Комп’ютерне моделювання

Комп’ютерна модель – це інформаційна модель, яку створюють і досліджують з використанням комп’ютерних технологій

Комп’ютерна розрахункова модель – це інформаційна модель, призначена для обчислення засобами комп’ютерних технологій значень властивостей об’єкта на основі формул, рівнянь, нерівностей, систем тощо.

Комп’ютерна графічна модель – це інформаційна модель, створена з використанням різних технологій комп’ютерної графіки (растрової, векторної, тривимірної, фрактальної) для візуалізації просторово-геометричних або художніх характеристик об’єкта.

Комп’ютерна імітаційна модель – це інформаційна модель, реалізована засобами комп’ютерних технологій, яка відтворює (імітує) поведінку, властивості або процеси реального чи уявного об’єкта в часі з урахуванням випадкових чинників, коли отримати розв'язок аналітичними формулами неможливо або недоцільно.

Метод розв’язування задач з використанням комп’ютерних моделей називають комп’ютерним моделюванням. Онлайн-симуляції з різних дисциплін:

- PhET interactive simulations (phet.colorado.edu/uk/ );

- Twente Go-lab ( go-lab.bms.utwente.nl/ils-editor/labs );

- The Physics Aviary ( www.thephysicsaviary.com );

- NetLogo Web (https://www.netlogoweb.org/).

Завдання 1. Дослідити залежність між швидкістю поширення комп’ютерного вірусу в локальній мережі та частотою антивірусної перевірки комп’ютерів. Використати симуляцію Virus on a Network (англ. virus on a network – вірус у мережі) Sample Models/Networks (англ. sample models – зразки моделей) на сайті NetLogo Web.

Спосіб виконання.

1. Відкрийте головну сторінку сайту NetLogo Web (https://www.netlogoweb.org/).

2. Виберіть блок NetLogo Web. Відкрийте список поля Search the Models Library (англ. search the models library – пошук у бібліотеці моделей). Знайдіть у списку симуляцію Sample Models/Networks/Virus on a Network або введіть у поле Search слово для пошуку virus і виберіть відповідну симуляцію.

3.Ознайомтеся з вікном симуляції, перекладіть підписи елементів керування українською. Запишіть у зошит значення параметрів симуляції, що запропоновані за замовчуванням: кількість вузлів у мережі (number-of-nodes), середня кількість зв’язків між вузлами (average-node-degree), початкова кількість вірусів (initial outbreak-size), частота антивірусної перевірки (virus-check-frequency).

4.Виберіть кнопку setup (англ. setup – налаштування) для підтвердження встановлених значень параметрів моделі

5.Виберіть кнопку go (англ. go – йти) для запуску симуляції. Перегляньте хід симуляції до завершення (відсутність інфікованих комп’ютерів). Запишіть у зошит, скільки тактів виконання симуляції (ticks) знадобилося для повного лікування комп’ютерів мережі.

6.Змініть частоту антивірусної перевірки (значення лічильника virus-check frequency) на 2. Збережіть налаштування. Повторно запустіть симуляцію. Запишіть отриманий результат.

7.Виконайте симуляцію для частоти антивірусної перевірки 3. Запишіть отриманий результат.

8.Змініть кількість комп’ютерів у мережі на 100. Виконайте симуляцію кілька разів з різними значеннями частоти антивірусної перевірки (від 1 до 3). Зафіксуйте отримані значення. Запишіть у зошит висновок, яка залежність між частотою антивірусної перевірки та кількістю часу (ticks), який потрібен для повного лікування комп’ютерів мережі.

Індивідуальне завдання

Кожен учень або група обирає один варіант.

Провести дослідження, використовуючи імітаційні моделі на сайті NetLogo Web. Записати у зошит висновки про існуючі залежності в моделі.

- STEM-кластер. Дослідження залежності між кількістю кроків алгоритму та кількістю гілок на фрактальному зображенні. Симуляція Sierpinski Simple (англ. Sierpinski simple – проста модель Серпінського) з розділу Sample Models/Mathematics/Fractals

- Соціально-гуманітарний кластер. Дослідження змін клімату під дією різних чинників. Симуляція Climate Change з розділу Sample Models/Earth Science

- Мовно-літературний кластер. Дослідження швидкості поширення чуток у громаді залежно від оточення. Симуляція Rumor Mill з розділу Sample Models/Social Science.