Симулации

03 Апр. 2010
Posted by trekto

      Искали ли сте някога да знаете какво ще стане утре, да предвиждате бъдещето? Симулациите са начинът по който това може да се направи. Разбира се на сегашния етап можем да симулираме ограничен брой събития, в дадени области и то за не дълъг период напред във времето.
      Симулират се:

  • процесите протичащи в атмосферата, благодарение, на което знаем дали утре ще е слънчево или ще вали дъжд;
  • избухването на големи звезди – свръхновите;
  • поведението на хората в обществото;
  • мозъкът на бозайници [BBP] и много други.

      Компютърната техника продължава да се развива, и това дава възможност за все по-сложни и цялостни симулации. При появата на ново поколение компютри, примерно квантови, тези възможности могат да се увеличат значително.

       При симулацията се извършват експерименти върху модел на реалната система вместо върху самата реална система. Това се прави, защото е по-бързо, изисква по-малко ресурси и е безопасно. Освен това понякога е невъзможно да се постигнат условията нужни за реален експеримент, при който директно да се измерят получените резултати. Симулации могат да се правят използвайки физически модели, но ние ще се спрем на такива правени с помощта на компютри.
       Този вид симулации използват математически модел на реалната система. В един такъв модел се използват променливи, формули и програмен код, за да се изразят математическите отношения между входната и изходната информация. Компютърният модел има строго определени правила, предлага произволна точност (ограничена единствено от паметта на машината) и може да представи резултатите в много удобна графична форма. Още едно основно предимство е, че моделът може лесно, напълно да се възпроизведе (копирайки програмата и началните стойности) от различни изследователски групи по цял свят.
       Компютърното моделиране има обаче и недостатъци, макар и малко.
       Първо, хората са склонни да моделират всяка обикновена ситуация с компютри, за да си спестят умствения труд и пресмятания. Те забравят, че чистото математическо решение на проблема може да даде далеч по-дълбоко и ясно разбиране на системата.
       Второ, компютърните модели могат да дадат повече грешни резултати, поради много различни причини. Повечето от тях са малки грешки в програмния код, които се откриват трудно поради сложността и обема му. Други грешки се получават, при неправилно превеждане на математическите формули в програмен код. Примерно, не е ясно как да се напише коректен алгоритъм за решаване на диференциални уравнения, тъй като има съществена разлика между аналитичната математика и числените пресмятания. Понякога програмата е точна, но дава грешни резултати. Това означава, че моделът не отразява правилно събитията случващи се в реалността. В повечето случаи това се случва, когато моделът е опростен повече отколкото трябва.
       Последният голям недостатък е, че добър модел на сложна система би зависел много от изчислителната машина, изисквайки прекалено много изчислителна мощ и памет, за да следва развитието на процесите протичащи в системата. Разбира се днес развитието на компютърните технологии предлага повече възможности от всякога. Въпреки това компютрите никога няма да могат да изпълнят идеалния модел на природата и винаги компютърният модел ще бъде подмножество на реалността. Реалните експерименти и наблюденията винаги ще ни бъдат нужни за разбирането на света. [EFDA]

       През 1780 година френският физик Шарл Кулон за първи път описва математически закона за взаимодействието между електрически заряди [Wikipedia]. Често във физиката наелектризираните тела се приемат за точкови заряди. При някои експерименти обаче се получават данни несъответстващи напълно на закона на Кулон. Едно обяснение за това се опитва да даде методът на отраженията ...


       Повече може да прочетете в дипломната работа на тема Компютърна симулация на взаимодействие между наелектризирани сфери. Тя не е отлична, въпреки че ѝ е поставена такава оценка, но мисля че е добър пример. Рецензията и презентацията са в този архив. А това е самата защита. На нея имате около 5-6 минути да убедите изпитната комисия в способностите си, затова трябва да говорите бързо, но ясно и разбираемо. Други защити от 5 юли 2007 г. има тук.
Надявам се материалите да са от полза.

Видео на симулации направени с подобрената версия на системата.

Публикувай нов коментар

  • Адресите на уеб-страници и e-mail адресите автоматично се конвертират в хипервръзки.
  • Разрешени HTML tag-ове: <a> <p> <span> <div> <h1> <h2> <h3> <h4> <h5> <h6> <img> <map> <area> <hr> <br> <br /> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <table> <tr> <td> <em> <b> <u> <i> <strong><font> <del> <ins> <sub> <sup> <quote> <blockquote> <pre> <address> <code> <cite> <embed> <object> <param> <strike> <caption>
  • Линиите и параграфите се прекъсват автоматично.
  • Mark language-dependent sections with == lc == where lc (or lc-xx) is a language code, other or all.

Повече информация за опциите на форматиране

CAPTCHA
Image CAPTCHA