Компьютерное моделирование по сравнению с натурным экспериментом дает возможность:
- получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов;
- визуализации не реального явления природы, а его упрощённой модели не достижимой в реальном физическом эксперименте. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению;
- варьировать временной масштаб событий;
- моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах.
Компьютерное моделирование имеет следующие преимущества:
-дает возможность рассчитать параметры эффектов, изучение которых в реальных условиях невозможно либо очень затруднительно по технологическим причинам;
-позволяет моделировать и изучать явления, предсказываемые любыми теориями;
-является экологически чистым и не представляет опасности для природы и человека;
-обеспечивает наглядность;
-доступно в использовании.
Основное преимущество компьютерного моделирования заключается в том, что оно позволяет не только пронаблюдать, но и предсказать результат эксперимента при каких-то особых условиях. Благодаря этой возможности метод нашел применение в биологии, химии, социологии, экологии, физике, экономике и многих других сферах знания.
Компьютерное моделирование широко используется в обучении. С помощью специальных программ можно посмотреть модели явлений микромира и Космоса, ядерной и квантовой физики, развитие растений и превращение веществ при химических реакциях.
Подготовка специалистов многих профессий, особенно таких, как авиадиспетчеры, пилоты, диспетчеры атомных и электростанций, осуществляется с помощью тренажеров, управляемых компьютером, моделирующим реальные ситуации, в том числе аварийные.
На компьютере можно провести лабораторные работы, если нет необходимых реальных устройств и приборов или если решение задачи требует применения сложных математических методов и трудоемких расчетов.
Компьютерное моделирование дает возможность «оживить» изучаемые физические, химические, биологические, социальные законы, поставить с моделью ряд экспериментов. Но не стоит забывать, что все эти эксперименты носят весьма условный характер и познавательная ценность их тоже весьма условна.
До практического использования реакции ядерного распада физики-ядерщики просто не знали о вреде радиации, но первое массовое применение «достижений» (Хиросима и Нагасаки) четко показало, насколько радиация опасна для человека. Начни физики с ядерных электростанций, человечество долго еще не узнало бы о вреде радиации.
Достижение химиков начала ХХ в.– мощнейший пестицид ДДТ – достаточно долго считался абсолютно безопасным для человека.
В условиях применения мощных современных технологий, широкого тиражирования и бездумного использования ошибочных программных продуктов такие узкоспециальные, казалось бы, вопросы, как адекватность компьютерной модели реальности, могут приобрести весомое общечеловеческое значение.
достоинства | |
Методов компьютерного моделирования | Методов экспериментального моделирования |
• Может быть применено для любых конфигураций (при наличии соответствующих программ) и режимов • Показывает динамику процесса и его «внутренние характеристики» • Позволяет сохранять данные всех этапов расчета • Высокая и управляемая точность расчетов • Не требует специального оборудования • Обычно дешевле и быстрее, чем экспериментирование • Позволяет вносить изменения | • Дает более надежные результаты • Может показать работу всей системы, включая не ожидаемые эффекты и проблемы • Не требует развитой базы данных • Позволяет иметь реальные шаблоны и образцы для последующих испытаний и прототипирования (упрощенная версия конечного продукта, которая позволяет выявить возможные недостатки, фактически даже не приступая к процессу его создания.). |
Недостатки и ограничения | |
Методов компьютерного моделирования | Методов экспериментального моделирования |
• Требует специальных компьютерных программ и базы данных • Не все процессы могут быть смоделированы (на сегодняшний день) • Не дает реального образца продукта | • Может потребоваться дорогостоящее оборудование • Не даёт доступа для изучения всех желаемых характеристик • Трудно использовать результаты в других случаях • Может быть применен только для рассматриваемого случая • Может быть ограничен доступ к необходимому оборудованию |
Дата: 2019-02-19, просмотров: 315.