Мартин Ф. Моделирование на вычислительных машинах.
Пер. с англ., под редакцией И. Н. Коваленко. М. Изд-во «Советское радио», 1972, 288 стр., т: 18500 экз., ц. 1 р. 31 к.
В книге рассматриваются практические вопросы, связанные с решением инженерных задач методом моделирования на электронных вычислительных машинах. Кроме того, дается элементарное введение в статистические методы, положенные в основу моделирования. Излагаются общие методы и методики построения моделей с момента формулирования задачи до ее решения. Приведено большое число примеров.
Книга адресуется инженерам, программистам, специалистам в области вычислительной техники и всем, интересующимся практикой моделирования на ЭВМ. 12 табл., 68 рис., библ. 405 назв.
От редактора перевода
В последние два десятилетия чрезвычайно расширился круг задач, решаемых методом моделирования на быстродействующих вычислительных машинах. Наряду с имеющейся специальной литературой по этому вопросу большой интерес представляют книги популярного характера, дающие читателю общее представление о теоретических и практических задачах, связанных с разработкой математических моделей реальных явлений и реализацией их на ЭВМ.
Именно этой цели служит предлагаемая советскому читателю книга американского специалиста Ф. Мартина. Важными достоинствами книги являются наличие в ней большого числа примеров, а также простота и доступность
изложения.
Jiu.rts.cnn л.
Перевод сделан с некоторыми сокращениями.
В процессе редактирования книги было устранено значительное число погрешностей оригинального издания, в том числе математических неточностей.
И. Н. Коваленко
Предисловие
Наблюдение за развитием моделирования с помощью цифровых вычислительных машин на протяжении более 10 лет, начиная с первых его шагов до настоящего момента, является не менее увлекательным, чем непосредственное участие в этой работе. По сравнению с современным уровнем первые попытки моделирования могут показаться простыми и даже наивными. В действительности это совсем не так, ибо первые работы в этой области были столь же смелыми и требовали такого же напряжения сил, как и решение проблем сегодняшнего дня. Зачастую забывают, что эти первоначальные этапы обязательно присутствуют в создании и развитии любого средства или метода.
Развитие моделирования с помощью цифровых вычислительных машин происходило параллельно с развитием самих электронных цифровых вычислительных машин, что обусловливалось их тесной взаимосвязью. Совершенствуясь и развиваясь от простых вычислительных устройств 40-х годов до современного сложного устройства, вычислительные машины сохранили те же основные элементы: блок памяти, арифметический блок, блок управления, устройство ввода и вывода. Точно так же остались неизменными и основные составные части процесса моделирования: во всех моделях используются математические методы, логические схемы, детерминированные или недетерминированные модели, либо и то и другое. Эти основные элементы не изменились, несмотря на новые области применения моделирования, на его усовершенствование и создание новыхч и эффективных машинных языков.
Все это, однако, не исключает возможности в будущем коренного изменения как метода моделирования, так и области его приложения. Более того, мы должны ожидать и предвидеть эти события. В настоящее время моделирование с помощью вычислительных машин применяется при решении задач техники, физики, биологии, исследования 6
операций, при анализе систем в промышленности, торговле, в военном и административном деле, в системе образования,
социологии и т. п.
Быстрые успехи этого метода в различных областях потребовали обобщения основных принципов и способов его применения. Таким образом, возникла необходимость в книге, которую без труда могли бы использовать специалисты, студенты, а также все те, кто начинает работать в области моделирования. Сознание такой необходимости и побудило меня написать эту работу, которая должна оказать помощь новичкам и обобщить необходимый справочный материал, нужный специалистам.
Книга «Моделирование на вычислительных машинах» содержит описание различных методов и средств, таких, например, как статистические методы и программирование для вычислительных машин; однако в ней не делается попытка их исчерпывающего изложения. В работе рассматриваются способы построения моделей, начиная с формулировки задачи вплоть до ее решения, а также различные практически целесообразные общие пути моделирования. Частные задачи, требующие специального рассмотрения, используются только в качестве иллюстраций. Автор не пытался детально проследить процесс построения модели в какой-либо конкретной области, например в деловой сфере или в сфере транспорта.
Каждая глава завершается рядом задач, которые представляют собой упражнения для студентов и начинающих; цель некоторых из них — стимулировать творческую активность. Приложения включают совокупность наиболее употребительных формул, таблицы и графики некоторых функций. Приводится также обширная библиография. Приношу глубокую благодарность коллегам и друзьям за их помощь и поддержку; особенно доктору Дж. X. Шорт-ли за замечания, сделанные при чтении рукописи, Эдв. Дж. Лоджесу, Дж. Ньюмену и Т. Р. Шоу за их ценные замечания и П. Девайн за проверку математических выкладок.
Бетесда, Мэриленд Фр. Ф. Мартин
сентябрь 1967
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редактора перевода ....... ( ......... 5
Предисловие...................... gl;
Часть 1
ВВЕДЕНИЕ Глава 1
Введение........................ 8
Определения.................... 10-
Исторический очерк................. ц
Преимущества метода моделирования........ 16
Краткое содержание................ 17
Часть II
ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ Глава 2
Критерии применения метода моделирования ..... . . 19
Примеры моделей, реализуемых на ЭВМ...... 22
Возможные применения............... 30
Упражнения..................... 35
Часть III
МЕТОДЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ И АППАРАТУРА Глава 3
Элементы теории вероятностей ............. 40
Метод Монте-Карло................. 40
Распределения вероятностей ............. 44
Определение характеристик функции плотности вероятности......................... 48
Генерирование случайных чисел .......... 83
Упражнения.................... 92.
Глава 4
Обработка информации................. 93
Накопление информации............... 94
получение информации................. 96
Обработка информации............... 1W
Анализ информации................. 1JH
Упражнения................... • 1"*
Глава S
Статистические методы ........,...;.;.. 105
Планирование экспериментов............ 105
Характеристические поверхности......'..... ПО
Подбор кривых................... 111
Упражнения.................... 117
Глава 6
Технические средства и методы моделирования ..... 118
Блок-схемы..................... 118-
Программирование ЭВМ............... 122
Языки моделирования................ 148
Оценка адекватности модели............. 153
Упражнения.................... 155
Часть IV
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ Глава 7
Построение модели. Введение .............. 158
Глава 8
Формулирование замысла модели............ 162
Определение задачи................. 163
Анализ задачи................... 165
Определение требований к информации ....... 166
Сбор информации.................. 167
Выдвижение гипотез и принятие предположений . . . 170
Установление основного содержания модели..... 171
Определение параметров и переменных....... 174
Определение критериев эффективности ....... 176
Определение процедуры аппроксимации....... 177
Описание концептуальной модели в абстрактных терминах и, понятиях................... 185
Проверка достоверности концептуальной модели . . 187 Документирование этапа создания концептуальной
модели....................... 188
Заключение..................... 189
Упражнения...................... 189
Глава 9.
Реализация модели ... ................ 190
Построение логической блок-схемы......... 190
Получение математических уравнений в явном виде 210
Проверка достоверности модели........... 213
Выбор вычислительных средств........... 216
Составление плана программы............ 217
Программирование модели Для SBM........ 21?
Проверка достоверности блок-схемы программы . . . 221
Программирование................. 221
Проверка достоверности программы......... 222
Техническая документация на этапе реализации модели 223
Заключение..................... 224
Упражнения.................... 224
Глава 10
Результаты моделирования............... 225
Завершение планирования проведения экспериментов . 226
Определение требований к вычислительным средствам 227
Проведение расчетов................ 227
Анализ результатов................. 230
Наглядные представления результатов моделирования 232
Оценка результатов................. 238
Подведение итогов................. 239
Подготовка рекомендаций.............. 240
Документальное оформление результатов ...... 241
Заключение..................... 242
Упражнения.................... 243
Приложение А. Наиболее употребительные формулы . . 247
Приложение Б. Таблицы................. 252
Приложение В. Графики................. 258
Литература....................... 264
Предметный указатель .................... 285
Цена: 150руб.
