27

Введение

Экспериментальные данные – это очень общее, широкое понятие, большинство научных задач можно трактовать как обработку экспериментальных данных. В повседневной жизни, в профессиональной деятельности информация, которую мы получаем, также может трактоваться как экспериментальные данные.

Пример. Официальный курс доллара в нашей стране. Данные о курсе доллара за определенный период времени рассматриваются как экспериментальные данные. В этом примере экспериментальные данные – это значение в рублях и копейках цены одного доллара в определенный день, а обработка экспериментальных данных – прогнозирование изменения курса доллара.

В дальнейшем под экспериментальными данными мы будем понимать таблицу , , где – число измерений, а - результат одного измерения, , , где – значение некоторой функции в точке , а – это погрешность или ошибка эксперимента.

Для обработки экспериментальных данных используется вычислительный эксперимент.

Вычислительный эксперимент – это современная методология и технология научной работы, применимая ко всем областям знаний, теория которых достигла достаточно высокого уровня. Вычислительный эксперимент состоит в:

• построении математической модели процесса или явления. Чаще всего математическая модель – это система интегродифференциальных уравнений с начальными и краевыми условиями. Для одного и того же явления можно построить разные математические модели: более сложные, учитывающие влияние многих факторов, и менее сложные, в которых некоторыми факторами пренебрегают. На этом этапе обосновывается корректность построенной математической модели;

• разработке вычислительного алгоритма для получения приближенного решения;

• разработке программного обеспечения, реализующей этот вычислительный алгоритм и проведение расчетов на ЭВМ.

Получилась триада: модель – алгоритм – программа.

Однако на этом работа не закончена. Результаты расчетов на ЭВМ сопоставляются с данными заранее спланированных и проведенных контрольных экспериментов. Если получено согласие, то модель считается апробированной. Если нет, то нужно снова уточнять модель и т.д.

Это сложный и кропотливый труд. Зато выверенная модель с комплексом программ предоставляет исследователю огромные возможности. Он может, уже не проводя дальнейших дорогостоящих, а зачастую и опасных экспериментов, изучать явление на экране компьютера. Пользователь может легко и быстро рассчитывать влияние различных параметров модели на результат.

Самый известный пример вычислительного эксперимента – ядерная зима. Расчеты, проведенные в середине 80-х годов в СССР, а затем и в США показали, что даже ограниченная ядерная война на одном из континентов Земли приведет к тому, что через несколько месяцев вся территория нашей планеты станет непригодной для жизни человека.

Важное преимущество вычислительного эксперимента состоит в том, что он позволяет резко сократить объем и масштабы реальных экспериментов. Он незаменим там, где реальный эксперимент может стать опасным и даже катастрофическим (ядерная техника, экология, экономические реформы).

В рамках дисциплины «Обработка экспериментальных данных на ЭВМ» студенты специальности 220400 “Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем”, обучающиеся в течение 5 лет, выполняют два расчетно-графических задания, а студенты этой специальности, обучающиеся в течение 3,5 лет, выполняют одно расчетно-графическое задание, состоящие из двух заданий: задание 2 РГЗ1 и задание 2 РГЗ2 . Номер варианта студента определяется двумя последними цифрами номера его зачетной книжки. Если две последние цифры номера зачетной книжки находятся в диапазоне 00 – 29, то им соответствуют номера вариантов с 01 по 30, например числу 21 соответствует вариант 22. В других случаях к остатку от деления числа, состоящего из двух последних цифр номера зачетной книжки, на 30 прибавляется единица. Например, если последние цифры составляют число 51, то номер варианта – 22. Получаем:

Две последние цифры номера зачетной книжки	Номер варианта студента
00 – 29	01 – 30
30 – 59	01 – 30
60 – 89	01 – 30
90 – 99	01 – 10

Отчет по каждому расчетно-графическому заданию сдается в бумажном виде. Отчет включает в себя титульный лист, задание, алгоритм, текст программы на языке Си, результаты работы программы и список литературы, отчет оформляется на листах бумаги формата А4.

После изучения курса студенты сдают письменный зачет. В билет входят задачи, аналогичные задачам, решение которых приводятся в пп. 2.6 и 4.5.