Model va modellashtirish

Ilmiy tadqiqotning yangi usuli sifatida kompyuter modellashtirish quyidagilarga asoslanadi:
1. O'rganilayotgan jarayonlarni tavsiflash uchun matematik modellarni qurish;
2. Yuqori tezlikda (soniyada millionlab operatsiyalar) va odam bilan muloqot qilish qobiliyatiga ega eng yangi kompyuterlardan foydalanish.
Farqlash analitik va taqlid qilish modellashtirish. Analitik modellashtirishda real ob'ektning matematik (mavhum) modellari algebraik, differensial va boshqa tenglamalar ko'rinishida o'rganiladi, shuningdek ularni aniq echishga olib keladigan bir ma'noli hisoblash tartibini amalga oshirishni ta'minlaydi. Taklit modellashtirishda matematik modellar ko'p sonli elementar amallarni ketma-ket bajarish orqali o'rganilayotgan tizimning ishlashini takrorlaydigan algoritm shaklida tekshiriladi.
Kompyuter modelini qurish hodisalarning yoki o'rganilayotgan asl ob'ektning o'ziga xos xususiyatidan abstraktsiyalashga asoslanadi va ikki bosqichdan iborat - birinchi navbatda, sifat, keyin esa miqdoriy modelni yaratish. Boshqa tomondan, kompyuter simulyatsiyasi kompyuterda bir qator hisoblash tajribalarini o'tkazishdan iborat bo'lib, uning maqsadi simulyatsiya natijalarini o'rganilayotgan ob'ektning haqiqiy xatti-harakati bilan tahlil qilish, sharhlash va solishtirish va agar kerak bo'lsa modelni takomillashtirish va boshqalar.
Shunday qilib, Kompyuterda modellashtirishning asosiy bosqichlari quyidagilardan iborat:
1. Muammoni bayon qilish, modellashtirish ob'ektini aniqlash:
bu bosqichda ma'lumotlar yig'iladi, savol tuziladi, maqsadlar aniqlanadi, natijalar taqdim etiladi va ma'lumotlar tavsiflanadi.
2. Tizim tahlili va tadqiqoti:
tizimli tahlil, ob'ektni mazmunli tavsiflash, axborot modelini ishlab chiqish, apparat va dasturiy ta'minotni tahlil qilish, ma'lumotlar tuzilmalarini ishlab chiqish, matematik modelni ishlab chiqish.
3. Formallashtirish, ya'ni matematik modelga o'tish, algoritm yaratish:
algoritmni loyihalash usulini tanlash, algoritmni yozib olish shaklini tanlash, tekshirish usulini tanlash, algoritmni loyihalash.
4. Dasturlash:
modellashtirish uchun dasturlash tili yoki dastur muhitini tanlash, ma’lumotlarni tashkil etish usullarini aniqlashtirish, tanlangan dasturlash tilida (yoki amaliy muhitda) algoritm yozish.
5. Bir qator hisoblash tajribalarini o'tkazish:
sintaksis, semantika va mantiqiy tuzilmani tuzatish, test hisob-kitoblari va test natijalarini tahlil qilish, dasturni qayta ko'rib chiqish.
6. Natijalarni tahlil qilish va sharhlash:
agar kerak bo'lsa, dastur yoki modelni qayta ko'rib chiqish.
Modellarni yaratish va o'rganish imkonini beruvchi ko'plab dasturiy tizimlar va muhitlar mavjud:
Grafik muhitlar
Matn muharrirlari
Dasturlash muhitlari
Elektron jadvallar
Matematik to'plamlar
HTML muharrirlari
Tajriba - bu ob'ekt yoki model bilan amalga oshiriladigan tajriba. Bu eksperimental namunaning ushbu harakatlarga qanday munosabatda bo'lishini aniqlash uchun ba'zi harakatlarni bajarishdan iborat. Hisoblash tajribasi rasmiylashtirilgan model yordamida hisob-kitoblarni amalga oshirishni o'z ichiga oladi.
Matematikni amalga oshiradigan kompyuter modelidan foydalanish haqiqiy ob'ekt bilan tajriba o'tkazishga o'xshaydi, faqat ob'ekt bilan haqiqiy tajriba o'rniga uning modeli bilan hisoblash tajribasi amalga oshiriladi. Modelning dastlabki parametrlari qiymatlarining ma'lum bir to'plamini ko'rsatish orqali, hisoblash tajribasi natijasida qidirilayotgan parametrlarning ma'lum qiymatlari to'plami olinadi, ob'ektlar yoki jarayonlarning xususiyatlari, ularning optimalligi o'rganiladi. parametrlari va ish rejimlari topiladi va model takomillashtiriladi. Masalan, ma'lum bir jarayonning borishini tavsiflovchi tenglamaga ega bo'lsangiz, siz uning koeffitsientlarini, boshlang'ich va chegara shartlarini o'zgartirib, ob'ektning bu holatda qanday harakat qilishini tekshirishingiz mumkin. Bundan tashqari, har xil sharoitlarda ob'ektning harakatini oldindan aytish mumkin. Yangi boshlang'ich ma'lumotlar to'plami bilan ob'ektning harakatini o'rganish uchun yangi hisoblash tajribasini o'tkazish kerak.
Matematik modelning va real ob'ekt, jarayon yoki tizimning muvofiqligini tekshirish uchun kompyuterda tadqiqot natijalari eksperimental to'liq hajmdagi namunadagi tajriba natijalari bilan taqqoslanadi. Tekshirish natijalari matematik modelni tuzatish uchun ishlatiladi yoki tuzilgan matematik modelning berilgan ob'ektlar, jarayonlar yoki tizimlarni loyihalash yoki o'rganish uchun qo'llanilishi mumkinligi masalasi hal qilinmoqda.
Hisoblash tajribasi qimmat to'liq miqyosli tajribani kompyuter hisob-kitoblari bilan almashtirish imkonini beradi. Bu qisqa vaqt ichida va katta moddiy xarajatlarsiz loyihalashtirilgan ob'ekt yoki jarayonning turli xil ishlash rejimlari uchun ko'p sonli variantlarni o'rganish imkonini beradi, bu murakkab tizimlarni ishlab chiqish va ularni ishlab chiqarishga joriy etish vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi.
Dasturlash muhitida modellashtirish kompyuter modellashtirishning asosiy bosqichlarini o'z ichiga oladi. Axborot modeli va algoritmini qurish bosqichida qaysi miqdorlar kirish parametrlari va qaysilari natijalar ekanligini aniqlash, shuningdek, bu miqdorlarning turini aniqlash kerak. Agar kerak bo'lsa, algoritm blok-sxema shaklida tuziladi, u tanlangan dasturlash tilida yoziladi. Shundan so'ng, hisoblash tajribasi o'tkaziladi. Buning uchun dasturni kompyuterning operativ xotirasiga yuklashingiz va uni bajarish uchun ishga tushirishingiz kerak. Kompyuter tajribasi, albatta, olingan natijalarni tahlil qilishni o'z ichiga oladi, uning asosida muammoni hal qilishning barcha bosqichlari (matematik model, algoritm, dastur) tuzatilishi mumkin. Eng muhim bosqichlardan biri bu algoritm va dasturni sinab ko'rishdir.
Dasturni disk raskadrovka qilish (inglizcha debugging (disk raskadrovka) "xatolarni ushlash” degan ma'noni anglatadi, 1945 yilda, birinchi Mark-1 kompyuterlaridan birining elektr zanjiriga kuya kirib, minglab relelardan birini blokirovka qilganda paydo bo'lgan) topish jarayonidir. va dasturdagi xatolarni tuzatish , hisoblash tajribasi natijalariga ko'ra ishlab chiqariladi. Nosozliklarni tuzatish vaqtida sintaksis xatolari va aniq kodlash xatolari lokalizatsiya qilinadi va yo'q qilinadi.
Zamonaviy dasturiy ta'minot tizimlarida disk raskadrovka disk raskadrovka deb ataladigan maxsus dasturlar yordamida amalga oshiriladi.
Sinov - bu butun dastur yoki uning tarkibiy qismlarining to'g'ri ishlashini tekshirish. Sinov jarayoni dasturning ishlashini tekshiradi, unda aniq xatolar mavjud emas.
Dastur qanchalik sinchkovlik bilan tuzatilgan bo'lmasin, uning ishlashga yaroqliligini aniqlashning hal qiluvchi bosqichi dasturni test tizimida bajarish natijalariga ko'ra nazorat qilishdir. Sinov kiritish ma'lumotlarining tanlangan tizimi uchun barcha holatlarda to'g'ri natijalar olingan bo'lsa, dastur to'g'ri deb hisoblanishi mumkin.
Elektron jadvallarni modellashtirish turli mavzulardagi muammolarning juda keng sinfini qamrab oladi. Elektron jadvallar ko'p qirrali vosita bo'lib, ob'ektning miqdoriy xususiyatlarini hisoblash va qayta hisoblash bo'yicha mashaqqatli ishlarni tezda bajarishga imkon beradi. Elektron jadvallar yordamida modellashtirishda muammoni hal qilish algoritmi biroz o'zgartirilib, hisoblash interfeysini ishlab chiqish zarurati orqasida yashiringan. Nosozliklarni tuzatish bosqichi saqlanadi, jumladan, ma'lumotlar xatolarini bartaraf etish, hujayralar orasidagi ulanishlarda, hisoblash formulalarida. Qo'shimcha vazifalar ham paydo bo'ladi: ekranda taqdimotning qulayligi ustida ishlash va agar olingan ma'lumotlarni qog'ozga chiqarish kerak bo'lsa, ularni varaqlarga joylashtirish.
Elektron jadvallarda modellashtirish jarayoni umumiy sxema bo'yicha amalga oshiriladi: maqsadlar aniqlanadi, xususiyatlar va munosabatlar aniqlanadi, matematik model tuziladi. Modelning xarakteristikalari, albatta, ularning maqsadi bilan belgilanadi: boshlang'ich (modelning xatti-harakatiga ta'sir qiluvchi), oraliq va natijada olinishi kerak bo'lgan narsa. Ba'zan ob'ektning taqdimoti diagrammalar, chizmalar bilan to'ldiriladi.
Hisoblash natijalarining dastlabki ma'lumotlarga bog'liqligini tasavvur qilish uchun diagrammalar va grafiklar qo'llaniladi.
Sinovda aniq yoki taxminiy natija ma'lum bo'lgan ma'lum ma'lumotlar to'plamidan foydalaniladi. Tajriba simulyatsiya maqsadlarini qondiradigan kirish ma'lumotlarini kiritishdan iborat. Modelni tahlil qilish hisob-kitoblar modellashtirish maqsadlariga qay darajada mos kelishini aniqlash imkonini beradi.