Čo je modelovanie? V najširšom zmysle sa jedná o napodobňovanie, ktoré sa už mnoho rokov používa na rôzne účely, najmä na výcvik, vysvetľovanie a zábavu. S príchodom počítačovej éry sa ľudstvo naučilo aktívne používať na tieto účely pokročilejšie typy simulácie. Modely sa vytvárajú z množstva údajov, rovníc a výpočtov, ktoré simulujú určité akcie. Zvyčajne obsahujú grafický displej, ktorý prekladá všetky údaje do animácie, ktorú je možné vidieť na obrazovke počítača alebo pomocou iného vizuálneho zariadenia.
Užitočný doplnok k matematickým modelom
Matematický model je abstraktný model, ktorý používa matematický jazyk na opis správania systému. Používa sa v oblasti prírodných a technických disciplín, ako aj v spoločenských vedách (ekonómia, sociológia a politológia). Matematické modelovanie je metóda modelovania reálnych situácií pomocou matematických rovníc na predpovedanie ich budúceho správania. Využíva nástroje ako riešenia, teórie, teóriu front, lineárne programovanie a vyžaduje veľa práce s číslami.
Formálne modelovanie systémov pomocou matematického modelu, ktorý sa snaží nájsť analytické riešenia pre niektoré problémy, sa považuje za tradičné, umožňuje predvídať správanie systému pomocou súboru parametrov a počiatočných podmienok. Počítačová simulácia je program, ktorý sa snaží simulovať abstraktné modely konkrétneho systému. Stala sa užitočnou súčasťou matematického modelovania mnohých prírodných systémov vo fyzike, chémii a biológii, antropogénnych systémov v ekonómii, psychológii a spoločenských vedách a v procese navrhovania nových technológií, a to všetko s cieľom získať predstavu o práci týchto systémov.
Čo je počítačová simulácia?
Pri modelovaní sa používa matematický opis alebo model vo forme počítačového programu. Tento model pozostáva z rovníc, ktoré duplikujú funkčné vzťahy v reálnom systéme. Počítačová simulácia je použitie počítača na reprezentovanie dynamickej reakcie jedného systému na správanie iného systému vo vzore. Pri spustení programu sa získaná matematická dynamika formy analógového správania reálneho systému a výsledky prezentujú vo forme údajov. Simulácia môže mať tiež podobu počítačového grafického obrazu, ktorý predstavuje dynamické procesy v animovanej sekvencii.
Program pre modelovanie pomáha predstaviť si skutočný svet pomocou počítača. Simuláciou skutočného alebo pravdepodobného stavu, udalosti alebo situácie v živote môžete nájsť príčinu udalosti (napríklad nehodu) alebo predpovedať budúce dôsledky a výsledky. Modelovanie sa môže vykonať riešením systémov rovníc (matematický model), zostavením fyzického modelu (stupnice), skúškou scény, hier alebo grafických modelov (animované vývojové diagramy). Simulátory sú veľmi užitočné nástroje, ktoré vám umožňujú vykonávať experimenty bez rizika.
Počítačové simulácie
Počítačové simulátory sa používajú na štúdium dynamického správania sa objektov alebo systémov v reakcii na podmienky, ktoré nemožno v reálnom živote ľahko alebo bezpečne uplatniť.Napríklad jadrový výbuch možno opísať pomocou matematického modelu, ktorý obsahuje premenné, ako sú teplota, rýchlosť a množstvo rádioaktívnych únikov. Na úpravu modelu zmenou jednotlivých premenných, napríklad množstva štiepneho materiálu, ktorý spôsobil explóziu, sa dajú použiť ďalšie matematické rovnice. Simulácia skutočného procesu pomáha bezpečne zmerať a predpovedať, ako môže zmena jeho jednotlivých komponentov ovplyvniť fungovanie celého systému.
Definícia počítačovej simulácie
Čo je modelovanie, najmä počítač? V najužšom zmysle je to program, ktorý beží na počítači a používa metódy krok za krokom na štúdium približného správania matematického modelu. Zvyčajne sa jedná o simulačný model reálneho systému, čo je implementácia špecifického algoritmu napísaného v špecifickom jazyku pomocou konkrétneho kompilátora atď. V širšom zmysle ide o integrovanú metódu skúmania systémov. Tento proces zahŕňa výber modelu, nájdenie spôsobu implementácie tohto modelu vo forme, ktorá sa dá spustiť na počítači, výpočet výkonu algoritmu, ako aj vizualizácia a štúdium získaných údajov. Čo je modelovanie? Nejde iba o výpočty a čísla. Toto je možnosť kreatívneho použitia metódy výpočtu.
Modelovanie a experiment
Simulačné štúdie sa niekedy vykonávajú za experimentálnych podmienok. Prepojenie medzi modelovaním a experimentom siaha veľmi ďaleko. Nie vždy však boli bezpečné experimenty nahradené modelovaním, čo by bolo úspešné, keby pri simulácii zložitého javu bolo o tomto jave veľké množstvo informácií. Premenné, ako sú teplota, tlak, vlhkosť, rýchlosť vetra, sa odhadujú na superpočítači tisíckami bodov, takže môžete ukázať simuláciu vývoja búrky. Táto disciplína získava na popularite tak vo verejnom živote, ako aj v priemysle, pretože môže pomôcť pri navrhovaní, tvorbe a hodnotení komplexných systémov. Návrhári, programátori, analytici, inžinieri tak či onak používajú prvky počítačovej simulácie. Výhodou modelovania je získať hlbšie porozumenie procesu, identifikovať problémové oblasti, vyhodnotiť efektívnosť systému alebo procesov.
Počítačové modelovanie je disciplína vytvorenia modelu skutočného alebo teoretického fyzického systému, ktorý stelesňuje zásadu „učenia sa prostredníctvom konania“. Používanie modelovania je činnosť, ktorá je taká prirodzená ako dieťa, ktoré sa hrá s hračkami. Deti sa učia porozumieť svetu pomocou imitácie. Aby sme lepšie pochopili realitu a všetky jej zložitosti, musíme vytvárať umelé objekty a dynamicky s nimi hrať úlohy.