Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем. Дворецкий Д.С - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

влечет за собой перепрограммирование моделирующего алгоритма. Ясно, что процесс моделирования в
этом случае не будет эффективным, если не обеспечить его гибкости. Для этой цели можно использо-
вать формальные схемы, описывающие классы математических моделей из определенной предметной
области, поскольку программировать тогда нужно функционирование данной схемы, а не описываемые
ею частные модели.
Создав триаду «модель–алгоритм–программа», исследователь получает в руки универсальный,
гибкий и сравнительно недорогой инструмент, который вначале отлаживается, тестируется в «пробных»
вычислительных экспериментах. После того как адекватность триады исходному технологическому
объекту удостоверена, с моделью можно проводить разнообразные «опыты», дающие все требуемые
качественные и количественные свойства и характеристики объекта. Процесс компьютерного модели-
рования сопровождается улучшением и уточнением, по мере необходимости, всех звеньев триады.
Обратимся теперь к блоку 7. Вычислительный эксперимент – это собственно проведение расчетов
на ЭВМ и получение информации, представляющей интерес для исследователя. Конечно, точность этой
информации определяется достоверностью, прежде всего, модели, моделирующего алгоритма и про-
граммы ЭВМ. Именно по этой причине в серьезных прикладных исследованиях нигде не начинают вес-
ти полномасштабные расчеты сразу же по только что написанной программе. Им всегда предшествует
период проведения тестовых расчетов. Они необходимы не только для того, чтобы "отладить" програм-
му, то есть отыскать и исправить все ошибки и опечатки, допущенные как при создании алгоритма, так
и при его программной реализации. В этих предварительных расчетах тестируется также сама матема-
тическая модель, выясняется ее адекватность исследуемому объекту. Для этого проводится расчет неко-
торых контрольных экспериментов, по которым имеются достаточно надежные измерения. Сопоставле-
ние этих данных с результатами расчетов позволяет уточнить математическую модель, обрести уверен-
ность в правильности предсказаний, которые будут получены с ее помощью.
Только после проведения длительной кропотливой работы в вычислительном эксперименте насту-
пает фаза прогноза (имитации) – с помощью компьютерной модели предсказывается поведение иссле-
дуемого объекта в условиях, где натурные эксперименты пока не проводились или где они вообще не-
возможны.
Важное место в вычислительном эксперименте занимает обработка результатов расчетов, их все-
сторонний анализ и, наконец, выводы. Эти выводы бывают в основном двух типов: или становится ясна
необходимость уточнения модели, или результаты, пройдя проверку, передаются заказчику. При опти-
мизации или проектировании технологического объекта из-за сложности и высокой размерности мате-
матической модели проведение расчетов по описанной выше схеме может оказаться чересчур дорогим.
И здесь идут на упрощение модели, на построение своего рода инженерных методик (формул), но опи-
рающихся на сложные модели и расчеты и дающих возможность получить необходимую информацию
значительно более дешевым способом. При этом проводится огромная предварительная работа по ана-
лизу сложных моделей, квинтэссенцией которой и являются простые на первый взгляд формулы.
При массовом использовании методов компьютерного моделирования в технических проектах сле-
дует добиваться резкого сокращения сроков разработки моделей, обеспечивающих различные этапы
проектирования. Решение этой задачи возможно при соответствующем уровне развития технологии
компьютерного моделирования.
Технология компьютерного моделирования является основой целенаправленной деятельности,
смысл которой состоит в обеспечении возможности фактического эффективного выполнения на ЭВМ
исследований функционирования сложных систем. С ее помощью организуются действия исследовате-
ля на всех этапах его работы с моделями, начиная от изучения предметной области и выделения моде-
лируемой проблемной ситуации и кончая построением и реализацией компьютерных экспериментов
для анализа поведения системы.
Говоря о технологии моделирования, следует отметить два важных аспекта:
1) методологическую составляющую технологии как науки, занимающейся выявлением закономер-
ностей, применение которых на практике позволяет находить наиболее эффективные и экономичные
приемы компьютерного моделирования биотехнологических объектов (систем) на ЭВМ;
2) прикладные цели и задачи технологии как искусства, мастерства, умения достигать в ходе ком-
пьютерного моделирования сложных биотехнологических объектов практически полезных результатов.
В процессе преобразования знаний о биотехнологической системе в ее математическую модель мы
должны определить: назначение модели; какие компоненты системы должны быть включены в состав

Страницы