КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Логутенкова Т В Компьютерное моделирование

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Логутенкова Т. В.

Компьютерное моделирование как метод научного познания В настоящее время компьютерное моделирование в научных и практических исследованиях является одним из основных методов познания. Без компьютерного моделирования сейчас невозможно решение крупных научных и экономических задач. Компьютерное моделирование является междисциплинарным курсом, для его успешного освоения требуется наличие самых разнообразных знаний: • в выбранной предметной области (моделируя экономические процессы - знанием законов экономики), • основных математических дисциплин (алгебры, матанализа ит. д. ), • численных методов решения, • уметь аппроксимировать и интерполировать функции, • свободное владение современными информационными технологиями, • знание языков программирования и владение навыками разработки прикладных программ.

Свойства и назначение моделей Слово «модель» произошло от латинского слова «modulus» , означает «мера» , «образец» . Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале. Важное свойство модели заключается в том, что ее изучение может дать некоторое новое знание об объекте–оригинале. Это свойство очень важно в процессе моделирования можно представить в виде схемы

Классификация моделей По области использования: По времени:

Классификация моделей По способу представления :

Моделирование Проблема моделирования состоит из трех взаимосвязанных задач: • построение новой (адаптация известной) модели; • исследование модели (разработка метода исследования или адаптация, применение известного); • использование (на практике или теоретически) модели. Наука моделирования состоит в разделении процесса моделирования (системы, модели) на этапы (подсистемы, подмодели), детальном изучении каждого этапа, взаимоотношений, связей, отношений между ними и затем эффективного описания их с максимально возможной степенью формализации и адекватности.

Цикличность моделирования Моделирование тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Под моделированием понимается триединый процесс построения, изучения и применения моделей. Моделирование — циклический процесс. Это означает, что за первым трехуровневым циклом может последовать второй, третий и т. д. При этом знания об исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования обусловленные малым знанием объекта и ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах. В методологии моделирования, таким образом, заложены большие возможности саморазвития.

Компьютерное моделирование – основа представления (актуализации) знаний с помощью компьютера и с использованием любой информации, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ. Разновидность компьютерного моделирования – вычислительный эксперимент. Вычислительный эксперимент позволяет находить новые закономерности, проверять гипотезы, визуализировать события и т. д. Компьютерное моделирование проходит следующие этапы: 1. Постановка задачи. 2. Предмодельный анализ. 3. Анализ задачи. 4. Исследование модели. 5. Программирование, проектирование программы. 6. Тестирование и отладка. 7. Оценка моделирования. 8. Документирование. 9. Сопровождение. 10. Использование (применение) модели.

Этапы компьютерного моделирования На 1 этапе формируются законы, управляющие исследованием, происходит отделение информации от реального объекта, т. о. параллельно идут процессы целенаправленного изучения объекта и уточнения задачи. Также на этом этапе информация об объекте подготавливается к обработке на компьютере. Строится так называемая формальная модель явления, которая содержит: • Набор постоянных величин, констант, которые характеризуют моделируемый объект в целом и его составные части; называемых статистическими или постоянными параметрами модели; • Набор переменных величин, меняя значение которых можно управлять поведением модели, называемых динамическими или управляющими параметрами; • Формулы и алгоритмы, связывающие величины в каждом из состояний моделируемого объекта; • Формулы и алгоритмы, описывающие процесс смены состояний моделируемого объекта.

Этапы компьютерного моделирования На 2 этапе формальная модель реализуется на компьютере, • выбираются подходящие программные средства для этого, • строиться алгоритм решения проблемы, • пишется программа, реализующая этот алгоритм, • затем написанная программа отлаживается, • тестируется на специально подготовленных тестовых моделях. Тестирование - это процесс исполнения программы с целью выявления ошибок. Подбор тестовой модели - это своего рода искусство, хотя для этого разработаны и успешно применяются некоторые основные принципы тестирования. Проверить компьютерную модель на соответствие оригиналу, проверить насколько хорошо или плохо отражает модель основные свойства объекта, часто удается с помощью простых модельных примеров, когда результат моделирования известен заранее.

Этапы компьютерного моделирования На 3 этапе, работая с компьютерной моделью мы осуществляем непосредственно вычислительный эксперимент. Исследуем, как поведет себя наша модель в том или ином случае, при тех или иных наборах динамических параметров, пытаемся прогнозировать или оптимизировать что-либо в зависимости от поставленной задачи. Результатом компьютерного эксперимента будет являться информационная модель явления, в виде графиков, зависимостей одних параметров от других, диаграмм, таблиц, демонстрации явления в реальном или виртуальном времени и т. п.

Моделирование систем 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. Компьютерная модель сложной системы должна, по возможности, отображать все основные факторы и взаимосвязи, характеризующие реальные ситуации, критерии и ограничения.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: экономическая деятельность фирмы или банка, промышленное предприятие, информационно-вычислительная сеть, технологический процесс, любой реальный объект или процесс, и вообще – любая сложная система. Все это говорит о том, что моделирование систем, рассматриваемое в целом, представляет собой скорее искусство, чем сформировавшуюся науку с самостоятельным набором средств отображения явлений и процессов реального мира. Поэтому исключительно сложными являются попытки классификации задач компьютерного моделирования или создания достаточно универсальных инструментальных средств компьютерного моделирования произвольных объектов. Однако если преднамеренно сузить класс рассматриваемых объектов, ограничившись, например, задачами компьютерного моделирования при системном анализе объектов экономико-организационного управления, то возможно отобрать ряд достаточно универсальных подходов и программных средств.

Использование моделирования в экономических исследованиях В течение длительного времени при исследовании экономических объектов и явлений использовалось, главным образом, неформализованное моделирование. Однако, этот способ не гарантирует выработки оптимальных экономических решений, поэтому в дополнение к нему необходимо использовать формализованные виды моделирования. Появление формализованных образных моделей, а затем и математических моделей создало предпосылки для точного описания экономических явлений и их строго анализа с помощью методов математики и логики.