Методологія комп'ютерного моделювання

На першому етапі побудови ММ вибирається «еквівалент» технологічного об'єкта, що відбиває в математичній формі найважливіші його властивості - закони, якою він підкоряється, зв'язку, властивим складовим його елементам, і т.д. Математична модель (або її фрагменти) досліджується теоретичними методами, що дозволяє одержати важливі попередні знання про об'єкт.

Другий етап пов'язаний з розробкою методу розрахунку сформульованої математичної задачі. Фактично він являє собою сукупності алгебраїчних формул і логічних умов, що дозволяють установити потрібну послідовність застосування цих формул. Обчислювальні алгоритми повинні не спотворювати основні властивості моделі й вихідного технологічного об'єкта, бути економічними й, що адаптуються до особливостей розв'язуваних задач і використовуваних комп'ютерів.

Обчислювальний експеримент має "різноманітний" характер. Рішення будь-якої прикладної задачі залежить від численних вхідних змінних і параметрів. При проведенні обчислювального експерименту кожен конкретний розрахунок проводиться при фіксованих значеннях змінних і параметрів. Проектуючи оптимальну установку, тобто, визначаючи в просторі змінних і параметрів крапку, що відповідає оптимальному режиму, доводиться проводити велика кількість розрахунків однотипних варіантів задачі, що відрізняються значеннями деяких змінних або параметрів.

Третій етап - створення програми для реалізації розробленого моделюючого алгоритму на ЕОМ (створення комп'ютерної моделі). У процесі дослідження реальних систем часто доводиться уточнювати моделі, що спричиняє перепрограмування моделюючого алгоритму. Процес моделювання в цьому випадку не буде ефективним, якщо не забезпечити його гнучкості. Для цієї мети використають формальні схеми, що описують класи математичних моделей з певної предметної області.

Створивши тріаду «модель – алгоритм – програма», дослідник одержує універсальний, гнучкий і порівняно недорогий інструмент, що спочатку налагоджує, що тестовано в «пробних» обчислювальних експериментах. Після того як адекватність тріади вихідному технологічному об'єкту засвідчена, з моделлю можна проводити різноманітні «досвіди», що дають всі необхідні якісні й кількісні властивості та характеристики об'єкта. Процес комп'ютерного моделювання супроводжується поліпшенням й уточненням, у міру необхідності, всіх ланок тріади.

Блок 7. Обчислювальний експеримент - це проведення розрахунків на ЕОМ й одержання інформації, що представляє інтерес для дослідника. Точність цієї інформації визначається вірогідністю, насамперед моделі, що моделює алгоритму й програми ЕОМ. Проводиться розрахунок деяких контрольних експериментів, по яких є досить надійні виміри. Зіставлення цих даних з результатами розрахунків дозволяє уточнити математичну модель, набутити впевненості в правильності пророкувань, які будуть отримані з її допомогою.

Тільки після проведення тривалого обчислювального експерименту наступає фаза прогнозу (імітації) - за допомогою комп'ютерної моделі передвіщається поводження досліджуваного об'єкта в умовах, де натурні експерименти поки не проводилися або де вони взагалі неможливі.

Важливе місце в обчислювальному експерименті займає обробка результатів розрахунків, їхній всебічний аналіз і висновки.

При масовому використанні методів комп'ютерного моделювання в технічних проектах варто домагатися різкого скорочення строків розробки моделей, що забезпечують різні етапи проектування. Рішення цієї задачі можливо при відповідному рівні розвитку технології комп'ютерного моделювання.

Технологія комп'ютерного моделювання є основою цілеспрямованої діяльності, зміст якої складається в забезпеченні можливості фактичного ефективного виконання на ЕОМ досліджень функціонування складних систем. З її допомогою організуються дії дослідника на всіх етапах його роботи з моделями, починаючи від вивчення предметної області та виділення проблемної ситуації, що модульовано та кінчаючи побудовою й реалізацією комп'ютерних експериментів для аналізу поводження системи.

Два аспекти технології моделювання:

1) методологічну складову технології як науки, що займається виявленням закономірностей, застосування яких на практиці дозволяє знаходити найбільш ефективні й економічні прийоми комп'ютерного моделювання об'єктів (систем) на ЕОМ;

2) прикладні цілі й задачі технології як мистецтва, майстерності, уміння досягати в ході комп'ютерного моделювання складних об'єктів практично корисних результатів.