Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Цифрове моделювання (англ. digital simulation) — дослідження об'єктів (явищ, процесів, пристроїв, систем тощо) за допомогою математичних моделей на ЕОМ. Комп'ютерні моделі стали звичайним інструментом математичного моделювання і застосовуються у фізиці, астрофізиці, механіці, хімії, біології, економіці, соціології, метеорології, інших науках і прикладних задачах в різноманітних галузях радіоелектроніки, машинобудування, автомобілебудування та ін. Комп'ютерні моделі використовують для отримання нових знань про об'єкт чи для наближеної оцінки поведінки систем, занадто складних для аналітичного дослідження. Масштаб подій що імітуються за допомогою комп'ютерного моделювання значно перевершив все можливе з використанням традиційного паперу і олівця.
Типи
Комп'ютерні моделі можуть бути класифіковані по декількох незалежних ознаках[], в тому числі:
- Стохастичний процес або детермінований
- Стаціонарні або динамічні
- Неперервна функція або дискретна математика (і як важливий окремий випадок дискретних подій)
- Динамічне моделювання системи, наприклад, електричні системи, гідравлічні системи або механічні системи мультитіла або динамічне моделювання проблем на місцях, наприклад CFD МСЕ моделювання (описується PDE: сек).
- Розподілені обчислення.
Моделювання в порівнянні з моделлю
— це алгоритми і рівняння, що використовуються для захоплення поведінки модельованої системи. Навпаки, комп'ютерне моделювання є фактичним ходом програми, яка містить ці рівняння або алгоритми. Моделювання, отже, є процесом запуску моделі. Таким чином, спершу потрібно «побудувати модель», а потім або «запустити модель» або, що еквівалентно «запустити моделювання».
Історія
Комп'ютерне моделювання розвивалось поряд зі швидким розвитком комп'ютера після його першого великомасштабного розгортання під час Мангеттенського проекту в Другій світовій війні для моделювання процесу ядерної детонації. Це було моделювання 12 твердих сфер використовуючи Монте-Карло алгоритм.
Квантове моделювання
У жовтні 2017 з'явився фреймворк [en], перша платформа з відкритим кодом для перекладу проблем хімії та матеріалознавства в квантові схеми. OpenFermion — це бібліотека для моделювання систем взаємодіючих електронів (ферміонів), що породжують властивості речовини. До OpenFermion розробникам квантових алгоритмів потрібно було вивчити значну кількість хімії та написати велику кількість коду, щоб зламати інші коди, щоб скласти навіть найосновніші квантові симуляції.
Підготовка даних
Вимоги до вхідних даних в моделюванні відрізняються один від одного. Для деяких моделей, вхідні дані можуть складатись з кількох цифр (наприклад, моделювання сигналу змінного електрики на дроті), в той час як інші можуть зажадати терабайт інформації (наприклад, кліматичні моделі).
Загальна характеристика
Зокрема, найпоширенішим є цифрове моделювання на основі створення моделей об'єктів плануванням експерименту. При цьому цифрова модель, як правило — поліном n-нного порядку (найчастіше 3-5).
У сучасних умовах, цифрове моделювання здійснюється виключно із застосуванням комп'ютера. Тому синонімом цього поняття є комп'ютерне моделювання.
Етапи розробки
До основних етапів комп'ютерного моделювання відносяться:
- розробка концептуальної моделі, виявлення основних елементів системи і елементарних актів взаємодії;
- формалізація, тобто перехід до математичної моделі; створення алгоритму та написання програми;
- планування і проведення комп'ютерних експериментів;
- аналіз та інтерпретація результатів.
Розрізняють аналітичне та імітаційне моделювання. При аналітичному моделюванні вивчаються математичні (абстрактні) моделі реального об'єкта у вигляді алгебраїчних, диференціальних та інших рівнянь, а також передбачають здійснення однозначної обчислювальної процедури, що призводить до їх точного розв'язання. При імітаційному моделюванні досліджуються математичні моделі у вигляді алгоритму, що відтворює функціонування досліджуваної системи шляхом послідовного виконання великої кількості елементарних операцій.
Практичне застосування
Комп'ютерне моделювання застосовують для широкого кола завдань, таких як:
- аналіз поширення забруднюючих речовин в атмосфері;
- проєктування шумових бар'єрів для боротьби з шумовим забрудненням;
- конструювання транспортних засобів;
- польотні імітатори для тренування пілотів;
- прогнозування погоди;
- емуляція роботи інших електронних пристроїв;
- прогнозування цін на фінансових ринках;
- дослідження поведінки будівель, конструкцій та деталей під механічним навантаженням;
- прогнозування міцності конструкцій та механізмів їх руйнування;
- проектування виробничих процесів, наприклад хімічних;
- стратегічне управління організацією;
- дослідження поведінки гідравлічних систем: нафтопроводів, водопроводу;
- моделювання роботів і автоматичних маніпуляторів;
- моделювання сценарних варіантів розвитку міст;
- моделювання транспортних систем;
- кінцево-елементне моделювання краш-тестів;
- моделювання результатів пластичних операцій.
Різні сфери застосування комп'ютерних моделей висувають різні вимоги до надійності одержуваних з їх допомогою результатів. Для моделювання будівель і деталей літаків потрібна висока точність і ступінь достовірності, тоді як моделі еволюції міст і соціально-економічних систем використовуються для отримання наближених або якісних результатів.
Див. також
Примітки
- https://ai.googleblog.com/2017/10/announcing-openfermion-open-source.html
- https://www.fightaging.org/archives/2017/12/the-sens-research-foundation-comments-on-calicos-research-into-apparent-rejuvenation-in-oocytes
- Білецький В. С. Моделювання у нафтогазовій інженерії: навч. посібник / В. С. Білецький ; Нац. техн. ун-т «Харків. політехн. ін-т». — Львів: Новий Світ — 2000, 2021. — 306 с.
Джерела
- Цифрове моделювання
- Аністратенко В. О., Федоров В. Г. Математичне планування експериментів в АПК. Київ: Вища школа, 1993. — 375 с.
- Сергєєв П. В., Білецький В. С. Компʼютерне моделювання технологічних процесів переробки корисних копалин (практикум) — Маріуполь: Східний видавничий дім, 2016. — 119 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Cifrove modelyuvannya angl digital simulation doslidzhennya ob yektiv yavish procesiv pristroyiv sistem tosho za dopomogoyu matematichnih modelej na EOM Komp yuterni modeli stali zvichajnim instrumentom matematichnogo modelyuvannya i zastosovuyutsya u fizici astrofizici mehanici himiyi biologiyi ekonomici sociologiyi meteorologiyi inshih naukah i prikladnih zadachah v riznomanitnih galuzyah radioelektroniki mashinobuduvannya avtomobilebuduvannya ta in Komp yuterni modeli vikoristovuyut dlya otrimannya novih znan pro ob yekt chi dlya nablizhenoyi ocinki povedinki sistem zanadto skladnih dlya analitichnogo doslidzhennya Masshtab podij sho imituyutsya za dopomogoyu komp yuternogo modelyuvannya znachno perevershiv vse mozhlive z vikoristannyam tradicijnogo paperu i olivcya TipiKomp yuterni modeli mozhut buti klasifikovani po dekilkoh nezalezhnih oznakah dzherelo v tomu chisli Stohastichnij proces abo determinovanij Stacionarni abo dinamichni Neperervna funkciya abo diskretna matematika i yak vazhlivij okremij vipadok diskretnih podij Dinamichne modelyuvannya sistemi napriklad elektrichni sistemi gidravlichni sistemi abo mehanichni sistemi multitila abo dinamichne modelyuvannya problem na miscyah napriklad CFD MSE modelyuvannya opisuyetsya PDE sek Rozpodileni obchislennya Modelyuvannya v porivnyanni z modellyu ce algoritmi i rivnyannya sho vikoristovuyutsya dlya zahoplennya povedinki modelovanoyi sistemi Navpaki komp yuterne modelyuvannya ye faktichnim hodom programi yaka mistit ci rivnyannya abo algoritmi Modelyuvannya otzhe ye procesom zapusku modeli Takim chinom spershu potribno pobuduvati model a potim abo zapustiti model abo sho ekvivalentno zapustiti modelyuvannya IstoriyaKomp yuterne modelyuvannya rozvivalos poryad zi shvidkim rozvitkom komp yutera pislya jogo pershogo velikomasshtabnogo rozgortannya pid chas Mangettenskogo proektu v Drugij svitovij vijni dlya modelyuvannya procesu yadernoyi detonaciyi Ce bulo modelyuvannya 12 tverdih sfer vikoristovuyuchi Monte Karlo algoritm Kvantove modelyuvannya U zhovtni 2017 z yavivsya frejmvork en persha platforma z vidkritim kodom dlya perekladu problem himiyi ta materialoznavstva v kvantovi shemi OpenFermion ce biblioteka dlya modelyuvannya sistem vzayemodiyuchih elektroniv fermioniv sho porodzhuyut vlastivosti rechovini Do OpenFermion rozrobnikam kvantovih algoritmiv potribno bulo vivchiti znachnu kilkist himiyi ta napisati veliku kilkist kodu shob zlamati inshi kodi shob sklasti navit najosnovnishi kvantovi simulyaciyi Pidgotovka danihVimogi do vhidnih danih v modelyuvanni vidriznyayutsya odin vid odnogo Dlya deyakih modelej vhidni dani mozhut skladatis z kilkoh cifr napriklad modelyuvannya signalu zminnogo elektriki na droti v toj chas yak inshi mozhut zazhadati terabajt informaciyi napriklad klimatichni modeli Zagalna harakteristikaZokrema najposhirenishim ye cifrove modelyuvannya na osnovi stvorennya modelej ob yektiv planuvannyam eksperimentu Pri comu cifrova model yak pravilo polinom n nnogo poryadku najchastishe 3 5 U suchasnih umovah cifrove modelyuvannya zdijsnyuyetsya viklyuchno iz zastosuvannyam komp yutera Tomu sinonimom cogo ponyattya ye komp yuterne modelyuvannya Etapi rozrobkiDo osnovnih etapiv komp yuternogo modelyuvannya vidnosyatsya rozrobka konceptualnoyi modeli viyavlennya osnovnih elementiv sistemi i elementarnih aktiv vzayemodiyi formalizaciya tobto perehid do matematichnoyi modeli stvorennya algoritmu ta napisannya programi planuvannya i provedennya komp yuternih eksperimentiv analiz ta interpretaciya rezultativ Rozriznyayut analitichne ta imitacijne modelyuvannya Pri analitichnomu modelyuvanni vivchayutsya matematichni abstraktni modeli realnogo ob yekta u viglyadi algebrayichnih diferencialnih ta inshih rivnyan a takozh peredbachayut zdijsnennya odnoznachnoyi obchislyuvalnoyi proceduri sho prizvodit do yih tochnogo rozv yazannya Pri imitacijnomu modelyuvanni doslidzhuyutsya matematichni modeli u viglyadi algoritmu sho vidtvoryuye funkcionuvannya doslidzhuvanoyi sistemi shlyahom poslidovnogo vikonannya velikoyi kilkosti elementarnih operacij Praktichne zastosuvannyaPriklad modelyuvannya Komp yuterna model polya shvidkostej pulpi v mishalci Turbotron Sistema Flow Simulation programnogo seredovisha SolidWorks Komp yuterne modelyuvannya zastosovuyut dlya shirokogo kola zavdan takih yak analiz poshirennya zabrudnyuyuchih rechovin v atmosferi proyektuvannya shumovih bar yeriv dlya borotbi z shumovim zabrudnennyam konstruyuvannya transportnih zasobiv polotni imitatori dlya trenuvannya pilotiv prognozuvannya pogodi emulyaciya roboti inshih elektronnih pristroyiv prognozuvannya cin na finansovih rinkah doslidzhennya povedinki budivel konstrukcij ta detalej pid mehanichnim navantazhennyam prognozuvannya micnosti konstrukcij ta mehanizmiv yih rujnuvannya proektuvannya virobnichih procesiv napriklad himichnih strategichne upravlinnya organizaciyeyu doslidzhennya povedinki gidravlichnih sistem naftoprovodiv vodoprovodu modelyuvannya robotiv i avtomatichnih manipulyatoriv modelyuvannya scenarnih variantiv rozvitku mist modelyuvannya transportnih sistem kincevo elementne modelyuvannya krash testiv modelyuvannya rezultativ plastichnih operacij Rizni sferi zastosuvannya komp yuternih modelej visuvayut rizni vimogi do nadijnosti oderzhuvanih z yih dopomogoyu rezultativ Dlya modelyuvannya budivel i detalej litakiv potribna visoka tochnist i stupin dostovirnosti todi yak modeli evolyuciyi mist i socialno ekonomichnih sistem vikoristovuyutsya dlya otrimannya nablizhenih abo yakisnih rezultativ Div takozhImitacijne modelyuvannya Spisok programnogo zabezpechennya dlya komp yuternogo modelyuvannyaPrimitkihttps ai googleblog com 2017 10 announcing openfermion open source html https www fightaging org archives 2017 12 the sens research foundation comments on calicos research into apparent rejuvenation in oocytes Bileckij V S Modelyuvannya u naftogazovij inzheneriyi navch posibnik V S Bileckij Nac tehn un t Harkiv politehn in t Lviv Novij Svit 2000 2021 306 s DzherelaCifrove modelyuvannya Anistratenko V O Fedorov V G Matematichne planuvannya eksperimentiv v APK Kiyiv Visha shkola 1993 375 s Sergyeyev P V Bileckij V S Kompʼyuterne modelyuvannya tehnologichnih procesiv pererobki korisnih kopalin praktikum Mariupol Shidnij vidavnichij dim 2016 119 s ISBN 978 966 317 258 3