Що таке моделювання? У найширшому сенсі це імітація, яка протягом багатьох років використовувалася для самих різних цілей, зокрема навчання, пояснення і розваги. З приходом комп'ютерної ери людство навчилося активно застосовувати для цих цілей більш просунуті види імітаційного моделювання. Моделі створюються з маси даних, рівнянь і обчислень, які імітують певні дії. Зазвичай вони включають графічний дисплей, який транслює всі дані в анімацію, яку можна побачити на екрані комп'ютера або за допомогою іншого візуального пристрою.

Корисне доповнення до математичних моделей

Математична модель - це абстрактна модель, яка використовує математичну мову для опису поведінки системи. Вона застосовується в галузі природничих наук та інженерних дисциплін, а також в соціальних науках (економіка, соціологія та політологія). Математичне моделювання - метод моделювання реальних ситуацій за допомогою математичних рівнянь для прогнозування їх майбутнього поведінки. Воно використовує такі інструменти, як рішення, теорії, теорія масового обслуговування, лінійне програмування, і вимагає великої кількості роботи з числами.

Традиційним вважається формальне моделювання систем за допомогою математичної моделі, яка намагається знайти аналітичні рішення для деяких проблем, вона дозволяє прогнозувати поведінку системи за допомогою набору параметрів і початкових умов. Комп'ютерне моделювання - це програма, яка намагається імітувати абстрактні моделі конкретної системи. Воно стало корисною частиною математичного моделювання багатьох природних систем у фізиці, хімії та біології, антропогенних систем в економіці, психології та соціальних науках і в процесі проектування нових технологій, і все це для того, щоб отримати уявлення про роботу цих систем.

Що таке моделювання за допомогою комп'ютера?

У моделюванні використовується математичний опис, або модель, у вигляді комп'ютерної програми. Ця модель складається з рівнянь, які дублюють функціональні відносини в реальній системі. Комп'ютерне моделювання - це використання комп'ютера для подання динамічної реакції однієї системи на поведінку іншої системи за зразком. Коли скрипт буде працювати, отримана математична динаміка форми аналогового поведінки реальної системи і отримані результати представляються у вигляді даних. Моделювання може також прийняти форму комп'ютерно-графічного зображення, яке представляє динамічні процеси в анімованої послідовності.

Програма для моделювання допомагає уявити реальний світ за допомогою комп'ютера. Імітуючи фактичне або можливе умова, подію або ситуацію з життя, можна знайти причину події (наприклад, аварії) або зробити прогноз майбутніх наслідків і результатів. Моделювання може бути виконано за допомогою вирішення систем рівнянь (математична модель), побудови фізичної моделі (масштаб), постановочної репетиції, ігор або графічних моделей (анімовані блок-схеми). А симулятори - це дуже корисні інструменти, які дозволяють проводити експерименти без ризику.

комп'ютерні симулятори

Комп'ютерні симулятори використовуються для вивчення динамічної поведінки об'єктів або систем у відповідь на умови, які не можуть легко або безпечно застосовуватися в реальному житті. Наприклад, ядерний вибух може бути описаний за допомогою математичної моделі, що включає такі змінні, як температура, швидкість і кількість радіоактивних викидів. Додаткові математичні рівняння можуть бути використані для коригування моделі зі зміною окремих змінних, таких як кількість матеріалу, що розщеплюється, який здійснив вибух. Симуляція реального процесу допомагає безпечно виміряти і передбачити, як на функціонування всієї системи може вплинути зміна окремих її компонентів.

Визначення комп'ютерного моделювання

Що таке моделювання, зокрема комп'ютерне? У самому вузькому сенсі це програма, яка запускається на комп'ютері і використовує крок за кроком методи для вивчення зразкової поведінки математичної моделі. Зазвичай це імітаційна модель реальної системи, яка являє собою реалізацію конкретного алгоритму, написану на певній мові, з використанням конкретного компілятора і так далі. У більш широкому сенсі це комплексний метод дослідження систем. Цей процес включає в себе вибір моделі, знаходження способу реалізації цієї моделі у формі, яка може бути запущена на комп'ютері, розрахувати продуктивність алгоритму, а також візуалізації і вивчення отриманих даних. Що таке моделювання? Це не просто обчислення і цифри. Це можливість творчого застосування розрахункової методики.

Моделювання та експеримент

Іноді імітаційні дослідження проводяться в експериментальних умовах. Зв'язок між моделюванням і експериментом сягає своїм корінням дуже далеко. Однак на зміну не завжди безпечним експериментів настав моделювання, яке буде успішним в тому випадку, якщо при імітації складного явища в наявності є величезна кількість інформації про це явище. Такі змінні, як температура, тиск, вологість, швидкість вітру, оцінюються тисячами точок на суперкомп'ютері, таким чином можна показати імітацію розвитку шторму. Ця дисципліна набирає все більшої популярності як в суспільному житті, так і в промисловості, так як може допомогти в проектуванні, створенні та оцінці складних систем. Дизайнери, програмісти, аналітики, інженери так чи інакше використовують елементи комп'ютерного імітаційного моделювання. Перевагами моделювання є отримання більш глибоке розуміння процесу, виявлення проблемних зон, оцінка ефективності системи або процесів.

Комп'ютерне моделювання - це дисципліна конструювання моделі реальної або теоретичної фізичної системи, яка втілює в собі принцип «навчання через дію». Використання моделювання є діяльністю, яка є так само природною, як дитина, який грає з іграшками. Діти вчаться розуміти навколишній світ шляхом імітації. Щоб краще зрозуміти реальність і все її складності, ми повинні створювати штучні об'єкти і динамічно відігравати з ними ролі.