Информационное моделирование на компьютере

Информационное моделирование на компьютере

Вычислительные возможности компьютера

Для моделирования на компьютере главной является его способность к быстрому счету. Современные компьютеры считают со скоростями в сотни тысяч, миллионы и даже миллиарды операций в секунду. Вычислительные возможности компьютера феноменальны. Эти возможности проявляются, прежде всего при, компьютерном математическом моделировании.

Зачем нужны математические модели

Уравнения, системы уравнений, системы неравенств и пр., которые являются математическими моделями описываемых процессов. Математическая модель-это описание моделируемого процесса на языке математики. Еще в 18-19 века ученые-математики начали изобретать методы решения таких математических задач, которые не удавалось решить точно, аналитически. Например, квадратное уравнение всегда можно решить точно, а вот кубическое-уже не всегда. Такие методы называются численными методами. Они сводят решение любой задачи к последовательности арифметических операций. Но эта цепочка арифметических знаний может быть очень длинной.

Компьютерная математическая модель

 Компьютерная математическая модель-это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели. 

Что такое вычислительный эксперимент

Использование компьютерной математической модели для исследования поведения объекта моделирования называется вычислительным экспериментом. Вычислительный эксперимент может в некоторых случаях заменить физический эксперимент. Важными свойствами компьютерных математических моделей являются возможность визуализации результатов расчетов. Этим целям служит использование компьютерной графики. Для изображения изменяющихся со временем (динамических) результатов используют графическую анимацию.

Управление на основе модулей

Еще одно важное направление компьютерного математического моделирования связано с использованием компьютеров в управлении. Компьютеры используют для управления работой химических реакторов на заводах, атомных реакторов на электростанциях, полета автоматических космических станций и т.д. Управляя компьютерной или лабораторной установкой, компьютер должен просчитывать ее характеристики для того, чтобы вовремя снять показания с датчиков или оказать управляющее воздействие: включить реле, открыть клапан и т.п. Все расчеты производятся по заложенным в программу управления математическим моделям. Важно, чтобы результаты этих расчетов получались в режиме реального времени управляемого процесса.

Имитационное моделирование

Имитационное моделирование-особая разновидность моделирования на компьютере. Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могу вести себя случайным образом. Иначе говоря, поведение которых предсказать нельзя. Такое поведение в математике называется стохастическим. К имитационным моделям относятся модели систем массового обслуживания: например, системы торговли, автосервиса, скорой помощи и т.д. Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключается в поиске режимов работы служб сервиса (магазинов, автозаправок и прочее) уменьшающие время ожидания клиентов.