Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем. Дворецкий Д.С - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

плуатационных режимов, анализе надежности и прогнозировании отказов и аварийных ситуаций, а
также при оценке возможностей форсирования характеристик и модернизации технических устройств,
технологических процессов, аппаратов и систем биотехнологии. Компьютерное моделирование биотех-
нологических систем опирается на методологию, технологию и алгоритмизацию разработки компью-
терных моделей с учетом показателей информационной неопределенности; организацию проведения
компьютерного эксперимента с моделью и мультимедийного представления результатов; развитие по-
ложений интеллектуального моделирования, включающего вопросы диагностики состояния и прогно-
зирования эволюции систем и компьютерного анализа причинно-следственных связей на микро- и мак-
роуровнях; отслеживание динамики функционирования основных элементов биотехнологических сис-
тем, позволяющей принимать оптимальные решения в режиме оперативного управления.
Собственно компьютерное моделирование представляет собой процесс конструирования модели
реального объекта (системы) и постановки вычислительных экспериментов на этой модели с целью ли-
бо понять (исследовать) поведение этой системы, либо оценить эффективность различных стратегий
(алгоритмов) ее функционирования с помощью реализуемых на компьютерах вычислительно-
логических алгоритмов. Таким образом, процесс компьютерного моделирования включает и конструи-
рование модели, и ее применение для решения поставленной задачи: анализа, исследования, оптимиза-
ции или синтеза (проектирования) биотехнологических процессов, аппаратов и систем.
В настоящее время компьютерное моделирование стало составной частью общих подходов, харак-
терных для современных информационных технологий. Принципиально важно то, что компьютерное
моделирование позволило объединить формальное и неформальное мышление и естественным образом
сочетать способность ЭВМ во много раз быстрее, точнее и лучше человека делать формальные арифме-
тические операции, отслеживать логические цепочки с удивительными свойствами человеческого ин-
теллекта – интуицией, способностью к ассоциациям и т.д. [3]. Не менее важно и то, что современные
средства интерфейса дают возможность вести с ЭВМ диалог – анализировать альтернативы, проверять
гипотезы, экспериментировать с математическими моделями.
Практическая реализация возможностей компьютерного моделирования существенно повышает
эффективность инженерных разработок особенно при создании принципиально новых, не имеющих
прототипов технологических машин и приборов, материалов и технологий, что позволяет сократить за-
траты времени и средств на использование в технике и технологиях передовых достижений физики, хи-
мии, механики и других фундаментальных наук. Отмеченные возможности компьютерного моделиро-
вания еще далеко не исчерпаны, представляются достаточно перспективными и поэтому заслуживают
детального рассмотрения.
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ И КОМПЬЮТЕРНОМ МОДЕЛИ-
РОВАНИИ
Изучая сложные технологические процессы, аппараты и физико-химические явления, мы не можем
учесть все факторы: какие-то оказываются существенными, а какими-то можно пренебречь. При этом
выдвигается система допущений (гипотез), которая тщательно обосновывается и позволяет выявить и
учесть при математическом описании наиболее характерные черты исследуемого объекта. В результате
формируется математическая модель исследуемого технологического объекта.
В процессе компьютерного моделирования исследователь имеет дело с тремя объектами: системой
(реальной, проектируемой, воображаемой), математической моделью и программой ЭВМ, реализующей
алгоритм решения уравнений модели. Традиционная схема компьютерного моделирования как единого
процесса построения и исследования модели, имеющего соответствующую программную поддержку,
может быть представлена в виде совокупности этапов. Исходя из того, что компьютерное моделирова-
ние применяется для исследования, оптимизации и проектирования реальных технологических объек-
тов (систем), можно выделить следующие этапы этого процесса [4]:
1) определение объекта – установление границ, ограничений и измерителей эффективности функ-
ционирования объекта;
2) формализацию объекта (построение модели) – переход от реального объекта к некоторой логи-
ческой схеме (абстрагирование);
3) определение объекта – установление границ, ограничений и измерителей эффективности функ-
ционирования объекта;

Страницы