Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕ́НТ

  • рубрика

    Рубрика: Математика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 6. Москва, 2006, стр. 161

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: А. П. Михайлов, Б. Н. Четверушкин

ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕ́НТ, экс­пе­ри­мент (ис­пы­та­ние, опыт, тест), про­во­ди­мый не над ис­ход­ным ре­аль­ным объ­ек­том, а над ма­те­ма­тич. (ин­фор­ма­ци­он­ной, ими­та­ци­он­ной) мо­де­лью объ­ек­та с по­мо­щью вы­чис­лит. и ло­гич. про­це­дур, осу­ще­ст­в­ляе­мых со­от­вет­ст­вую­щи­ми про­грамм­ны­ми сред­ст­ва­ми на вы­чис­лит. сис­те­мах (ком­пь­ю­те­рах). Близ­ки­ми к В. э. по­ня­тия­ми яв­ля­ют­ся чис­лен­ный, ма­те­ма­тич., ими­та­ци­он­ный и си­му­ля­ци­он­ный экс­пе­ри­мен­ты на ком­пь­ю­те­рах.

В. э. слу­жит осн. ин­ст­ру­мен­том мо­де­ли­ро­ва­ния ма­те­ма­ти­че­ско­го, со­еди­няю­щим в се­бе силь­ные сто­ро­ны тра­ди­ци­он­ных тео­ре­тич. и экс­пе­рим. ме­то­дов и по­зво­ляю­щим на ос­но­ве имею­щих­ся мо­де­лей и про­грамм­ных средств про­во­дить на­прав­лен­ные ис­сле­до­ва­ния круп­ных на­уч­ных, тех­нич., эко­ло­гич. и со­ци­аль­но-эко­но­мич. за­дач. Ра­бо­та не с са­мим объ­ек­том (яв­ле­ни­ем, про­цес­сом), а с его мо­де­лью по­зво­ля­ет от­но­си­тель­но бы­ст­ро, безо­пас­но и без су­ще­ст­вен­ных за­трат ис­сле­до­вать его свой­ст­ва и по­ве­де­ние в лю­бых си­туа­ци­ях. В то же вре­мя В. э. над аде­к­ват­ны­ми мо­де­ля­ми по­зво­ля­ет под­роб­но и глу­бо­ко изу­чать объ­ек­ты в дос­та­точ­ной пол­но­те, не­дос­туп­ной чис­то тео­ре­тич. под­хо­дам. Напр., В. э. с мо­де­ля­ми ле­тат. ап­па­ра­тов су­ще­ст­вен­но со­кра­ща­ют чис­ло и сро­ки ре­аль­ных экс­пе­ри­мен­тов над ни­ми в аэ­ро­ди­на­мич. тру­бах, да­ют пол­ную ко­ли­че­ст­вен­ную кар­ти­ну их об­те­ка­ния возд. по­то­ком при лю­бых ско­ро­стях и уг­лах ата­ки, по­зво­ля­ют вы­би­рать кон­ст­рук­ции с нуж­ны­ми свой­ст­ва­ми; из В. э., ис­поль­зую­щих мо­де­ли рас­про­стра­не­ния за­гряз­не­ний ок­ру­жаю­щей сре­ды, оп­ре­де­ля­ют­ся эко­ло­ги­че­ски до­пус­ти­мые спо­со­бы раз­ме­ще­ния и ре­жи­мы функ­цио­ни­ро­ва­ния пром. пред­при­ятий; В. э. с мо­де­ля­ми эко­но­мич. сис­тем яв­ля­ют­ся од­ним из осн. ме­то­дов про­гно­зи­ро­ва­ния ди­на­ми­ки со­ци­аль­но-эко­но­мич. по­ка­за­те­лей.

При про­ве­де­нии круп­но­мас­штаб­ных В. э. раз­ли­ча­ют две фа­зы: от­лад­ку, на­строй­ку, ка­либ­ров­ку мо­де­лей и про­грамм; ком­пь­ю­тер­ные экс­пе­ри­мен­ты с мо­де­ля­ми как с са­мо­сто­ят. объ­ек­та­ми, за­ме­няю­щи­ми ис­ход­ные.

Осу­ще­ст­в­ле­ние пол­но­мас­штаб­ных В. э. не­воз­мож­но без опо­ры на тео­ре­тич. ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния ма­те­ма­тич. (в осн. не­ли­ней­ных) мо­де­лей, на совр. дос­ти­же­ния вы­чис­лит. ма­те­ма­ти­ки, сис­тем­но­го и при­клад­но­го про­грам­ми­ро­ва­ния и ин­фор­ма­ти­ки.

Эле­мен­ты В. э. ис­поль­зо­ва­лись уже в Древ­нем ми­ре при ре­ше­нии строи­тель­ных и гид­ро­тех­нич. за­дач. В свя­зи с ус­пе­ха­ми ма­те­ма­ти­ки, ме­ха­ни­ки, ас­тро­но­мии и по­яв­ле­ни­ем эле­мен­тар­ных вы­числит. средств (таб­ли­цы ло­га­риф­мов, пер­вые вы­чис­лит. уст­рой­ст­ва) сфе­ра при­ме­не­ния В. э. рас­ши­ри­лась. При­ме­ром В. э. мо­жет слу­жить от­кры­тие пла­не­ты Неп­тун в ре­зуль­та­те вы­чис­ле­ний (У. Ле­ве­рье, 1846). В 1-й пол. 20 в. В. э. ис­поль­зо­ва­лись при про­ек­ти­ро­ва­нии не­ко­то­рых стро­ит. и авиац. кон­ст­рук­ций. По­яв­ле­ние пер­вых ЭВМ в кон. 1940-х – нач. 1950-х гг. при­ве­ло к бур­но­му раз­ви­тию В. э. в СССР и США в це­лях реа­ли­за­ции ра­кет­но-ядер­ных про­грамм. В 1960–70-х гг. сфе­ра при­ме­не­ния В. э. рас­ши­ря­лась, ох­ва­ты­вая не толь­ко фун­дам. нау­ки и спец. при­ло­же­ния, но и об­лас­ти, свя­зан­ные с про­из-вом про­дук­ции гражд. на­зна­че­ния (ав­то­мо­би­ле­строе­ние, бы­то­вая тех­ни­ка, соз­да­ние и про­из-во ле­карств и др.). В этот пе­ри­од про­изош­ло вы­де­ле­ние кру­га во­про­сов, свя­зан­ных с В. э., в са­мо­сто­ят. на­уч. на­прав­ле­ние, в СССР впер­вые за­ре­ги­ст­ри­ро­ва­но от­кры­тие, сде­лан­ное на ос­но­ве В. э. – «эф­фект Т-слоя» (Гос. ре­естр от­кры­тий СССР, 27.2.1968 г., № 55); воз­ник­ли но­вые на­уч. дис­ци­п­ли­ны – вы­чис­лит. фи­зи­ка, вы­чис­лит. био­ло­гия и др. В 1980–90-х гг., в свя­зи с по­яв­ле­ни­ем пер­со­наль­ных ком­пь­ю­теров и даль­ней­шим усо­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем мо­де­лей и про­грамм­ных средств, В. э. ста­ли дос­туп­ны­ми ши­ро­ко­му кру­гу учё­ных, ин­же­не­ров, кон­ст­рук­то­ров, а так­же спе­циа­ли­стов, обес­пе­чи­ваю­щих соз­да­ние и функ­цио­ни­ро­ва­ние сис­тем под­держ­ки при­ня­тия ре­ше­ний, в т. ч. в гу­ма­ни­тар­ной сфе­ре. Воз­ник­ла раз­витая ин­фра­струк­ту­ра под­держ­ки В. э.; так, обо­рот рын­ка про­грамм­ных про­дук­тов для В. э., вклю­чаю­щих сред­ст­ва рас­па­рал­ле­ли­ва­ния вы­чис­ли­тель­ных про­це­дур на вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ных ком­пь­ю­те­рах, оце­ни­вал­ся в де­сят­ки млрд. долл. США в год (2000–02).

Лит.: Са­мар­ский А. А. Ма­те­ма­ти­че­ское мо­де­ли­ро­ва­ние и вы­чис­ли­тель­ный экс­пе­ри­мент // Вест­ник АН СССР. 1979. № 5; Мои­се­ев Н. Н. Ма­те­ма­ти­че­ские за­да­чи сис­тем­но­го ана­ли­за. М., 1981; Крас­но­ще­ков П. С., Пет­ров А. А. Прин­ци­пы по­строе­ния мо­де­лей. М., 1983; До­род­ни­цын А. А. Ин­фор­ма­ти­ка: пред­мет и за­да­чи // Ки­бер­не­ти­ка. Ста­нов­ле­ние ин­фор­ма­ти­ки. М., 1986; Са­мар­ский А. А., Ми­хай­лов А. П. Ма­те­ма­ти­че­ское мо­де­ли­ро­ва­ние. Идеи, ме­то­ды, при­ме­ры. 2-е изд. М., 2001; Чет­ве­руш­кин Б. Н. Вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ные мно­го­про­цес­сор­ные вы­чис­ли­тель­ные сис­те­мы // Вест­ник РАН. 2002. Т. 72. № 9.

Вернуться к началу