63. Понятие компьютерного моделирования. Вычислительный эксперимент.

Компьютерное моделирование – один из прогрессивных методов научного исследования, который можно применить в различных сферах деятельности (промышленность, экономика, производство, образование и т.д.).

Компьютерное моделирование, построение с помощью компьютеров и компьютерных устройств (3D-сканеров, 3D-принтеров и др.) символьных и физических моделей объектов, изучаемых в науке (физике, химии и др.), создаваемых в технике (напр., в авиастроении, робототехнике), медицине (напр., томографии), искусстве (напр., архитектуре, музыке) и др. областях деятельности людей.

Компьютерное моделирование позволяет многократно сократить затраты на разработку моделей по сравнению с некомпьютерными методами моделирования и проведением натурных испытаний. Оно делает возможным построение символьных компьютерных моделей объектов, для которых невозможно построить физические модели (напр., моделей объектов, изучаемых в климатологии). Служит эффективным средством моделирования сложных систем в технике, экономике и др. областях деятельности. Является технологической основой систем автоматизированного проектирования (САПР).

Компьютерное моделирование — метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели. Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризирующих систему.

Вычислительный эксперимент - организация исследований, при которой на основе математических моделей изучаются свойства объектов и явлений, проигрывается их поведение в различных условиях и на основе этого выбирается оптимальный режим. Другими словами, вычислительный эксперимент предполагает переход от изучения реального объекта к изучению его математической модели. Такой моделью, как правило, является одно или несколько уравнений.

Вычислительный эксперимент - разновидность компьютерного моделирования. Вычислительный эксперимент по модели - эксперимент, осуществляемый с помощью модели на ЭВМ с целью определения, прогноза тех или иных состояний системы, реакции на те или иные входные сигналы.

Преимущества вычислительного эксперимента:

Возможность исследования объекта без модификации установки или аппарата.
Возможность исследования каждого фактора в отдельности, в то время как в реальности они действуют одновременно.
Возможность исследования нереализуемых на практике процессов.

Вычислительный эксперимент включает в себя следующие этапы:

Физическое описание процесса, то есть уяснение закономерности протекаемых явлений.
Разработка математической модели.
Алгоритм или метод решения уравнений.
Разработка программ.
Проведение расчетов, анализ результатов и оптимизация.

Компьютерное моделирование всегда предполагает проведение вычислительного эксперимента.

Содержание