Этапы компьютерного моделирования

Этапы компьютерного моделирования

Компьютеры нашли широкое применение для исследования информационных моделей при изменении различных параметров исследуемых объектов и систем. При разработке информационных моделей и проведении процесса моделирования с их использова­нием необходимо придерживаться такой последовательности эта­пов.

Этап I. Постановка цели моделирования.

Этап II. Построение описательной информационной модели объ­екта, анализ всех известных субъекту моделирования свойств объекта, выделение существенных свойств с точки зрения прово­димого исследования. Для одного и того же объекта при разных целях моделирования существенными будут считаться разные свойства. Нет единого верного для всех случаев способа (правила, алгоритма) выделения существенных признаков, свойств, отноше­ний. Иногда они очевидны, а иногда приходится построить много разных моделей с различными наборами этих свойств, прежде чем будет достигнута цель моделирования. Оттого, насколько правиль­но и полно выделены существенные свойства объекта, зависит соответствие построенной модели заданной цели, т.е. ее адекват­ность цели моделирования. Адекватность модели объекту моделирования зависит от того, в какой форме отображаются выделенные нами существенные признаки. Формами представления моделей могут быть: чертеж, таблица, схема, алгоритм, компьютерная про­грамма и т.д.

Этап III. Создание формализованной модели. Формализация — это процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков. Результатом этапа формализации является информационная модель. В этой модели с помощью формул, урав­нений, схем или приближенных численных методов расчета опи­сываются свойства объекта моделирования, реализуются формаль­ные соотношения между значениями свойств объекта и наклады­ваются ограничения на значения этих свойств.

Этап IV. Преобразование формализованной модели в компьютер­ную модель. На этом этапе происходит запись модели на понятном для компьютера языке. Для записи моделей на компьютерном язы­ке (кодирования) применяются системы программирования или используются специальные программы-приложения (например, электронные таблицы. СУБД). При создании компьютерной модели внимание должно быть уделено созданию удобного графического языка взаимодействия человека и компьютера (интерфейса).

Этап V. Компьютерный эксперимент. Производится исследова­ние компьютерной модели путем запуска программы, в которой реализована модель, и анализ полученных с помощью модели ре­зультатов моделирования. Если результаты, полученные на модели, не соответствуют реальному объекту, то это означает наличие оши­бок, допущенных на предыдущих этапах моделирования. Приме­рами таких ошибок может являться неверный отбор существенных свойств объекта, ошибки в формулах при построении математиче­ской модели и др. Тогда нужно выполнить корректировку модели. Такая корректировка может проводиться несколько раз, пока результаты на модели не будут соответствовать моделируемому объекту.

Для обработки наших данных на понятном компьютеру языке нужно составить алгоритм обработки и перевести его на машинный язык.

Алгоритм — это конечная последовательность однозначных инструкций, исполнение которых позволяет с помощью конечного числа операций получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Процесс подготовки задания для компьютера можно подразде­лить на два общих этапа: создание алгоритма и изложение алгорит­ма на компьютерном языке, т. е. составление программы решения задачи.

Компьютерная программа — это набор машинных команд, ко­торые следует выполнить компьютеру для реализации того или иного алгоритма. Программа — это форма представления алгорит­ма для исполнения его вычислительной машиной.

Современное программирование существенно отличается от технологии разработки программ для старых ЭВМ. Среди относительно новых особенностей и направлений этой технологии можно отметить:

1)  применение объектно-ориентированных языков;

2)  визуальное программирование, т. е. сборка экранной формы с помощью мыши из готовых «полуфабрикатов»-объектов;

3)  быструю разработку приложений (rapid applications develop­ment — RAD);

4)  программирование с использованием функций API Windows (application programming interface — интерфейс прикладного про­граммирования);

5)  базы данных и многопользовательские приложения, т.е. при­ложения, с которыми одновременно работает несколько пользова­телей.