Развитие компьютерного моделирования и области его применения

Моделирование имеет многовековую историю, это неотъемлемая сторона человеческой деятельности. Исторически моделирование имеет широкий диапазон применения – от живописи до математического моделирования сложных систем. По существу, история науки и техники – это история развития моделирования явлений, процессов и объектов. Моделирование как познавательный прием неотделимо от развития знания. Таким образом, понятия «моделирование», «модель» играли жизненно важную роль в деятельности человечества с тех пор, как оно стало стремиться к пониманию и изменению окружающей среды [1, с. 6].

Рассмотрим основные понятия моделирования. Слово «модель» (от лат. modelium) означает «мера», «способ», «сходство с какой-то вещью».

Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и понимается некий материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.

Модели играют важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин, зданий или электрических цепей.

В настоящее время компьютерное моделирование используется для проведения исследований в таких направлениях как: прогнозирование землетрясений, погоды и климата, экологии, моделирование транспортных систем, архитектура и прочие.

Компьютерные модели стали уже обычным инструментом математического моделирования и применяются в физике, химии, биологии, социологии и т. д.

Модели в информатике создаются с целью изучения сложных систем и для создания компьютерных программ.

В жизни компьютерные модели часто встречаются в таких областях как медицина. Медицинская диагностика - компьютерные томографы используют математические алгоритмы для создания 3D изображений внутренних органов.

Выделяются следующие типы систем автоматизированного проектирования [2, с. 747-750]:

• CAD (Computer Aided Design) – конструирование с использованием компьютерных технологий и программ в зависимости от одного из трех уровней их сложности: Первый уровень: решение программами задач плоского черчения; Второй уровень: решение задач пространственного моделирования; Третий уровень: здесь программные продукты, представляющие собой сложные многофункциональные системы, которые позволяют создавать полный комплект технической документации, имеющий возможности параметрического моделирования. – CAM (Computer Aided Modeling) – создание производственных процессов систем компьютерного моделирования и дальнейшего использования программных пакетов, для генерации кодов станков с числовым программным управлением.
• PDM (Product Data Management) – концепция единого информационного пространства между всевозможными производственными подразделениями, которое призвано для оптимизации общего управления производственным процессом [2, с. 747-750].
• CAE (Computer Aided Engineering) – проведение компьютерными программами инженерных расчётов. К ним имеют отношение программы для кинематического и динамического анализа, а также программы, используемые для расчёта различных параметров сплошных сред (напряжённые состояния, деформации, теплообмен, потоки жидкости и другое) [2, с. 747-750].
• PLM (Product Lifecyle Management) – единое информационное пространство, образованное на основе функциональных возможностей PDM и ERP (организация системы электронного документооборота). Кроме выше перечисленных, заслуживают внимание также: CALS, SDM, CIM– Computer Integrated Manufacturing [2, с. 747-750].
• CAPP– Computer Aided Process Planning, CRM– Customer Relationship Management и другие. Примерами благополучного внедрения систем автоматизированного проектирования мировых производителей в России являются такие программы, как Siemens PLM Software (Unigraphics, NX, TeamCenter, Tecnomatrix), Autodesk (AutoCad, Inventor), Dassault Systemes (CATIA, SolidWorks, SIMULIA) и другие [2, с. 747-750].

Информационные системы и моделирование не стоит на месте, сегодня каждый человек не может представить, что вместо навигационной системы, будет использовать бумажную карту. Навигаторы используют математические модели для определения местоположения и прокладки маршрутов.

Также составление прогноза погоды, не обходится без компьютерного математического моделирования. На основе собранных данных происходит обработка с помощью сложных математических моделей, которые описывают физические процессы в атмосфере, учитываются термодинамика, гидродинамика и другое.

Компьютерное моделирование – это неотъемлемый инструмент в науке и промышленности, который обеспечивает значительные прорывы в работе сложных систем. Развитие технологий увеличивает точность, скорость и сложность моделирования. Конечно же не нужно переступать грань, которая заменит естественный интеллект искусственным, а интуицию – уравнениями. Должно быть место, как для моделирования, так и для естественных процессов в жизни человека.