Автор(ы)

Абрамов Андрей Романович

Аффилиация

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича

Руководитель

Ходанович Александр Иванович, заведующий кафедрой аудиовизуальных систем и технологий, д. пед. наук, профессор

Аннотация

Развитие вычислительной физики и информационных технологий достигло того уровня, когда компьютерные симуляции позволяют «поймать» наиболее существенные детали таких не поддающихся прямому теоретическому или экспериментальному изучению явлений, как, например, взрыв суперновой звезды, когда звезда претерпевает в течение нескольких секунд термоядерный взрыв, при котором выделяется энергия, сравнимая по величине с энергией целой галактики.

Объект исследования –  современные информационные технологии моделирования процессов и систем.

Предмет исследования –  методические и программные средства реализации информационных технологий моделирования стохастических процессов и систем.

Цели и задачи исследования – изучение информационных технологий моделирования физических процессов и систем, разработка компьютерных моделей в броуновской динамике, а также:

  • провести анализ литературы и информационных ресурсов по теме исследования;
  • дать характеристику предметной области и обозначить проблемы компьютерных технологий вычислений в задачах математического моделирования с использованием генерации случайных чисел;
  • реализовать алгоритмы решения физических задач в анимационных моделях броуновской динамики;
  • провести апробацию результатов научного исследования.

Актуальность исследования

В условиях современной информатизации науки и образования особое значение приобретают исследования в области информационных технологий, вычислений в задачах практического моделирования процессов и систем, в частности изучение вероятностно-статистических методов, не прибегая к исследованию сложных динамических уравнений.

Кроме того, существуют разногласия в результатах зарубежных исследований в области стохастического моделирования механических колебаний[19][21] и данных отечественной учебной литературы.

Поэтому междисциплинарное научное исследование в области информационных систем и технологий с использованием достижений теории колебаний и методики обучения физике является актуальным.

Результаты и выводы. Модельный характер наших знаний приводит к сближению физического, математического и компьютерного компонентов развиваемых моделей. Характерной чертой научной деятельности является исключительная трудность, а порой и невозможность отделения физической, математической и компьютерных моделей при рассмотрении реальных стохастических процессов и систем, в частности в области броуновской динамики. Таким образом, в науке сформировалась вычислительная (компьютерная) физика как современная методология научного исследования вероятностно-статистических закономерностей случайных процессов, предполагающих обработку большого объёма данных в информационном цикле вычислительного эксперимента.

Говоря о перспективах развития вычислительного эксперимента, как универсальной методологии математического моделирования реальных процессов и систем отметим, что модельный характер всех наших знаний приводит к сближению физических и математических моделей. Характерной чертой научной деятельности является исключительная трудность, а порой и невозможность отделения физической и математической модели при рассмотрении достаточно сложных реальных явлений. Вспомним точку зрения выдающегося математика В.И. Арнольда: «Математика, подобно физике, – экспериментальная наука, отличающаяся от физики лишь тем, что в математике эксперименты очень дешевы …   Математика является экспериментальной наукой – частью теоретической физики и членом семейства естественных наук. Основные принципы построения и преподавания всех этих наук применимы и к математике…. Умение составлять адекватные математические модели реальных ситуаций должно составлять неотъемлемую часть математического образования … При всем огромном социальном значении вычислений (и computerscience), сила математики не в них, и преподавание математики не должно сводиться к вычислительным рецептам».

Убедительным примером высказывания  академика В.И. Арнольда являются результаты данной выпускной квалификационной работы, в которой законы броуновского движения получены в рамках математических вероятностно-статистических методов с использованием современных компьютерных технологий.

Содержание работы

Автор предпочел не показывать работу на сайте.

Конкурс, в котором автор работы принял участие: High Goals – 2019: открытый международный конкурс инициативных научно-исследовательских проектов
Отрасль наук: Технические науки
Форма представления работы: Выпускная квалификационная работа
Дата публикации работы: 14.10.2019