Компьютерное моделирование — это реализуемый с помощью компьютерной техники процесс построения математических моделей с целью прогнозирования поведения либо будущего состояния реальной или физической системы.
Введение
Процесс становления и развития системного анализа был сопряжён с обширным вовлечением вычислительного оборудования в формирование моделей и выработку оптимальных решений в сложных системах. Необходимо подчеркнуть следующие стороны взаимодействия пользователя и компьютера:
- Наличие партнёрских отношений при исполнении операций, именуемое диалогом с компьютером. Смысл диалога состоит в поочерёдном исполнении формализованных (имеется ввиду компьютер) и неформализованных (пользователь) операций, осуществляемых при помощи специализированных диалоговых систем. Оптимально сформированная диалоговая система существенно увеличивает возможности компьютера и мозга пользователя.
- Человек выступает как создатель программных продуктов. Программные продукты и иные компьютерные технологии являются средствами исследования сложных систем. Только человек способен правильно оценить решение или иную информацию, сформированную при помощи компьютерного оборудования.
- Средства вычислительной техники, которые предназначены для сохранения, обработки, отображения, выполнения расчётных операций и управления, считаются неотъемлемым элементом самой сложной системы, а также самым важным средством для их изучения.
Осуществление системного анализа нельзя себе представить без применения компьютерного оборудования, информационных баз данных, вычислительных сетей, передовых информационных технологий.
Системный анализ и компьютерное моделирование
Целью общей теории систем является формирование совокупности идей и средств, одинаково полезных работникам самых разных сфер, например, механики, физиологии, электротехники, лингвистики. Эту цель возможно достигнуть рассмотрением любой системы не через её внутреннюю структурную организацию, а через совокупность математических законов, определяющих её внешнее поведение.
Когда использовался подход, именуемый методом «чёрного ящика», то было установлено, что системы, относящиеся к различным способам физического построения, можно охарактеризовать в единой терминологии и проанализировать при помощи единой системы правил.
Термин система применяется тогда, когда необходимо определить характеристики изучаемого или проектируемого объекта как некого единого целого и сложного, о котором нет возможности сразу предоставить информацию, к примеру, в виде графики или математического выражения.
Существуют различные определения понятия система. К примеру, родоначальник теории систем Берталанфи считал, что системой является комплекс взаимозависимых компонентов или набор компонентов, обладающих определёнными отношениями между собой и внешней средой.
По мере развития технических и технологических средств, уточнялось и понятие системы. Системой считается набор компонентов, которые обладают следующим набором признаков:
- Совокупность связей, позволяющая соединить любую пару компонентов.
- Совокупностью свойств, отличающихся от свойств каждого отдельного компонента
Первый признак определяется как связность, а второй определяется как функция системы.
Фактически все объекты с некоторой точки зрения могут считаться системой. К примеру, может считаться радиотехническая плата, которая преобразует входной сигнал в выходной. Следует отметить, что для специалистов по элементной базе системой может быть слюдяной конденсатор в данной плате, а для специалиста-геолога сама слюда тоже будет системой, обладающей не очень простым строением.
Важным классом сложных систем, обладающих разнородными компонентами и взаимосвязями, являются автоматизированные системы с главенствующей ролью компонентов следующих типов:
- Технические средства.
- Действия людей.
Изучение систем по разным признакам, таким как, уровень сложности, громоздкости, недоступности и так далее, как правило, подменяется формальным описанием тех её параметров, которые считаются самыми существенными. Это формализованное описание называется моделью.
При росте системной сложности возможность использования натурных экспериментов существенно снижаются. Они превращаются в дорогие, трудоёмкие, длительные по времени мероприятия. В этих случаях гораздо удобнее использовать компьютерное моделирование. Иногда возможность наблюдения системы полностью отсутствует, но это не должно стать помехой к её познанию.
Использование вместо самой системы, процесса или явления, её модели фактически в любом варианте означает упрощение. При реализации модели принимаются во внимание только те характеристики и параметры системы, которые имеют существенное значение для намеченной цели исследования.
В формировании модели можно выделить следующие стадии:
- Стадия построения модели.
- Стадия пробной работы с моделью.
- Стадия корректировок и изменений по итогам пробной работы.
Далее модель может считаться подготовленной к применению. Следует отметить, что реализация принципиально новых моделей практически аналогична открытию.
Очень непростым считается и вопрос о том, кому лучше поручить создание модели. Специалистам в выбранной практической сфере, зачастую не достаёт знаний в области математики, моделирования, а для сложных задач может не хватать знаний о системном анализе. Специалисту в области прикладной математики достаточно непросто сориентироваться в выбранной предметной сфере. А их совместная деятельность при создании модели станет успешной только при наличии полного взаимопонимания.
Искусство выработки оптимальных решений, которое базируется на интуиции и опыте, считается основой успеха во всех областях человеческой деятельности.
