3. Имитационное моделирование: понятие имитационного моделирования (им), имитационного эксперимента, особенности имитационных систем. Случаи применения им, преимущества и недостатки. Этапы им.

Имитационное моделирование (ИМ) применяется для исследования и проектирования таких сложных систем и процессов, как предприятия, информационные сети, мировые динамики в экономике или экологии и т.д.

При имитационном моделировании реализующий модель алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы S во времени, причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы S.

Выполнение имитационной модели называется имитационным экспериментом (ИЭ). В ходе ИЭ компьютер имитирует функционирование системы и вычисляет все необходимые характеристики свойств, проявляемых системой.

ИЭ подобен натурному эксперименту. Однако он позволяет, в отличие от натурного метода, экспериментировать с системами, которых еще или уже нет, позволяет предсказывать поведение существующих систем в будущем, изучать их поведение в чрезвычайных условиях. Он дешевле и быстрее натурных экспериментов.

Особенности:

• Способность генерировать случайные возбуждения с требуемыми характеристиками

• Способность управлять модельным временем

• Способность накапливать и обрабатывать статистические данные

Случаи применения:

• Как средство изучения моделей

• В случае сложности реализации аналитической модели

• Если существует необходимость наблюдения системы в течение определенного периода времени, когда нет возможности наблюдать процесс в реальном времени; когда необходимо контролировать процесс путем ускорения или замедления

• При подготовке специалистов в тренинговых целях

• Как средство изучения новых ситуаций

Преимущества:

• Большие возможности примениния различных видов математического аппарата

• Динамический характер отображения поведения системы

• Учет случайных факторов

• Простота модификации модели

• Возможность исследования на множестве реализаций

• Высокий уровень детализации

• Отсутствие ограничений между параметрами имитационной модели, входными воздействиями и параметрами внешней среды

• Возможность исследования динамики взаимодействия компонентов системы

Недостатки:

• Большие трудовые и ресурсные затраты

• Принципиальная точность модели, измерить которую нет возможности

• Подобие модели и оригинала достигается только в характере протекания процесса

• Полученные результаты носят частный характер => для достоверности необходимо большое количество экспериментов => большие затраты

Этапы имитационного моделирования

1. выбор вычислительных факторов

2. выбор ПО моделирования (критерии)

- имеющиеся средства генерации случайных чисел и переменных,

- возможности отладки программной реализации модели,

- организация сбора статистических данных о работе модели,

- возможности отображения структуры моделируемой системы,

- возможности редактирования модели,

- наличие средств автоматизации создания программ,

- стоимость.

3. проверка достоверности схемы модели

4. кодировка программы модели

5. отладка отдельных частей и программы в целом

6. комплексная отладка и документирование (описание имитации модели)

Операционные системы

1. Понятие и основные функции ОС. Типы операционных систем.

2. Обзор современных ОС и операционных оболочек. Тенденции развития и примеры применения в профессиональной деятельности современных ОС.

3. Структура операционной системы. Ядро, драйверы, пользовательский и программный интерфейсы. Машинно-зависимые и машинно-независимые свойства ОС.

Компьютерная геометрия и графика

1. Компьютерная графика: понятие, основная задача, направления развития.

2. Виды компьютерной графики. Принцип получения, области применения, характерные особенности изображений каждого вида.

3. Графические примитивы и их атрибуты. Задачи и основные принципы геометрического моделирования объектов.

Цифровая обработка информации

1. Принципы хранения текстовой информации. Отличие текстовой информации от других видов информации.

2. Основные способы шифрования текстовых данных.

3. Способы хранения изображений на компьютере.

4. Основные способы частотной фильтрации изображений.

5. Виды шумов на цветных изображениях.

6. Особенности обработки цветных изображений.

7. Алгоритмы обнаружения разрывов яркостей изображений.

8. Методы сегментации на отдельные области в изображении.

Управление данными