Компьютерное моделирование. Мысленный и компьютерный эксперимент

Компьютерное моделирование появилось изначально в метеорологии и ядерной физике, однако сегодня его применение значительно расширилось. Ярким примером этого служит "глобальное моделирование", в котором мир представляется в качестве совокупности подсистем, которые, в свою очередь, активно взаимодействуют между собой. Здесь подразумевается население, общество, экономическая составляющая, производство продовольственных товаров, инновационный комплекс, ресурсы природы, среда обитания, страны, регионы мира. Развитие и взаимное действие этих подсистем и обуславливают динамику мира.

Совершенно очевидно и логично говорить о том, что эта сверхсложная система, которая включает в себя взаимодействия разных уровней, не только линейных, но и перекрёстных. Построить ВИО-тип модели для такой системы не представляется возможным. Выход в такой ситуации следующий: создать полидисциплинарную группу (группу, которая состоит из специалистов в разных сферах), которая сможет придумать блок-схему из огромного числа элементов и связей. После чего эта модель формируется в математическую компьютерную модель, которая представляет моделируемую систему с разных сторон и значений. В итоге получается модель, которая позволят проводить численные эксперименты, т.е. такие, которые подобны реальному сложному эксперименту. Это достигается посредством эксперимента со стороны создания моделей объектов и процессов, отладки и выполнения.

Мысленный и компьютерный эксперимент

Мысленный и компьютерный эксперименты имеют определённую схожесть. В компьютерном эксперименте отрабатывается компьютерная модель аналогичная ВИО-модели в мысленном ВИО-эксперименте. В обоих вариантах исследование посредством эксперимента представляется как элемент поиска адекватной теоретической модели. Смысл этого поиска заключается в том, что для первого необходимо подобрать ПИО и взаимодействия, а для второго – элементы и связи. Из всего этого вывод такой: результатом активной исследовательской деятельности в обеих ситуациях может стать новое полученное знание. В силу этого, можно утверждать, что компьютерные модели и теоретические ВИО-модели соответствуют друг другу, а средством для их построения в таком случае выступает компьютерный эксперимент. При этом стоит понимать, что экспериментирование осуществляется с моделью, но не с явлением.

Реальный эксперимент может выступать источником изменений в самом явлении. Такое возможно в физике и некоторых других естественных науках в ходе лабораторных явлений. Иногда этого бывает достаточно для создания ВИО-модели. Далее задача состоит в том, чтобы уточнить её параметры. В такой ситуации компьютерная модель имеет более примитивное применение. Нахождение ответов в сложных уравнениях, которые описывают физическую или техническую систему, а также определение параметров для систем, в которых ВИО-модель уже известна. Такой процесс носит название "численный эксперимент".

Физические эксперименты явлений

Физика как наука также изучает явления, которые требуют изучения ещё до того, как окажутся в лаборатории. В качестве примера могут служить выделения ядерной энергии или формирование элементарных частиц. Данная ситуация проявляется:

• В перечисленных ранее для мысленного эксперимента ситуациях экономической или технической сложности реального эксперимента.
• Ввиду отсутствия ВИО-модели. Иначе говоря, отсутствие теории явления.

Ядерная физика и физика элементарных частиц хранит в себе оба случая. Такая ситуация по своему положению схожа с "глобальным моделированием". Выход один: проведение эксперимента с теоретическими моделями посредством компьютерного моделирования. Именно поэтому можно говорить о том, что ядерная физика является колыбелью компьютерного моделирования.

Компьютерный эксперимент и компьютерные модели относительно "глобального моделирования" соответствуют мысленному ВИО-эксперименту и теоретическим ВИО-моделям явления.

Из этого определения следует, что существует возможность манипулирования с двумя сторонами. В реальном эксперименте опыт происходит с явлением, а в мысленном и компьютерном, который рассматривается как мысленный, экспериментируют с моделью. Но и в том и другом случае, конечная цель заключается в получении нового знания. Но стоит заметить, что оно должно иметь вид адекватной теоретической модели.