नए डिजाइन विकास को जीवन देने के लिए, उत्पादन में नए तकनीकी समाधान पेश करने के लिए, या नए विचारों का परीक्षण करने के लिए, एक प्रयोग की आवश्यकता है। हाल के दिनों में, इस तरह के प्रयोग को या तो इसके लिए विशेष रूप से बनाए गए प्रतिष्ठानों पर प्रयोगशाला स्थितियों में, या स्थान पर, उत्पाद के वास्तविक नमूने पर, सभी प्रकार के परीक्षणों के अधीन किया जा सकता है। अध्ययन करने के लिए, उदाहरण के लिए, किसी इकाई या इकाई के परिचालन गुणों को थर्मोस्टेट में रखा गया था, विशेष कक्षों में जमे हुए, कंपन स्टैंड पर हिलाया गया, गिराया गया, आदि। यह एक नई घड़ी या वैक्यूम क्लीनर है तो अच्छा है ~ विनाश में थोड़ा नुकसान है। क्या होगा अगर एक विमान या एक रॉकेट?
प्रयोगशाला और क्षेत्र प्रयोगों के लिए बड़े भौतिक व्यय और समय की आवश्यकता होती है, लेकिन फिर भी उनका महत्व बहुत अधिक है।
यह पहले ही कहा जा चुका है कि पहले चरण में, मूल वस्तु का विश्लेषण करते समय, प्राथमिक वस्तुओं की पहचान की जाती है, जिन्हें मॉडलिंग की प्रक्रिया में विभिन्न प्रयोगों के अधीन किया जाना चाहिए। यदि हम हवाई जहाज के उदाहरण पर वापस जाते हैं, तो नोड्स और सिस्टम के प्रयोगों के लिए, जैसा कि वे कहते हैं, सभी साधन अच्छे हैं। पतवार की सुव्यवस्थितता की जांच करने के लिए, एक पवन सुरंग और पंखों और धड़ के पूर्ण पैमाने के मॉडल का उपयोग किया जाता है, आपातकालीन बिजली आपूर्ति और अग्नि सुरक्षा प्रणालियों का परीक्षण करने के लिए विभिन्न सिमुलेशन मॉडल संभव हैं, और लैंडिंग गियर निकास के परीक्षण के लिए एक विशेष स्टैंड अपरिहार्य है। प्रणाली।
कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, एक नई अनूठी शोध पद्धति सामने आई है - एक कंप्यूटर प्रयोग। मदद करने के लिए, और कभी-कभी प्रयोगात्मक मॉडल और परीक्षण बेंचों को बदलने के लिए, कई मामलों में मॉडलों का कंप्यूटर अध्ययन आया। कंप्यूटर प्रयोग करने के चरण में दो चरण शामिल हैं: मॉडलिंग योजना और मॉडलिंग तकनीक तैयार करना।
सिमुलेशन योजनामॉडल के साथ काम के क्रम को स्पष्ट रूप से प्रतिबिंबित करना चाहिए।
अक्सर, योजना को क्रमांकित पैराग्राफ के अनुक्रम के रूप में प्रदर्शित किया जाता है जो उन कार्यों का वर्णन करता है जो शोधकर्ता द्वारा कंप्यूटर मॉडल के साथ किए जाने चाहिए। यहां यह निर्दिष्ट करने की आवश्यकता नहीं है कि कौन से सॉफ़्टवेयर टूल का उपयोग किया जाना चाहिए। विस्तृत योजना कंप्यूटर प्रयोग की रणनीति का एक प्रकार का प्रतिबिंब है।
इस योजना में पहला कदम हमेशा परीक्षण डिजाइन और फिर मॉडल परीक्षण होता है।
परीक्षण एक मॉडल की शुद्धता को सत्यापित करने की प्रक्रिया है।
एक परीक्षण प्रारंभिक डेटा का एक सेट है जिसके लिए परिणाम पहले से जाना जाता है।
प्राप्त सिमुलेशन परिणामों की शुद्धता के बारे में सुनिश्चित करने के लिए, पहले संकलित परीक्षण के लिए मॉडल पर एक कंप्यूटर प्रयोग करना आवश्यक है। ऐसा करते समय, आपको निम्नलिखित बातों को याद रखना चाहिए:
सबसे पहले, परीक्षण हमेशा कंप्यूटर मॉडल के कामकाज के लिए विकसित एल्गोरिथम की जांच पर केंद्रित होना चाहिए। परीक्षण इसकी शब्दार्थ सामग्री को नहीं दर्शाता है। हालांकि, परीक्षण प्रक्रिया में प्राप्त परिणाम आपको प्रारंभिक सूचनात्मक या संकेत मॉडल को बदलने का विचार दे सकते हैं, जहां, सबसे पहले, समस्या विवरण की शब्दार्थ सामग्री रखी जाती है।
दूसरे, परीक्षण में प्रारंभिक डेटा वास्तविक स्थिति को बिल्कुल भी प्रतिबिंबित नहीं कर सकता है। यह साधारण संख्याओं या प्रतीकों का कोई भी संग्रह हो सकता है। यह महत्वपूर्ण है कि आप प्रारंभिक डेटा के विशिष्ट संस्करण के लिए अपेक्षित परिणाम पहले से जान सकें। उदाहरण के लिए, मॉडल को जटिल गणितीय संबंधों के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। हमें इसका परीक्षण करने की आवश्यकता है। आप प्रारंभिक डेटा के सरलतम मूल्यों के लिए कई विकल्पों का चयन करते हैं और अंतिम उत्तर की अग्रिम गणना करते हैं, अर्थात आप अपेक्षित परिणाम जानते हैं। इसके बाद, आप इन प्रारंभिक डेटा के साथ एक कंप्यूटर प्रयोग करते हैं और परिणाम की अपेक्षा अपेक्षित के साथ तुलना करते हैं। उन्हें मेल खाना चाहिए। यदि वे मेल नहीं खाते हैं, तो आपको कारण खोजने और समाप्त करने की आवश्यकता है।
परीक्षण के बाद, जब आपको मॉडल के सही कामकाज में विश्वास होता है, तो आप सीधे जाते हैं मॉडलिंग तकनीक।
मॉडलिंग तकनीक एक कंप्यूटर मॉडल पर उद्देश्यपूर्ण उपयोगकर्ता क्रियाओं का एक समूह है।
प्रत्येक प्रयोग के साथ परिणामों की समझ होनी चाहिए, जो अनुकरण परिणामों के विश्लेषण का आधार बनेगी।
एक पर्यवेक्षक द्वारा नियंत्रित परिस्थितियों में एक निश्चित घटना का अध्ययन करने की एक विधि। [ ]. अध्ययन की जा रही वस्तु के साथ सक्रिय अंतःक्रिया द्वारा प्रेक्षण से भिन्न। आमतौर पर एक प्रयोग एक वैज्ञानिक अध्ययन के हिस्से के रूप में किया जाता है और घटना के बीच कारण संबंध स्थापित करने के लिए एक परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए कार्य करता है। प्रयोग ज्ञान के अनुभवजन्य दृष्टिकोण की आधारशिला है। पॉपर की कसौटी वैज्ञानिक सिद्धांत और छद्म वैज्ञानिक के बीच मुख्य अंतर के रूप में एक प्रयोग स्थापित करने की संभावना को सामने रखती है।
ख़ासियतें:
- शोधकर्ता स्वयं अध्ययन के तहत घटना का कारण बनता है, और इसके होने की प्रतीक्षा नहीं करता है;
- अध्ययन की प्रक्रिया की शर्तों को बदल सकते हैं;
- एक प्रयोग में, आप नियमित कनेक्शन स्थापित करने के लिए अलग-अलग शर्तों को वैकल्पिक रूप से बहिष्कृत कर सकते हैं;
- प्रयोग स्थितियों के मात्रात्मक अनुपात को बदलना और डेटा के गणितीय प्रसंस्करण को संभव बनाता है।
प्रयोग मॉडल
प्रयोग के कई मॉडल हैं [ ] :
मनोवैज्ञानिक प्रयोग
एक मनोवैज्ञानिक प्रयोग विषय के जीवन में शोधकर्ता के उद्देश्यपूर्ण हस्तक्षेप के माध्यम से नए वैज्ञानिक ज्ञान प्राप्त करने के लिए विशेष परिस्थितियों में किया जाने वाला एक प्रयोग है।
सोचा प्रयोग
दर्शन, भौतिकी और ज्ञान के कुछ अन्य क्षेत्रों में एक विचार प्रयोग एक प्रकार की संज्ञानात्मक गतिविधि है जिसमें एक वास्तविक प्रयोग की संरचना को कल्पना में पुन: प्रस्तुत किया जाता है। एक नियम के रूप में, इसकी स्थिरता की जांच के लिए एक निश्चित मॉडल (सिद्धांत) के ढांचे के भीतर एक विचार प्रयोग किया जाता है। एक विचार प्रयोग करते समय, मॉडल के आंतरिक पदों के विरोधाभास या बाहरी (इस मॉडल के संबंध में) सिद्धांतों के साथ उनकी असंगति जिन्हें बिना शर्त सत्य माना जाता है (उदाहरण के लिए, ऊर्जा के संरक्षण के कानून के साथ, कार्य-कारण का सिद्धांत आदि) प्रकट हो सकते हैं।
महत्वपूर्ण प्रयोग
एक महत्वपूर्ण प्रयोग एक ऐसा प्रयोग है जिसका परिणाम विशिष्ट रूप से निर्धारित करता है कि कोई विशेष सिद्धांत या परिकल्पना सही है या नहीं। इस प्रयोग से एक अनुमानित परिणाम देना चाहिए जिसका अनुमान आम तौर पर स्वीकृत अन्य परिकल्पनाओं और सिद्धांतों से नहीं लगाया जा सकता है, जिनमें से कुछ मेकअप से संबंधित हो सकते हैं।
पायलट प्रयोग
पायलट प्रयोग एक पायलट प्रायोगिक अध्ययन है जिसमें मुख्य परिकल्पना, अनुसंधान दृष्टिकोण, योजना का परीक्षण किया जाता है, उपयोग की जाने वाली विधियों की संचालन क्षमता की जाँच की जाती है, प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के तकनीकी पहलुओं को स्पष्ट किया जाता है। यह चर के सख्त नियंत्रण के बिना, एक छोटे से नमूने पर किया जाता है। एक प्रायोगिक प्रयोग एक परिकल्पना के निर्माण में सकल त्रुटियों को समाप्त करना, लक्ष्य निर्दिष्ट करना, प्रयोगात्मक प्रक्रिया को स्पष्ट करना और प्रयोगात्मक प्रभाव प्राप्त करने की संभावना का आकलन करना संभव बनाता है।
सहायक तरीके
- परिक्षण
- गतिविधि उत्पादों का विश्लेषण
- गणित के आँकड़े
एल. वी. पिगलिट्सिन,
, www.levpi.narod.ru, एमओयू सेकेंडरी स्कूल नंबर 2, डेज़रज़िन्स्क, निज़नी नोवगोरोड क्षेत्र।
कंप्यूटर भौतिकी प्रयोग
4. कम्प्यूटेशनल कंप्यूटर प्रयोग
कम्प्यूटेशनल प्रयोग बदल जाता है
विज्ञान के एक स्वतंत्र क्षेत्र में।
आर जी एफ्रेमोव, भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर
कम्प्यूटेशनल कंप्यूटर प्रयोग कई मायनों में सामान्य (पूर्ण पैमाने पर) एक के समान है। इसमें प्रयोगों की योजना बनाना, एक प्रायोगिक सेटअप बनाना, नियंत्रण परीक्षण करना, प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करना, प्रयोगात्मक डेटा को संसाधित करना, उनकी व्याख्या करना आदि शामिल हैं। हालांकि, यह एक वास्तविक वस्तु पर नहीं किया जाता है, लेकिन इसके गणितीय मॉडल पर, एक विशेष कार्यक्रम से लैस कंप्यूटर द्वारा प्रयोगात्मक सेटअप की भूमिका निभाई जाती है।
कम्प्यूटेशनल प्रयोग अधिक से अधिक लोकप्रिय हो रहा है। वे कई संस्थानों और विश्वविद्यालयों में लगे हुए हैं, उदाहरण के लिए, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में। एमवी लोमोनोसोव, मॉस्को स्टेट पेडागोगिकल यूनिवर्सिटी, एसबी आरएएस के साइटोलॉजी और जेनेटिक्स संस्थान, रूसी विज्ञान अकादमी के आणविक जीवविज्ञान संस्थान, आदि। वैज्ञानिक पहले से ही वास्तविक, "गीले" प्रयोग के बिना महत्वपूर्ण वैज्ञानिक परिणाम प्राप्त कर सकते हैं। इसके लिए न केवल कंप्यूटर की शक्ति है, बल्कि आवश्यक एल्गोरिदम भी हैं, और सबसे महत्वपूर्ण बात - समझ। अगर वे साझा करते थे - विवो में, इन विट्रो में, - अब ज्यादा सिलिको में... वास्तव में, एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग विज्ञान का एक स्वतंत्र क्षेत्र बनता जा रहा है।
इस तरह के प्रयोग के फायदे स्पष्ट हैं। यह, एक नियम के रूप में, प्राकृतिक से सस्ता है। इसमें आसानी से और सुरक्षित रूप से हस्तक्षेप किया जा सकता है। इसे किसी भी समय दोहराया और बाधित किया जा सकता है। इस प्रयोग के दौरान, आप उन परिस्थितियों का अनुकरण कर सकते हैं जिन्हें प्रयोगशाला में नहीं बनाया जा सकता है। हालांकि, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग पूरी तरह से एक प्राकृतिक प्रयोग को प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है, और भविष्य उनके उचित संयोजन के साथ है। एक कम्प्यूटेशनल कंप्यूटर प्रयोग पूर्ण पैमाने के प्रयोग और सैद्धांतिक मॉडल के बीच एक सेतु का काम करता है। संख्यात्मक मॉडलिंग के लिए प्रारंभिक बिंदु माना भौतिक प्रणाली के एक आदर्श मॉडल का विकास है।
आइए एक कम्प्यूटेशनल भौतिकी प्रयोग के कई उदाहरणों पर विचार करें।
निष्क्रियता के पल।"ओपन फिजिक्स" (2.6, भाग 1) में एक कठोर शरीर की जड़ता के क्षण को खोजने के लिए एक दिलचस्प कम्प्यूटेशनल प्रयोग है, जिसमें एक प्रणाली के उदाहरण का उपयोग किया जाता है जिसमें एक स्पोक पर चार गेंदें होती हैं। आप स्पोक पर इन गेंदों की स्थिति बदल सकते हैं, साथ ही रोटेशन की धुरी की स्थिति चुन सकते हैं, इसे स्पोक के केंद्र और इसके सिरों के माध्यम से दोनों को पार कर सकते हैं। गेंदों के प्रत्येक स्थान के लिए, छात्र जड़ता के क्षण के मूल्य की गणना करने के लिए रोटेशन की धुरी के समानांतर स्थानांतरण पर स्टीनर के प्रमेय का उपयोग करते हैं। गणना के लिए डेटा शिक्षक द्वारा प्रदान किया जाता है। जड़ता के क्षण की गणना के बाद, कार्यक्रम में डेटा दर्ज किया जाता है और छात्रों द्वारा प्राप्त परिणामों की जांच की जाती है।
"ब्लैक बॉक्स"।एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग को लागू करने के लिए, मैंने और मेरे छात्रों ने विद्युत "ब्लैक बॉक्स" की सामग्री के अध्ययन के लिए कई कार्यक्रम बनाए हैं। इसमें प्रतिरोधक, तापदीप्त बल्ब, डायोड, कैपेसिटर, कॉइल आदि हो सकते हैं।
यह पता चला है कि कुछ मामलों में, "ब्लैक बॉक्स" को खोले बिना, विभिन्न उपकरणों को इनपुट और आउटपुट से जोड़कर इसकी सामग्री का पता लगाना संभव है। बेशक, स्कूल स्तर पर, यह एक साधारण तीन- या चार-पोर्ट नेटवर्क के लिए किया जा सकता है। इस तरह के कार्यों से छात्रों की कल्पना, स्थानिक सोच और रचनात्मकता का विकास होता है, न कि उन्हें हल करने के लिए गहन और स्थायी ज्ञान की आवश्यकता का उल्लेख करने के लिए। इसलिए, यह बिल्कुल भी आकस्मिक नहीं है कि भौतिकी में कई अखिल-संघ और अंतर्राष्ट्रीय ओलंपियाड में, यांत्रिकी, गर्मी, बिजली और प्रकाशिकी में "ब्लैक बॉक्स" के अध्ययन को प्रयोगात्मक समस्याओं के रूप में प्रस्तावित किया जाता है।
विशेष पाठ्यक्रम कक्षाओं में, मैं तीन वास्तविक प्रयोगशाला कार्य करता हूं, जब "ब्लैक बॉक्स" में:
- केवल प्रतिरोधक;
- प्रतिरोधक, गरमागरम लैंप और डायोड;
- प्रतिरोधक, कैपेसिटर, कॉइल, ट्रांसफार्मर और ऑसिलेटरी सर्किट।
संरचनात्मक रूप से, "ब्लैक बॉक्स" को खाली माचिस की डिब्बियों में व्यवस्थित किया जाता है। बॉक्स के अंदर एक इलेक्ट्रिकल सर्किट होता है, और बॉक्स को टेप से सील कर दिया जाता है। उपकरणों का उपयोग करके अनुसंधान किया जाता है - एवोमीटर, जनरेटर, ऑसिलोस्कोप, आदि। इसके लिए I - V विशेषता और आवृत्ति विशेषता का निर्माण करना आवश्यक है। छात्र एक कंप्यूटर में इंस्ट्रूमेंट रीडिंग दर्ज करते हैं, जो परिणामों को संसाधित करता है और I - V विशेषता और AFC बनाता है। यह छात्रों को यह पता लगाने की अनुमति देता है कि "ब्लैक बॉक्स" में कौन से हिस्से हैं और उनके पैरामीटर निर्धारित करते हैं।
"ब्लैक बॉक्स" के साथ ललाट प्रयोगशाला कार्य करते समय, उपकरणों और प्रयोगशाला उपकरणों की कमी के कारण कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं। वास्तव में, अनुसंधान करने के लिए, 15 ऑसिलोस्कोप, 15 ध्वनि जनरेटर, आदि का होना आवश्यक है। महंगे उपकरणों के 15 सेट जो अधिकांश स्कूलों के पास नहीं हैं। और यह वह जगह है जहां आभासी "ब्लैक बॉक्स" बचाव के लिए आते हैं - संबंधित कंप्यूटर प्रोग्राम।
इन कार्यक्रमों का लाभ यह है कि शोध पूरी कक्षा द्वारा एक साथ किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, एक प्रोग्राम पर विचार करें जो "ब्लैक बॉक्स" को लागू करता है जिसमें एक यादृच्छिक संख्या जनरेटर का उपयोग करके केवल प्रतिरोधक होते हैं। डेस्कटॉप के बाईं ओर एक "ब्लैक बॉक्स" है। इसमें एक विद्युत परिपथ होता है जिसमें केवल प्रतिरोधक होते हैं जो बिंदुओं के बीच स्थित हो सकते हैं ए, बी, सीतथा डी.
छात्र के पास अपने निपटान में तीन उपकरण हैं: एक शक्ति स्रोत (गणना को सरल बनाने के लिए इसका आंतरिक प्रतिरोध शून्य के बराबर लिया जाता है, और ईएमएफ प्रोग्राम द्वारा बेतरतीब ढंग से उत्पन्न होता है); वाल्टमीटर (आंतरिक प्रतिरोध अनंत के बराबर है); एमीटर (आंतरिक प्रतिरोध शून्य है)।
जब आप "ब्लैक बॉक्स" के अंदर प्रोग्राम शुरू करते हैं, तो एक विद्युत सर्किट बेतरतीब ढंग से उत्पन्न होता है जिसमें 1 से 4 प्रतिरोधक होते हैं। छात्र चार प्रयास कर सकता है। किसी भी कुंजी को दबाने के बाद, उसे किसी भी प्रस्तावित डिवाइस को "ब्लैक बॉक्स" के टर्मिनलों से किसी भी क्रम में जोड़ने की पेशकश की जाती है। उदाहरण के लिए, वह टर्मिनलों से जुड़ा है अबईएमएफ = 3 वी के साथ एक वर्तमान स्रोत (ईएमएफ मान प्रोग्राम द्वारा यादृच्छिक रूप से उत्पन्न होता है, इस मामले में यह 3 वी निकला)। टर्मिनलों के लिए सीडीमैंने एक वाल्टमीटर कनेक्ट किया, और इसकी रीडिंग 2.5 वी निकली। इससे यह निष्कर्ष निकाला जाना चाहिए कि "ब्लैक बॉक्स" में कम से कम एक वोल्टेज विभक्त है। प्रयोग जारी रखने के लिए, आप वोल्टमीटर के बजाय एक एमीटर कनेक्ट कर सकते हैं और रीडिंग ले सकते हैं। ये आंकड़े स्पष्ट रूप से रहस्य को सुलझाने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। इसलिए, दो और प्रयोग किए जा सकते हैं: वर्तमान स्रोत टर्मिनलों से जुड़ा है सीडी, और वोल्टमीटर और एमीटर - टर्मिनलों के लिए अब... इस मामले में प्राप्त डेटा पहले से ही "ब्लैक बॉक्स" की सामग्री को जानने के लिए पर्याप्त होगा। छात्र कागज पर एक आरेख बनाता है, प्रतिरोधों के मापदंडों की गणना करता है और शिक्षक को परिणाम दिखाता है।
शिक्षक, काम की जाँच के बाद, कार्यक्रम में उपयुक्त कोड दर्ज करता है, और इस "ब्लैक बॉक्स" के अंदर सर्किट और प्रतिरोधों के पैरामीटर डेस्कटॉप पर दिखाई देते हैं।
कार्यक्रम मेरे छात्रों द्वारा बेसिक भाषा में लिखा गया था। इसे चलाने के लिए विंडोज एक्स पीया में विंडोज विस्टाआप एमुलेटर प्रोग्राम का उपयोग कर सकते हैं करने योग्य, उदाहरण के लिए, से DOSBox... आप इसे मेरी वेबसाइट www.physics-computer.by.ru से डाउनलोड कर सकते हैं।
यदि "ब्लैक बॉक्स" (तापदीप्त लैंप, डायोड, आदि) के अंदर अरेखीय तत्व हैं, तो प्रत्यक्ष माप के अलावा, आपको I - V विशेषता लेनी होगी। इस प्रयोजन के लिए, एक वर्तमान स्रोत, वोल्टेज होना आवश्यक है, जिसके आउटपुट पर वोल्टेज को 0 से एक निश्चित मान में बदला जा सकता है।
अधिष्ठापन और समाई का अध्ययन करने के लिए, एक आभासी ध्वनि जनरेटर और एक आस्टसीलस्कप का उपयोग करके आवृत्ति प्रतिक्रिया को हटाना आवश्यक है।
गति चयनकर्ता।ओपन फिजिक्स (2.6, भाग 2) के एक अन्य कार्यक्रम पर विचार करें, जो हमें मास स्पेक्ट्रोमीटर में वेग चयनकर्ता के साथ एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग करने की अनुमति देता है। मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके एक कण के द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए, वेग के संदर्भ में आवेशित कणों का प्रारंभिक चयन करना आवश्यक है। यह लक्ष्य तथाकथित द्वारा परोसा जाता है गति चयनकर्ता।
सरलतम गति चयनकर्ता में, आवेशित कण एकसमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को पार करते हुए चलते हैं। एक समतल संधारित्र की प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र निर्मित होता है, एक विद्युत चुम्बक के अंतराल में एक चुंबकीय क्षेत्र निर्मित होता है। प्रारंभिक गति υ आवेशित कण सदिशों के लंबवत निर्देशित होते हैं इ तथा वी .
एक आवेशित कण पर दो बल कार्य करते हैं: विद्युत बल क्यू इ और लोरेंत्ज़ चुंबकीय बल क्यू υ × बी ... कुछ शर्तों के तहत, ये बल एक दूसरे को ठीक से संतुलित कर सकते हैं। इस मामले में, आवेशित कण समान रूप से और आयताकार रूप से गति करेगा। संधारित्र के माध्यम से बहने के बाद, कण स्क्रीन में एक छोटे से छेद से गुजरेगा।
एक कण के एक रेक्टिलिनियर प्रक्षेपवक्र की स्थिति कण के आवेश और द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि केवल उसके वेग पर निर्भर करती है: क्यूई = क्यूυबी→= ई / बी.
एक कंप्यूटर मॉडल में, आप विद्युत क्षेत्र की ताकत ई, चुंबकीय प्रेरण के मूल्यों को बदल सकते हैं बीऔर कणों का प्रारंभिक वेग υ ... एक इलेक्ट्रॉन, एक प्रोटॉन, एक अल्फा कण, और पूरी तरह से आयनित यूरेनियम -235 और यूरेनियम -238 परमाणुओं के लिए वेग चयन प्रयोग किए जा सकते हैं। इस कंप्यूटर मॉडल में एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग निम्नानुसार किया जाता है: छात्रों को बताया जाता है कि कौन सा आवेशित कण गति चयनकर्ता, विद्युत क्षेत्र की ताकत और कण की प्रारंभिक गति में उड़ता है। छात्र उपरोक्त सूत्रों का उपयोग करके चुंबकीय प्रेरण की गणना करते हैं। उसके बाद, कार्यक्रम में डेटा दर्ज किया जाता है और कण की उड़ान देखी जाती है। यदि कण वेग चयनकर्ता के अंदर क्षैतिज रूप से उड़ता है, तो गणना सही ढंग से की जाती है।
मुफ्त पैकेज का उपयोग करके अधिक जटिल कम्प्यूटेशनल प्रयोग किए जा सकते हैं "विंडोज़ के लिए मॉडल विजन"।प्लास्टिक का थैला मॉडलविजनस्टूडियम (एमवीएस)जटिल गतिशील प्रणालियों के इंटरैक्टिव विज़ुअल मॉडल को त्वरित रूप से बनाने और उनके साथ कम्प्यूटेशनल प्रयोग करने के लिए एक एकीकृत ग्राफिकल शेल है। पैकेज को सेंट पीटर्सबर्ग स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी के तकनीकी साइबरनेटिक्स संकाय के "वितरित कंप्यूटिंग और कंप्यूटर नेटवर्क" विभाग में अनुसंधान समूह "प्रायोगिक ऑब्जेक्ट टेक्नोलॉजीज" द्वारा विकसित किया गया था। पैकेज का स्वतंत्र रूप से पुनर्वितरण योग्य मुक्त संस्करण एमवीएस 3.0 वेबसाइट www.exponenta.ru पर उपलब्ध है। पर्यावरण सिमुलेशन प्रौद्योगिकी एमवीएसएक आभासी प्रयोगशाला बेंच की अवधारणा पर आधारित है। स्टैंड पर, उपयोगकर्ता सिम्युलेटेड सिस्टम के वर्चुअल ब्लॉक रखता है। मॉडल के लिए वर्चुअल ब्लॉक या तो लाइब्रेरी से चुने जाते हैं या उपयोगकर्ता द्वारा फिर से बनाए जाते हैं। प्लास्टिक का थैला एमवीएसएक कम्प्यूटेशनल प्रयोग के मुख्य चरणों को स्वचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है: अध्ययन के तहत वस्तु का गणितीय मॉडल बनाना, मॉडल का एक सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन तैयार करना, मॉडल के गुणों का अध्ययन करना और परिणामों को विश्लेषण के लिए सुविधाजनक रूप में प्रस्तुत करना। जांच की गई वस्तु निरंतर, असतत या संकर प्रणालियों के वर्ग से संबंधित हो सकती है। जटिल भौतिक और तकनीकी प्रणालियों के अध्ययन के लिए पैकेज सबसे उपयुक्त है।
उदाहरण के तौर पेएक काफी लोकप्रिय समस्या पर विचार करें। मान लीजिए कि भौतिक बिंदु क्षैतिज तल पर एक निश्चित कोण पर फेंका जाता है और इस तल से बिल्कुल प्रत्यास्थता से टकराता है। नमूना सिमुलेशन पैकेज के डेमो सेट में यह मॉडल लगभग अनिवार्य हो गया है। वास्तव में, यह निरंतर व्यवहार (गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में उड़ान) और असतत घटनाओं (उछाल) के साथ एक विशिष्ट संकर प्रणाली है। यह उदाहरण मॉडलिंग के लिए एक वस्तु-उन्मुख दृष्टिकोण को भी दिखाता है: वायुमंडल में उड़ने वाली गेंद वायुहीन अंतरिक्ष में उड़ने वाली गेंद का वंशज है, और अपनी विशेषताओं को जोड़ते हुए स्वचालित रूप से सभी सामान्य विशेषताओं को विरासत में लेती है।
अंतिम, अंतिम, उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से, मॉडलिंग का चरण एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग के परिणामों की प्रस्तुति के रूप का वर्णन करने का चरण है। ये टेबल, ग्राफ़, सतह और यहां तक कि एनिमेशन भी हो सकते हैं जो वास्तविक समय में परिणामों का वर्णन करते हैं। इस प्रकार, उपयोगकर्ता वास्तव में सिस्टम की गतिशीलता को देखता है। चरण स्थान में बिंदु स्थानांतरित हो सकते हैं, उपयोगकर्ता द्वारा खींचे गए संरचनात्मक तत्व, रंग स्केल बदल सकते हैं, और उपयोगकर्ता स्क्रीन पर अनुसरण कर सकता है, उदाहरण के लिए, हीटिंग या कूलिंग प्रक्रियाएं। मॉडल के कार्यान्वयन के लिए बनाए गए सॉफ़्टवेयर पैकेजों में, विशेष विंडो प्रदान की जा सकती हैं जो कम्प्यूटेशनल प्रयोग के दौरान, मापदंडों के मूल्यों को बदलने और परिवर्तनों के परिणामों को तुरंत देखने की अनुमति देती हैं।
भौतिक प्रक्रियाओं के दृश्य मॉडलिंग पर बहुत काम एमवीएसमॉस्को स्टेट पेडागोगिकल यूनिवर्सिटी में आयोजित किया गया। सामान्य भौतिकी के पाठ्यक्रम पर कई आभासी कार्य वहाँ विकसित किए गए हैं, जिन्हें वास्तविक प्रायोगिक प्रतिष्ठानों से जोड़ा जा सकता है, जो आपको वास्तविक समय में वास्तविक भौतिक प्रक्रिया और दोनों के मापदंडों में परिवर्तन को एक साथ प्रदर्शन पर देखने की अनुमति देता है। इसके मॉडल के पैरामीटर, इसकी पर्याप्तता को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करते हैं। एक उदाहरण के रूप में, मैं खुली शिक्षा के इंटरनेट पोर्टल की प्रयोगशाला कार्यशाला से यांत्रिकी पर सात प्रयोगशाला कार्यों का हवाला देता हूं, जो "भौतिकी शिक्षक" विशेषता के लिए मौजूदा राज्य शैक्षिक मानकों से मेल खाती है: एटवुड मशीन का उपयोग करके रेक्टिलिनियर गति का अध्ययन; गोली की गति को मापना; हार्मोनिक कंपन के अलावा; साइकिल के पहिये के जड़त्व आघूर्ण को मापना; एक कठोर शरीर की घूर्णी गति का अध्ययन; भौतिक पेंडुलम का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का निर्धारण; भौतिक लोलक के मुक्त स्पंदनों का अध्ययन।
पहले छह वर्चुअल हैं और एक पीसी पर सिम्युलेटेड हैं ModelVisionStuiumFree, और बाद वाले में एक आभासी संस्करण और दो वास्तविक संस्करण हैं। एक में, दूरस्थ शिक्षा के लिए, एक छात्र को स्वतंत्र रूप से एक बड़े पेपर क्लिप और इरेज़र से एक पेंडुलम बनाना चाहिए और, इसे बिना गेंद के कंप्यूटर माउस के शाफ्ट के नीचे लटकाकर, एक पेंडुलम प्राप्त करना चाहिए, जिसका विक्षेपण कोण पढ़ा जाता है एक विशेष कार्यक्रम द्वारा और प्रयोग के परिणामों को संसाधित करते समय छात्र द्वारा उपयोग किया जाना चाहिए। यह दृष्टिकोण प्रायोगिक कार्य के लिए आवश्यक कुछ कौशल को केवल एक पीसी पर काम करने की अनुमति देता है, और बाकी - उपलब्ध वास्तविक उपकरणों के साथ काम करते समय और उपकरणों तक दूरस्थ पहुंच के साथ। एक अन्य संस्करण में, मॉस्को स्टेट पेडागोगिकल यूनिवर्सिटी के भौतिकी संकाय के सामान्य और प्रायोगिक भौतिकी विभाग की कार्यशाला में प्रयोगशाला कार्य करने के लिए पूर्णकालिक छात्रों की घरेलू तैयारी के लिए, छात्र एक प्रयोगात्मक के साथ काम करने के कौशल का काम करता है। एक आभासी मॉडल पर स्थापना, और प्रयोगशाला में एक विशिष्ट वास्तविक स्थापना पर और इसके आभासी मॉडल के साथ एक साथ एक प्रयोग आयोजित करता है। साथ ही, वह ऑप्टिकल स्केल और स्टॉपवॉच के रूप में पारंपरिक माप उपकरणों का उपयोग करता है, और अधिक सटीक और तेज़-अभिनय साधन - ऑप्टिकल माउस और कंप्यूटर टाइमर पर आधारित एक मोशन सेंसर। एक ही घटना के सभी तीन अभ्यावेदन (पारंपरिक, कंप्यूटर से जुड़े इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की मदद से परिष्कृत, और एक मॉडल) की एक साथ तुलना हमें मॉडल की पर्याप्तता की सीमाओं के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति देती है, जब कंप्यूटर सिमुलेशन का डेटा थोड़ी देर बाद वास्तविक स्थापना पर फिल्माए गए रीडिंग से अधिक से अधिक भिन्न होने लगते हैं।
उपरोक्त एक भौतिक कम्प्यूटेशनल प्रयोग में कंप्यूटर का उपयोग करने की संभावनाओं को समाप्त नहीं करता है। इसलिए रचनात्मक रूप से काम करने वाले शिक्षक और उसके छात्रों के लिए आभासी और वास्तविक भौतिक प्रयोग के क्षेत्र में हमेशा अप्रयुक्त अवसर होंगे।
यदि आपके पास विभिन्न प्रकार के भौतिक कंप्यूटर प्रयोग पर कोई टिप्पणी और सुझाव हैं, तो मुझे यहां लिखें:
कंप्यूटर मॉडलिंग - कंप्यूटर में ज्ञान के प्रतिनिधित्व का आधार। नई जानकारी के निर्माण के लिए, कंप्यूटर मॉडलिंग किसी भी जानकारी का उपयोग करता है जिसे कंप्यूटर की मदद से अपडेट किया जा सकता है। मॉडलिंग की प्रगति कंप्यूटर मॉडलिंग सिस्टम के विकास से जुड़ी है, और सूचना प्रौद्योगिकी में प्रगति - कंप्यूटर पर मॉडलिंग के अनुभव की प्राप्ति के साथ, मॉडल, विधियों और सॉफ्टवेयर सिस्टम के बैंकों के निर्माण के साथ जो नए मॉडल एकत्र करने की अनुमति देते हैं। बैंक मॉडल।
एक प्रकार का कंप्यूटर मॉडलिंग एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग है, अर्थात एक प्रयोगकर्ता द्वारा एक प्रयोगात्मक उपकरण - कंप्यूटर, कंप्यूटर वातावरण, प्रौद्योगिकी की सहायता से अध्ययन के तहत एक प्रणाली या प्रक्रिया पर किया गया प्रयोग।
एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग एक नया उपकरण बन रहा है, वैज्ञानिक ज्ञान की एक विधि, एक नई तकनीक भी सिस्टम के रैखिक गणितीय मॉडल (जिसके लिए अनुसंधान विधियों और सिद्धांत अच्छी तरह से ज्ञात या विकसित हैं) के अध्ययन से आगे बढ़ने की बढ़ती आवश्यकता के कारण। सिस्टम के जटिल और गैर-रेखीय गणितीय मॉडल का अध्ययन (जिसका विश्लेषण बहुत अधिक कठिन है)। मोटे तौर पर, हमारे आस-पास की दुनिया के बारे में हमारा ज्ञान रैखिक है, और बाहरी दुनिया में प्रक्रियाएं गैर-रैखिक हैं।
एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग आपको नए पैटर्न खोजने, परिकल्पना का परीक्षण करने, घटनाओं के पाठ्यक्रम की कल्पना करने आदि की अनुमति देता है।
नए डिजाइन विकास को जीवन देने के लिए, उत्पादन में नए तकनीकी समाधान पेश करने के लिए, या नए विचारों का परीक्षण करने के लिए, एक प्रयोग की आवश्यकता है। हाल के दिनों में, इस तरह के प्रयोग को या तो इसके लिए विशेष रूप से बनाए गए प्रतिष्ठानों पर प्रयोगशाला स्थितियों में, या स्थान पर, उत्पाद के वास्तविक नमूने पर, सभी प्रकार के परीक्षणों के अधीन किया जा सकता है।
कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, एक नई अनूठी शोध पद्धति सामने आई है - एक कंप्यूटर प्रयोग। एक कंप्यूटर प्रयोग में मॉडल के साथ काम करने का एक निश्चित क्रम, कंप्यूटर मॉडल पर उपयोगकर्ता के उद्देश्यपूर्ण कार्यों का एक सेट शामिल होता है।
चरण 4. सिमुलेशन परिणामों का विश्लेषण।
अंतिम लक्ष्य मॉडलिंग - एक निर्णय लेना जो परिणामों के व्यापक विश्लेषण के आधार पर विकसित किया जाना चाहिए। यह चरण महत्वपूर्ण है - या तो आप शोध जारी रखें या समाप्त करें। शायद आप अपेक्षित परिणाम जानते हैं, तो आपको प्राप्त और अपेक्षित परिणामों की तुलना करने की आवश्यकता है। मैच के मामले में, आप निर्णय ले सकते हैं।
परीक्षण और प्रयोगों के परिणाम समाधान विकसित करने का आधार हैं। यदि परिणाम कार्य के लक्ष्यों के अनुरूप नहीं हैं, तो पिछले चरणों में गलतियाँ की गई थीं। यह या तो एक सूचना मॉडल का एक बहुत ही सरलीकृत निर्माण हो सकता है, या मॉडलिंग के लिए एक विधि या वातावरण का असफल विकल्प हो सकता है, या एक मॉडल का निर्माण करते समय तकनीकी तकनीकों का उल्लंघन हो सकता है। यदि ऐसी त्रुटियों की पहचान की जाती है, तो यह आवश्यक है मॉडल सुधार , यानी पिछले चरणों में से किसी एक पर वापस लौटें। प्रक्रिया दोहराता जब तक प्रयोग के परिणाम प्रतिक्रिया न दें लक्ष्य मॉडलिंग। मुख्य बात यह हमेशा याद रखना है कि एक पता चला त्रुटि भी एक परिणाम है। जैसा कि लोक ज्ञान कहता है, वे गलतियों से सीखते हैं।
सिमुलेशन कार्यक्रम
उत्तर:- परिमित तत्व की सार्वभौमिक सॉफ्टवेयर प्रणाली ( फेम) विश्लेषण, जो पिछले 30 वर्षों में अस्तित्व में है और विकसित हुआ है, कंप्यूटर इंजीनियरिंग के क्षेत्र में विशेषज्ञों के बीच काफी लोकप्रिय है ( सीएई, कंप्यूटर-एडेड इंजीनियरिंग) और ठोस यांत्रिकी और संरचनात्मक यांत्रिकी की रैखिक और गैर-रेखीय, स्थिर और गैर-स्थिर स्थानिक समस्याओं के एफई समाधान (संरचनात्मक तत्वों के संपर्क संपर्क की गैर-स्थिर ज्यामितीय और शारीरिक रूप से गैर-रेखीय समस्याओं सहित), द्रव और गैस यांत्रिकी की समस्याएं, गर्मी हस्तांतरण और गर्मी हस्तांतरण, विद्युतगतिकी, ध्वनिकी, साथ ही युग्मित क्षेत्रों के यांत्रिकी। कुछ उद्योगों में सिमुलेशन और विश्लेषण महंगा और समय लेने वाली डिज़ाइन-बिल्ड-टेस्ट चक्र से बचा जाता है। सिस्टम ज्यामितीय कर्नेल के आधार पर काम करता है पैरासॉलिड .
कोई भी तर्क - सॉफ्टवेयरके लिये सिमुलेशन जटिल प्रणालीतथा प्रक्रियाओंद्वारा विकसित रूसीएक्स जे टेक्नोलॉजीज द्वारा ( अंग्रेज़ी एक्सजे प्रौद्योगिकियों) कार्यक्रम है ग्राफिकल उपयोगकर्ता वातावरणऔर आपको उपयोग करने की अनुमति देता है जावा भाषामॉडल विकास के लिए .
AnyLogic मॉडल किसी भी मुख्य सिमुलेशन प्रतिमान पर आधारित हो सकते हैं: असतत घटना सिमुलेशन, सिस्टम की गतिशीलता, तथा एजेंट आधारित मॉडलिंग.
सिस्टम डायनामिक्स और असतत-घटना (प्रक्रिया) मॉडलिंग, जिससे हमारा मतलब विचारों के किसी भी विकास से है जीपीएसएसपारंपरिक अच्छी तरह से स्थापित दृष्टिकोण हैं, एजेंट-आधारित मॉडलिंग अपेक्षाकृत नया है। सिस्टम डायनामिक्स मुख्य रूप से समय-निरंतर प्रक्रियाओं के साथ संचालित होता है, जबकि असतत-घटना और एजेंट-आधारित मॉडलिंग - असतत लोगों के साथ।
सिस्टम की गतिशीलता और असतत-घटना मॉडलिंग को ऐतिहासिक रूप से छात्रों के पूरी तरह से अलग समूहों को सिखाया गया है: प्रबंधन, उत्पादन इंजीनियर और नियंत्रण प्रणाली डिजाइन इंजीनियर। नतीजतन, तीन अलग-अलग, वस्तुतः गैर-अतिव्यापी समुदाय उभरे हैं जिनका एक दूसरे के साथ लगभग कोई संचार नहीं है।
कुछ समय पहले तक, एजेंट-आधारित मॉडलिंग एक सख्त शैक्षणिक दिशा थी। हालांकि, व्यवसाय से वैश्विक अनुकूलन की बढ़ती मांग ने प्रमुख विश्लेषकों को एजेंट-आधारित मॉडलिंग और पारंपरिक दृष्टिकोणों के साथ इसके संयोजन पर ध्यान देने के लिए मजबूर किया है ताकि विभिन्न प्रकृति की जटिल प्रक्रियाओं की बातचीत की अधिक संपूर्ण तस्वीर प्राप्त हो सके। इस तरह विभिन्न दृष्टिकोणों को एकीकृत करने के लिए सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म की मांग पैदा हुई।
अब आइए अमूर्तता के स्तर के पैमाने पर सिमुलेशन मॉडलिंग के दृष्टिकोणों पर विचार करें। सिस्टम डायनामिक्स, व्यक्तिगत वस्तुओं को उनके समुच्चय के साथ बदलकर, उच्चतम स्तर के अमूर्तता का अनुमान लगाता है। असतत घटना मॉडलिंग निम्न और मध्य श्रेणी में काम करती है। जहां तक एजेंट-आधारित मॉडलिंग का संबंध है, इसे लगभग किसी भी स्तर पर और किसी भी पैमाने पर लागू किया जा सकता है। एजेंट भौतिक स्थान पर पैदल चलने वालों, कारों या रोबोटों का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, एक मध्यवर्ती स्तर पर एक ग्राहक या विक्रेता, या उच्च स्तर पर प्रतिस्पर्धी कंपनियों का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।
AnyLogic में मॉडल विकसित करते समय, आप कई मॉडलिंग विधियों से अवधारणाओं और उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक एजेंट-आधारित मॉडल में, पर्यावरण की स्थिति में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करने के लिए सिस्टम डायनेमिक्स विधियों का उपयोग करें, या निरंतर घटनाओं में असतत घटनाओं को ध्यान में रखें। गतिशील प्रणाली का मॉडल। उदाहरण के लिए, सिमुलेशन का उपयोग करके आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन को एजेंटों द्वारा आपूर्ति श्रृंखला में प्रतिभागियों के विवरण की आवश्यकता होती है: निर्माता, विक्रेता, उपभोक्ता, गोदाम नेटवर्क। उसी समय, उत्पादन को असतत-घटना (प्रक्रिया) मॉडलिंग के ढांचे में वर्णित किया जाता है, जहां उत्पाद या उसके हिस्से अनुप्रयोग होते हैं, और कार, ट्रेन और स्टैकर संसाधन होते हैं। प्रसव स्वयं असतत घटनाओं द्वारा दर्शाए जाते हैं, लेकिन माल की मांग को एक सतत प्रणाली-गतिशील आरेख द्वारा वर्णित किया जा सकता है। दृष्टिकोणों को मिलाने की क्षमता आपको वास्तविक जीवन की प्रक्रियाओं का वर्णन करने की अनुमति देती है, न कि उपलब्ध गणितीय तंत्र में प्रक्रिया को समायोजित करने की।
लैब व्यू (अंग्रेज़ी प्रयोगशालावक्तृत्व वीवास्तविक मैंनिरूपण इइंजीनियरिंग वू orkbench) is विकास पर्यावरणतथा मंचकंपनी की ग्राफिकल प्रोग्रामिंग भाषा "जी" में बनाए गए कार्यक्रमों को क्रियान्वित करने के लिए राष्ट्रीय उपकरण(अमेरीका)। लैबव्यू का पहला संस्करण 1986 में जारी किया गया था सेब मैकिंटोश, वर्तमान में इसके लिए संस्करण हैं यूनिक्स, जीएनयू / लिनक्स, मैक ओएसआदि, और सबसे विकसित और लोकप्रिय संस्करण के लिए हैं माइक्रोसॉफ़्ट विंडोज़.
LabVIEW का उपयोग डेटा अधिग्रहण और प्रसंस्करण प्रणालियों के साथ-साथ तकनीकी वस्तुओं और तकनीकी प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। वैचारिक रूप से, LabVIEW के बहुत करीब है स्काडा-सिस्टम, लेकिन उनके विपरीत, यह क्षेत्र में समस्याओं को हल करने पर अधिक केंद्रित नहीं है एपीसीएसक्षेत्र में कितना अस्नी.
मतलब(कम के लिए अंग्रेज़ी « आव्यूह प्रयोगशाला» ) तकनीकी गणना की समस्याओं को हल करने के लिए लागू कार्यक्रमों के पैकेज के साथ-साथ इस पैकेज में प्रयुक्त प्रोग्रामिंग भाषा के लिए एक शब्द है। मतलब 1,000,000 से अधिक इंजीनियरों और वैज्ञानिकों को रोजगार देता है, यह अधिकांश आधुनिक पर काम करता है ऑपरेटिंग सिस्टमसमेत जीएनयू / लिनक्स, मैक ओएस, सोलारिसतथा माइक्रोसॉफ़्ट विंडोज़ .
मेपल- सॉफ़्टवेयर पैकेज, कंप्यूटर बीजगणित प्रणाली... यह वाटरलू मेपल इंक का एक उत्पाद है। 1984 वर्षजटिल गणितीय गणनाओं, डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और मॉडलिंग पर केंद्रित सॉफ़्टवेयर उत्पादों का विमोचन और विपणन करता है।
मेपल प्रणाली के लिए डिज़ाइन किया गया है प्रतीकात्मक गणना, हालांकि इसमें संख्यात्मक रूप से हल करने के लिए कई उपकरण हैं विभेदक समीकरणऔर ढूँढना अभिन्न... उन्नत ग्राफिक उपकरण रखता है। इसका अपना है प्रोग्रामिंग भाषामिलते-जुलते पास्कल.
मेथेमेटिका - कंप्यूटर बीजगणित प्रणालीकंपनी वोल्फ्राम रिसर्च... कई शामिल हैं कार्योंविश्लेषणात्मक परिवर्तनों और संख्यात्मक गणनाओं दोनों के लिए। इसके अलावा, कार्यक्रम के साथ काम का समर्थन करता है ग्राफिक्सतथा ध्वनि, द्वि- और त्रि-आयामी के निर्माण सहित चार्टकार्य, मनमाना ड्राइंग ज्यामितीय आकार, आयाततथा निर्यातचित्र और ध्वनि।
पूर्वानुमान उपकरण- सॉफ्टवेयर उत्पाद जिनमें पूर्वानुमानों की गणना के लिए कार्य होते हैं। पूर्वानुमान- आज की मानव गतिविधि के सबसे महत्वपूर्ण प्रकारों में से एक। प्राचीन काल में भी, पूर्वानुमानों ने लोगों को सूखे की अवधि, सौर और चंद्र ग्रहण की तारीखों और कई अन्य घटनाओं की गणना करने की अनुमति दी थी। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के आगमन के साथ, पूर्वानुमान को विकास के लिए एक शक्तिशाली प्रोत्साहन मिला। कंप्यूटर के पहले अनुप्रयोगों में से एक प्रोजेक्टाइल के बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र की गणना करना था, जो वास्तव में, जमीन पर एक प्रक्षेप्य के प्रभाव के बिंदु की भविष्यवाणी करना था। इस प्रकार के पूर्वानुमान को कहा जाता है स्थिरपूर्वानुमान। पूर्वानुमानों की दो मुख्य श्रेणियां हैं: स्थिर और गतिशील। मुख्य अंतर यह है कि गतिशील पूर्वानुमान एक महत्वपूर्ण अवधि में अध्ययन के तहत वस्तु के व्यवहार के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। बदले में, स्थैतिक पूर्वानुमान केवल एक समय में अध्ययन के तहत वस्तु की स्थिति को दर्शाते हैं और, एक नियम के रूप में, ऐसे पूर्वानुमानों में, समय कारक जिसमें वस्तु परिवर्तन से गुजरती है, एक महत्वहीन भूमिका निभाती है। आज बड़ी संख्या में उपकरण हैं जो आपको पूर्वानुमान लगाने की अनुमति देते हैं। उन सभी को कई मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:
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उपकरण का नाम |
आवेदन की गुंजाइश |
लागू मॉडल |
आवश्यक उपयोगकर्ता प्रशिक्षण |
ऑपरेशन के लिए तैयार |
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माइक्रोसॉफ्ट एक्सेल , OpenOffice.org |
विस्तृत आवेदन |
एल्गोरिथम, प्रतिगमन |
सांख्यिकी का बुनियादी ज्ञान |
महत्वपूर्ण सुधार की आवश्यकता (मॉडल का कार्यान्वयन) |
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सांख्यिकी , एसपीएसएस , ई बार देखा गया |
अनुसंधान |
प्रतिगमन की एक विस्तृत श्रृंखला, तंत्रिका नेटवर्क |
बॉक्सिंग उत्पाद |
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Matlab |
अनुसंधान, अनुप्रयोग विकास |
एल्गोरिथम, प्रतिगमन, तंत्रिका नेटवर्क |
विशेष गणितीय शिक्षा |
प्रोग्रामिंग आवश्यक |
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एसएपी एपीओ |
व्यापार पूर्वानुमान |
एल्गोरिथम |
किसी गहन ज्ञान की आवश्यकता नहीं है | |
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पूर्वानुमानप्रो , पूर्वानुमानX |
व्यापार पूर्वानुमान |
एल्गोरिथम |
किसी गहन ज्ञान की आवश्यकता नहीं है |
बॉक्सिंग उत्पाद |
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तार्किकता |
व्यापार पूर्वानुमान |
एल्गोरिथम, तंत्रिका नेटवर्क |
किसी गहन ज्ञान की आवश्यकता नहीं है |
महत्वपूर्ण संशोधन की आवश्यकता है (व्यावसायिक प्रक्रियाओं के लिए) |
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पूर्वानुमानप्रो एसडीके |
व्यापार पूर्वानुमान |
एल्गोरिथम |
आवश्यक आँकड़ों का बुनियादी ज्ञान |
प्रोग्रामिंग आवश्यक (सॉफ्टवेयर के साथ एकीकरण) |
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आइलॉग , कोई भी तर्क , मुझे लगता है , MatlabSimulink , जीपीएसएस |
अनुप्रयोग विकास, मॉडलिंग |
नकल |
विशेष गणितीय शिक्षा की आवश्यकता |
प्रोग्रामिंग आवश्यक (क्षेत्र की बारीकियों के लिए) |
सपा लीरा- विभिन्न उद्देश्यों के लिए मैकेनिकल इंजीनियरिंग और भवन संरचनाओं के डिजाइन और गणना के लिए डिज़ाइन किया गया एक बहुक्रियाशील सॉफ्टवेयर पैकेज। कार्यक्रम में गणना स्थिर और गतिशील दोनों प्रभावों के लिए की जाती है। गणना का आधार है सीमित तत्व विधि(एफईएम)। विभिन्न प्लग-इन मॉड्यूल (प्रोसेसर) आपको स्टील और प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं के अनुभागों को चुनने और जांचने, मिट्टी का मॉडल बनाने, पुलों की गणना करने और स्थापना के दौरान इमारतों के व्यवहार आदि की अनुमति देते हैं।
उपरोक्त परिभाषा में, "प्रयोग" शब्द का दोहरा अर्थ है। एक ओर, एक कंप्यूटर प्रयोग में, साथ ही साथ एक वास्तविक में, मापदंडों या बाहरी प्रभावों में कुछ परिवर्तनों के लिए सिस्टम की प्रतिक्रियाओं की जांच की जाती है। तापमान, घनत्व, संरचना को अक्सर मापदंडों के रूप में उपयोग किया जाता है। और प्रभावों को अक्सर यांत्रिक, विद्युत या चुंबकीय क्षेत्रों के माध्यम से महसूस किया जाता है। अंतर केवल इतना है कि प्रयोगकर्ता एक वास्तविक प्रणाली से संबंधित है, जबकि एक कंप्यूटर प्रयोग में, एक वास्तविक वस्तु के गणितीय मॉडल के व्यवहार पर विचार किया जाता है। दूसरी ओर, अच्छी तरह से परिभाषित मॉडलों के लिए कठोर परिणाम प्राप्त करने की क्षमता विश्लेषणात्मक सिद्धांतों की भविष्यवाणियों का परीक्षण करने के लिए सूचना के एक स्वतंत्र स्रोत के रूप में एक कंप्यूटर प्रयोग का उपयोग करना संभव बनाती है और इसलिए, इस क्षमता में, सिमुलेशन परिणाम खेलते हैं। प्रयोगात्मक डेटा के समान मानक की भूमिका।
जो कुछ भी कहा गया है, उससे यह स्पष्ट है कि कंप्यूटर प्रयोग को स्थापित करने के लिए दो अलग-अलग दृष्टिकोणों की संभावना है, जो समस्या की प्रकृति के हल होने के कारण है और इस तरह एक मॉडल विवरण की पसंद को निर्धारित करता है।
सबसे पहले, एमडी या एमसी विधियों द्वारा गणना एक विशिष्ट वास्तविक प्रणाली के गुणों की भविष्यवाणी करने और भौतिक प्रयोग के साथ उनकी तुलना करने से संबंधित विशुद्ध रूप से उपयोगितावादी लक्ष्यों का पीछा कर सकती है। इस मामले में, आप दिलचस्प भविष्यवाणियां कर सकते हैं और चरम स्थितियों में अनुसंधान कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, अत्यधिक उच्च दबाव या तापमान पर, जब विभिन्न कारणों से एक वास्तविक प्रयोग संभव नहीं होता है या बहुत अधिक भौतिक लागत की आवश्यकता होती है। कंप्यूटर सिमुलेशन अक्सर एक जटिल आणविक प्रणाली के व्यवहार के बारे में सबसे विस्तृत ("सूक्ष्म") जानकारी प्राप्त करने का एकमात्र तरीका है। यह विशेष रूप से विभिन्न जैव प्रणालियों के साथ गतिशील प्रकार के संख्यात्मक प्रयोगों द्वारा स्पष्ट रूप से दिखाया गया है: मूल राज्य में गोलाकार प्रोटीन, डीएनए और आरएनए के टुकड़े। , लिपिड झिल्ली। कई मामलों में, प्राप्त आंकड़ों ने इन वस्तुओं की संरचना और कार्यप्रणाली के बारे में पहले से मौजूद विचारों को संशोधित करना या महत्वपूर्ण रूप से बदलना आवश्यक बना दिया। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि चूंकि ऐसी गणनाओं में विभिन्न प्रकार की वैलेंस और गैर-वैलेंस क्षमता का उपयोग किया जाता है, जो केवल परमाणुओं की वास्तविक बातचीत का अनुमान लगाते हैं, यह परिस्थिति अंततः मॉडल और वास्तविकता के बीच पत्राचार की डिग्री निर्धारित करती है। प्रारंभ में, उलटा समस्या का समाधान किया जाता है, जब उपलब्ध प्रयोगात्मक डेटा के अनुसार क्षमता को कैलिब्रेट किया जाता है, और उसके बाद ही सिस्टम के बारे में अधिक विस्तृत जानकारी प्राप्त करने के लिए इन क्षमता का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी, सरल मॉडल यौगिकों के लिए किए गए क्वांटम रासायनिक गणनाओं से अंतर-परमाणु बातचीत के मापदंडों को सिद्धांत रूप में पाया जा सकता है। एमडी या एमसी विधियों द्वारा अनुकरण करते समय, एक अणु की व्याख्या क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करने वाले इलेक्ट्रॉनों और नाभिकों के संग्रह के रूप में नहीं की जाती है, बल्कि बाध्य शास्त्रीय कणों - परमाणुओं की एक प्रणाली के रूप में की जाती है। इस मॉडल को कहा जाता है एक अणु का यांत्रिक मॉडल .
एक कंप्यूटर प्रयोग स्थापित करने के लिए एक अन्य दृष्टिकोण का लक्ष्य अध्ययन के तहत प्रणाली के व्यवहार के सामान्य (सार्वभौमिक या मॉडल-अपरिवर्तनीय) पैटर्न को समझना हो सकता है, यानी वे पैटर्न जो किसी दिए गए की सबसे विशिष्ट विशेषताओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं वस्तुओं का वर्ग, लेकिन किसी एकल यौगिक की रासायनिक संरचना के विवरण से नहीं। यही है, इस मामले में, एक कंप्यूटर प्रयोग का उद्देश्य कार्यात्मक संबंध स्थापित करना है, न कि संख्यात्मक मापदंडों की गणना करना। पॉलिमर के स्केलिंग सिद्धांत में यह विचारधारा सबसे स्पष्ट रूप से मौजूद है। इस दृष्टिकोण के दृष्टिकोण से, कंप्यूटर मॉडलिंग एक सैद्धांतिक उपकरण के रूप में कार्य करता है, जो सबसे पहले, आपको सिद्धांत के मौजूदा विश्लेषणात्मक तरीकों के निष्कर्षों की जांच करने या उनकी भविष्यवाणियों को पूरक करने की अनुमति देता है। विश्लेषणात्मक सिद्धांत और कंप्यूटर प्रयोग के बीच यह बातचीत बहुत उपयोगी हो सकती है जब दोनों दृष्टिकोणों में समान मॉडल का उपयोग किया जा सकता है। बहुलक अणुओं के इस प्रकार के सामान्यीकृत मॉडल का सबसे उल्लेखनीय उदाहरण तथाकथित है जाली मॉडल . इसके आधार पर, कई सैद्धांतिक निर्माण किए गए हैं, विशेष रूप से, शास्त्रीय के समाधान से संबंधित और, एक अर्थ में, पॉलिमर के भौतिक रसायन की मुख्य समस्या, संरचना पर वॉल्यूम इंटरैक्शन के प्रभाव पर और, तदनुसार, पर एक लचीली बहुलक श्रृंखला के गुण। बल्क इंटरैक्शन को आमतौर पर शॉर्ट-रेंज प्रतिकारक बलों के रूप में समझा जाता है जो श्रृंखला के साथ दूर के लिंक के बीच उत्पन्न होते हैं जब वे मैक्रोमोलेक्यूल के यादृच्छिक मोड़ के कारण अंतरिक्ष में एक दूसरे से संपर्क करते हैं। जाली मॉडल में, एक वास्तविक श्रृंखला को एक टूटे हुए प्रक्षेपवक्र के रूप में माना जाता है जो किसी दिए गए प्रकार के नियमित जाली के नोड्स से होकर गुजरता है: क्यूबिक, टेट्राहेड्रल, आदि। कब्जे वाली जाली साइट बहुलक लिंक (मोनोमर्स) से मेल खाती है, और जोड़ने वाले खंड वे मैक्रोमोलेक्यूल कंकाल में रासायनिक बंधनों के अनुरूप हैं। प्रक्षेपवक्र के स्व-चौराहों का निषेध (या, दूसरे शब्दों में, एक जाली साइट में दो या दो से अधिक मोनोमर्स के एक साथ प्रवेश की असंभवता) बल्क इंटरैक्शन (छवि 1) का अनुकरण करता है। यही है, यदि, उदाहरण के लिए, यदि एमसी पद्धति का उपयोग किया जाता है और जब एक यादृच्छिक रूप से चयनित लिंक को विस्थापित किया जाता है, तो यह पहले से ही कब्जे वाले नोड में आता है, तो ऐसी नई रचना को त्याग दिया जाता है और अब गणना में ध्यान में नहीं रखा जाता है ब्याज के सिस्टम पैरामीटर। जाली पर विभिन्न श्रृंखला व्यवस्था बहुलक श्रृंखला के अनुरूप हैं। आवश्यक विशेषताओं को उनके ऊपर औसत किया जाता है, उदाहरण के लिए, श्रृंखला आर के सिरों के बीच की दूरी।
इस तरह के एक मॉडल के अध्ययन से यह समझना संभव हो जाता है कि वॉल्यूमेट्रिक इंटरैक्शन आरएमएस मूल्य की निर्भरता को कैसे प्रभावित करते हैं
जाली मॉडल के विभिन्न संशोधन हैं, उदाहरण के लिए, जिनमें लिंक के बीच बंधन की लंबाई निश्चित मान नहीं है, लेकिन एक निश्चित अंतराल के भीतर बदलने में सक्षम है, जो केवल श्रृंखला के आत्म-चौराहों के निषेध की गारंटी देता है। यह है "उतार-चढ़ाव वाले बांड" के साथ व्यापक मॉडल कैसे काम करता है। हालांकि, सभी जाली मॉडल में समानता है कि वे हैं असतत,अर्थात्, इस तरह की प्रणाली के संभावित अनुरूपताओं की संख्या हमेशा सीमित होती है (हालांकि यह श्रृंखला में अपेक्षाकृत कम संख्या में लिंक के साथ भी खगोलीय हो सकती है)। सभी असतत मॉडल में बहुत अधिक कम्प्यूटेशनल दक्षता होती है, लेकिन, एक नियम के रूप में, उनकी जांच केवल मोंटे कार्लो विधि द्वारा की जा सकती है।
कई मामलों के लिए, उपयोग किया जाता है निरंतर सामान्यीकृत बहुलक मॉडल जो निरंतर तरीके से संरचना को बदलने में सक्षम हैं। सबसे सरल उदाहरण किसी दिए गए नंबर से बनी एक श्रृंखला है एनठोस गेंदें कठोर या लोचदार बंधों द्वारा श्रृंखला में जुड़ी हुई हैं। ऐसी प्रणालियों का अध्ययन मोंटे कार्लो विधि और आणविक गतिकी विधि दोनों द्वारा किया जा सकता है।
