24. Характерные особенности машинного (компьютерного) эксперимента по сравнению с другими видами экспериментов.
Машинный эксперимент с моделью системы S при ее исследова¬нии и проектировании проводится с целью получения информации о характеристиках процесса функционирования рассматриваемого объекта.
Эта информация может быть получена как для анализа характеристик, так и для их оптимизации при заданных ограничени¬ях, т. е. для синтеза структуры, алгоритмов и параметров системы S. В зависимости от поставленных целей моделирования системы S на ЭВМ имеются различные подходы к организации имитацион¬ного эксперимента с машинной моделью Мм. Основная задача планирования машинных экспериментов — получение необходимой информации об исследуемой системе S при ограничениях на ресур¬сы (затраты машинного времени, памяти и т. п.).
Компьютерный эксперимент представляет собой процесс использования модели с целью получения и анализа интересующей исследователя информации о свойствах моделируемой системы.
Эксперимент требует затрат труда и времени и, следовательно, финансовых затрат. Чем больше мы хотим получить информации от эксперимента, тем он дороже.
Частные задачи машинных экспериментов:
задачи уменьшения затрат машинного времени на моделирование,
увеличения точности и достоверности результатов моделирования,
проверки адекватности модели и т. д.
Преимуществом машинных экспериментов перед натурным яв¬ляется возможность полного воспроизведения условий эксперимен¬та с моделью исследуемой системы S. Сравнивать две альтер-нативы возможно при одинаковых условиях, что достигается, на¬пример, выбором одной и той же последовательности случайных чисел для каждой из альтернатив. Существенным достоинством перед натурными является простота прерывания и возобновления машинных экспериментов, что позволяет применять последователь¬ные и эвристические приемы планирования, которые могут оказать¬ся нереализуемыми в экспериментах с реальными объектами. При работе с машинной моделью Мм всегда возможно прерывание эксперимента на время, необходимое для анализа результатов и принятия решений об его дальнейшем ходе (например, о необ¬ходимости изменения значений параметров модели Мм).
Недостатком машинных экспериментов является то, что часто возникают трудности, связанные с наличием корреляции в выход¬ных последовательностях, т. е. результаты одних наблюдений зави¬сят от результатов одного или нескольких предыдущих, и поэтому в них содержится меньше информации, чем в независимых наблюде¬ниях. Так как в большинстве существующих методов планирования экспериментов предполагается независимость наблюдений, то мно¬гие из этих методов нельзя непосредственно применять для машин¬ных экспериментов при наличии корреляции.
План эксперимента определяет:
объем вычислений на компьютере;
порядок проведения вычислений на компьютере;
способы накопления и статистической обработки результатов моделирования.
Планирование экспериментов имеет следующие цели:
сокращение общего времени моделирования при соблюдении требований к точности и достоверности результатов;
увеличение информативности каждого наблюдения;
создание структурной основы процесса исследования.
Таким образом, план эксперимента на компьютере представляет собой метод получения с помощью эксперимента необходимой информации.
Конечно, можно проводить исследования и по такому плану: исследовать модель во всех возможных режимах, при всех возможных сочетаниях внешних и внутренних параметров, повторять каждый эксперимент десятки тысяч раз - чем больше, тем точнее!
Очевидно, пользы от такой организации эксперимента мало, полученные данные трудно обозреть и проанализировать. Кроме того, большими будут затраты ресурсов, а они всегда ограничены.
Весь комплекс действий по планированию эксперимента разделяют на две самостоятельные функциональные части:
стратегическое планирование - разработка условий проведения эксперимента, определение режимов, обеспечивающих наибольшую информативность эксперимента.
тактическое планирование - обеспечивает достижение заданных точности и достоверности результатов.