سازی استفاده می‌شود.

مفهوم شبیه سازی کامپیوتری بیشتر از مفهوم سنتی "شبیه سازی کامپیوتری" تفسیر می شود. بیایید او را بیاوریم.

مدل سازی کامپیوتریروشی برای حل مسائل تجزیه و تحلیل یا سنتز یک سیستم پیچیده بر اساس استفاده از مدل کامپیوتری آن است.

شبیه سازی کامپیوتری را می توان به صورت زیر مشاهده کرد:

• مدل سازی ریاضی;
• مدل سازی شبیه سازی؛
• مدل سازی تصادفی

تحت اصطلاح "مدل کامپیوتری"درک تصویر شرطی یک شی یا سیستمی از اشیا (یا فرآیندها) توصیف شده با استفاده از معادلات، نابرابری ها، روابط منطقی، جداول کامپیوتری به هم پیوسته، نمودارها، نمودارها، نمودارها، نقاشی ها، قطعات انیمیشن، ابرمتن ها و غیره. و نمایش ساختار و روابط بین عناصر شی. مدل های کامپیوتری توصیف شده با استفاده از معادلات، نابرابری ها، روابط منطقی، جداول کامپیوتری به هم پیوسته، نمودارها، نمودارها، نمودارها، ما تماس خواهیم گرفت. ریاضی.مدل‌های کامپیوتری با استفاده از جداول کامپیوتری به هم پیوسته، نمودارها، نمودارها، نمودارها، نقاشی‌ها، قطعات انیمیشن، فرامتن‌ها و غیره توصیف شده‌اند. و نمایش ساختار و روابط بین عناصر شیء را فراخوانی می کنیم ساختاری و عملکردی;

مدل های کامپیوتری (یک برنامه مجزا، مجموعه ای از برنامه ها، یک بسته نرم افزاری) که به کمک دنباله ای از محاسبات و نمایش گرافیکی نتایج کار خود، امکان بازتولید (شبیه سازی) فرآیندهای عملکرد یک دستگاه را فراهم می کند. شیء (سیستم اشیاء) تحت تأثیر عوامل مختلف تصادفی بر روی شیء، به عنوان یک قاعده تقلید.

ماهیت مدل سازی کامپیوتریبه دست آوردن نتایج کمی و کیفی بر روی مدل موجود نهفته است. نتایج کیفیتجزیه و تحلیل ویژگی های ناشناخته قبلی یک سیستم پیچیده را نشان می دهد: ساختار آن، پویایی توسعه، ثبات، یکپارچگی و غیره. نتیجه گیری کمیعمدتاً در ماهیت تجزیه و تحلیل SS موجود یا پیش بینی مقادیر آینده برخی از متغیرها هستند. امکان به دست آوردن نتایج نه تنها کیفی، بلکه کمی نیز تفاوت معناداری بین مدل سازی شبیه سازی و مدل سازی ساختاری-عملکردی است.. مدل سازی شبیه سازی دارای تعدادی ویژگی خاص است.

روش مدلسازی کامپیوتری، تحلیل سیستمی است(جهت سایبرنتیک، نظریه عمومی سیستم)، که در آن نقش غالب به تحلیلگران سیستم داده می شود. بر خلاف مدل‌سازی ریاضی در رایانه، که مبنای روش‌شناختی آن عبارت است از: تحقیق در عملیات، نظریه مدل‌های ریاضی، نظریه تصمیم‌گیری، نظریه بازی و غیره.

رویه مرکزی تحلیل سیستم، ساخت یک مدل تعمیم یافته است که همه عوامل و روابط را منعکس می کند سیستم واقعی . موضوع شبیه سازی کامپیوتری می تواند هر سیستم پیچیده، هر شی یا فرآیندی باشد. دسته بندی اهداف در این مورد می تواند بسیار متفاوت باشد. یک مدل کامپیوتری باید تمام ویژگی ها، عوامل اصلی و روابط یک سیستم پیچیده واقعی، معیارها، محدودیت ها را منعکس کند.

مدل سازی کامپیوتریمجموعه ای از رویکردهای روش شناختی و ابزارهای فناورانه مورد استفاده برای آماده سازی و تصمیم گیری در زمینه های مختلف تحقیق را ارائه می دهد.

انتخاب یک روش مدلسازی برای حل یک مشکل معین یا مطالعه یک سیستم یک کار فوری است که یک تحلیلگر سیستم باید بتواند با آن کنار بیاید.

بدین منظور جایگاه مدل های شبیه سازی و ویژگی آنها را در بین مدل های کلاس های دیگر روشن خواهیم کرد. علاوه بر این، برخی از مفاهیم و تعاریف را که یک تحلیلگر سیستم در فرآیند مدل سازی با آنها سروکار دارد، روشن خواهیم کرد. برای این منظور، در نظر بگیرید طرح رویه ای و فناوری برای ساخت و تحقیق مدل های سیستم های پیچیده. این طرح (در صفحه 6 آورده شده است) شامل، ویژگی های هر روش مدل سازی، مراحل بعدیتعاریف:

1. سیستم ها (موضوع، حوزه مشکل)؛
2. شی شبیه سازی؛
3. هدف از مدل ها;
4. الزامات برای مدل ها؛
5. فرم های ارائه؛
6. نوع توصیف مدل؛
7. ماهیت اجرای مدل؛
8. روش تحقیق مدل.

سه مرحله اول هدف و هدف مطالعه را مشخص می کند و به طور عملی مراحل بعدی مدل سازی را مشخص می کند. که در آن پراهمیتتوصیف درستی از شی و فرمول بندی هدف مدل سازی را از آن به دست می آورد موضوعپژوهش.

حوزه موضوعی (مشکل).. مطالعه سیستم های مختلف: ریاضی، اقتصادی، صنعتی، اجتماعی، سیستم های صف، محاسبات، اطلاعات و بسیاری دیگر.

مدل باید ساخته شود به طور هدفمندمدل هدف گرا جایگزینی برای واقعیت با درجه ای از انتزاع است که برای هدف ضروری است. یعنی، مدل، اول از همه، باید آن خصوصیات اساسی و آن جنبه‌هایی از شی مدل‌سازی‌شده را که توسط کار تعیین می‌شود، منعکس کند. در عین حال، مهم است که به درستی مشکل را شناسایی و فرموله کنید، هدف مطالعه انجام شده با کمک مدل سازی را به وضوح تعریف کنید.

الزامات مدل. شبیه سازی مربوط به حل مسائل واقعی است و باید مطمئن بود که نتایج شبیه سازی وضعیت واقعی امور را با دقت کافی منعکس می کند، یعنی. مدل برای واقعیت کافی است

یک مدل خوب باید برخی از الزامات پذیرفته شده را برآورده کند. چنین مدلی باید:

• کافی است؛
• قابل اعتماد؛
• ساده و قابل فهم برای کاربر؛
• عمدی؛
• آسان برای مدیریت و رسیدگی؛
• از نظر امکان حل وظایف اصلی از نظر عملکردی کامل است.
• تطبیقی، به شما امکان می دهد به راحتی به سایر تغییرات تغییر دهید یا داده ها را به روز کنید.
• در معرض تغییر (در فرآیند عملیات، می تواند پیچیده تر شود).

بسته به جهت گیری هدف مدل، الزامات خاصی برای آن تعیین می شود. مشخصه ترین آنها عبارتند از: یکپارچگی، انعکاس ویژگی های اطلاعات، چند سطحی، چندگانه (چند مدل)، توسعه پذیری، جهانی بودن، امکان سنجی (امکان واقعی ساخت خود مدل و مطالعه آن)، امکان سنجی (مثلاً در رایانه). ، امکان تحقق مدل در قالب یک سیستم واقعی در وظایف طراحی)، کارایی (هزینه های زمان، نیروی کار، مواد و سایر انواع منابع برای ساخت مدل ها و انجام آزمایش ها در حدود قابل قبول یا توجیه پذیر است). اهمیت یا اولویت الزامات برای مدل مستقیماً از هدف مدل ناشی می شود. به عنوان مثال، در وظایف پژوهشی، وظایف مدیریت، برنامه ریزی و توصیف، لازمه مهم کفایت مدل واقعیت عینی است. در وظایف طراحی و سنتز سیستم های منحصر به فرد، یک نیاز مهم، امکان سنجی مدل است، به عنوان مثال، در CAD یا یک سیستم پشتیبانی تصمیم (DSS).

هدف از شبیه سازی و مشخصات الزامات مدل را مشخص می کند فرم ارائه مدل

هر مدلی (پیش از تبدیل شدن به یک شیء موجود عینی) باید به شکل ذهنی وجود داشته باشد، به طور سازنده توسعه یابد، به شکل نمادین ترجمه شود و مادی شود. بنابراین، سه شکل برای نمایش مدل ها وجود دارد:

• ذهنی(تصاویر)؛
• نمادین(بلوک دیاگرام ها، توضیحات در قالب ارائه شفاهی و کتبی، ساختارهای منطقی، ریاضی، منطقی-ریاضی)؛
• مواد(طرح های آزمایشگاهی و عملیاتی، نمونه های اولیه).

جایگاه ویژه ای در مدلینگ اشغال شده است نمادینبه‌ویژه مدل‌های منطقی، ریاضی، منطقی-ریاضی و همچنین مدل‌هایی که بر اساس توضیحاتی که توسط متخصصان گردآوری شده است، بازسازی شده‌اند. مدل های نمادینبرای مدل سازی انواع سیستم ها استفاده می شود. این جهت با توسعه همراه است سیستم های محاسباتی. در بررسی بیشتر خود را به آنها محدود خواهیم کرد.

مرحله بعدی در جریان فرآیند است انتخاب نوع توصیف و
ساختمان نمونهبرای اشکال نشانه، چنین توصیفاتی می تواند باشد:

• محاسبات رابطه و محمول، شبکه های معنایی، فریم ها، روش های هوش مصنوعی و غیره - برای اشکال منطقی.
• معادلات جبری، دیفرانسیل، انتگرال، انتگرال-دیفرانسیل و غیره - برای فرم های ریاضی.

ماهیت اجرامدل های نمادین اتفاق می افتد:

• آ نالیتیک(مثلاً سیستم معادلات دیفرانسیلمی تواند توسط یک ریاضیدان بر روی یک تکه کاغذ حل شود).
• دستگاه(آنالوگ یا دیجیتال)؛
• فیزیکی(اتوماتیک).

در هر یک از آنها بسته به پیچیدگی مدل، هدف از مدل‌سازی، میزان عدم قطعیت ویژگی‌های مدل، ممکن است روش‌های مختلفی برای انجام تحقیق (آزمایش‌ها) یعنی روش‌های تحقیق وجود داشته باشد. به عنوان مثال در یک مطالعه تحلیلی از روش های مختلف ریاضی استفاده می شود. در مدل سازی فیزیکی یا تمام مقیاس از روش تحقیق تجربی استفاده می شود.

تجزیه و تحلیل روش های کاربردی و امیدوارکننده آزمایش ماشین به ما امکان می دهد شناسایی کنیم روشهای تحقیق محاسباتی، آماری، شبیه سازی و خودسازماندهی.

مدل سازی محاسباتی (ریاضی).در تحقیق استفاده می شود مدل های ریاضیو به پیاده سازی ماشینی آنها با داده های اولیه عددی مختلف کاهش می یابد. نتایج این پیاده سازی ها (محاسبات) به صورت گرافیکی یا جدولی آورده شده است. به عنوان مثال، یک طرح کلاسیک اجرای ماشینی یک مدل ریاضی است که به عنوان یک سیستم معادلات دیفرانسیل ارائه شده است، بر اساس استفاده از روش‌های عددی، که با کمک آن مدل ریاضی به شکل الگوریتمی کاهش می‌یابد، به صورت برنامه‌ریزی بر روی آن پیاده‌سازی می‌شود. یک کامپیوتر، و یک محاسبه برای به دست آوردن نتایج انجام می شود.

شبیه سازیمدل سازی با درجه بالایی از عمومیت متمایز می شود، پیش نیازها را برای ایجاد یک مدل یکپارچه ایجاد می کند که به راحتی با کلاس گسترده ای از وظایف سازگار است و به عنوان وسیله ای برای ادغام مدل های کلاس های مختلف عمل می کند.

زبانیک سیستم نشانه ای است که برای اهداف ارتباطی و شناختی استفاده می شود.

زبان ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد طبیعیو ساختگی.

زبان های طبیعی (معمولی، محاوره ای) به طور خود به خود و در طول زمان شکل می گیرند. زبان های مصنوعی توسط افراد برای اهداف خاص یا برای گروه های خاصی از مردم (زبان ریاضیات، زبان دریایی، زبان های برنامه نویسی و غیره) ایجاد می شوند. ویژگی مشخصه آنها تعریف واضح واژگان آنها، قوانین شکل گیری عبارات و ساختارها (به شدت رسمی) است. در زبان های طبیعی، آنها تا حدی رسمی هستند. هر زبان دارای ویژگی های زیر است:مجموعه کاراکترهای مورد استفاده؛

قاعده شکل گیری این نشانه های ساخت زبان;

مجموعه ای از قواعد نحوی، معنایی و عملی برای استفاده از سازه های زبان.

الفبامجموعه منظمی از کاراکترهای مورد استفاده در یک زبان است.

در علوم کامپیوتر، ما در درجه اول به مدل هایی علاقه مندیم که بتوان با استفاده از کامپیوتر ایجاد و بررسی کرد. با کمک یک کامپیوتر، می توانید بسیاری از اشیاء را ایجاد و کاوش کنید: متون، نمودارها، جداول، نمودارها و غیره. تکنولوژی های کامپیوتریتأثیر فزاینده‌ای بر فرآیند مدل‌سازی تحمیل می‌کند، بنابراین مدل‌سازی رایانه‌ای را می‌توان در نظر گرفت نوع خاصی از مدل سازی اطلاعات

در سال های اخیر، به لطف توسعه رابط کاربری گرافیکیو بسته های گرافیکی، کامپیوتری، مدل سازی ساختاری و عملکردی توسعه گسترده ای دریافت کرده است. ماهیت مدل سازی کامپیوتری شبیه سازی در به دست آوردن نتایج کمی و کیفی عملکرد سیستم شبیه سازی شده با توجه به مدل موجود است. نتایج کیفی به‌دست‌آمده از نتایج تحلیل مدل، کشف ویژگی‌های ناشناخته قبلی یک سیستم پیچیده را ممکن می‌سازد: ساختار، پویایی توسعه، ثبات، یکپارچگی، و غیره. از پارامترهایی که سیستم را مشخص می کند.

موضوع مدلسازی کامپیوتری می تواند عبارت باشد از: فعالیت اقتصادی یک بنگاه یا بانک، یک بنگاه صنعتی، یک شبکه اطلاعاتی و کامپیوتری، فرآیند تکنولوژیکی، روند تورم و غیره

اهداف مدل‌سازی رایانه‌ای ممکن است متفاوت باشد، اما اغلب به دست آوردن داده‌هایی است که بتوان از آنها برای تهیه و تصمیم‌گیری با ماهیت اقتصادی، اجتماعی، سازمانی یا فنی استفاده کرد. شروع استفاده از کامپیوتر حتی در مدل سازی مفهومی، جایی که از آن برای مثال در ساخت سیستم های هوش مصنوعی استفاده می شود. بنابراین، می بینیم که مفهوم "مدل سازی کامپیوتری" بسیار گسترده تر از مفهوم سنتی "مدل سازی کامپیوتری" است و با در نظر گرفتن واقعیت های امروزی نیاز به توضیح دارد.

بیایید با اصطلاح شروع کنیم "مدل کامپیوتری". که دردر حال حاضر، یک مدل کامپیوتری اغلب به صورت زیر درک می شود:

§ یک تصویر شرطی از یک شی یا سیستمی از اشیا (یا فرآیندها) که با استفاده از جداول کامپیوتری به هم پیوسته، نمودارهای جریان، نمودارها، نمودارها، نقاشی ها، قطعات انیمیشن، ابرمتن ها و غیره توصیف شده و ساختار و روابط بین عناصر شی را نمایش می دهد. ما مدل های کامپیوتری از این نوع را ساختاری-عملکردی می نامیم.

§ یک برنامه جداگانه، مجموعه ای از برنامه ها، یک بسته نرم افزاری که با استفاده از یک سری محاسبات و نمایش گرافیکی نتایج آنها، امکان بازتولید (شبیه سازی) فرآیندهای عملکرد یک شی، سیستمی از اشیاء را فراهم می کند. تأثیر عوامل مختلف (معمولاً تصادفی) بر موضوع. ما به این مدل ها به عنوان مدل های شبیه سازی اشاره خواهیم کرد.

مدل سازی کامپیوتری - روشی برای حل مسئله تجزیه و تحلیل یا سنتز یک سیستم پیچیده بر اساس استفاده از مدل کامپیوتری آن.

ماهیت مدل سازی کامپیوتری در به دست آوردن نتایج کمی و کیفی از مدل موجود است. نتایج کیفی به‌دست‌آمده از نتایج تجزیه و تحلیل، کشف ویژگی‌های ناشناخته قبلی یک سیستم پیچیده را ممکن می‌سازد: ساختار آن، پویایی توسعه، ثبات، یکپارچگی و غیره. از متغیرهای مشخص کننده سیستم

مدل سازی کامپیوتری برای تولد اطلاعات جدید از هر اطلاعاتی استفاده می کند که می تواند با کمک کامپیوتر به روز شود.

فرآیند مطالعه رفتار یک شی یا سیستم اشیاء در رایانه را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد:

ساخت مدل محتوا؛

ساخت یک مدل ریاضی؛

ساخت مدل اطلاعات و الگوریتم؛

کدنویسی یک الگوریتم در یک زبان برنامه نویسی؛

آزمایش کامپیوتری

کنترل سوالات

1. مدل چیست؟

2. مدل ها برای چه مواردی استفاده می شوند؟

3. شبیه سازی چیست؟

4. مدل ها چگونه طبقه بندی می شوند؟

5. مراحل ایجاد مدل چیست؟

6. چه نوع مدل سازی متمایز است؟

7. چه مدل هایی مشخص می شود مدل سازی اطلاعات?

8. رسمی شدن چیست؟

9. یک علامت چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟

10. هدف از شبیه سازی کامپیوتری چیست؟

11. منظور از مدل کامپیوتری چیست؟

12. کارکردها و مراحل اصلی شبیه سازی کامپیوتری کدامند؟

مدل کامپیوتری(انگلیسی) مدل کامپیوتری)، یا مدل عددی(انگلیسی) مدل محاسباتی) - برنامه کامپیوتری، اجرا بر روی یک کامپیوتر، ابرکامپیوتر یا مجموعه ای از کامپیوترهای در حال تعامل (گره های محاسباتی)، تحقق نمایش یک شی، سیستم یا مفهوم به شکلی متفاوت از شکل واقعی، اما نزدیک به توضیحات الگوریتمی، شامل مجموعه ای از داده ها توصیف ویژگی های سیستم و پویایی تغییر آنها در طول زمان.

درباره شبیه سازی کامپیوتری

مدل‌های رایانه‌ای به ابزاری رایج برای مدل‌سازی ریاضی تبدیل شده‌اند و در فیزیک، اخترفیزیک، مکانیک، شیمی، زیست‌شناسی، اقتصاد، جامعه‌شناسی، هواشناسی، سایر علوم و مسائل کاربردی در زمینه‌های مختلف الکترونیک رادیویی، مهندسی مکانیک، صنعت خودروسازی و غیره کاربرد دارند. مدل‌های رایانه‌ای برای به دست آوردن دانش جدید در مورد شی مورد مدل‌سازی یا برای تقریب رفتار سیستم‌هایی که برای مطالعه تحلیلی بسیار پیچیده هستند، استفاده می‌شوند.

شبیه سازی کامپیوتری یکی از روش های موثر برای مطالعه سیستم های پیچیده است. مطالعه مدل های کامپیوتری به دلیل توانایی آنها در انجام به اصطلاح راحت تر و راحت تر است. آزمایش‌های محاسباتی، در مواردی که آزمایش‌های واقعی به دلیل موانع مالی یا فیزیکی دشوار هستند یا ممکن است نتایج غیرقابل پیش‌بینی به دست آورند. منطق و رسمی بودن مدل های کامپیوتری این امکان را فراهم می کند که عوامل اصلی تعیین کننده ویژگی های شی اصلی مورد مطالعه (یا یک کلاس کامل از اشیاء) به ویژه بررسی پاسخ سیستم فیزیکی شبیه سازی شده به تغییرات در آن باشد. پارامترها و شرایط اولیه

ساخت یک مدل کامپیوتری بر اساس انتزاع از ماهیت خاص پدیده ها یا شی اصلی مورد مطالعه است و شامل دو مرحله است - ابتدا ایجاد یک مدل کیفی و سپس یک مدل کمی. هر چه ویژگی های مهم تری شناسایی و به مدل کامپیوتری منتقل شود، هر چه به مدل واقعی نزدیک تر باشد، سیستمی که از این مدل استفاده می کند فرصت های بیشتری خواهد داشت. از سوی دیگر، مدل‌سازی رایانه‌ای شامل انجام یک سری آزمایش‌های محاسباتی بر روی رایانه است که هدف آن تحلیل، تفسیر و مقایسه نتایج شبیه‌سازی با رفتار واقعی شی مورد مطالعه و در صورت لزوم اصلاح بیشتر است. مدل و غیره

مدل سازی تحلیلی و شبیه سازی وجود دارد. در مدل‌سازی تحلیلی، مدل‌های ریاضی (انتزاعی) یک شی واقعی در قالب معادلات جبری، دیفرانسیل و سایر معادلات و همچنین آنهایی که شامل اجرای یک روش محاسباتی بدون ابهام است که به حل دقیق آنها منجر می‌شود، مطالعه می‌شوند. در مدل‌سازی شبیه‌سازی، مدل‌های ریاضی در قالب یک الگوریتم (ها) مورد مطالعه قرار می‌گیرند که عملکرد سیستم مورد مطالعه را با انجام متوالی تعداد زیادی عملیات ابتدایی بازتولید می‌کند.

مزایای شبیه سازی کامپیوتری

مدل سازی کامپیوتری این امکان را فراهم می کند:

• دامنه اشیاء تحقیقاتی را گسترش دهید - مطالعه پدیده های غیر تکراری، پدیده های گذشته و آینده، اشیایی که در شرایط واقعی بازتولید نمی شوند امکان پذیر می شود.
• تجسم اشیاء از هر ماهیت، از جمله موارد انتزاعی؛
• کشف پدیده ها و فرآیندها در پویایی استقرار آنها؛
• مدیریت زمان (افزایش سرعت، کاهش سرعت، و غیره)؛
• آزمایش های متعددی از مدل انجام دهید و هر بار آن را به حالت اولیه خود برگردانید.
• دریافت ویژگی های مختلف شی به صورت عددی یا گرافیکی.
• طراحی بهینه یک شی را بدون تهیه نسخه آزمایشی آن پیدا کنید.
• انجام آزمایشات بدون خطر عواقب منفی برای سلامت انسان یا محیط زیست.

مراحل اصلی شبیه سازی کامپیوتری

در روند انجام آزمایش، ممکن است معلوم شود که شما نیاز دارید:

• تنظیم طرح تحقیق؛
• روش دیگری را برای حل مشکل انتخاب کنید.
• بهبود الگوریتم برای به دست آوردن نتایج؛
• اصلاح مدل اطلاعات؛
• تغییراتی در بیانیه مشکل ایجاد کنید.

در این صورت بازگشت به مرحله مربوطه اتفاق می افتد و فرآیند دوباره شروع می شود.

استفاده عملی

مدل سازی کامپیوتری برای طیف وسیعی از وظایف استفاده می شود، مانند:

• تجزیه و تحلیل توزیع آلاینده ها در جو؛
• طراحی موانع صوتی برای مبارزه با آلودگی صوتی؛
• ساخت وسایل نقلیه؛
• شبیه سازهای پرواز برای آموزش خلبانی؛
• شبیه سازی سایر دستگاه های الکترونیکی؛
• مطالعه رفتار ساختمان ها، سازه ها و قطعات تحت بار مکانیکی؛
• پیش بینی قدرت سازه ها و مکانیسم های تخریب آنها؛
• طرح فرآیندهای تولیدمانند شیمیایی؛
• مدیریت استراتژیک سازمان؛
• مطالعه رفتار سیستم های هیدرولیک: خطوط لوله نفت، خطوط لوله آب؛
• مدل سازی ربات ها و دستکاری های خودکار؛
• مدل‌سازی گزینه‌های سناریوی توسعه شهری؛
• مدل سازی سیستم های حمل و نقل؛
• مدل سازی المان محدود تست های تصادف؛

حوزه‌های مختلف کاربرد مدل‌های رایانه‌ای، الزامات مختلفی را بر قابلیت اطمینان نتایج به‌دست‌آمده با کمک آنها تحمیل می‌کنند. مدل سازی ساختمان ها و قطعات هواپیما به دقت و وفاداری بالایی نیاز دارد، در حالی که از مدل های تکامل شهرها و سیستم های اجتماعی-اقتصادی برای به دست آوردن نتایج تقریبی یا کیفی استفاده می شود.

الگوریتم های شبیه سازی کامپیوتری

همچنین ببینید

نظر خود را در مورد مقاله شبیه سازی کامپیوتری بنویسید

پیوندها

گزیده ای که مدل سازی کامپیوتری را توصیف می کند

در روز 3 مارس، در تمام اتاق های باشگاه انگلیسی ناله ای از صداهای صحبت شنیده می شد و مانند زنبورهایی که در پرواز بهاری هستند، این طرف و آن طرف می چرخیدند، می نشستند، می ایستادند، به هم می رسیدند و پراکنده می شدند، با لباس های متحدالشکل، دمپایی و برخی دیگر پودری. و کافتان ها، اعضا و مهمانان باشگاه . پادوانی پودری، جوراب‌دار و بسته‌شده با لباس‌های جلیقه‌ای، پشت هر دری ایستاده بودند و تلاش زیادی می‌کردند تا تک تک حرکت‌های مهمانان و اعضای باشگاه را برای ارائه خدمات به دست بگیرند. اکثر حاضران افراد مسن و محترمی با چهره های گشاد و با اعتماد به نفس، انگشتان کلفت، حرکات و صداهای محکم بودند. این نوع مهمانان و اعضا در مکان های آشنا و شناخته شده می نشستند و در محافل شناخته شده و آشنا با هم ملاقات می کردند. بخش کوچکی از حاضران متشکل از مهمانان تصادفی بودند - اکثراً جوانانی که در میان آنها دنیسوف، روستوف و دولوخوف بودند که باز هم افسر سمنوف بود. در چهره جوانان به ویژه نظامیان، آن احساس تحقیرآمیز احترام به سالمندان دیده می شد که انگار به نسل قدیم می گویند: ما حاضریم به شما احترام بگذاریم و به شما احترام بگذاریم، اما یادتان باشد که آینده هنوز است. پشت سر ما
نسویتسکی درست همانجا بود، مثل یکی از اعضای قدیمی باشگاه. پیر به دستور همسرش موهایش را رها کرد، عینکش را برداشت و مد لباس پوشید، اما با نگاهی غمگین و افسرده در سالن ها قدم زد. او نیز مانند جاهای دیگر در فضایی از مردمی احاطه شده بود که در برابر ثروت او سر تعظیم فرود آورده بودند و با آنها به عادت سلطنت و تحقیر غیبت رفتار می کرد.
از نظر سنی باید با جوانان باشد، از نظر ثروت و ارتباطات عضو حلقه مهمانان قدیمی و محترم بود و بنابراین از یک حلقه به حلقه دیگر می رفت.
در میان مهم‌ترین پیرمردها مرکز حلقه‌هایی تشکیل می‌شد که حتی غریبه‌ها نیز با احترام به آنها نزدیک می‌شدند تا گوش کنند افراد مشهور. دایره های بزرگی در اطراف کنت روستوپچین، والوف و ناریشکین تشکیل شد. روستوپچین درباره اینکه چگونه روس ها توسط اتریش های فراری له شدند و مجبور شدند با سرنیزه از میان فراری ها عبور کنند صحبت کرد.
والوف با اطمینان گفت که اوواروف از سن پترزبورگ فرستاده شده است تا نظر مسکوئی ها را در مورد آسترلیتز بداند.
در حلقه سوم، ناریشکین در مورد جلسه شورای نظامی اتریش صحبت کرد که در آن سووروف در پاسخ به حماقت ژنرال های اتریشی مانند خروس بانگ زد. شینشین که همانجا ایستاده بود، می خواست شوخی کند و گفت که ظاهراً کوتوزوف نمی تواند از سووروف حتی این هنر آسان را بیاموزد - مانند خروس فریاد بزند. اما پیرمردها به شدت به جوکر نگاه کردند و به او این احساس را دادند که اینجا و در این روز صحبت کردن در مورد کوتوزوف بسیار ناپسند است.
کنت ایلیا آندریویچ روستوف مضطرب با چکمه های نرمش از اتاق غذاخوری به اتاق نشیمن رفت و با عجله و دقیقاً به همان شکل به چهره های مهم و بی اهمیتی که همه آنها را می شناخت سلام کرد و گهگاه به دنبال پسر جوان باریک و باریک خود می گشت. چشمانش را با خوشحالی به او خیره کرد و به او چشمکی زد. روستوف جوان با دولوخوف که اخیراً با او ملاقات کرده بود و آشنایی او را گرامی می داشت، پشت پنجره ایستاد. کنت پیر به سمت آنها رفت و با دولوخوف دست داد.
- ببخشید اینجا با هموطن خوبم ... با هم اونجا با هم قهرمان بودیم ... الف ! واسیلی ایگناتیچ... خیلی پیر شد.» رو به پیرمردی کرد که از آنجا رد می شد، اما قبل از اینکه احوالپرسی اش تمام شود، همه چیز به هم ریخت و پیاده ای که با چهره ای ترسیده دوان دوان آمد، گفت: خوش آمدید!