Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов
изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу
их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, в тех случаях когда реальные эксперименты затруднены из-за
финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат.
Логичность и формализованность компьютерных моделей
позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого
объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик
моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий.
Построение
компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений
или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов - сначала создание
качественной, а затем и количественной модели. Компьютерное же моделирование
заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере,
целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов
моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости,
последующее уточнение модели и т. д.
К основным этапам компьютерного моделирования
относятся:
постановка
задачи, определение объекта моделирования;
разработка
концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных
актов взаимодействия;
формализация,
то есть переход к математической модели; создание алгоритма и написание
программы;
планирование
и проведение компьютерных экспериментов;
анализ и
интерпретация результатов.
Различают аналитическое и имитационное моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные)
модели реального объекта в виде алгебраических, дифференциальных и других
уравнений, а также предусматривающих осуществление однозначной вычислительной
процедуры, приводящей к их точному решению. При имитационном моделировании
исследуются математические модели в виде алгоритма(ов),
воспроизводящего функционирование исследуемой системы путем последовательного
выполнения большого количества элементарных операций.Проведение реальных экспериментов с экономическими
системами, требует значительных затрат и вряд ли осуществимо на практике. Имитация - это компьютерный
эксперимент, который проводится с моделью системы, а не с самой системой. Для построения модели систему необходимо
описать, выбрав совокупность входных (независимых) переменных {x1,x2,…xn}, задать закон
изменения - функциональную зависимость F и определить выходные данные
(показатели) Y . Тогда математическая модель системы или процесса имеет вид:
Y=F(x1, x2,…xn) (1)
Часто
имеется некоторая неопределенность в установлении конкретных значений входных
переменных (например, в прогнозных моделях). Такие переменные называют
стохастическими. Стохастические переменные - это переменные, значения которых не могут быть
точно установлены или предсказаны.
При оценке
риска инвестиционных проектов, как правило, используют прогнозные данные об
объемах продаж, затратах, ценах и т.д.
Если одна или несколько входных независимых переменных модели являются
стохастическими, то и выходные зависимые переменные тоже будут стохастическими
переменными. Такая неопределенность в отношении выходных параметров модели
вводит в процесс принятия решений (поддерживаемый этой моделью) элемент риска.
То есть когда такое решение будет принято, будет существовать вероятность того,
что оно приведет к иным, чем ожидалось, результатам. Эта вероятность (или
неопределенность) и составляет элемент риска при принятии решений.
Стохастическую имитацию часто называют методом Монте-Карло.
Имитационное моделирование - техника
численных экспериментов, с помощью которых можно получить эмпирические оценки степени
влияния различных факторов - исходных величин, которые
точно не определены, на зависящие от них результаты - показатели.
Не зная
точных исходных данных, используя компьютерные технологии, мы имеем возможность
непрерывно и случайным образом генерировать значения исходных величин xi, (i=1,2,...,n) и затем рассчитывать значения выходной переменной Y. Для
оценки характеристик исследуемых совокупностей
xi и Y
используется аппарат теории вероятности и теории случайных функций. Понятие
случайной величины. G
Целью
имитационного моделирования является построение вероятностных распределений для
возможных значений выходной стохастической переменной при случайном изменении
входных стохастических переменных {xi, }.
Компьютерный (численный) эксперимент - это эксперимент над математической моделью
объекта исследования на ЭВМ, который состоит в том что, по одним параметрам
модели вычисляются другие ее параметры и на этой основе делаются выводы о
свойствах объекта, описываемого математической моделью. Данный вид эксперимента
можно лишь условно отнести к эксперименту, потому как он не отражает природные
явления, а лишь является численной реализацией созданной человеком
математической модели. Действительно, при некорректности в мат. модели - ее
численное решение может быть строго расходящимся с физическим экспериментом.