محاكاة بالحاسوب: الفرق بين النسختين

 

'''المحاكاة بالحاسوب''' {{إنج|computer simulation}} أو تشغيل النموذج على [[حاسوب|الحاسوب]]، هو برنامج حاسوبي أو شبكة من أجهزة الكمبيوتر، تحاول عمل محاكاة نموذج مجردة من النظام المعين (أي محاكاة نظرية بالحاسوب).

بسبب التكلفة الحسابية من المحاكاة، و التجارب الكمبيوتر وتستخدم لأداء الاستدلال مثل عدم اليقين الكمي .<ref>{{مرجع كتاب | الأخير = Wescott | الأول = Bob | العنوان = The Every Computer Performance Book, Chapter 7: Modeling Computer Performance | مسار= http://www.amazon.com/Every-Computer-Performance-Book-Computers/dp/1482657759/ | الناشر = [[CreateSpace]] | date = 2013 | الرقم المعياري = 1482657759}}</ref>

 

نموذج الكمبيوتر يشير إلى الخوارزميات والمعادلات المستخدمة لالتقاط سلوك النظام يجري غرار. على النقيض من ذلك، تشير محاكاة الكمبيوتر إلى تشغيل الفعلي للبرنامج الذي يحتوي على هذه المعادلات أو الخوارزميات. المحاكاة، لذلك، يشير إلى نتيجة تشغيل نموذج. وبعبارة أخرى، لن "بناء المحاكاة". هل "بناء نموذج"، ومن ثم إما "تشغيل نموذج" أو "تشغيل المحاكاة".نعم انا احبكم

 

المحاكاة الحاسوبية وضعت جنبا إلى جنب مع النمو السريع للكمبيوتر، بعد أول نشر على نطاق واسع له خلال مشروع مانهاتن في الحرب العالمية الثانية لنمذجة عملية تفجير نووي. وكانت محاكاة ل12 المجالات الصعبة باستخدام خوارزمية مونتي كارلو. وكثيرا ما يستخدم جهاز محاكاة كمساعد لل، أو بديلا عنها، نظم الحلول التي شكل تحليلي مغلقة بسيطة ليست ممكنة النمذجة. وهناك أنواع عديدة من المحاكاة الحاسوبية. ميزة المشترك بينهما هو محاولة لتوليد عينة من سيناريوهات تمثيلية للنموذج الذي تعداد كامل لجميع الحالات الممكنة للنموذج ستكون باهظة أو المستحيل

متطلبات البيانات الخارجية من عمليات المحاكاة ونماذج تختلف على نطاق واسع. بالنسبة للبعض، قد يكون الإدخال فقط عدد قليل من أرقام (على سبيل المثال، محاكاة لالموجي من AC الكهرباء على الأسلاك)، في حين أن آخرين قد تتطلب تيرابايت من المعلومات (مثل نماذج الطقس والمناخ).

 

أيضا تختلف مصادر المدخلات على نطاق واسع:

وأخيرا، فإن الوقت الذي بيانات متاح يختلف:

بسبب هذا التنوع، ولأن أنظمة المحاكاة متنوعة لها العديد من العناصر المشتركة، وهناك عدد كبير من لغات المحاكاة المتخصصة. أشهرها قد يكون سيمولا (التي تسمى أحيانا سيمولا-67، وبعد عام 1967، عندما اقترح عليه). وهناك الآن العديد من الآخرين .

 

حتى الأخطاء الصغيرة في البيانات الأصلية يمكن أن تتراكم في الخطأ الكبير في وقت لاحق المحاكاة. في حين أن كل تحليل الكمبيوتر يخضع ل"GIGO" (القمامة في، القمامة خارج) التقييد، وهذا هو ينطبق بشكل خاص على المحاكاة الرقمية. في الواقع، كانت مراقبة هذه الأصيل، خطأ التراكمي في الأنظمة الرقمية المحفز الرئيسي لتطوير نظرية الفوضى .

 

نماذج حاسوبية يمكن تصنيفها وفقا لعدة أزواج مستقلة عن السمات، بما في ذلك:

وهناك طريقة أخرى لتصنيف النماذج هي أن ننظر إلى هياكل البيانات الأساسية. لمحاكاة-صعدت الوقت، هناك فئتين رئيسيتين:

معادلات تحدد العلاقات بين عناصر النظام المنمذجة ومحاولة للعثور على الدولة التي يكون النظام في حالة توازن. وغالبا ما تستخدم هذه النماذج في محاكاة النظم الفيزيائية، كما حاول قضية النمذجة أبسط قبل المحاكاة الديناميكية.

سابقا، تم تقديم بيانات الناتج من المحاكاة الحاسوبية في بعض الأحيان في جدول أو مصفوفة يظهر كيف تأثرت البيانات عن طريق العديد من التغييرات في معلمات المحاكاة. ويرتبط استخدام شكل مصفوفة لالاستخدام التقليدي لمفهوم المصفوفة في النماذج الرياضية . ومع ذلك، لاحظ علماء النفس وغيرهم أن البشر يمكن أن يرى بسرعة الاتجاهات من خلال النظر في الرسوم البيانية أو حتى الصور المتحركة أو الحركة الصور المتولدة من البيانات، كما هو معروض من قبل الحاسوب ولدت-الصور (CGI) الرسوم المتحركة. على الرغم من أن المراقبين لا يمكن قراءة بالضرورة أرقام أو صنبور الصيغ الرياضيات، من مراقبة مخطط الطقس تتحرك لأنها قد تكون قادرة على التنبؤ أحداث (و "رؤية وتوجه أن المطر طريقهم") أسرع بكثير من طريق مسح الجداول من المطر سحابة الإحداثيات . هذه الشاشات الرسومية المكثفة، التي تجاوز عالم الأرقام والصيغ، وأدى في بعض الأحيان أيضا إلى الإخراج الذي يفتقر إلى تنسيق الشبكة أو حذف الطوابع الزمنية، كما لو الشرود بعيدا جدا عن عرض البيانات الرقمية. اليوم، التنبؤ بالطقس نماذج تميل إلى التوازن وجهة نظر تتحرك غيوم المطر / الثلج ضد خريطة يستخدم إحداثيات رقمية والطوابع الزمنية رقمية للأحداث.

 

ويجري تطوير التطبيقات الأخرى من المحاكاة الحاسوبية CGI لعرضه بيانيا كميات كبيرة من البيانات، في الحركة، كما تحدث تغييرات خلال شوط المحاكاة.

 

 

أمثلة عامة من أنواع المحاكاة الحاسوبية في مجال العلوم، والتي هي مستمدة من وصف رياضي الأساسي:

أمثلة محددة من المحاكاة الحاسوبية التالي:

المحاكاة الحاسوبية لدراسة حساسية انتقائية من السندات التي كتبها كيمياء ميكانيكية خلال طحن من جزيئات عضوية.

ديناميكا الموائع الحسابية تستخدم المحاكاة لمحاكاة سلوك تدفق الهواء والماء والسوائل الأخرى. واحدة وسنتين ويتم استخدام نماذج ثلاثية الأبعاد. قد محاكاة نموذج أحادي البعد آثار مطرقة المياه في الأنابيب. يمكن استخدام نموذج ثنائي الأبعاد لمحاكاة سحب القوات على المقطع العرضي للجناح طائرة. محاكاة ثلاثية الأبعاد يمكن تقدير متطلبات التدفئة والتبريد للمبنى كبير.

فهم الإحصائية النظرية الجزيئية الحرارية هو أمر أساسي لارتفاع الحلول الجزيئية. تطور نظرية التوزيع المحتملة (PDT) يسمح هذا الموضوع المعقد لتكون مبسطة إلى أسفل إلى الأرض العروض من الناحية النظرية الجزيئية.

ملحوظة، ومثيرة للجدل في بعض الأحيان، والمحاكاة الحاسوبية المستخدمة في مجال العلوم وتشمل: Donella ميدوز " World3 المستخدمة في حدود النمو ، جيمس لوفلوك في Daisyworld وتوماس راي تييرا .

بيئات رسومية تم تطويرها لتصميم المحاكاة. تم إيلاء عناية خاصة للتعامل مع الأحداث (الحالات التي المعادلات المحاكاة ليست صحيحة ويجب أن تتغير). مشروع مفتوح المصدر المفتوح الفيزياء بدأ لتطوير المكتبات التي يمكن إعادة استخدامها لمحاكاة في جاوة ، جنبا إلى جنب مع من السهل جافا المحاكاة ، بيئة رسومية كاملة أن ينشئ رمز بناء على هذه المكتبات.

 

 

وتستخدم المحاكاة الحاسوبية في طائفة واسعة من السياقات العملية، مثل:

موثوقية والشعب الثقة في وضع المحاكاة الحاسوبية يعتمد على صحة من محاكاة النموذج ، وبالتالي التحقق والتثبت أمرا حاسم الأهمية في تطوير المحاكاة الحاسوبية. جانب هام آخر من المحاكاة الحاسوبية هو أن من استنساخ النتائج، وهذا يعني أن نموذج المحاكاة لا ينبغي أن تقدم إجابة مختلفة لكل التنفيذ. على الرغم من أن هذا قد يبدو واضحا، وهذا هو نقطة خاصة من الاهتمام في المحاكاة العشوائية ، حيث يجب أن تكون في الواقع أرقام عشوائية أرقام شبه عشوائية. استثناء من استنساخ والمحاكاة الإنسان في حلقة مثل محاكاة الطيران و ألعاب الكمبيوتر . هنا الإنسان هو جزء من المحاكاة ويؤثر على النتيجة بطريقة من الصعب، إن لم يكن مستحيلا، لإعادة إنتاج بالضبط الآن.

 

في التصحيح، محاكاة تنفيذ البرنامج تحت الاختبار (بدلا من تنفيذ أصلا) يمكن الكشف عن أكثر بكثير من أخطاء الجهاز نفسه يمكن الكشف عن و، في نفس الوقت، تسجيل معلومات التصحيح مفيدة مثل تعليمات أثر، التعديلات الذاكرة وتعول التعليمات. ويمكن لهذه التقنية أيضا الكشف عن تجاوز سعة المخزن المؤقت وما شابه ذلك "من الصعب للكشف عن" أخطاء وكذلك معلومات وأداء المنتجات ضبط البيانات.

 

وعلى الرغم من تجاهل أحيانا في المحاكاة الحاسوبية، من المهم جدا إجراء تحليل الحساسية لضمان دقة النتائج ويفهم بشكل صحيح. على سبيل المثال، وتحليل المخاطر المحتملة من العوامل المحددة لنجاح أي برنامج استكشاف حقول النفط ينطوي على الجمع بين عينات من مجموعة متنوعة من التوزيعات الإحصائية باستخدام طريقة مونتي كارلو . إذا، على سبيل المثال، واحدة من المعايير الأساسية (على سبيل المثال، فإن نسبة صافي الطبقات الحاوية للنفط) من المعروف أن الرقم كبير واحد فقط، ثم نتيجة للمحاكاة قد لا تكون أكثر دقة من الرقم واحد كبير، على الرغم من أنه قد ( مضلل) ستعرض وجود أربع شخصيات كبيرة

=== نموذج تقنيات المعايرة ===

 

من أجل إنتاج النماذج الجيدة التي يمكن استخدامها لتحقيق نتائج واقعية، وهذه هي الخطوات الضرورية التي يتعين اتخاذها من أجل ضمان أن محاكاة نماذج تعمل بشكل صحيح. نماذج المحاكاة يمكن استخدامها كأداة للتحقق من النظريات الهندسية، لكنها صالحة فقط إذا معايرتها. وبمجرد الحصول على تقديرات مرضية من المعلمات لجميع الموديلات، يجب فحص النماذج لضمان أن تكون أداء كاف وظائف المقصود. عملية التحقق من صحة تضع مصداقية النموذج من خلال إظهار قدرتها على تكرار أنماط حركة المرور الفعلية. أهمية التحقق من صحة النموذج تؤكد الحاجة إلى تخطيط دقيق والشمول والدقة في برنامج لجمع مدخلات البيانات التي لديه هذا الغرض. وينبغي بذل الجهود لضمان البيانات التي تم جمعها يتسق مع القيم المتوقعة. على سبيل المثال، في تحليل حركة المرور هو الحال بالنسبة للمهندس المرور لأداء زيارة الموقع للتحقق من التهم حركة المرور، وأصبح معتادا أنماط حركة المرور في المنطقة. سوف ينتج عنها من النماذج والتوقعات أن يكون هناك أفضل من البيانات المستخدمة لتقدير النموذج والتحقق من الصحة.

* [[محاكي (حاسوب)]]

* [[محاكاة بالحاسوب في الدراسات التنظيمية]]

* [[سيمولاشن إكس]]

 

http://www.cuideas.org/publications/ "إطار تخصيص الموارد لتجربة القائم على التحقق من النماذج العددية"، مجلة ميكانيكا المواد المتقدمة والهياكل (تايلور وفرانسيس).

 

{{مراجع}}

 

{{بداية المراجع}}

* R. فريغ وS. هارتمان، نماذج في العلوم . دخول في موسوعة ستانفورد للفلسفة ..

* AK هارتمان، الدليل العملي لالمحاكاة الحاسوبية ، سنغافورة: العالم العلمية ، 2009* S. Hartmann, [http://philsci-

* P. همفريز، توسيع أنفسنا: العلوم الحاسوبية، التجريبيه، والمنهج العلمي. أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد ، عام 2004.

{{نهاية المراجع}}

 

{{شريط بوابات|علوم|برمجيات}}

 

[[تصنيف:علوم حاسوبية]]

[[تصنيف:نمذجة علمية]]

[[تصنيف:واقع افتراضي]]