Вычислительный эксперимент: методы и этапы
Опубликованно 06.09.2018 16:32
Эксперимент - двигатель многих областях науки. Мы привыкли страстный, эксперименты в лаборатории. Но что такое вычислительный эксперимент? В этой статье мы предлагаем борьбы с этим явлением, его этапы, отличительные черты. Что это?
Для начала, вот актуальные для научного мира определение вычислительного эксперимента: Определяет организацию исследования, в которых свойства явлений, и объектов, исследуемых на основе математических моделей. Воспроизводится поведение объектов в различных условиях, на основе того, что ученые выбирают оптимальный для них режим (Самарский а. а.). Переход от изучения реального объекта к изучению его математической модели. Последняя происходят одно или несколько уравнений. Технология изучения математических моделей, основанное на их построения и последующего анализа с помощью расчета электронных устройств. Имитация определенную реальность.
Использование вычислительных экспериментов, связанных с изучением этих процессов, в лаборатории или в nature исследование которых было трудно или даже невозможно. Например, в 40-50-е годы прошлого века советский академик Caldas м. В. он разработал математическое описание полета в космос.
Отличительные особенности метода
Исходя из расчетов эксперимента выступает математическое моделирование. Ее теоретическая база - прикладной математики и технологий - современные и мощные КОМПЬЮТЕРЫ. Кроме того, для проведения таких исследований необходимы обширные знания по многим темам, механики, математики, физики, экологии, химии и экономике.
Вычислительный эксперимент-это работа на три модели: Система, реальный объект. Имитационная модель реального объекта. Информации и компьютерной системы.
Вычислительные эксперименты позволяют узнать о том, что не является предметом классической (лабораторных и полевых) методов: Внутренние взаимодействия между различными подсистемами, элементами, влияние на их деятельность, изменения во внешней среде. Узнать важные характеристики функционирования системы, разработать план по ее улучшению. Получить новые знания, также имеющие неполную информацию о системе. Разработать несколько методов, действий и стратегий.
Лаборатории и природы эксперименты
Модель расчета эксперимента - "младшие братья", чем другие существующие на протяжении веков поиска: полномасштабное и лаборатории. Когда ученые сделали только эти способы, чтобы проверить их предположение, научных идей, технических решений, новых конструкций и устройств.
Чем же они отличаются от моделирования, вычислительного эксперимента? Разницу можно понять, читая определения: Природа эксперимента - различные испытания, в котором были представлены новые устройства и приборы. Цель была установить их характеристики, особенности проверки и заявленных свойств. Исследования наиболее характерных для технической сферы. Лабораторный эксперимент - создание экспериментальных установок, разработка измерительных устройств и методов проведения эксперимента. Подобные исследования характерны для химии, физики. Основные преимущества метода
Перечислим основные преимущества вычислительного эксперимента перед другими методами: Объектом интереса можно исследовать без создания реальной модели прибора, установки. Способности к обучению каждого из факторов по отдельности, в то время как они действуют в реальности. Возможность исследования тех процессов и явлений, которые не могут существовать в этом мире.
Методы эксперимента
Перечислим основные методы вычислительного эксперимента: Распределенного и параллельного программирования. Создание релятивистской плазмы и электронных сгустков, последующее управление их движением. Метод частиц в ячейке (трехмерные и двумерные плазменные процессы). Электромагнитное одномерного моделирования. Моделирование одномерных электромагнитных процессов. Моделирование плазмы одномерных систем. Модель плазмы, построены в соответствии с уравнением Власова. Моделирование физических систем, которые состоят из большого числа взаимодействующих частиц. Этапы
"Проведите вычислительный эксперимент" это процесс, это означает, что исследователь в своей работе должен пройти через несколько этапов: Качество полный анализ интересующего предмета. Его построение математической модели. Разработка алгоритмов расчета. Создание программы, способной реализовывать созданный алгоритм расчета. Выполните все необходимые расчеты электрических машин. Обработка полученных результатов, анализ исследования, формирование выводов.
Проведение вычислительного эксперимента, как и любое другое исследование, начинается с определения целей последующей работы: Рабочие гипотезы, нуждаются в проверке. Вопросы, которые требуют ответов. Действия управления, нужны ответы.
И теперь предлагаем проанализировать в деталях каждый этап исследования.
Первый этап
Вот первая задача для ученого становится выбор среди разнообразия свойств объекта исследования из тех, которые действительно нужно учиться во время эксперимента.
Далее, на стадии судебного процесса обязательно строительство вычисления (математические) модели. Он создан таким образом, что в состоянии разделить все факторы, которые влияют на объект эксперимента, в две группы: Основные. Обязательно учитывать. Побочные. Те, которые могут качаться.
Так что обязательно сформировать рамки применимости модели, в которой рассматриваются правильные результаты. Второй этап
На следующем этапе вычислительного эксперимента разработан метод расчета формируется исследователем математической задачи. В этом случае, расчет алгоритма. На самом деле он будет представлять определенный набор формул, алгебраических (по ним будут проводиться расчеты) и логических условий (которые будут помочь установить последовательность применения формул).
Третий этап
На этом шаге, компьютер, расчета, эксперимента, создается программа, которая позволяет реализовать составленный алгоритм. Это этап, программирование для электронно-вычислительных устройств.
На самом деле здесь вы создаете проект образование код, составленный на языке высокого уровня. Будет реализация алгоритма численного решения задачи.
Здесь перед учеными, возникают следующие проблемы: Прости, вычислительная сложность модели. Желательны математические модели, которые могли бы дать наиболее полное представление о работе системы, но в то же время не требуют сложных вычислений, программирования. Длительность вычислений на компьютере. Эксперимент должен занимать разумное количество времени. Адекватность модели реальности. Насколько большое значение имеет структурированный шаблон? Для того, чтобы, насколько полезным имитационный эксперимент?
Четвертый этап
На этом этапе проводятся расчеты прямо на вашем КОМПЬЮТЕРЕ. Я должен сказать, этот этап очень похож реализации эксперимента. Различие лишь в том, что: если в лаборатории, ученые с помощью специально созданного задают вопросы природе, здесь с помощью ЭВМ вопросы уже есть математическая модель. Пятый этап
Вот и подошли к концу эксперимента, расчета. Здесь важно, чтобы получить результаты расчетов представлены некоторые цифровые данные, которые в дальнейшем нужно расшифровать.
Научные работники тратят на проведение расчетов и анализ полученных результатов. Это требует не только значительных интеллектуальных усилий, но и навыков, достаточных для представления, обработки и переосмыслить имеющиеся выводы: Проверяет, если объект фактор? Наблюдать, если его значение? Если влияние фактора предметом изучения? Уровни фактора являются качественный или количественный? Определили фактор случайный или фиксированный?
На этом мы закончили знакомство с новым видом эксперимента и расчета. Его основное отличие от полной шкалы и лаборатории, что ученые здесь занимаются изучением не сама реальность, а ее математическая модель моделирование. Этот эксперимент также имеет свои собственные методы, алгоритма исследования в пяти основных шагов. Возможно, в будущем он найдет более инновационный преемника. Автор: Юлия Лебези Я Этого 16 Июля, 2018
Категория: Техника
