Навігація
Головна
 
Головна arrow Інформатика arrow Обчислювальні системи, мережі та телекомунікації. Моделювання мереж
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ

Незважаючи на великі досягнення математичного моделювання, багато реальні ситуації неможливо адекватно представити за допомогою відповідних математичних моделей. В одних випадках цьому заважає певна "жорсткість" математики як мови опису та подання подій і явищ. Крім того, навіть якщо є можливість формалізувати розглянуту життєву ситуацію за допомогою побудови математичної моделі, отримана на її основі завдання оптимізації може бути занадто складною для сучасних алгоритмів вирішення завдань цього класу.

Альтернативою математичного моделювання складних систем може служити імітаційне моделювання (ІМ) . Цей вид моделювання часто є найкращим (якщо не єдиним) способом дослідження реальних систем.

Термін «імітаційне моделювання» означає, що ми маємо справу з такими моделями, за допомогою яких можна заздалегідь обчислити або передбачити поведінку системи, а для передбачення поведінки системи необхідний обчислювальний експеримент (імітація) на математичній моделі при заданих вихідних даних [Помилка! Джерело посилання не знайдено.].

Різниця між математичною і імітаційної моделями полягає в тому, що в останній замість явного математичного опису взаємини між вхідними та вихідними змінними реальна система розбивається на ряд досить малих (в функціональному відношенні) елементів або модулів. Потім поведінку вихідної системи імітується як поведінка сукупності цих елементів, певним чином пов'язаних (шляхом встановлення відповідних взаємозв'язків між ними) в єдине ціле. Обчислювальна реалізація такої моделі починається з вхідного елемента, далі проходить по всіх елементах, поки не буде досягнутий вихідний елемент моделі.

Імітаційні моделі прийнято класифікувати за такими найбільш поширених ознак:

  • • за способом взаємодії з користувачем;
  • • способу зміни модельного часу;
  • • цілі експерименту.

Класифікація імітаційних моделей схематично показана на рис. 3.1.

Класифікація імітаційних моделей

Мал. 3.1. Класифікація імітаційних моделей

За способом взаємодії з користувачем імітаційні моделі можуть бути автономними і інтерактивними. Автономні моделі не вимагають втручання дослідника після визначення режиму моделювання та завдання вихідних даних, взаємодія користувача з такими моделями зводиться тільки до введення вихідної інформації та управління початком і закінченням роботи моделей. Інтерактивні моделі передбачають діалог з користувачем в тому чи іншому режимі відповідно до сценарію моделювання, що дозволяє користувачеві припиняти сеанс моделювання / змінювати значення параметрів моделі, коригувати перелік реєстрованих даних і т. Д.

Як було сказано раніше (п. 1.3 гл. 1), існує два механізми зміни модельного часу: просування часу від події до події і просування часу з постійним кроком.

Процес побудови імітаційних моделей є послідовне виконання етапів моделювання. Етапи імітаційного моделювання, також як і будь-якого іншого виду моделювання, узагальнені і представлені в п. 1.3. гл. 1 цього навчального посібника.

Названі вище етапи імітаційного дослідження рідко виконуються в строго заданій послідовності, починаючи з визначення проблеми і закінчуючи документуванням. В ході імітаційного дослідження можуть бути збої в прогонах моделі, помилкові припущення, від яких згодом доводиться відмовлятися, т. Е. На кожному етапі можливе повернення назад, до попередніх етапів. Саме такий ітеративний процес дасть можливість отримати модель, яка дозволяє приймати рішення.

Обчислювальні аспекти імітаційних моделей зазвичай порівняно нескладні, але, як правило, дуже трудомісткі. Тому реалізація таких моделей має на увазі використання обчислювальної техніки.

Імітаційні моделі значно гнучкіша в поданні реальних систем, ніж їх математичні "конкуренти". Причина такої гнучкості полягає в тому, що при імітаційному моделюванні вихідна система розглядається на елементарному рівні, в той час як математичні моделі прагнуть описати системи на глобальному, якомога більш загальному рівні.

Але за гнучкість імітаційних моделей доводиться платити високими вимогами до споживаних тимчасовим і обчислювальних ресурсів. Тому реалізація деяких імітаційних моделей навіть на сучасних швидких і високопродуктивних комп'ютерах може бути дуже повільної.

Таким чином, імітаційне моделювання є потужним інструментом дослідження поведінки реальних систем. Методи імітаційного моделювання дозволяють зібрати необхідну інформацію про поведінку системи шляхом створення її комп'ютеризованої моделі. Ця інформація використовується потім для проектування системи. Основна перевага ІМ:

  • • можливість опису поведінки компонент (елементів) процесів або систем на високому рівні деталізації;
  • • відсутність обмежень між параметрами ІМ і станом зовнішнього середовища;
  • • можливість дослідження динаміки взаємодії компонент в часі і просторі параметрів системи [6].

Ці гідності забезпечують імітаційному методу стала вельми поширеною.

Рекомендується використовувати імітаційне моделювання в наступних випадках:

  • 1. Якщо не існує закінченої постановки завдання дослідження і йде процес пізнання об'єкта моделювання. Імітаційна модель служить засобом вивчення явища.
  • 2. Якщо аналітичні методи є, але математичні процеси складні і трудомісткі, імітаційне моделювання дає більш простий спосіб вирішення завдання.
  • 3. Коли, крім оцінки впливу параметрів (змінних) процесу або системи, бажано здійснити спостереження за поведінкою компонент (елементів) процесу або системи протягом певного періоду.
  • 4. Коли імітаційне моделювання виявляється єдиним способом дослідження складної системи через неможливість спостереження явищ в реальних умовах (реакції термоядерного синтезу, дослідження космічного простору).
  • 5. Коли необхідно контролювати перебіг процесів або поведінку систем шляхом уповільнення або прискорення явищ в ході імітації.
  • 6. При підготовці фахівців для нової техніки, коли на імітаційних моделях забезпечується можливість придбання навичок в експлуатації нової техніки.
  • 7. Коли вивчаються нові ситуації в поведінці реальних процесів і систем. В цьому випадку імітація служить для перевірки нових стратегій і правил проведення натурних експериментів.
  • 8. Коли особливе значення має послідовність подій в проектованих процесах і системах і модель використовується для передбачення вузьких місць в їх функціонуванні [6].

Однак ІМ поряд з достоїнствами має і недоліки:

  • • розробка гарною ІМ часто обходиться дорожче створення аналітичної моделі і вимагає великих витрат часу;
  • • може виявитися, що ІМ неточна (що буває часто), і дослідник не в змозі виміряти ступінь цієї неточності;
  • • часто дослідники звертаються до ІМ, не уявляючи тих труднощів, з якими вони зустрінуться, і роблять при цьому ряд помилок методологічного характеру [4].

І тим не менше, ІМ є одним з найбільш широко використовуваних методів при вирішенні завдань синтезу та аналізу складних процесів і систем.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук