Modelado por computadora

La simulación por computadora  es el proceso de calcular un modelo de computadora (de lo contrario, un modelo numérico) en uno o más nodos de computación. Implementa la representación de un objeto, sistema, concepto en una forma diferente a la real, pero cercana a la descripción algorítmica. Incluye un conjunto de datos que caracterizan las propiedades del sistema y la dinámica de su cambio en el tiempo [1] .

Descripción

Los modelos informáticos se han convertido en una herramienta común para el modelado matemático y se utilizan en física, astrofísica, mecánica, química, biología, economía, sociología, meteorología, otras ciencias y problemas aplicados en diversos campos de la radioelectrónica, ingeniería mecánica, industria automotriz, etc. Los modelos informáticos se utilizan para obtener nuevos conocimientos sobre un objeto o para aproximar el comportamiento de sistemas que son demasiado complejos para el estudio analítico.

La simulación por computadora es uno de los métodos efectivos para estudiar sistemas complejos . Los modelos de computadora son más fáciles y más convenientes de estudiar debido a la capacidad de llevar a cabo los llamados. experimentos computacionales en casos donde los experimentos reales son difíciles debido a obstáculos financieros o físicos o pueden dar resultados impredecibles. La formalización de modelos informáticos permite determinar los principales factores que determinan las propiedades del objeto original en estudio (o de toda una clase de objetos), en particular, investigar la respuesta del sistema físico simulado a cambios en sus parámetros y condiciones iniciales.

La construcción de un modelo informático se basa en la abstracción de la naturaleza específica de los fenómenos o del objeto original bajo estudio y consta de dos etapas: primero, la creación de un modelo cualitativo y luego cuantitativo. Cuantas más propiedades significativas se identifiquen y transfieran al modelo informático, cuanto más se acerque al modelo real, más oportunidades tendrá el sistema que utilice este modelo. La simulación por computadora consiste en realizar una serie de experimentos computacionales en una computadora, cuyo propósito es analizar, interpretar y comparar los resultados de la simulación con el comportamiento real del objeto en estudio y, si es necesario, refinar aún más el modelo, y así sucesivamente. .

Hay modelos analíticos y de simulación . En el modelado analítico, los modelos matemáticos (abstractos) de un objeto real se estudian en forma de ecuaciones algebraicas, diferenciales y de otro tipo, así como aquellos que implican la implementación de un procedimiento computacional inequívoco que conduce a su solución exacta. En el modelado de simulación, los modelos matemáticos se estudian en forma de un algoritmo (s) que reproduce el funcionamiento del sistema en estudio realizando secuencialmente una gran cantidad de operaciones elementales.

Beneficios de la simulación por computadora

El modelado por computadora hace posible :

Principales etapas de la simulación por computadora

Escenario Comportamiento
1. Planteado del problema y su análisis 1.1. Averigüe con qué propósito se crea el modelo.

1.2. Aclarar qué resultados iniciales y en qué forma deben obtenerse.

1.3. Determine qué datos de entrada se necesitan para crear el modelo.

2. Construcción de un modelo de información 2.1. Determinar los parámetros del modelo e identificar la relación entre ellos.

2.2. Evalúe cuáles de los parámetros son influyentes para una tarea determinada y cuáles se pueden descuidar.

2.3. Describe matemáticamente la relación entre los parámetros del modelo.

3. Desarrollo de un método y algoritmo para la implementación de un modelo informático 3.1. Seleccionar o desarrollar un método para obtener resultados iniciales.

3.2. Compilar un algoritmo para obtener resultados usando métodos seleccionados.

3.3. Comprobar la corrección del algoritmo.

4. Desarrollo de un modelo informático 4.1. Seleccione los medios de implementación de software del algoritmo en la computadora.

4.2. Desarrollar un modelo de computadora.

4.3. Verifique la corrección del modelo de computadora creado.

5. Realización de un experimento 5.1. Desarrollar un plan de investigación.

5.2. Realice un experimento basado en el modelo informático creado.

5.3. Analiza los resultados.

5.4. Sacar conclusiones sobre las propiedades del modelo prototipo.

Durante el experimento, puede resultar que necesite:

En este caso, se produce el regreso a la etapa correspondiente y el proceso vuelve a iniciarse.

Aplicación práctica

El modelado por computadora se utiliza para una amplia gama de tareas, tales como:

Las diferentes áreas de aplicación de los modelos informáticos imponen diferentes requisitos sobre la fiabilidad de los resultados obtenidos con su ayuda. El modelado de edificios y partes de aeronaves requiere un alto grado de precisión y fidelidad, mientras que los modelos de evolución de ciudades y sistemas socioeconómicos se utilizan para obtener resultados aproximados o cualitativos.

Algoritmos de simulación por computadora

Véase también

Enlaces

  1. ↑ Nozhnov V. A. Modelo de curso de formación. // Actas de la Conferencia Internacional Científica y Práctica ITO-2009.
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