Методы и технологии моделирования

Технология решения задач (анализа, прогнозирования, управления) с использованием компьютерного моделирования включает основные этапы:

1) Постановка задачи – описание исходной задачи и исходных данных («что дано») и определение целей моделирования, требований к результатам («что нужно найти»).

2) Разработка концептуальной модели («расчетной схемы», упрощенного представления) или структуризация или качественный анализ – формулировка предположений и упрощений, выделение существенных элементов и взаимосвязей (результаты этапа желательно представить максимально наглядно – в виде схем, диаграмм или, по крайней мере, сжатого лаконичного описания).

3) Разработка математической модели, формализация задачи – описание объекта (точнее, разработанной ранее его упрощенной концептуальной модели) на искусственном математическом («формальном») языке с использованием наиболее адекватного математического аппарата.

4) Алгоритмизация задачи – разработка алгоритма расчета, представляющего математическую модель в виде четкой и однозначной последовательности операций, которые могут быть выполнены на компьютере.

5) Кодирование алгоритма (программирование) с помощью выбранных средств программирования (языка и системы программирования, электронных таблиц, набора запросов, форм и отчетов базы данных и т.п.).

6) Тестирование (отладка) компьютерной системы (программы, расчетной таблицы, базы данных) для выявления и устранения ошибок. Этот этап является обязательным и, зачастую, наиболее длительным, потому что, в силу причин, объясняемых в соответствующем разделе курса, создать сразу программу без ошибок невозможно.

7) Использование компьютерной системы для решения поставленных задач объяснения функционирования моделируемой системы, прогнозирования ее поведения, принятия управленческих решений и т.п.

8) Интерпретация результатов компьютерного моделирования – формулировка выводов из анализа явления и следствий полученных прогнозов, выработка мер по реализации выбранного решения.

Процесс решения задачи с использованием компьютерного моделирования является итеративным (циклическим): на любом из этапов может потребоваться возврат на любой из предыдущих и внесение изменений. Так, даже на этапе интерпретации результатов может оказаться, что полученные выводы неприменимы практически и нужно вернуться к постановке задачи, пересмотрев состав исходных данных и цели моделирования (требования к результатам).

Изобразим схематически последовательность моделирования:

Контрольные вопросы по теме 2.

1. Этапы решения прикладных задач на ЭВМ: постановка задачи, построение математической модели, выбор метода решения.

2. Этапы решения прикладных задач на ЭВМ: разработка алгоритма.

3. Этапы решения прикладных задач на ЭВМ: разработка программы, отладка, применение и сопровождение программы

4. Какие этапы компьютерного решения задач осуществляются без участия компьютера?

5. Что называют математической моделью объекта или явления?

6. Почему невозможно точное исследование поведения объектов или явлений?

7. Какие способы моделирования осуществляются с помощью компьютера?

8. Из каких последовательных действий состоит процесс разработки программы?

9. Чем тестирование программы отличается от её отладки?

10. Как следует планировать процесс отладки программы?

11. В чём заключается отличие синтаксических ошибок от семантических?

12. О чём свидетельствует отсутствие сообщений машины о синтаксических ошибках?

13. Какие разновидности ошибок транслятор не в состоянии обнаружить?

14. Для чего программам требуется сопровождение?