Modellazione - che cos'è? Metodo di simulazione Modellistica matematica e informatica

Per comprendere l'essenza della modellizzazione matematica, considera le definizioni di base, le caratteristiche del processo.

Essenza del termine

La modellazione è il processo di creazione e applicazione di un modello. È considerato qualsiasi oggetto astratto o materiale, in sostituzione del processo di studio dell'oggetto reale della modellazione. Il punto importante è la conservazione delle proprietà necessarie per l'analisi completa del soggetto.

La simulazione al computer è una versione della cognizione, basata su un modello matematico. Implica un sistema di disuguaglianze, equazioni e espressioni di segni logici, che riflettono pienamente tutte le caratteristiche di un fenomeno o di un oggetto.

La modellizzazione matematica comporta calcoli specifici, l'uso della tecnologia informatica. Per spiegare il processo, sono necessarie ulteriori ricerche. La modellazione al computer affronta con successo questo compito.

Specificità della simulazione al computer

Questo metodo di studio dei sistemi complessi è considerato efficace ed efficiente. È più conveniente e più semplice analizzare i modelli di computer, dal momento che è possibile eseguire diverse azioni di calcolo. Ciò è particolarmente vero nei casi in cui, per ragioni fisiche o materiali, i veri esperimenti non consentono di ottenere il risultato desiderato. La coerenza di tali modelli consente di determinare i principali fattori che determinano i parametri dell'originale in studio.

Tale applicazione della modellizzazione matematica consente di identificare il comportamento di un oggetto in varie condizioni, per rivelare l'influenza di vari fattori sul suo comportamento.

Nozioni di base sulla simulazione al computer

Qual è la base per tale modellazione? Cos'è la ricerca basata sulle TIC? Per cominciare, qualsiasi simulazione al computer si basa su alcuni principi:

• modellizzazione matematica per descrivere il processo in fase di studio;
• applicazione di modelli matematici innovativi per una considerazione dettagliata dei processi in studio.

Varietà di modelli

Attualmente, ci sono vari metodi di modellizzazione matematica: imitativa e analitica.

La versione analitica è associata allo studio di modelli astratti di un oggetto reale sotto forma di equazioni algebriche differenziali, che prevedono la realizzazione di una chiara tecnologia informatica che può dare una soluzione esatta.

La simulazione prevede lo studio di un modello matematico sotto forma di un algoritmo specifico che riproduce il funzionamento del sistema analizzato utilizzando l'esecuzione sequenziale di un sistema di calcoli e operazioni semplici.

Caratteristiche della costruzione di un modello di computer

Consideriamo più in dettaglio come avviene tale modellazione. Quali sono le fasi della ricerca sul computer? Per cominciare, il processo si basa sulla partenza da un oggetto chiaro o da un fenomeno analizzato.

Tale modellizzazione consiste in due fasi principali: la creazione di un modello qualitativo e quantitativo. Lo studio del computer consiste nel realizzare un sistema di azioni computazionali su un personal computer finalizzato all'analisi, sistematizzazione, confronto dei risultati di uno studio con il comportamento reale dell'oggetto da analizzare. Se necessario, un ulteriore perfezionamento del modello.

Fasi di modellazione

Com'è la simulazione? Quali sono le fasi della ricerca sul computer? Quindi, seleziona il seguente algoritmo di azioni riguardanti la costruzione di un modello di computer:

Fase 1 Stabilire obiettivi e obiettivi del lavoro, identificando l'oggetto della modellazione. È inteso per raccogliere dati, porre una domanda, identificare gli obiettivi e le forme della ricerca, descrivere i risultati ottenuti.

Fase 2 Analisi e studio del sistema. Viene effettuata una descrizione dell'oggetto, la creazione di un modello informativo, la selezione di software e hardware, vengono selezionati esempi di modellazione matematica.

Fase 3 Transizione a un modello matematico, elaborazione di un metodo di progettazione, selezione di un algoritmo di azione.

4 fasi. Selezione di un linguaggio di programmazione o di un supporto per la modellazione, discussione di opzioni di analisi, registrazione di un algoritmo in un linguaggio di programmazione specifico.

Fase 5 Consiste nel condurre un complesso di esperimenti computazionali, eseguire il debug dei calcoli e processare i risultati ottenuti. Se necessario, in questa fase, la regolazione della simulazione.

6 palcoscenico. Interpretazione dei risultati.

Come viene analizzata la simulazione? Cos'è il software di ricerca? Prima di tutto, implica l'uso di editor testuali, grafici, fogli di calcolo, pacchetti matematici che consentono di ottenere il massimo risultato dalla ricerca.

Condurre un esperimento computazionale

Tutti i metodi di modellazione matematica sono basati su esperimenti. Sotto di loro si intendono comunemente esperimenti condotti con un modello o un oggetto. Consistono nell'implementazione di determinate azioni, consentendo di determinare il comportamento del campione sperimentale in risposta alle azioni proposte.

È impossibile immaginare un esperimento computazionale senza eseguire calcoli associati all'uso di un modello formalizzato.

Le basi della modellizzazione matematica implicano la ricerca con un oggetto reale, ma le operazioni di calcolo vengono eseguite con la sua copia esatta (modello). Quando si sceglie una serie specifica di indicatori iniziali del modello, dopo il completamento delle azioni computazionali, è possibile ottenere condizioni ottimali per il pieno funzionamento di un oggetto reale.

Ad esempio, con un'equazione matematica che descrive il flusso del processo analizzato, quando cambiano i coefficienti, le condizioni iniziali e intermedie, possiamo assumere il comportamento dell'oggetto. Inoltre, è possibile creare una previsione affidabile del comportamento di questo oggetto o di un fenomeno naturale in determinate condizioni. Nel caso di una nuova serie di dati sorgente, è importante condurre nuovi esperimenti computazionali.

Confronto dei dati

Al fine di effettuare un'adeguata verifica di un oggetto reale o di un modello matematico creato, nonché di valutare i risultati della ricerca sulla tecnologia informatica con i risultati di un esperimento condotto su un campione sperimentale su larga scala, viene effettuato un confronto dei risultati della ricerca.

Da quale sia la discrepanza tra le informazioni ottenute nel corso della ricerca, dipende dalla decisione di costruire un campione finito o di adattare il modello matematico.

Tale esperimento consente di sostituire la ricerca costosa naturale con i calcoli sulla tecnologia informatica, per il più breve tempo possibile per analizzare le possibilità di utilizzo dell'oggetto, per identificare le condizioni per il suo effettivo funzionamento.

Modellazione in ambienti

Ad esempio, l'ambiente di programmazione utilizza tre fasi di modellazione matematica. Nella fase di creazione dell'algoritmo e del modello di informazioni, determinano i valori che saranno i parametri di input, i risultati della ricerca e il loro tipo.

Se necessario, crea speciali algoritmi matematici sotto forma di diagrammi di flusso, scritti in un linguaggio di programmazione specifico.

Quindi viene eseguito l'esperimento di calcolo stesso, per il quale il programma viene caricato nella memoria operativa del dispositivo di calcolo, quindi viene avviato il processo di calcolo.

L'esperimento informatico prevede l'analisi dei risultati ottenuti nei calcoli, la loro regolazione. Tra le fasi importanti di tale studio, notiamo il test dell'algoritmo, l'analisi della capacità lavorativa del programma.

Il debugging consiste nel trovare ed eliminare errori che portano a un risultato indesiderato, alla comparsa di errori nei calcoli.

I test prevedono il controllo del corretto funzionamento del programma e la valutazione dell'affidabilità dei singoli componenti. Il processo consiste nel controllare il funzionamento del programma, la sua idoneità allo studio di un certo fenomeno o oggetto.

fogli di calcolo

La modellazione con l'aiuto di fogli di calcolo consente di coprire una grande quantità di attività in varie aree tematiche. Sono considerati uno strumento universale che consente di risolvere il lungo lavoro di calcolo dei parametri quantitativi dell'oggetto.

Nel caso di questa versione della simulazione, c'è una certa trasformazione dell'algoritmo per risolvere il problema, non c'è bisogno di sviluppare un'interfaccia computazionale. In questo caso, esiste una fase di debug, che include la rimozione di errori di dati, la ricerca di connessioni tra celle, l'identificazione di formule computazionali.

Man mano che il lavoro procede, compaiono compiti aggiuntivi, ad esempio, l'output dei risultati per i portatori di carta, la presentazione razionale delle informazioni sul monitor di un computer.

Sequenza di azioni

La modellazione viene eseguita in un foglio di calcolo per un algoritmo specifico. In primo luogo, vengono determinati gli obiettivi di ricerca, vengono identificati i parametri e le relazioni di base e viene compilato uno specifico modello matematico sulla base delle informazioni ricevute.

Per una considerazione qualitativa del modello, vengono utilizzate le caratteristiche iniziali, intermedie e finali, integrandole con disegni, diagrammi. Con l'aiuto di grafici e grafici ottieni una rappresentazione visiva dei risultati del lavoro.

Modellazione nell'ambiente di DBMS

Permette di risolvere i seguenti compiti:

• archiviare informazioni, gestirne l'editing tempestivo;
• organizzare i dati disponibili per motivi specifici;
• creare criteri diversi per la selezione dei dati;
• presentare le informazioni disponibili in modo conveniente.

Poiché il modello viene sviluppato sulla base dei dati di origine, vengono create condizioni ottimali per descrivere le caratteristiche di un oggetto utilizzando tabelle speciali.

Allo stesso tempo, le informazioni vengono ordinate, i dati vengono cercati e filtrati, gli algoritmi vengono creati per eseguire calcoli. Utilizzando il pannello delle informazioni del computer, è possibile creare diverse forme di schermo e opzioni per ottenere report cartacei sull'avanzamento dell'esperimento.

Se i risultati ottenuti non coincidono con le opzioni pianificate, cambiano i parametri, conducono ulteriori ricerche.

Applicazione del modello di computer

L'esperimento computazionale e la simulazione al computer sono nuovi metodi scientifici ricerca. Permettono di aggiornare il dispositivo informatico utilizzato per costruire un modello matematico, per specificare, perfezionare, complicare gli esperimenti.

Tra i più promettenti per l'uso pratico, un esperimento computazionale a tutti gli effetti, reattori di progettazione per potenti centrali nucleari. Inoltre, ciò include la creazione di convertitori magnetoidrodinamici di energia elettrica, nonché un piano equilibrato a lungo termine per il paese, la regione e l'industria.

È con l'aiuto del computer e della modellizzazione matematica che possiamo progettare i dispositivi necessari per lo studio delle reazioni termonucleari e dei processi chimici.

La simulazione al computer e gli esperimenti computazionali consentono di ridurre oggetti "non matematici" alla compilazione e soluzione di un problema matematico.

Ciò apre grandi opportunità per l'applicazione dell'apparato matematico in un sistema con tecnologia informatica moderna per risolvere problemi relativi alla padronanza dello spazio esterno, la "conquista" dei processi atomici.

Fu la modellazione che divenne una delle varianti più importanti della conoscenza di vari processi e fenomeni naturali circostanti. Questa conoscenza è un processo complesso e dispendioso in termini di tempo, comporta l'uso di un sistema di vari tipi di modellazione, a partire dallo sviluppo di modelli ridotti di oggetti reali, completando la selezione di algoritmi speciali per calcoli matematici complessi.

A seconda di quali processi o fenomeni verranno analizzati, sono selezionati alcuni algoritmi di azioni, formule matematiche per i calcoli. La simulazione al computer consente di ottenere il risultato desiderato, informazioni importanti sulle proprietà e i parametri di un oggetto o fenomeno con un costo minimo.