Компютерний експеремент

У чому полягають особливості комп’ютерного експерименту?

Велика увага при моделюванні приділяється не тільки побудові моделі, а й проведенню комп’ютерного експерименту та аналізу результатів. Експеримент — це дослід, який проводиться з об’єктом або моделлю, що виявляється у впливі на досліджуваний об’єкт за допомогою спеціальних інструментів і приладів.

Експеримент (від лат. еxperimentum — проба, дослід) — метод дослідження деякого явища в керованих спостерігачем умовах.

Експеримент відрізняється від спостереження активною взаємодією з досліджуваним об’єктом і має такі особливості:

• дослідник сам викликає досліджуване явище, а не чекає, коли воно з’явиться;

• можна змінювати умови протікання процесу, що вивчається;

• в експерименті можна поперемінно виключати окремі умови з метою встановлення закономірних зв’язків;

• експеримент дає змогу варіювати кількісне співвідношення умов і здійснювати математичну обробку даних.

У процесі експерименту встановлюється реакція об’єкта на всі ці дії. На уроках біології, хімії, фізики ви використовували метод натурного експерименту. Існує досить багато обмежень для проведення експерименту з достатньою повнотою: часовий чинник, оскільки такий експеримент займає багато часу, техніка безпеки, матеріальне оснащення.

Комп’ютерний„експеримент — вплив на комп’ютерну модель інструментами програмного середовища з метою визначення, як змінюються параметри моделі.

Підготовка та проведення комп’ютерного експерименту включає в себе ряд послідовних операцій, пов’язаних з тестуванням моделі, розробкою плану експериментів і, власне, проведення дослідження. План експерименту має чітко відображати послідовність роботи з моделлю. Першим пунктом такого плану завжди є тестування моделі. Тест — набір вихідних даних, що дає змогу визначити правильність побудови моделі. Кінцева мета моделювання — ухвалення рішення, яке повинно бути вироблено на основі всебічного аналізу результатів моделювання. Основою вироблення рішення є результати тестування й експериментів. Якщо результати не відповідають цілям поставленого завдання, це значить, що допущено помилки на попередніх етапах. Якщо такі помилки виявлено, то потрібне коригування моделі, тобто повернення до одного з попередніх етапів. Процес повторюється доти, поки результати експерименту не відповідатимуть цілям моделювання.

Які обмеження комп’ютерного моделювання?

Слід пам’ятати, що метод комп’ютерного імітаційного моделювання є чисельним методом, тому, як будь-який чисельний метод, він має істотний недолік — його розв’язок завжди носить частковий характер. Отримані результати відповідають певним значенням параметрів системи й початкових умов. Для аналізу системи доводиться багаторазово моделювати процес її функціонування, варіюючи вхідні дані моделі.

Комп’ютерна модель складної системи повинна, за можливості, відображати всі основні фактори й взаємозв’язки, що характеризують реальні ситуації, критерії та обмеження. Модель має бути достатньо універсальною, щоб описувати близькі за призначенням об’єкти, і в той же час досить простою, щоб дати змогу виконати необхідні дослідження з розумними витратами.

Робота моделі залежить як від її правильності, так і від коректності вхідних даних. Результат роботи моделі залежить від математичних залежностей і числових параметрів, які закладено в моделі.

Результат роботи моделі не може бути точнішим, ніж точність введених даних. Якщо один із ключових параметрів відомий тільки однією значною цифрою, то результат моделювання не може бути точнішим, ніж одна значуща цифра, хоча у видачі може бути й чотири значущих цифри.

Слід розуміти, що комп’ютер є лише інструментом для створення й до-слідження моделей, але він їх не створює — аналіз об’єктів навколишнього світу з метою відтворення його в моделі виконує людина.

1. З якою метою люди використовують моделі? Якими можуть бути ці моделі?

2. Які ознаки комп’ютерної моделі? Якими бувають комп’ютерні моделі? Наведіть приклади.

3. Які особливості комп’ютерного моделювання?

4. У чому суть комп’ютерного експерименту?

5. Які є обмеження у здійсненні комп’ютерного моделювання? Наведіть приклади.