لإعطاء الحياة لتطورات التصميم الجديدة، أو إدخال حلول تقنية جديدة في الإنتاج، أو اختبار أفكار جديدة، هناك حاجة إلى تجربة. في الماضي القريب، كان من الممكن إجراء مثل هذه التجربة إما في ظروف معملية على منشآت تم إنشاؤها خصيصًا لها، أو في الموقع، أي على عينة حقيقية من المنتج، وإخضاعها لجميع أنواع الاختبارات. لدراسة، على سبيل المثال، الخصائص التشغيلية لأي وحدة أو مكون، تم وضعها في منظم الحرارة، وتجميدها في غرف خاصة، واهتزازها على منصات الاهتزاز، وإسقاطها، وما إلى ذلك. من الجيد أن تكون ساعة جديدة أو مكنسة كهربائية - الخسارة الناتجة إلى الدمار صغير. ماذا لو كانت طائرة أو صاروخ؟
تتطلب التجارب المعملية والميدانية تكاليف مادية ووقتًا كبيرًا، لكن أهميتها مع ذلك كبيرة جدًا.
لقد قيل بالفعل أنه في المرحلة الأولى، عند تحليل الكائن الأصلي، يتم تحديد الكائنات الأولية، والتي يجب إخضاعها لتجارب مختلفة أثناء عملية النمذجة. إذا عدنا إلى مثال الطائرة، فكما يقولون، كل الوسائل جيدة للتجارب مع المكونات والأنظمة. لاختبار انسيابية الجسم، يتم استخدام نفق الرياح ونماذج كاملة من الأجنحة وجسم الطائرة؛ ومن الممكن اختبار نماذج المحاكاة المختلفة لإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ وأنظمة السلامة من الحرائق لاختبار نظام معدات الهبوط، ولا غنى عن حامل خاص .
مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر، ظهرت طريقة بحث فريدة جديدة - تجربة الكمبيوتر. في كثير من الحالات، ساعدت الدراسات الحاسوبية للنماذج، وفي بعض الأحيان حلت محل العينات التجريبية ومناضد الاختبار. تتضمن مرحلة إجراء تجربة الكمبيوتر مرحلتين: وضع خطة النمذجة وتكنولوجيا النمذجة.
خطة المحاكاةيجب أن يعكس بوضوح تسلسل العمل مع النموذج.
غالبًا ما يتم عرض الخطة كسلسلة من العناصر المرقمة التي تصف الإجراءات التي يحتاج الباحث إلى تنفيذها باستخدام نموذج الكمبيوتر. هنا لا يجب عليك تحديد الأدوات البرمجية التي سيتم استخدامها. الخطة التفصيلية هي نوع من الانعكاس لاستراتيجية تجربة الكمبيوتر.
الخطوة الأولى في مثل هذه الخطة هي دائمًا تطوير اختبار ثم اختبار النموذج.
الاختبار هو عملية التحقق من صحة النموذج.
الاختبار عبارة عن مجموعة من البيانات الأولية التي تكون نتيجتها معروفة مسبقًا.
للتأكد من صحة نتائج النمذجة التي تم الحصول عليها، من الضروري أولاً إجراء تجربة حاسوبية على نموذج الاختبار. وعند القيام بذلك، يجب أن تتذكر ما يلي:
أولاً، يجب أن يهدف الاختبار دائمًا إلى التحقق من الخوارزمية المطورة لتشغيل نموذج الكمبيوتر. الاختبار لا يعكس محتواه الدلالي. ومع ذلك، فإن النتائج التي تم الحصول عليها أثناء عملية الاختبار قد تعطيك فكرة تغيير المعلومات الأصلية أو نموذج الإشارة، والذي يحتوي بشكل أساسي على المحتوى الدلالي لبيان المشكلة.
ثانياً، قد لا تعكس البيانات الأولية في الاختبار الوضع الحقيقي على الإطلاق. يمكن أن يكون هذا أي مجموعة من الأرقام أو الرموز البسيطة. من المهم أن تتمكن من معرفة النتيجة المتوقعة مسبقًا لإصدار معين من البيانات الأولية. على سبيل المثال، يتم تقديم النموذج في شكل علاقات رياضية معقدة. نحن بحاجة لاختباره. تقوم بتحديد عدة خيارات لأبسط قيم البيانات الأولية وتحسب الإجابة النهائية مقدما، أي أنك تعرف النتيجة المتوقعة. بعد ذلك، تقوم بإجراء تجربة حاسوبية باستخدام هذه البيانات الأولية ومقارنة النتيجة الناتجة بالنتيجة المتوقعة. يجب أن تتطابق. إذا لم تكن متطابقة، فأنت بحاجة إلى البحث عن السبب والقضاء عليه.
بعد الاختبار، عندما يكون لديك ثقة في الأداء الصحيح للنموذج، يمكنك المتابعة مباشرة إلى تقنيات النمذجة.
تقنية النمذجة هي مجموعة من إجراءات المستخدم المستهدفة على طراز الكمبيوتر.
يجب أن تكون كل تجربة مصحوبة بفهم للنتائج، والتي ستصبح الأساس لتحليل نتائج النمذجة.
يتم إجراء تجربة حاسوبية على نموذج النظام أثناء البحث والتصميم من أجل الحصول على معلومات حول خصائص عملية عمل الكائن قيد النظر. تتمثل المهمة الرئيسية لتخطيط تجارب الكمبيوتر في الحصول على المعلومات الضرورية حول النظام قيد الدراسة مع قيود على الموارد (تكاليف وقت الكمبيوتر، والذاكرة، وما إلى ذلك). تتضمن المشكلات الخاصة التي يتم حلها عند التخطيط لتجارب الكمبيوتر مهام تقليل وقت الكمبيوتر الذي يقضيه في النمذجة، وزيادة دقة وموثوقية نتائج النمذجة، والتحقق من كفاية النموذج، وما إلى ذلك.
تعتمد فعالية تجارب الكمبيوتر مع النماذج بشكل كبير على اختيار الخطة التجريبية، حيث أن الخطة هي التي تحدد حجم وترتيب العمليات الحسابية على الكمبيوتر وطرق التراكم والمعالجة الإحصائية لنتائج نمذجة النظام . لذلك، تمت صياغة المهمة الرئيسية لتخطيط تجارب الكمبيوتر باستخدام نموذج على النحو التالي: من الضروري الحصول على معلومات حول كائن النمذجة، المحدد في شكل خوارزمية نمذجة (برنامج)، مع إنفاق الحد الأدنى أو المحدود من موارد الآلة للتنفيذ عملية النمذجة.
وتتمثل ميزة تجارب الكمبيوتر على التجارب الطبيعية في القدرة على إعادة إنتاج الظروف التجريبية بشكل كامل باستخدام نموذج للنظام قيد الدراسة . الميزة الكبيرة على التجارب الطبيعية هي سهولة مقاطعة واستئناف تجارب الكمبيوتر، مما يسمح باستخدام تقنيات التخطيط التسلسلي والإرشادي التي قد لا تكون مجدية في التجارب على الأشياء الحقيقية. عند العمل مع نموذج كمبيوتر، من الممكن دائمًا مقاطعة التجربة للوقت اللازم لتحليل النتائج واتخاذ القرارات بشأن تقدمها الإضافي (على سبيل المثال، حول الحاجة إلى تغيير قيم خصائص النموذج).
عيب تجارب الكمبيوتر هو أن نتائج ملاحظة واحدة تعتمد على نتائج واحدة أو أكثر من الملاحظات السابقة، وبالتالي تحتوي على معلومات أقل من الملاحظات المستقلة.
فيما يتعلق بقاعدة البيانات، تعني تجربة الكمبيوتر معالجة البيانات وفقًا لهدف معين باستخدام أدوات نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS). يمكن تشكيل هدف التجربة بناءً على الهدف العام للمحاكاة ومع مراعاة متطلبات المستخدم المحدد. على سبيل المثال، هناك قاعدة بيانات "مكتب العميد". الهدف العام من إنشاء هذا النموذج هو إدارة العملية التعليمية. إذا كنت بحاجة إلى الحصول على معلومات حول أداء الطالب، فيمكنك تقديم طلب، على سبيل المثال. إجراء تجربة لأخذ عينات من المعلومات الضرورية.
تسمح لك أدوات بيئة نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بإجراء العمليات التالية على البيانات:
1) الفرز – ترتيب البيانات وفقا لبعض المعايير؛
2) البحث (التصفية) – اختيار البيانات التي تلبي شرطًا معينًا؛
3) إنشاء حقول حسابية - تحويل البيانات إلى نوع آخر بناءً على الصيغ.
ترتبط إدارة نموذج المعلومات ارتباطًا وثيقًا بتطوير معايير مختلفة للبحث عن البيانات وفرزها. على عكس خزائن الملفات الورقية، حيث يكون الفرز ممكنًا وفقًا لمعيار واحد أو اثنين، ويتم البحث بشكل عام يدويًا عن طريق الفرز من خلال البطاقات، تسمح لك قواعد بيانات الكمبيوتر بتحديد أي شكل من أشكال الفرز حسب الحقول المختلفة ومعايير البحث المتنوعة. سيقوم الكمبيوتر بفرز أو تحديد المعلومات الضرورية وفقًا لمعيار معين دون أي استثمار للوقت.
للعمل بنجاح مع نموذج المعلومات، تسمح لك بيئات برامج قاعدة البيانات بإنشاء حقول حسابية يتم فيها تحويل المعلومات الأصلية إلى نموذج آخر. على سبيل المثال، بناءً على درجات الفصل الدراسي، يمكن حساب المعدل التراكمي للطالب باستخدام وظيفة خاصة مدمجة. تُستخدم هذه الحقول المحسوبة إما كمعلومات إضافية أو كمعايير للبحث والفرز.
تتضمن تجربة الكمبيوتر مرحلتين: الاختبار (التحقق من صحة العمليات) وإجراء تجربة باستخدام بيانات حقيقية.
بعد إنشاء صيغ لحقول الحساب وعوامل التصفية، يتعين عليك التأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. للقيام بذلك، يمكنك إدخال سجلات الاختبار التي تكون نتيجة العملية معروفة مسبقًا.
وتنتهي التجربة الحاسوبية بإخراج النتائج بشكل مناسب للتحليل واتخاذ القرار. إحدى مزايا نماذج المعلومات الحاسوبية هي القدرة على إنشاء أشكال مختلفة لعرض معلومات المخرجات، تسمى التقارير. يحتوي كل تقرير على معلومات ذات صلة بالغرض من التجربة المعينة. تكمن راحة تقارير الكمبيوتر في أنها تسمح لك بتجميع المعلومات وفقًا لخصائص محددة، وإدخال الحقول الإجمالية لحساب السجلات حسب المجموعة وبشكل عام لقاعدة البيانات بأكملها، ثم استخدام هذه المعلومات لاتخاذ القرارات.
تسمح لك البيئة بإنشاء وتخزين العديد من نماذج التقارير القياسية والمستخدمة بشكل متكرر. بناءً على نتائج بعض التجارب، يمكنك إنشاء تقرير مؤقت، يتم حذفه بعد نسخه إلى مستند نصي أو طباعته. بعض التجارب لا تتطلب الإبلاغ على الإطلاق. على سبيل المثال، من الضروري اختيار الطالب الأكثر نجاحاً لمنحه منحة دراسية متزايدة. للقيام بذلك، ما عليك سوى الفرز حسب متوسط درجات الدرجات في الفصل الدراسي. سيحتوي الإدخال الأول في قائمة الطلاب على المعلومات التي تبحث عنها.
©2015-2019 الموقع
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
تاريخ إنشاء الصفحة: 2016-02-16
في التعريف الوارد أعلاه، فإن مصطلح "التجربة" له معنى مزدوج. من ناحية، في تجربة الكمبيوتر، تمامًا كما هو الحال في التجربة الحقيقية، تتم دراسة استجابات النظام لتغيرات معينة في المعلمات أو للتأثيرات الخارجية. غالبًا ما يتم استخدام درجة الحرارة والكثافة والتركيب كمعلمات. وغالبًا ما تتحقق التأثيرات من خلال المجالات الميكانيكية أو الكهربائية أو المغناطيسية. والفرق الوحيد هو أن المجرب يتعامل مع نظام حقيقي، بينما في تجربة الكمبيوتر يؤخذ في الاعتبار سلوك نموذج رياضي لكائن حقيقي. ومن ناحية أخرى، فإن القدرة على الحصول على نتائج دقيقة لنماذج محددة جيدًا تجعل من الممكن استخدام تجربة حاسوبية كمصدر مستقل للمعلومات لاختبار تنبؤات النظريات التحليلية، وبالتالي، بهذه الصفة، تلعب نتائج النمذجة دورًا دور نفس المعيار مثل البيانات التجريبية.
من كل ما قيل، من الواضح أن هناك إمكانية اتباع نهجين مختلفين للغاية لإعداد تجربة حاسوبية، وهو ما يرجع إلى طبيعة المشكلة التي يتم حلها وبالتالي تحديد اختيار وصف النموذج.
أولاً، يمكن للحسابات التي تستخدم أساليب MD أو MC أن تسعى إلى تحقيق أهداف نفعية بحتة تتعلق بالتنبؤ بخصائص نظام حقيقي معين ومقارنتها بالتجربة الفيزيائية. في هذه الحالة، من الممكن إجراء تنبؤات مثيرة للاهتمام وإجراء أبحاث في ظل ظروف قاسية، على سبيل المثال، عند ضغوط أو درجات حرارة عالية جدًا، عندما تكون التجربة الحقيقية لأسباب مختلفة غير ممكنة أو تتطلب نفقات مادية كبيرة. غالبًا ما تكون المحاكاة الحاسوبية هي الطريقة الوحيدة للحصول على المعلومات ("المجهرية") الأكثر تفصيلاً حول سلوك النظام الجزيئي المعقد. وقد تم توضيح ذلك بشكل خاص من خلال التجارب العددية الديناميكية مع الأنظمة الحيوية المختلفة: البروتينات الكروية في حالتها الأصلية، وشظايا الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) , الأغشية الدهنية. في عدد من الحالات، أجبرتنا البيانات التي تم الحصول عليها على إعادة النظر أو تغيير الأفكار الموجودة مسبقًا بشكل كبير حول بنية هذه الكائنات وعملها. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه نظرًا لاستخدام أنواع مختلفة من إمكانات التكافؤ وغير التكافؤ في مثل هذه الحسابات، والتي تقارب فقط التفاعلات الحقيقية للذرات، فإن هذا الظرف يحدد في النهاية درجة المراسلات بين النموذج والواقع. في البداية، يتم حل المشكلة العكسية، حيث يتم معايرة الإمكانات وفقًا للبيانات التجريبية المتوفرة، وعندها فقط يتم استخدام هذه الإمكانات للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً حول النظام. في بعض الأحيان، يمكن من حيث المبدأ العثور على معلمات التفاعلات بين الذرات من خلال الحسابات الكيميائية الكمومية التي يتم إجراؤها لمركبات نموذجية أبسط. عند النمذجة باستخدام أساليب MD أو MC، لا يتم التعامل مع الجزيء كمجموعة من الإلكترونات والنوى، الخاضعة لقوانين ميكانيكا الكم، ولكن كنظام من الجسيمات الكلاسيكية المتصلة - الذرات. ويسمى هذا النموذج النموذج الميكانيكي للجزيء .
قد يكون الهدف من نهج آخر لإعداد تجربة حاسوبية هو فهم أنماط السلوك العامة (العالمية أو النموذجية الثابتة) للنظام قيد الدراسة، أي تلك الأنماط التي يتم تحديدها فقط من خلال السمات الأكثر نموذجية لنظام معين. فئة الأشياء، ولكن ليس بتفاصيل التركيب الكيميائي لمركب واحد. وهذا هو، في هذه الحالة، تهدف تجربة الكمبيوتر إلى إنشاء اتصالات وظيفية، وليس لحساب المعلمات الرقمية. هذه الأيديولوجية موجودة في شكلها الأكثر تميزًا في نظرية قياس البوليمرات. من وجهة نظر هذا النهج، تعمل النمذجة الحاسوبية كأداة نظرية، والتي تسمح في المقام الأول بالتحقق من استنتاجات الأساليب التحليلية الحالية للنظرية أو استكمال تنبؤاتها. مثل هذا التفاعل بين النظرية التحليلية وتجربة الكمبيوتر يمكن أن يكون مثمرًا جدًا عندما يمكن استخدام نماذج متطابقة في كلا النهجين. المثال الأكثر وضوحا على هذا النوع من النماذج المعممة لجزيئات البوليمر هو ما يسمى نموذج شعرية . على أساسها، تم تنفيذ العديد من الإنشاءات النظرية، لا سيما فيما يتعلق بحل المشكلة الكلاسيكية، بمعنى ما، المشكلة الرئيسية للكيمياء الفيزيائية للبوليمرات حول تأثير التفاعلات الحجمية على التشكل، وبالتالي، على خصائص سلسلة البوليمر المرنة. نعني بالتفاعلات الحجمية عادةً القوى التنافرية قصيرة المدى التي تنشأ بين الروابط البعيدة على طول السلسلة عندما تقترب في الفضاء بسبب الانحناء العشوائي للجزيء الضخم. في النموذج الشبكي، تعتبر السلسلة الحقيقية بمثابة مسار متقطع يمر عبر عقد شبكة منتظمة من نوع معين: مكعب، رباعي السطوح، إلخ. تتوافق العقد الشبكية المشغولة مع وحدات البوليمر (المونومرات)، والأجزاء التي تربط بينها تتوافق مع الروابط الكيميائية في الهيكل العظمي للجزيء. إن حظر التقاطعات الذاتية للمسار (أو، بمعنى آخر، استحالة الدخول المتزامن لاثنين أو أكثر من المونومرات في موقع شبكي واحد) يمثل تفاعلات حجمية (الشكل 1). أي، على سبيل المثال، إذا تم استخدام طريقة MK وعندما يتم إزاحة رابط محدد عشوائيًا، فإنه يقع في عقدة مشغولة بالفعل، فسيتم تجاهل هذا التشكل الجديد ولن يتم أخذه في الاعتبار عند حساب معلمات النظام ذات الاهتمام. تتوافق الترتيبات المختلفة للسلسلة على الشبكة مع تطابقات سلسلة البوليمر. يتم استخدامها لحساب متوسط الخصائص المطلوبة، على سبيل المثال، المسافة بين نهايات السلسلة R.
تتيح لنا دراسة مثل هذا النموذج أن نفهم كيف تؤثر التفاعلات الحجمية على اعتماد قيمة الجذر التربيعي المتوسط
هناك تعديلات مختلفة لنماذج الشبكة، على سبيل المثال، تلك التي لا تحتوي فيها أطوال الروابط بين الروابط على قيم ثابتة، ولكنها يمكن أن تختلف ضمن فترة زمنية معينة، مما يضمن فقط حظر التقاطع الذاتي للسلسلة؛ تم تصميم النموذج واسع الانتشار مع "السندات المتقلبة". ومع ذلك، فإن جميع نماذج الشبكة تشترك في أنها كذلك منفصلة،أي أن عدد التطابقات المحتملة لمثل هذا النظام يكون دائمًا محدودًا (على الرغم من أنه يمكن أن يكون فلكيًا حتى مع وجود عدد صغير نسبيًا من الروابط في السلسلة). تتمتع جميع النماذج المنفصلة بكفاءة حسابية عالية جدًا، ولكن كقاعدة عامة، لا يمكن دراستها إلا باستخدام طريقة مونت كارلو.
في عدد من الحالات يتم استخدامها الأستمرارية نماذج عامة من البوليمرات القادرة على تغيير التشكل بطريقة مستمرة. أبسط مثال هو سلسلة مكونة من رقم معين نكرات صلبة متصلة على التوالي بروابط صلبة أو مرنة. يمكن دراسة مثل هذه الأنظمة بطريقة مونت كارلو وطريقة الديناميكيات الجزيئية.
للكمبيوتر الحديث العديد من الاستخدامات. من بينها، كما تعلمون، فإن قدرات الكمبيوتر كوسيلة لأتمتة عمليات المعلومات لها أهمية خاصة. ولكن لا تقل أهمية عن قدراتها أداةتنفيذ العمل التجريبي وتحليل نتائجه.
تجربة حسابيةمنذ فترة طويلة معروفة في العلوم. وتذكر اكتشاف كوكب نبتون «على طرف قلم». في كثير من الأحيان، تعتبر نتائج البحث العلمي موثوقة فقط إذا كان من الممكن تقديمها في شكل نماذج رياضية وتأكيدها من خلال الحسابات الرياضية. علاوة على ذلك، فإن هذا لا ينطبق فقط على الفيزياء
أو التصميم الفني، ولكن أيضًا لعلم الاجتماع واللغويات والتسويق - وهي تخصصات إنسانية تقليدية بعيدة عن الرياضيات.
التجربة الحسابية هي طريقة نظرية للإدراك. تطوير هذا الأسلوب هو النمذجة الرقمية- طريقة علمية جديدة نسبياً انتشرت على نطاق واسع بفضل ظهور أجهزة الكمبيوتر.
تستخدم النمذجة العددية على نطاق واسع سواء في الممارسة أو في البحث العلمي.
مثال.بدون بناء نماذج رياضية وإجراء مجموعة متنوعة من الحسابات على البيانات المتغيرة باستمرار الواردة من أدوات القياس، يصبح تشغيل خطوط الإنتاج الأوتوماتيكية والطيارين الآليين ومحطات التتبع وأنظمة التشخيص الآلي أمرًا مستحيلًا. علاوة على ذلك، لضمان موثوقية الأنظمة، يجب إجراء الحسابات في الوقت الفعلي، ويمكن أن تصل أخطاءها إلى أجزاء من المليون من النسبة المئوية.
مثال.غالبًا ما يمكن رؤية عالم الفلك الحديث ليس من خلال عدسة التلسكوب، ولكن أمام شاشة الكمبيوتر. وليس فقط المنظر، ولكن أيضا مراقب. علم الفلك هو علم غير عادي. وهي، كقاعدة عامة، لا يمكنها تجربة الأشياء البحثية بشكل مباشر. يقوم علماء الفلك فقط "بالتجسس" و"التنصت" على أنواع مختلفة من الإشعاع (الإشعاع الكهرومغناطيسي، أو الجاذبية، أو النيوترينو، أو تدفقات الأشعة الكونية). هذا يعني أنك بحاجة إلى تعلم كيفية استخراج أكبر قدر ممكن من المعلومات من الملاحظات وإعادة إنتاجها في الحسابات لاختبار الفرضيات التي تصف هذه الملاحظات. إن تطبيقات أجهزة الكمبيوتر في علم الفلك، كما هو الحال في العلوم الأخرى، متنوعة للغاية. يتضمن ذلك أتمتة الملاحظات ومعالجة نتائجها (لا يرى علماء الفلك الصور في العدسة، ولكن على شاشة متصلة بأدوات خاصة). هناك حاجة أيضًا إلى أجهزة كمبيوتر للعمل مع الكتالوجات الكبيرة (النجوم، والتحليلات الطيفية، والمركبات الكيميائية، وما إلى ذلك).
مثال.الجميع يعرف عبارة "عاصفة في فنجان". لدراسة هذه العملية الهيدروديناميكية المعقدة مثل العاصفة بالتفصيل، من الضروري استخدام أساليب النمذجة العددية المتطورة. لذلك، توجد في مراكز الأرصاد الجوية المائية الكبيرة أجهزة كمبيوتر قوية: "يتم تشغيل العاصفة" في معالج الكمبيوتر البلوري.
حتى لو كنت تقوم بإجراء حسابات ليست معقدة للغاية، لكنك تحتاج إلى تكرارها مليون مرة، فمن الأفضل أن تكتب البرنامج مرة واحدة، وسوف يكرره الكمبيوتر عدة مرات حسب الضرورة (سيكون القيد بالطبع سرعة الكمبيوتر).
يمكن أن تكون النمذجة العددية طريقة بحث مستقلة عندما تكون قيم بعض المؤشرات فقط ذات أهمية (على سبيل المثال، تكلفة الإنتاج أو الطيف المتكامل للمجرة)، ولكنها في كثير من الأحيان تعمل كإحدى وسائل بناء الكمبيوتر النماذج بالمعنى الأوسع للكلمة.
تاريخيًا، كانت الأعمال الأولى في النمذجة الحاسوبية مرتبطة بالفيزياء، حيث تم حل فئة كاملة من مشاكل الهيدروليكية، والترشيح، ونقل الحرارة وتبادل الحرارة، والميكانيكا الصلبة، وما إلى ذلك باستخدام النمذجة العددية، وكانت في الأساس حلًا للمشكلات غير الخطية المعقدة من الفيزياء الرياضية، وكان، في جوهره، بالطبع، النمذجة الرياضية. ساهمت نجاحات النمذجة الرياضية في الفيزياء في توسيع نطاقها لتشمل مشاكل في الكيمياء، وهندسة الطاقة الكهربائية، وعلم الأحياء، ولم تكن مخططات النمذجة مختلفة كثيرًا عن بعضها البعض. كان تعقيد المشكلات التي تم حلها على أساس النمذجة محدودًا فقط بقوة أجهزة الكمبيوتر المتاحة. هذا النوع من النمذجة لا يزال واسع الانتشار حتى يومنا هذا. علاوة على ذلك، أثناء تطوير النمذجة العددية، تم تجميع مكتبات كاملة من الإجراءات الفرعية والوظائف التي تسهل التطبيق وتوسع قدرات النمذجة. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، لا يرتبط مفهوم "النمذجة الحاسوبية" عادة بتخصصات العلوم الطبيعية الأساسية، ولكن في المقام الأول بتحليل النظام للأنظمة المعقدة من منظور علم التحكم الآلي (أي، من منظور الإدارة والحكم الذاتي ، التنظيم الذاتي). والآن تُستخدم النمذجة الحاسوبية على نطاق واسع في علم الأحياء والاقتصاد الكلي وفي إنشاء أنظمة التحكم الآلية وما إلى ذلك.
مثال.تذكر تجربة بياجيه الموصوفة في الفقرة السابقة. بالطبع، لا يمكن تنفيذ ذلك باستخدام أشياء حقيقية، ولكن باستخدام صورة متحركة على شاشة العرض. ولكن يمكن تصوير حركة الألعاب في فيلم عادي وعرضها على شاشة التلفزيون. فهل من المناسب أن نطلق على استخدام الكمبيوتر في هذه الحالة محاكاة حاسوبية؟
مثال. نموذج طيران جسم مقذوف عموديًا إلى الأعلى أو بزاوية مع الأفق هو، على سبيل المثال، رسم بياني لارتفاع الجسم كدالة للوقت. يمكنك بناءه
أ) على ورقة منقط؛
ب) في محرر رسومي في نفس النقاط؛
ج) استخدام برنامج رسومات الأعمال، على سبيل المثال، في
جداول البيانات؛
د) عن طريق كتابة برنامج لا يعرض فقط
مسار رحلة الجروح، ولكنه يسمح لك أيضًا بضبط مسار مختلف
البيانات الأولية (زاوية الميل، السرعة الأولية
نمو).
لماذا لا تريد استدعاء الخيار ب) نموذج الكمبيوتر، ولكن الخيارين ج) و د) يتوافقان تمامًا مع هذا الاسم؟
تحت نموذج الكمبيوترغالبًا ما يشير إلى برنامج (أو برنامج بالإضافة إلى جهاز خاص) يوفر تقليدًا لخصائص وسلوك كائن معين. وتسمى نتيجة هذا البرنامج أيضًا نموذج الكمبيوتر.
في الأدبيات المتخصصة، يتم تعريف مصطلح "نموذج الكمبيوتر" بشكل أكثر دقة على النحو التالي:
صورة تقليدية لكائن أو نظام ما من الكائنات (العمليات، الظواهر)، يتم وصفها باستخدام جداول الكمبيوتر المترابطة، والمخططات الانسيابية، والرسوم البيانية، والرسوم البيانية، والرسومات، وأجزاء الرسوم المتحركة، والنصوص التشعبية، وما إلى ذلك، وعرض البنية (العناصر والعلاقات بينها) ) للكائن. تسمى نماذج الكمبيوتر من هذا النوع الهيكلية والوظيفية.
برنامج منفصل أو مجموعة من البرامج التي تسمح، باستخدام سلسلة من الحسابات والعرض الرسومي لنتائجها، بإعادة إنتاج (محاكاة) عمليات عمل كائن ما، مع مراعاة تأثير عوامل مختلفة، عشوائية عادةً، عليه . تسمى هذه النماذج تقليد.
نماذج الكمبيوتر يمكن أن تكون بسيطة أو معقدة. لقد قمت بإنشاء نماذج بسيطة عدة مرات عندما كنت تتعلم البرمجة أو تقوم ببناء قاعدة البيانات الخاصة بك. في أنظمة الرسومات ثلاثية الأبعاد، والأنظمة المتخصصة، وأنظمة التحكم الآلي، يتم بناء واستخدام نماذج حاسوبية معقدة للغاية.
مثال.إن فكرة بناء نموذج للنشاط البشري باستخدام الكمبيوتر ليست جديدة، ومن الصعب العثور على مجال نشاط لم تتم تجربته فيه. الأنظمة الخبيرة هي برامج كمبيوتر تحاكي تصرفات الخبير البشري عند حل المشكلات في أي مجال موضوعي على أساس المعرفة المتراكمة التي تشكل قاعدة المعرفة. ES يحل مشكلة نمذجة النشاط العقلي. نظرا لتعقيد النماذج، فإن تطوير ES عادة ما يستغرق عدة سنوات.
الأنظمة المتخصصة الحديثة، بالإضافة إلى قاعدة المعرفة، لديها أيضًا قاعدة سابقة - على سبيل المثال، نتائج مسح لأشخاص حقيقيين ومعلومات حول النجاح/الفشل اللاحق لأنشطتهم. على سبيل المثال، قاعدة سوابق النظام الخبير لشرطة نيويورك هي 786 000 الأشخاص، مركز الهوايات (سياسة شؤون الموظفين في المؤسسة) - 512 000 الناس، وبحسب المختصين في هذا المركز، فإن الـ ES الذي طوروه لم يبدأ العمل بالدقة المتوقعة إلا عندما تجاوزت القاعدة 200 000 يا رجل، استغرق صنعه 6 سنوات.
مثال.تطور التقدم في إنشاء الرسومات الحاسوبية من الصور السلكية للنماذج ثلاثية الأبعاد مع الصور النصفية البسيطة إلى الصور الواقعية الحديثة التي تعد أمثلة على الفن. وقد نتج ذلك عن النجاح في تحديد بيئة النمذجة بشكل أكثر دقة. تعد الشفافية والانعكاس والظلال وأنماط الإضاءة وخصائص السطح من بين المجالات التي تعمل فيها فرق البحث بجد، حيث تعمل باستمرار على التوصل إلى خوارزميات جديدة لإنشاء صور اصطناعية أكثر واقعية من أي وقت مضى. اليوم، تُستخدم هذه الأساليب أيضًا لإنشاء رسوم متحركة عالية الجودة.
الاحتياجات العملية الخامستشكل النمذجة الحاسوبية تحديات لمطوري الأجهزة أموالحاسوب. وهذا يعني أن الطريقة تؤثر بشكل فعال ليس فقط على ظهور جديد و برامج جديدةلكن وعلى تطويرالوسائل التقنية.
مثال.تمت مناقشة التصوير المجسم بالكمبيوتر لأول مرة في الثمانينات. لذلك، في أنظمة التصميم بمساعدة الكمبيوتر، في أنظمة المعلومات الجغرافية، سيكون من الجيد أن تكون قادرًا ليس فقط على النظر إلى الكائن محل الاهتمام في شكل ثلاثي الأبعاد، ولكن أيضًا تقديمه في شكل صورة ثلاثية الأبعاد يمكن تدويرها ، ومالت ونظرت بداخله. لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد مفيدة في التطبيقات الحقيقية، تحتاج إلى
ثلاثية الأبعاد
الصور 
يعرض بعدد هائل من البكسلات - يصل إلى مليار بكسل. وهذا العمل يجري الآن بنشاط. بالتزامن مع تطوير العرض المجسم، يجري العمل على قدم وساق لإنشاء محطة عمل ثلاثية الأبعاد تعتمد على مبدأ يسمى "استبدال الواقع". ووراء هذا المصطلح تكمن فكرة الاستخدام الواسع النطاق لكل تلك الأساليب الطبيعية والبديهية التي يستخدمها الإنسان عند تفاعله مع النماذج الطبيعية (المادة-الطاقة)، ولكن في الوقت نفسه يتم التركيز على تحسينها وتطويرها الشامل باستخدام القدرات الفريدة للأنظمة الرقمية. ومن المتوقع، على سبيل المثال، أنه سيكون من الممكن التعامل مع الصور المجسمة للكمبيوتر والتفاعل معها في الوقت الفعلي باستخدام الإيماءات واللمسات.
النمذجة الحاسوبية لديها ما يلي مزايا:
يوفر الرؤية؛
متاحة للاستخدام.
الميزة الرئيسية للنمذجة الحاسوبية هي أنها لا تسمح بالمراقبة فحسب، بل تسمح أيضًا بالتنبؤ بنتائج التجربة في ظل بعض الظروف الخاصة. وبفضل هذه الفرصة، وجدت هذه الطريقة تطبيقًا في علم الأحياء والكيمياء وعلم الاجتماع والبيئة والفيزياء والاقتصاد والعديد من مجالات المعرفة الأخرى.
تستخدم المحاكاة الحاسوبية على نطاق واسع في التدريس. وباستخدام برامج خاصة يمكنك عرض نماذج لظواهر مثل ظواهر العالم الصغير والعالم ذو الأبعاد الفلكية وظواهر الفيزياء النووية والكمية وتطور النباتات وتحول المواد في التفاعلات الكيميائية.
يتم تدريب المتخصصين في العديد من المهن، خاصة مثل مراقبي الحركة الجوية والطيارين ومرسلي محطات الطاقة النووية والطاقة، باستخدام أجهزة محاكاة يتم التحكم فيها بالكمبيوتر وتحاكي المواقف الحقيقية، بما في ذلك حالات الطوارئ.
يمكن إجراء العمل المختبري على جهاز كمبيوتر في حالة عدم توفر الأجهزة والأدوات الحقيقية اللازمة أو إذا كان حل المشكلة يتطلب استخدام أساليب رياضية معقدة وحسابات كثيفة العمالة.
تتيح النمذجة الحاسوبية "إحياء" القوانين الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والاجتماعية التي تتم دراستها، وإجراء عدد من التجارب على النموذج. لكن لا ينبغي أن ننسى أن كل هذه التجارب ذات طبيعة مشروطة للغاية، كما أن قيمتها التعليمية مشروطة للغاية أيضًا.
مثال. قبل الاستخدام العملي لتفاعل الاضمحلال النووي، لم يكن الفيزيائيون النوويون يعرفون ببساطة عن مخاطر الإشعاع، لكن الاستخدام الجماعي الأول لـ "الإنجازات" (هيروشيما وناغازاكي) أظهر بوضوح كيف يمكن للإشعاع
ج يشكل خطرا على البشر. يبدأ الفيزيائيون بالكهرباء النووية
المحطات، لم تكن البشرية لتتعرف على مخاطر الإشعاع لفترة طويلة. إن الإنجاز الذي حققه الكيميائيون في بداية القرن الماضي - أقوى مبيد حشري DDT - كان يعتبر آمنًا تمامًا للبشر لفترة طويلة -
في سياق استخدام التقنيات الحديثة القوية، والتكرار على نطاق واسع والاستخدام الطائش لمنتجات البرمجيات الخاطئة، فإن القضايا التي تبدو شديدة التخصص، مثل مدى كفاية نموذج الكمبيوتر للواقع، يمكن أن تكتسب أهمية عالمية كبيرة.
تجارب الكمبيوتر- إنها أداة لدراسة الأنماط وليس الظواهر الطبيعية أو الاجتماعية.
لذلك، في وقت واحد مع تجربة الكمبيوتر، يجب دائمًا إجراء تجربة واسعة النطاق حتى يتمكن الباحث، من خلال مقارنة نتائجه، من تقييم جودة النموذج المقابل، وعمق فهمنا لجوهر ظواهر العالم. ظاهرة.
الولادة. لا تنس أن الفيزياء والبيولوجيا وعلم الفلك وعلوم الكمبيوتر هي علوم تتعلق بالعالم الحقيقي وليس بالواقع الافتراضي.
في البحث العلمي، سواء الأساسي أو الموجه عمليًا (التطبيقي)، غالبًا ما يعمل الكمبيوتر كأداة ضرورية للعمل التجريبي.
غالبًا ما ترتبط تجربة الكمبيوتر بما يلي:
مع الحسابات الرياضية المعقدة (رقم
النمذجة الخطية)؛
مع البناء والدراسة البصرية و/أو الديناميكية
نماذج الميكروفون (النمذجة الحاسوبية).
تحت نموذج الكمبيوتريُفهم على أنه برنامج (أو برنامج مدمج مع جهاز خاص) يوفر محاكاة لخصائص وسلوك كائن معين، وكذلك نتيجة تنفيذ هذا البرنامج على شكل صور رسومية (ثابتة أو ديناميكية) ) والقيم العددية والجداول وما إلى ذلك.
هناك نماذج حاسوبية هيكلية ووظيفية ومحاكاة.
الهيكلية الوظيفيةنموذج الكمبيوتر هو صورة تقليدية لكائن أو نظام من الكائنات (العمليات والظواهر)، يتم وصفه باستخدام جداول الكمبيوتر المترابطة، والمخططات الانسيابية، والرسوم البيانية، والرسوم البيانية، والرسومات، وأجزاء الرسوم المتحركة، والنصوص التشعبية، وما إلى ذلك، وعرض بنية النموذج الحاسوبي. الكائن أو سلوكه.
نموذج محاكاة الكمبيوتر هو برنامج منفصل أو حزمة برامج تسمح، باستخدام سلسلة من الحسابات والعرض الرسومي لنتائجها، بإعادة إنتاج (محاكاة) العمليات الوظيفية لكائن ما، مع مراعاة تأثير العوامل العشوائية المختلفة عليه.
النمذجة الحاسوبية هي طريقة لحل مشكلة تحليل أو تجميع النظام (في أغلب الأحيان نظام معقد) بناءً على استخدام نموذج الكمبيوتر الخاص به.
مزايا النمذجة الحاسوبيةهل هذا هو:
لا يسمح لك بالمراقبة فحسب، بل يسمح لك أيضًا بالتنبؤ بنتيجة التجربة في ظل بعض الظروف الخاصة؛
يسمح لك بمحاكاة ودراسة الظواهر التي تنبأت بها أي نظريات؛
أنها صديقة للبيئة ولا تشكل خطراً على الطبيعة والإنسان؛
يوفر الرؤية؛
متاحة للاستخدام.
لقد وجدت طريقة النمذجة الحاسوبية تطبيقًا في علم الأحياء والكيمياء وعلم الاجتماع والبيئة والفيزياء والاقتصاد واللغويات والقانون والعديد من مجالات المعرفة الأخرى.
تستخدم النمذجة الحاسوبية على نطاق واسع في التعليم والتدريب وإعادة تدريب المتخصصين:
للتمثيل البصري لنماذج ظواهر العالم المصغر والعالم ذات الأبعاد الفلكية؛
لمحاكاة العمليات التي تحدث في عالم الطبيعة الحية وغير الحية
محاكاة المواقف الحقيقية لإدارة الأنظمة المعقدة، بما في ذلك حالات الطوارئ؛
القيام بالأعمال المخبرية في حالة عدم توفر الأجهزة والأدوات اللازمة؛
لحل المشكلات، إذا كان ذلك يتطلب استخدام أساليب رياضية معقدة وحسابات كثيفة العمالة.
من المهم أن نتذكر أنه ليس الواقع الموضوعي هو الذي تم تصميمه على الكمبيوتر، ولكن أفكارنا النظرية حوله. إن الهدف من النمذجة الحاسوبية هو النماذج الرياضية والنماذج العلمية الأخرى، وليس الأشياء والعمليات والظواهر الحقيقية.
تجارب الكمبيوتر- إنها أداة لدراسة الأنماط وليس الظواهر الطبيعية أو الاجتماعية.
كان معيار صحة أي من نتائج النمذجة الحاسوبية ولا يزال تجربة واسعة النطاق (فيزيائية وكيميائية واجتماعية). وفي البحث العلمي والعملي، لا يمكن للتجربة الحاسوبية أن تصاحب إلا تجربة طبيعية، حتى يتمكن الباحث من المقارنة
ومن خلال تحليل نتائجها، تمكنت من تقييم جودة النموذج وعمق فهمنا لجوهر الظواهر الطبيعية.
من المهم أن نتذكر أن الفيزياء والبيولوجيا وعلم الفلك والاقتصاد وعلوم الكمبيوتر هي علوم تتعلق بالعالم الحقيقي، وليست علومًا تتعلق بالعالم الحقيقي. 
الواقع الافتراضي.
التمرين 1
من الصعب أن يسمي أي شخص خطابًا مكتوبًا بمعالج النصوص ويتم إرساله عبر البريد الإلكتروني كنموذج كمبيوتر.
غالبًا ما تسمح لك برامج تحرير النصوص بإنشاء ليس فقط مستندات عادية (رسائل، مقالات، تقارير)، ولكن أيضًا قوالب مستندات تحتوي على معلومات دائمة لا يمكن للمستخدم تغييرها، وهناك حقول بيانات يملؤها المستخدم، وهناك الحقول التي تعتمد فيها الحسابات على البيانات المدخلة. هل يمكن اعتبار مثل هذا النمط نموذجًا للكمبيوتر؟ إذا كان الأمر كذلك، ما هو الهدف من النمذجة في هذه الحالة وما هو الغرض من إنشاء مثل هذا النموذج؟
المهمة 2
أنت تعلم أنه قبل أن تتمكن من إنشاء قاعدة بيانات، تحتاج أولاً إلى إنشاء نموذج بيانات. أنت تعلم أيضًا أن الخوارزمية هي نموذج للنشاط.
غالبًا ما يتم تطوير كل من نماذج البيانات والخوارزميات مع وضع التنفيذ الحاسوبي في الاعتبار. هل من العدل أن نقول إنهم في مرحلة ما يصبحون نموذجًا للكمبيوتر، وإذا كان الأمر كذلك، فمتى يحدث هذا؟
ملحوظة.تحقق من إجابتك مقابل تعريف "نموذج الكمبيوتر".
المهمة 3
وصف مراحل بناء نموذج حاسوبي باستخدام مثال تطوير برنامج يحاكي بعض الظواهر الفيزيائية.
المهمة 4
أعط أمثلة عندما جلبت النمذجة الحاسوبية فوائد حقيقية وعندما أدت إلى عواقب غير مرغوب فيها. إعداد تقرير حول هذا الموضوع.
تجربة الكمبيوتر تجربة الكمبيوتر لإعطاء الحياة لتطورات التصميم الجديدة، أو لإدخال حلول تقنية جديدة في الإنتاج أو لاختبار أفكار جديدة، هناك حاجة إلى تجربة. في الماضي القريب، كان من الممكن إجراء مثل هذه التجربة إما في ظروف معملية على منشآت تم إنشاؤها خصيصًا لها، أو في الموقع، أي في الموقع. على عينة حقيقية من المنتج وإخضاعها لكافة أنواع الاختبارات. وهذا يتطلب تكاليف مادية كبيرة ووقتا. جاءت دراسات الكمبيوتر للنماذج للإنقاذ. عند إجراء تجربة حاسوبية، يتم التحقق من صحة النماذج. تتم دراسة سلوك النموذج تحت معلمات الكائن المختلفة. ويرافق كل تجربة فهم للنتائج. إذا كانت نتائج تجربة الكمبيوتر تتعارض مع معنى المشكلة التي يتم حلها، فيجب البحث عن الخطأ في النموذج المختار بشكل غير صحيح أو في الخوارزمية وطريقة حلها. وبعد تحديد الأخطاء وإزالتها، يتم تكرار تجربة الكمبيوتر. لإعطاء الحياة لتطورات التصميم الجديدة، أو إدخال حلول تقنية جديدة في الإنتاج، أو اختبار أفكار جديدة، هناك حاجة إلى تجربة. في الماضي القريب، كان من الممكن إجراء مثل هذه التجربة إما في ظروف معملية على منشآت تم إنشاؤها خصيصًا لها، أو في الموقع، أي في الموقع. على عينة حقيقية من المنتج وإخضاعها لكافة أنواع الاختبارات. وهذا يتطلب تكاليف مادية كبيرة ووقتا. جاءت دراسات الكمبيوتر للنماذج للإنقاذ. عند إجراء تجربة حاسوبية، يتم التحقق من صحة النماذج. تتم دراسة سلوك النموذج تحت معلمات الكائن المختلفة. ويرافق كل تجربة فهم للنتائج. إذا كانت نتائج تجربة الكمبيوتر تتعارض مع معنى المشكلة التي يتم حلها، فيجب البحث عن الخطأ في النموذج المختار بشكل غير صحيح أو في الخوارزمية وطريقة حلها. وبعد تحديد الأخطاء وإزالتها، يتم تكرار تجربة الكمبيوتر.
يُفهم النموذج الرياضي على أنه نظام من العلاقات الرياضية للصيغ والمتباينات وما إلى ذلك، مما يعكس الخصائص الأساسية لكائن أو عملية. يُفهم النموذج الرياضي على أنه نظام من العلاقات الرياضية للصيغ والمتباينات وما إلى ذلك، مما يعكس الخصائص الأساسية لكائن أو عملية.
مشاكل النمذجة من مجالات مواضيعية مختلفة مشاكل النمذجة من مجالات مواضيعية مختلفة الاقتصاد الاقتصاد علم الفلك علم الفلك علم الفلك الفيزياء الفيزياء علم البيئة علم البيئة علم البيئة علم الأحياء الأحياء الأحياء الجغرافيا الجغرافيا الجغرافيا
حصل مصنع بناء الآلات، الذي يبيع المنتجات بأسعار متفاوض عليها، على إيرادات معينة، بعد أن أنفق مبلغًا معينًا من المال على الإنتاج. تحديد نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة. حصل مصنع بناء الآلات، الذي يبيع المنتجات بأسعار متفاوض عليها، على إيرادات معينة، بعد أن أنفق مبلغًا معينًا من المال على الإنتاج. تحديد نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة. بيان المشكلة بيان المشكلة الغرض من المحاكاة هو دراسة عملية إنتاج وبيع المنتجات من أجل الحصول على أكبر صافي ربح. باستخدام الصيغ الاقتصادية، أوجد نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة. الغرض من النمذجة هو استكشاف عملية إنتاج وبيع المنتجات من أجل الحصول على أكبر صافي ربح. باستخدام الصيغ الاقتصادية، أوجد نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة.
المعلمات الرئيسية لكائن النمذجة هي: الإيرادات والتكلفة والأرباح والربحية وضريبة الأرباح. المعلمات الرئيسية لكائن النمذجة هي: الإيرادات والتكلفة والأرباح والربحية وضريبة الأرباح. بيانات الإدخال: بيانات الإدخال: الإيرادات ب؛ الإيرادات ب؛ التكاليف (التكلفة) S. التكاليف (التكلفة) S. سنجد معلمات أخرى باستخدام التبعيات الاقتصادية الأساسية. يتم تعريف قيمة الربح على أنها الفرق بين الإيرادات والتكلفة P = B-S. سوف نجد معلمات أخرى باستخدام التبعيات الاقتصادية الأساسية. يتم تعريف قيمة الربح على أنها الفرق بين الإيرادات والتكلفة P = B-S. يتم حساب الربحية r باستخدام الصيغة:. يتم حساب الربحية r باستخدام الصيغة:. الربح المقابل للمستوى الهامشي للربحية بنسبة 50٪ هو 50٪ من تكلفة الإنتاج S، أي. S*50/100=S/2، وبالتالي، يتم تحديد ضريبة الربح N على النحو التالي: الربح المقابل للمستوى الهامشي للربحية بنسبة 50٪ هو 50٪ من تكلفة الإنتاج S، أي. S*50/100=S/2، وبالتالي يتم تحديد ضريبة الربح N على النحو التالي: إذا r
تحليل النتائج تحليل النتائج يسمح النموذج الناتج، اعتمادا على الربحية، بتحديد ضريبة الأرباح، وإعادة حساب مبلغ صافي الربح تلقائيا، والعثور على نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة. يسمح النموذج الناتج، اعتمادًا على الربحية، بتحديد ضريبة الأرباح، وإعادة حساب مبلغ صافي الربح تلقائيًا، والعثور على نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة. أظهرت تجربة حاسوبية أن نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة تزداد مع زيادة الإيرادات وتنخفض مع زيادة تكاليف الإنتاج. أظهرت تجربة حاسوبية أن نسبة صافي الربح إلى الأموال المستثمرة تزداد مع زيادة الإيرادات وتنخفض مع زيادة تكاليف الإنتاج.
مهمة. مهمة. تحديد سرعة الكواكب في مدارها. للقيام بذلك، قم بإنشاء نموذج كمبيوتر للنظام الشمسي. بيان المشكلة الغرض من المحاكاة هو تحديد سرعة الكواكب الموجودة في مدارها. كائن النمذجة: النظام الشمسي الذي عناصره الكواكب. ولا يؤخذ في الاعتبار البنية الداخلية للكواكب. سننظر إلى الكواكب كعناصر ذات الخصائص التالية: الاسم؛ ص - المسافة من الشمس (بالوحدات الفلكية؛ الوحدات الفلكية. متوسط المسافة من الأرض إلى الشمس)؛ t هي فترة الثورة حول الشمس (بالسنوات)؛ V هي السرعة المدارية (وحدات فلكية/سنة)، بافتراض أن الكواكب تتحرك حول الشمس في دوائر بسرعة ثابتة.
تحليل النتائج تحليل النتائج 1. تحليل نتائج الحساب. هل يمكن القول أن الكواكب القريبة من الشمس لها سرعة مدارية أعلى؟ 1. تحليل نتائج الحساب. هل يمكن القول أن الكواكب القريبة من الشمس لها سرعة مدارية أعلى؟ 2. النموذج المعروض للنظام الشمسي ثابت. عند بناء هذا النموذج، أهملنا التغيرات في المسافة من الكواكب إلى الشمس أثناء حركتها المدارية. لمعرفة أي كوكب أبعد وما هي العلاقات التقريبية بين المسافات، هذه المعلومات كافية تماما. إذا أردنا تحديد المسافة بين الأرض والمريخ، فلا يمكننا إهمال التغييرات المؤقتة، وهنا سيتعين علينا استخدام نموذج ديناميكي. 2. النموذج المعروض للنظام الشمسي ثابت. عند بناء هذا النموذج، أهملنا التغيرات في المسافة من الكواكب إلى الشمس أثناء حركتها المدارية. لمعرفة أي كوكب أبعد وما هي العلاقات التقريبية بين المسافات، هذه المعلومات كافية تماما. إذا أردنا تحديد المسافة بين الأرض والمريخ، فلا يمكننا إهمال التغييرات المؤقتة، وهنا سيتعين علينا استخدام نموذج ديناميكي.
تجربة الكمبيوتر أدخل البيانات الأولية في نموذج الكمبيوتر. (على سبيل المثال: =0.5؛ =12) أوجد معامل الاحتكاك الذي عنده ستهبط السيارة إلى أسفل الجبل (بزاوية معينة). أوجد الزاوية التي ستقف عندها السيارة على الجبل (بمعامل احتكاك معين). ماذا ستكون النتيجة إذا أهملت قوة الاحتكاك؟ تحليل النتائج يتيح لك نموذج الكمبيوتر هذا إجراء تجربة حسابية بدلاً من التجربة المادية. من خلال تغيير قيم البيانات المصدر، يمكنك رؤية جميع التغييرات التي تحدث في النظام. ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن النتيجة في النموذج المبني لا تعتمد على كتلة السيارة أو على تسارع الجاذبية.
مهمة. مهمة. تخيل أنه لن يكون هناك سوى مصدر واحد للمياه العذبة على الأرض، بحيرة بايكال. كم سنة ستزود بايكال سكان العالم كله بالمياه؟ تخيل أنه لن يكون هناك سوى مصدر واحد للمياه العذبة على الأرض، بحيرة بايكال. كم سنة ستزود بايكال سكان العالم كله بالمياه؟
تطوير النموذج تطوير النموذج لبناء نموذج رياضي، نقوم بتحديد البيانات الأولية. نشير إلى: لبناء نموذج رياضي، نحدد البيانات الأولية. دعونا نشير إلى: V - حجم بحيرة بايكال km3؛ V هو حجم بحيرة بايكال km3؛ ن - عدد سكان الأرض 6 مليار نسمة؛ ن - عدد سكان الأرض 6 مليار نسمة؛ ع - استهلاك المياه يوميا للشخص الواحد (في المتوسط) 300 لتر. ع - استهلاك المياه يوميا للشخص الواحد (في المتوسط) 300 لتر. منذ 1 لتر. = 1 dm3 من الماء، من الضروري تحويل V من مياه البحيرة من km3 إلى dm3. V (km3) = V * 109 (m3) = V * 1012 (dm3) منذ 1l. = 1 dm3 من الماء، من الضروري تحويل V من مياه البحيرة من km3 إلى dm3. V (km3) = V * 109 (m3) = V * 1012 (dm3) والنتيجة هي عدد السنوات التي يستخدم خلالها سكان الأرض مياه بحيرة بايكال، فلنرمز إليها بالرمز g. لذا، g=(V*)/(N*p*365) والنتيجة هي عدد السنوات التي يستخدم خلالها سكان الأرض مياه بحيرة بايكال، فلنرمز إليها بالرمز g. لذا، g=(V*)/(N*p*365) هذا ما يبدو عليه جدول البيانات في وضع عرض الصيغة: هذا ما يبدو عليه جدول البيانات في وضع عرض الصيغة:
مهمة. مهمة. لإنتاج اللقاح، من المخطط زراعة ثقافة بكتيرية في المصنع. ومن المعروف أنه إذا كانت كتلة البكتيريا x g فإنها بعد يوم ستزيد بمقدار (a-bx)x g، حيث يعتمد المعاملان a وb على نوع البكتيريا. سيقوم المصنع بجمع البكتيريا يوميًا لإنتاج اللقاحات. لوضع خطة، من المهم معرفة كيف تتغير كتلة البكتيريا بعد 1، 2، 3،...، 30 يومًا لإنتاج اللقاح، من المخطط زراعة مزرعة بكتيرية في النبات. ومن المعروف أنه إذا كانت كتلة البكتيريا x g فإنها بعد يوم ستزيد بمقدار (a-bx)x g، حيث يعتمد المعاملان a وb على نوع البكتيريا. سيقوم المصنع بجمع البكتيريا يوميًا لإنتاج اللقاحات. لوضع خطة، من المهم معرفة كيف تتغير كتلة البكتيريا بعد 1، 2، 3،...، 30 يومًا...
بيان المشكلة بيان المشكلة الهدف من النمذجة هو عملية التغير السكاني حسب الزمن. تتأثر هذه العملية بعدة عوامل: البيئة، وحالة الرعاية الطبية، والوضع الاقتصادي في البلاد، والوضع الدولي، وأكثر من ذلك بكثير. بعد تلخيص البيانات الديموغرافية، استنتج العلماء دالة تعبر عن اعتماد السكان على الوقت: الهدف من النمذجة هو عملية تغيير السكان حسب الوقت. تتأثر هذه العملية بعدة عوامل: البيئة، وحالة الرعاية الطبية، والوضع الاقتصادي في البلاد، والوضع الدولي، وأكثر من ذلك بكثير. بعد تعميم البيانات الديموغرافية، استنتج العلماء دالة تعبر عن اعتماد السكان على الوقت: f(t)=حيث يختلف المعاملان a وb لكل ولاية، f(t)=حيث يختلف المعاملان a وb لكل ولاية كل دولة، e هي أساس اللوغاريتم الطبيعي. e هو أساس اللوغاريتم الطبيعي. هذه الصيغة تعكس الواقع تقريبًا فقط. للعثور على قيم المعاملات أ و ب، يمكنك استخدام كتاب مرجعي إحصائي. بأخذ القيم f(t) (حجم السكان في الوقت t) من الكتاب المرجعي، يمكنك تحديد a وb تقريبًا بحيث لا تختلف القيم النظرية لـ f(t) المحسوبة باستخدام الصيغة كثيرًا عن البيانات الفعلية في الكتاب المرجعي. هذه الصيغة تعكس الواقع تقريبًا فقط. للعثور على قيم المعاملات أ و ب، يمكنك استخدام كتاب مرجعي إحصائي. بأخذ القيم f(t) (حجم السكان في الوقت t) من الكتاب المرجعي، يمكنك تحديد a وb تقريبًا بحيث لا تختلف القيم النظرية لـ f(t) المحسوبة باستخدام الصيغة كثيرًا عن البيانات الفعلية في الكتاب المرجعي.
إن استخدام الكمبيوتر كأداة للأنشطة التعليمية يجعل من الممكن إعادة التفكير في الأساليب التقليدية لدراسة العديد من القضايا في العلوم الطبيعية، وتعزيز الأنشطة التجريبية للطلاب، وتقريب عملية التعلم من العملية الحقيقية للمعرفة القائمة على النمذجة تكنولوجيا. إن استخدام الكمبيوتر كأداة للأنشطة التعليمية يجعل من الممكن إعادة التفكير في الأساليب التقليدية لدراسة العديد من القضايا في العلوم الطبيعية، وتعزيز الأنشطة التجريبية للطلاب، وتقريب عملية التعلم من العملية الحقيقية للمعرفة القائمة على النمذجة تكنولوجيا. لا يعتمد حل المشكلات من مختلف مجالات النشاط البشري على الكمبيوتر على معرفة الطلاب بتكنولوجيا النمذجة فحسب، بل يعتمد أيضًا بطبيعة الحال على معرفة مجال موضوع معين. وفي هذا الصدد، من الأفضل إجراء الدروس المقترحة حول النمذجة بعد أن يدرس الطلاب المادة في مادة التعليم العام؛ ويحتاج معلم علوم الكمبيوتر إلى التعاون مع معلمين من مجالات تعليمية مختلفة. هناك خبرة معروفة في إجراء الدروس الثنائية، أي. الدروس التي يدرسها مدرس علوم الكمبيوتر مع مدرس المادة. لا يعتمد حل المشكلات من مختلف مجالات النشاط البشري على الكمبيوتر على معرفة الطلاب بتكنولوجيا النمذجة فحسب، بل يعتمد أيضًا بطبيعة الحال على معرفة مجال موضوع معين. وفي هذا الصدد، من الأفضل إجراء الدروس المقترحة حول النمذجة بعد أن يدرس الطلاب المادة في مادة التعليم العام؛ ويحتاج معلم علوم الكمبيوتر إلى التعاون مع معلمين من مجالات تعليمية مختلفة. هناك خبرة معروفة في إجراء الدروس الثنائية، أي. الدروس التي يدرسها مدرس علوم الكمبيوتر مع مدرس المادة.
