מה זה דוגמנות? במובן הרחב ביותר, מדובר בחיקוי שמשמש שנים רבות למטרות מגוונות, בפרט, אימונים, הסברים ובידור. עם כניסת עידן המחשבים, האנושות למדה ליישם באופן פעיל למטרות אלה סוגים מתקדמים יותר של סימולציה. מודלים נוצרים מתוך מסה של נתונים, משוואות וחישובים המדמים פעולות מסוימות. בדרך כלל הם כוללים תצוגה גרפית המתרגמת את כל הנתונים לאנימציה שניתן לראות על מסך מחשב או באמצעות מכשיר חזותי אחר.
תוספת שימושית למודלים במתמטיקה
מודל מתמטי הוא מודל מופשט העושה שימוש בשפה מתמטית לתיאור התנהגות מערכת. הוא משמש בתחום מדעי הטבע ותחומי ההנדסה, כמו גם במדעי החברה (כלכלה, סוציולוגיה ומדע המדינה). דוגמנות מתמטית היא שיטה לעיצוב סיטואציות אמיתיות באמצעות משוואות מתמטיות כדי לחזות את התנהגותן העתידית. הוא משתמש בכלים כמו פתרונות, תיאוריות, תורת תורים, תכנות לינארית, ודורש עבודה רבה עם מספרים.
דוגמנות פורמלית של מערכות באמצעות מודל מתמטי המנסה למצוא פתרונות אנליטיים לבעיות מסוימות, נחשבת למסורתית, היא מאפשרת לחזות את התנהגות המערכת באמצעות מערכת של פרמטרים ותנאים ראשוניים. הדמיית מחשב היא תוכנית שמנסה לדמות מודלים מופשטים של מערכת מסוימת. זה הפך לחלק שימושי במודל המתמטי של מערכות טבע רבות בפיזיקה, כימיה וביולוגיה, מערכות אנתרופוגניות בכלכלה, פסיכולוגיה ומדעי החברה ובתהליך עיצוב טכנולוגיות חדשות וכל זה על מנת לקבל מושג על עבודת המערכות הללו.
מהי הדמיית מחשב?
בדוגמנות משתמשים בתיאור מתמטי או במודל בצורה של תוכנית מחשב. מודל זה מורכב ממשוואות המשכפלות קשרים פונקציונליים במערכת אמיתית. הדמיית מחשב היא שימוש במחשב לייצוג התגובה הדינמית של מערכת אחת להתנהגות של מערכת אחרת בתבנית. כאשר התוכנית מתחילה, הדינמיקה המתמטית המתקבלת של צורת ההתנהגות האנלוגית של המערכת האמיתית והתוצאות מוצגות בצורה של נתונים. הדמיה יכולה גם להיות בצורת תמונה גרפית ממוחשבת המייצגת תהליכים דינמיים ברצף אנימציה.
תוכנית הדוגמנות עוזרת לדמיין את העולם האמיתי באמצעות מחשב. על ידי הדמיית מצב, אירוע או סיטואציה בפועל או סבירים בחיים, תוכלו למצוא את הגורם לאירוע (למשל תאונה) או לערוך תחזית לתוצאות ותוצאות עתידיות. ניתן לבצע דוגמנות על ידי פתרון מערכות משוואות (מודל מתמטי), בניית מודל פיזי (סולם), חזרה על במה, משחקים או דגמים גרפיים (תרשימי זרימה מונפשים). וסימולטורים הם כלים שימושיים מאוד המאפשרים לבצע ניסויים ללא סיכון.
הדמיות ממוחשבות
סימולטורים למחשבים משמשים לחקר התנהגותם הדינמית של אובייקטים או מערכות כתגובה לתנאים שלא ניתן ליישם בקלות או בבטחה בחיים האמיתיים.לדוגמה, ניתן לתאר פיצוץ גרעיני באמצעות מודל מתמטי הכולל משתנים כמו טמפרטורה, מהירות וכמות שחרור רדיואקטיבי. ניתן להשתמש במשוואות מתמטיות נוספות כדי להתאים את המודל על ידי שינוי משתנים בודדים, כמו כמות החומר השברירי שגרם לפיצוץ. סימולציה של תהליך אמיתי עוזרת למדידה ולחיזוי בבטחה כיצד שינוי במרכיביה האישיים יכול להשפיע על תפקוד מערכת שלמה.
הגדרת סימולציה ממוחשבת
מהו דוגמנות, בפרט מחשב? במובן הצר ביותר, זוהי תוכנית הפועלת על מחשב ומשתמשת בשיטות שלב אחר שלב כדי ללמוד את ההתנהגות המשוערת של מודל מתמטי. בדרך כלל זהו מודל סימולציה של מערכת אמיתית, שהיא יישום של אלגוריתם ספציפי שנכתב בשפה ספציפית באמצעות מהדר ספציפי וכן הלאה. במובן הרחב יותר מדובר בשיטה משולבת לחקר מערכות. תהליך זה כולל בחירת מודל, מציאת דרך ליישום מודל זה בצורה הניתנת להפעלה במחשב, חישוב ביצועי האלגוריתם וכן הדמיה ולימוד של הנתונים המתקבלים. מה זה דוגמנות? אלה לא רק חישובים ומספרים. זו האפשרות ליישום יצירתי של שיטת החישוב.
דוגמנות וניסוי
לפעמים נערכים מחקרי הדמיה בתנאים ניסיוניים. הקשר בין דוגמנות לניסוי חוזר רחוק מאוד. עם זאת, לא תמיד ניסויים בטוחים הוחלפו על ידי דוגמנות, אשר היו מוצלחות אם, כאשר מדמים תופעה מורכבת, יש כמות עצומה של מידע על תופעה זו. משתנים כמו טמפרטורה, לחץ, לחות, מהירות רוח, מוערכים על ידי אלפי נקודות במחשב העל, כך שתוכלו להראות את ההדמיה להתפתחות הסערה. תחום זה צובר פופולריות הן בחיים הציבוריים והן בתעשייה, מכיוון שהוא יכול לסייע בתכנון, יצירה והערכה של מערכות מורכבות. מעצבים, מתכנתים, אנליסטים, מהנדסים, כך או אחרת, משתמשים באלמנטים של הדמיית מחשב. היתרונות של דוגמנות הם להשיג הבנה מעמיקה יותר של התהליך, זיהוי אזורי בעיות, הערכת יעילות המערכת או התהליכים.
דוגמנות מחשבים היא התחום של בניית מודל של מערכת פיזיקלית אמיתית או תיאורטית המגלמת את עקרון "למידה באמצעות פעולה". שימוש בדוגמנות היא פעילות טבעית כמו ילד שמשחק עם צעצועים. ילדים לומדים להבין את העולם באמצעות חיקוי. בכדי להבין טוב יותר את המציאות ואת כל המורכבות שלה, עלינו ליצור חפצים מלאכותיים ולשחק איתם באופן דינמי תפקידים.