Что понимается под названием вычислительный эксперимент

Коротко говоря – создание и изучение математических моделей исследуемых объектов с помощью ПЭВМ

Уместно ли здесь слово «эксперимент». Безусловно. При математическом моделировании мы имеем дело не с самим явлением, а с некоторым теоретическим «слепком» с него, с моделью, выражающей в математической форме основные закономерности, которым она подчиняется. В результате исследователь, проводя вычислительный эксперимент, испытывает как бы саму природу (конструкцию, технологический процесс, объект вооружения, операцию), задавая ей вопросы и получая строгие и относительно полные ответы.

Возможность замены исходного объекта его математической «концепцией» и дальнейшего «диалога» с нею таит в себе большие преимущества и означает серьезное изменение методологии и технологии военно-научных исследований. Становится все более ясной неизбежность широкого использования математического моделирования для реализации государственных комплексных научно-технических программ вообще и программ развития отраслей в частности.

Концепция вычислительного эксперимента (его также называют методом статистических испытаний) в настоящее время детально разработана и очерчена сфера его приложения.

Он имеет свои особенности в различных областях науки и предназначен для изучения, прогнозирования, оптимизации сложных многопараметрических стохастических нелинейных процессов, теоретическое и экспериментальное исследование которых традиционными методами затруднено или невозможно (например, прогнозирование хода и исхода боевых действий, задачи баллистики, эргономики и т.д.).

Метод статистических испытаний – один из основных методов моделирования больших систем. Широкое применение метода объясняется тем, что он позволяет заменить эксперимент с реальной системой экспериментом с моделью этой системы на ПЭВМ. При моделировании методом статистических испытаний не требуется строгого математического описания системы: достаточно знать в общих чертах алгоритм ее функционирования. Этот алгоритм может быть задан описательно и переведен в машинную программу.

Во многих практических задачах построение математической модели функционирования системы в целом трудно осуществимо, но можно аналитически описать поведение отдельных элементов и построить моделирующий алгоритм функционирования системы, реализуемый на ПЭВМ. В этих случаях статистическое моделирование оказывается единственно приемлемым средством исследования.

Статистическое моделирование представляет собой численный метод исследования модели системы. Строго говоря, ПЭВМ не является принципиально обязательным инструментом метода. Однако огромное количество вычислений, которое при этом требуется выполнить, делает возможным практическое применение метода только с помощью ПЭВМ.

Сущность метода состоит в имитации на ПЭВМ случайных процессов, протекающих в реальной системе, с учетом структуры системы, связей и взаимовлияний между ее элементами. Имитация осуществляется реализацией соответствующего моделирующего алгоритма.

Вследствие того, что моделируемый процесс является случайным, результаты, полученные при однократном моделировании, не могут характеризовать его. Искомые величины, характеризующие исследуемый процесс, находят статистической обработкой данных, полученных многократным моделированием. Если число испытаний достаточно велико, то в силу закона больших чисел полученные оценки приобретают статистическую устойчивость и с достаточной для практики точностью могут быть приняты в качестве характеристик процесса.

Актуально о образовании:

Модифицированный имитационным моделированием метод экспоненциального сглаживания
Для прогнозирования характеристик образцов техники, математическое описание которых имеет вид , (4.10) целесообразно применять метод экспоненциального сглаживания. Сложившаяся практика использования этого метода предполагает ограничение числа членов ряда Тейлора ,(4.11) аппроксимирующего выражение ...

Программное обеспечение компьютерного обучения
Программное обеспечение является важным фактором, оказывающим большое влияние на качество компьютерного обучения. К настоящему времени в мире создан огромный фонд обучающих программ, часть которых используется на территории нашей страны. Этот фонд регулярно пополняется самодеятельными программами с ...

Элементы комбинаторики. Принцип Дирихле
В начале занятия кратко рассказать историю зарождения комбинаторики и об областях ее применения. Определение. Задачи на составление числа возможных соединений элементов с определенными свойствами, которые можно составить из элементов заданного множества, называются комбинаторными. Задача 1. Сколько ...