Вычислительный эксперимент по модели - это эксперимент, осуществляемый с помощью модели на ЭВМ с целью определения или  прогноза состояний системы, реакции  системы на различные  входные сигналы. Прибором эксперимента здесь является компьютер и модель.

  Отметим основные причины,  тормозящие использование  математического моделирования в новых условиях:

· традиционное описание модели системами математических уравнений, соотношений плохо структурированных и плохо формализуемых систем описываются с помощью экспертных данных, эвристических и имитационных процедур, интегрированных пакетов программ, графических образов и т.д.;

· существующие средства описания и представление моделей на ЭВМ не учитывают специфику моделирования, нет единого представления моделей, генерации новых моделей по банку моделей;

· недооценка возможностей компьютера, который может делать больше, чем простая реализация алгоритма, отсутствие доступа к опыту моделирования на ЭВМ.

    При компьютерном моделировании главную роль играет  алгоритм (программа), компьютер и технология, т.е. инструментальная система.  

     При имитационном моделировании  главную роль играют технология и средства моделирования.

     При работе с моделями нужно помнить. Модель не эквивалентна программе, а моделирование не сводится к программированию.

Основные функции компьютера при моделировании систем следующие:

· исполнение роли вспомогательного средства для решения задач;

· исполнение роли средства постановки и решения новых задач;

· исполнение роли средства конструирования  обучающих и моделирующих сред типа: "обучаемый - компьютер - обучающий", "обучающий - компьютер - обучаемый", "обучающий - компьютер - группа обучаемых", "группа обучаемых - компьютер - обучающий", "компьютер - обучаемый - компьютер";

· исполнение роли средства моделирования для получения новых знаний;

· исполнение роли "обучения" новых моделей (самообучение модели).

  Компьютерное моделирование - основа представления знаний в ЭВМ (построения различных баз знаний).

   Прогресс моделирования связан с разработкой систем компьютерного моделирования, которые поддерживает весь жизненный цикл модели. Автономные  модели обмениваются информацией друг с другом через единую информационную шину - банк моделей, через базу знаний по компьютерному моделированию.

Особенность компьютерных систем моделирования - их высокая интеграция и интерактивность. Часто эти компьютерные среды функционируют в режиме реального времени.

Вычислительный эксперимент - разновидность компьютерного моделирования

Можно говорить сейчас и о специальных пакетах прикладных программ, текстовых, графических и табличных процессоров,  о визуальных средах, особенно  работающих в режиме реального времени, позволяющих осуществлять компьютерное моделирование.

Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент становятся новым инструментом, методом научного познания, новой технологией из-за возрастающей необходимости перехода от исследования линейных математических моделей систем к исследованию сложных и нелинейных математических моделей систем.

Грубо говоря, наши знания об окружающем мире - линейны и детерминированы, а процессы в окружающем мире - нелинейны и стохастичны.

Компьютерное моделирование

Компьютерное моделирование, от постановки задачи до получения результатов, проходит следующие этапы:

1. Постановка задачи:

·  Формулировка задачи.

·  Определение цели и приоритетов моделирования.

·  Сбор информации о системе, объекте моделирования.

·  Описание данных (их структуры, диапазона, источника и т.д.).

2. Предмодельный анализ:

·  Анализ существующих аналогов и подсистем.

·  Анализ технических средств моделирования:

· ЭВМ,

· периферии.

·  Анализ программного обеспечения:

· языков программирования,  

·    пакетов прикладных программ,

· инструментальных сред.

·  Анализ математического обеспечения: моделей, методов, алгоритмов.

3. Анализ задачи (модели):

·  Разработка структур данных.

·  Разработка входных и выходных спецификаций, форм представления  

данных.

·  Проектирование структуры и состава модели (подмоделей).

4. Исследование модели:

·  Выбор методов исследования подмоделей.

·  Выбор, адаптация или разработка алгоритмов.

·  Сборка модели в целом из подмоделей.

·  Идентификация модели, если в этом есть необходимость.

·  Формулировка используемых критериев адекватности, устойчивости и

чувствительности модели.

5. Программирование (проектирование программы):

·  Выбор метода тестирования и тестов (контрольных примеров).

·  Кодирование на языке программирования (написание команд).

·  Комментирование программы.

6. Тестирование и отладка:

·  Синтаксическая отладка.

·  Семантическая отладка (отладка логической структуры).

·  Тестовые расчеты, анализ результатов тестирования.

·  Оптимизация программы.

7. Оценка моделирования:

·  Оценка средств моделирования.

·  Оценка адекватности моделирования.

·  Оценка чувствительности модели.

·  Оценка устойчивости модели.

·  Документирование.

·  Описание задачи, целей.

·  Описание модели, метода, алгоритма.

·  Описание среды реализации.

·  Описание возможностей и ограничений.

·  Описание входных и выходных форматов, спецификаций.

·  Описание тестирования.

·  Создание инструкций для пользователя.

8. Сопровождение:

·  Анализ применения, периодичности использования, количества

пользователей, типа использования (диалоговый, автономный и др.),

анализ отказов во время использования модели.

·  Обслуживание модели, алгоритма, программы и их эксплуатация.

·  Расширение возможностей: включение новых функций или изменение  

режимов моделирования, в том числе и под модифицированную среду.

·  Нахождение, исправление скрытых ошибок в программе, если таковые найдутся.

9. Использование модели.

   Математическое и компьютерное моделирование поэтапно рассмотрим на примере следующей  модели производства. Для этого возьмем укрупненные этапы моделирования производства.