Комп эксперимент

1. Компьютерный эксперимент

Эксперимент - это опыт, который производится с объектом
или моделью. С развитием компьютерной техники появился
новый уникальный метод исследования - компьютерный
эксперимент.
В информационных технологиях основными методами
исследования являются:
системно-информационный анализ как частный случай
системного анализа;
информационное моделирование как частный случай
моделирования;
компьютерный эксперимент как частный случай
вычислительного эксперимента.

2. Компьютерный эксперимент

Гипотетико-теоретический метод – это общий метод познания,
выработанный наукой, основанный на наблюдении, выдвижении
гипотез и их экспериментальной проверке.
Гипотеза проходит всестороннюю проверку: теоретическую — на
соответствие модели явления ему самому, и экспериментальную —
на отсутствие противоречий с известными экспериментальными
фактами.
Наблюдения,
теория
Гипотеза
Эксперимент
Эксперимент
Гипотеза
Источник возникновения гипотез
Подтверждение,
Опровержение
Средство проверки
гипотез

3. Компьютерный эксперимент

Эксперимент Ж. Пиаже по установлению законов
формирования человеческого интеллекта

4. Компьютерный эксперимент

Основная цель моделирования - построение
информационной модели объекта, причем в модель
знаний включают лишь необходимую информацию.
Задачи компьютерных экспериментов:
проведение расчетов при различных исходных данных;
оптимизация параметров при подходящем подборе
совокупности данных;
изучение закономерностей тех или иных процессов на
основе имитационного моделирования;
наблюдение за демонстрацией процесса (в физических
моделях).

5. Компьютерный эксперимент

Проведение компьютерного эксперимента
1. План эксперимента
2. Проведение исследования
В плане должен быть предусмотрен эксперимент или серия
экспериментов, удовлетворяющих целям моделирования. Каждый
эксперимент должен сопровождаться осмыслением итогов, что
служит основой анализа результатов моделирования и принятия
решения.
Этапы решения задачи
Отправной пункт моделирования – прототип (оригинал).
Конечный этап моделирования - принятие решения.

6. Компьютерный эксперимент

Постановка задачи
Важнейшим признаком грамотного специалиста является
умение поставить задачу, то есть осуществить формализацию
таким образом и на таком языке, чтобы ее суть однозначно
понял любой, кто будет участвовать в ее решении.
Этап постановки задачи характеризуется
основными стадиями:
описание задачи;
определение целей моделирования;
формализация задачи.

7. Компьютерный эксперимент

Описание задачи
Первая группа
Задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся
характеристики объекта при некотором воздействии на
него: «Что будет, если?".
Что будет, если изменять характеристики объекта в
заданном диапазоне с некоторым шагом? Такое
исследование помогает проследить зависимость
параметров объекта от исходных данных.
Вторая группа
Какое надо произвести воздействие на объект, чтобы
его параметры удовлетворяли некоторому заданному
условию: "Как сделать, чтобы?".

8. Компьютерный эксперимент

Пример. Какой массы груз может поднять воздушный шар
наполненный гелием если объём шара равен 60 м3? Масса
оболочки шара равна 20 кг.
Fарх
V = 60 м3 mоб = 20 кг ρг = 0,178 кг/м3 ρв = 1,29 кг/м3
g = 9,8 м/с2.
Сила тяжести определяется формулой: Fт = mш * g,
где mш – масса шара с гелием, g – ускорение свободного
падения.
mш = mоб + V * ρг.
Fт = (mоб + V * ρг) * g.
Выталкивающая сила Архимеда Fарх определяется формулой:
Fарх = ρв * g * V,
где ρв - плотность воздуха, g - ускорение свободного падения, V
- объем шара.
m * g = Fарх - Fт.
Массу груза m, который может поднять шар с гелием, выразим
формулой:
m = (Fарх - Fт) / g.
Fт

9. Компьютерный эксперимент

Вычислительный эксперимент
Вычислительный эксперимент является теоретическим методом
познания. Развитием этого метода является численное
моделирование — научный метод, получивший широкое
распространение благодаря появлению ЭВМ.
Численное моделирование может быть самостоятельным методом
исследования, когда интерес представляют только значения
каких-то показателей (например, себестоимости продукции или
интегрального спектра галактики), но чаще оно выступает одним
из средств построения компьютерных моделей в более широком
смысле этого термина.
Компьютерные эксперименты — это инструмент исследования
моделей, а не природных или социальных явлений. Адекватность
компьютерной модели реальности имеет весомое
общечеловеческое значение.

10. Компьютерный эксперимент

Вычислительный эксперимент
Результаты компьютерных расчетов представляют всего лишь
итог моделирования реальной конструкции. От удачности
модели и математического аппарата, реализующего модель,
зависит соответствие результатов расчета и
экспериментальной проверки.
Компьютерный эксперимент чаще всего связан:
с проведением сложных математических расчетов (численное
моделирование);
с построением и исследованием наглядных и/или
динамических моделей (компьютерное моделирование).
Исследование реальных объектов с помощью метода
моделирования проходит три этапа:
1. физическая модель;
2. математическая модель (алгоритм);
3. численная реализация (компьютерная моделирующая
программа).
Видеодемонстрация