СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012 Б.3.В.26.1 “Основы моделирования“ (код и наименование дисциплины)

СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Памятка для студентов по изучению дисциплины
Б.3.В.26.1 “Основы моделирования“
(код и наименование дисциплины)
7,8 семестр
090900 Информационная безопасность (квалификация (степень) "бакалавр")
(код и наименование специальности)
Составил ст.преп. кафедры ВСИБ Чугунов Г.А.
Утверждаю
Зав. кафедрой ВСИБ А.Г.Якунин
_________________
«___» _____________ 201 года
Содержание дисциплины
Изучение дисциплины «Основы моделирования» происходит в 7 и 8 семестрах.
Учебный план предусматривает 28 часов лекций, 44 часа лабораторных работ и зачет по
окончании семестра.
Теоретический курс 7 семестр
Введение. Понятие модели и виды моделей. Понятие клеточных автоматов [1, 4-6,
8-9]
Основные понятия теории моделирования. Средства моделирования. Понятие модели.
Классификация моделей. Имитационные модели. Математическое моделирование: виды,
объекты, цели, задачи, этапы, преимущества. Понятие клеточных автоматов. Особенности
клеточных автоматов и их классификация. Построение моделирующих алгоритмов.
Математические модели биологических и социальных систем [5-6, 8, 10]
Моделирование биологических систем. Игра «Жизнь»: правила, закономерности, виды
конфигураций. Модель «Аква-Тор» («хищник – жертва»). Моделирование социальных
систем. Модель поведения толпы.
Применение математического моделирования для исследования физических
явлений и процессов [2, 3, 7]
Использования клеточных автоматов для моделирования физических процессов:
Модель Винера-Розенблюта для исследования распространения заряда. Задача об
остывании кофе. Математические методы моделирования. Исследование точности и
достоверности результатов моделирования. Вопрос хорошей обусловленности задачи.
Математические методы численного дифференцирования и интегрирования. Численные
методы решения дифференциальных уравнений. Метод Эйлера. Погрешность метода
Эйлера.
Математические модели механических систем [2,9]
Формализация и алгоритмизация процессов обработки информации. Падение тел:
основные понятия, действующая на падающее тело сила, одномерное движение, двумерные
траектории. Численное решение уравнений. Колебания: простой гармонический
осциллятор, математический маятник, затухающие колебания, колебания в электрических
цепях.
1
СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
Теоретический курс 8 семестр
Математические модели финансовых и экономических процессов [9-10]
Задачи линейного программирования. Методы решения задачи линейного
программирования. Транспортная задача. Задача о назначениях. Распределительная задача
линейного программирования. Методы нахождения опорных планов. Понятие, методы
построения и анализа сетевых графиков.
Имитационное моделирование систем информатики, вычислительных систем и
сетей [11-12]
Методы аналитического, натурного и имитационного моделирования вычислительных
сетей. Понятие пилотной сети. Применение экспертных оценок при проектировании
вычислительной сети. Обзор специализированных систем имитационного моделирования
вычислительных сетей. Модельное время. Методы коррекции таймера модельного времени.
Имитационное моделирование вычислительных сетей на основе принципов теории
массового обслуживания. Основные понятия теории массового обслуживания. Типы СМО.
СМО, использующиеся для имитационного моделирования различных узлов
вычислительных сетей. Компьютерное моделирование СМО типа G\G\1. Планирование и
обработка основных событий. Расчет параметров СМО.
Оценка результатов моделирования
Оценка адекватности, устойчивости, чувствительности модели. Анализ и
интерпретация результатов моделирования. Принятие решений после получения
результатов моделирования.
Лабораторные работы 7 семестр
Работа 1. Программная реализация модели клеточных автоматов (6 часов).
Реализовать алгоритм игры «Жизнь». Исследовать работу системы на заданных
конфигурациях. Литература [8-9]
Работа 2. Модель «Аква-тор». (10 часов).
Реализовать алгоритм клеточного автомата системы «хищник-жертва». Заданием
различных начальных параметров системы добиться стабильного поведения системы.
Убедиться, что при большом времени развития системы графики численности особей
выходят на уровень математического маятника. Литература [8-10]
Лабораторные работы 8 семестр
Работа 3. Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту. (8
часов)
Составить уравнения, описывающие движения тела, брошенного под углом к
горизонту. Численно решить полученную систему уравнений методом Эйлера или методом
Эйлера-Кромера. Использовать написанную программу для решения задачи по варианту.
Литература [2-3,7]
Работа 4. Моделирование вычислительных систем и сетей с использованием
теории массового обслуживания (19 часов)
2
СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
Реализовать моделирование СМО типа G\G\1. Предусмотреть расчет основных
параметров СМО, визуализацию процессов, происходящих в СМО (отображение заявок в
очереди). Литература [4-8,13].
График контроля 7 семестр
Таблица П.12
Контрольное испытание
Лабораторная работа 1
Защита
Лабораторная работа 2
Защита
Зачет
График контроля 8 семестр
Таблица П.13
Контрольное испытание
Лабораторная работа 3
Защита
Лабораторная работа 4
Защита
Экзамен
Время проведения
1-8 неделя
Вес в итоговом
рейтинге
0,2
9-16 неделя
0,3
17 неделя
0,5
Время проведения
1-8 неделя
Вес в итоговом
рейтинге
0,25
9-16 неделя
0,25
сессия
0,5
Литература и учебно-методические материалы
А) основная литература:
1. Б.Я.Советов, С.А. Яковлев. Моделирование систем: Практикум: учебное пособие для
вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. — 6-е издание, стереотипное — М.: Высшая
школа, 2009. — 295 с. (20 экз)
2. Имитационное моделирование. Павловский Ю.Н., Белотелов Н.В., Бродский Ю.И.
Учебное пособие М., Издательский центр «Академия»,2008, - 240 с. (7 экз)
3. Кознов Д.В. Основы визуального моделирования. - Интернет университет
информационных технологий. – М., 2008 – 246 с. (3 экз)
4. Казиев В.М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем. Учебное пособие.
[Текст]/ В.М. Казиев - Интернет университет информационных технологий. – М.,
2007 – 244 с. (2 экз)
5. Ю.Г. Карпов. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с
AnyLogic5. Учебник для вузов. – BHV - Санкт-Петербург, 2009. - 400с. – (15 экз).
6. Ясницкий, Леонид Нахимович. Введение в искусственный интеллект: учеб. пособие
/Л. Н. Ясницкий.-М.: Академия, 2005.-174, c/: ил.- (Высшее профессиональное
образование, Информатика и вычислительная техника) (10 экз)
7. Гнеденко, Б.В. Введение в теорию массового обслуживания. [Текст]/ Б.В. Гнеденко,
И.Н. Коваленко – М.: ЛКИ, 2007 – 400 с. (5 экз)
8. Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. Моделирование систем. Практикум по
компьютерному моделированию: учебное пособие. – Изд-во БХВ-Петербург, 2007. –
352 с. (3 экз)
Б) дополнительная литература:
3
СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
9. Антонов, Александр Владимирович. Системный анализ: учеб. для вузов по
направлению "Информ. и вычисл. техника" и специальности "Автоматизир. системы
обработки информ. и упр." /А. В. Антонов.-М.: Высш. шк., 2004.-454 с.: рис. (9 экз)
10. Бордовский, Геннадий Алексеевич. Физические основы математического
моделирования: [учеб. пособие для физ.-мат. специальностей вузов] /Г. А.
Бордовский, А. С. Кондратьев, А. Д. Р. Чоудери.-М.: Академия, 2005.-315, [1] с.: ил.( Высшее профессиональное образование, Естественные науки ) (3 экз)
11. В. Н. Гридин, В. Б. Михайлов, Л. Б. Шустерман. Численно-аналитическое
моделирование радиоэлектронных схем. – Изд-во Наука, 2008. – 344 с. (5 экз)
В) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
12.
http://www.exponenta.ru
Г) методические указания студентам:
13. Бочкарева, Е.В. Лабораторный практикум по моделированию: учебное пособие для
студентов специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» /
Е.В. Бочкарева; АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – Барнаул, Изд-во АлтГТУ, 2010. - 24
c. http://elib.altstu.ru/elib/eum/avs/model_lab.pdf
14. Кантор С.А. Вычислительная математика. – Барнаул, АлтГТУ, 2009. – Режим
доступа http://elib.altstu.ru/elib/eum/pm/vich_mat.pdf
В результате изучения дисциплины студенты должны обладать знаниями, умениями и
навыками, приведенными в таблице.
Таблица П.14.
Код
компетенц
Содержание
ии по
компетенции (или ее
ФГОС
части)
ВПО или
ООП
способность к
обобщению,
анализу, восприятию
информации,
постановке цели и
выбору путей ее
достижения, владеть
культурой
мышления
ОК-8
ОК-11
способность к
В результате изучения дисциплины обучающиеся
должны:
знать
уметь
владеть
- основные
понятия
теории
моделировани
я и виды
моделировани
я;
- понятие и
виды
моделей;
- понятие
имитационно
й модели
объекта;
- этапы и
приемы
процесса
моделировани
я
классифицирова
ть модели;
- моделировать
поведение
систем
информатики,
вычислительных
систем и сетей;
- строить
концептуальные
и логические
модели
исследуемых
систем;
- формализовать
и
алгоритмизирова
ть процесс
обработки
информации;
- использовать
- навыками
построения
имитационных
моделей реальных
процессов,
объектов и явлений
- области
- навыками
4
СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
саморазвитию,
самореализации,
приобретению
новых знаний,
повышению своей
квалификации и
мастерства
применения и
преимущества
моделировани
я;
определение,
классы,
свойства
клеточных
автоматов;
математическ
ие методы
моделировани
я
способность
применять
программные
средства системного,
прикладного и
специального
назначения
- понятие
концептуальн
ой модели;
- методы
оценки
точности и
достоверност
и результатов
моделировани
я
ПК-15
ПК-16
способность
использовать
инструментальные
средства и системы
программирования
для решения
профессиональных
задач
математический
аппарат для
моделирования
социальных,
биологических,
физических
систем;
- использовать
математические
методы и
моделирующие
алгоритмы для
описания
поведения
имитационных
моделей систем
- оценивать
погрешность,
точность,
достоверность
полученного
решения и
адекватность
модели;
- планировать,
анализировать и
интерпретироват
ь результаты
имитационных
экспериментов с
моделями
- исследовать
инструментал полученные
ьные средства модели,
и языки
анализировать
моделировани их поведение в
я;
различных
- понятие
условиях;
кибернетичес - уметь,
кой системы
используя
управления
математическую
модель объекта,
получать новые
данные о
реальном
объекте
построения новых
имитационных
моделей реальных
процессов,
объектов и
явлений, а так же
анализировать
полученную
модель
- навыками
использования
имитационной
модели объекта для
решения
поставленной
задачи
- навыками
использования
инструментальных
средств и языков
моделирования для
имитационного
моделирования
Порядок вычисления рейтинга по дисциплине «Основы моделирования»
1 Шкала оценок и правила вычисления рейтинга
5
СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
Успеваемость студента оценивается с помощью текущего рейтинга (во время каждой
аттестации), семестрового (после окончания семестра) и итогового рейтинга (после сессии).
Во всех случаях рейтинг вычисляется по формуле:
 R i pi
RT 
 pi ,
где Ri – оценка за i-ю контрольную точку, pi – вес этой контрольной точки.
Суммирование проводится по всем контрольным точкам с начала семестра до момента
вычисления рейтинга.
Пусть студент получил следующие оценки. Выполнение и защита работы по теме 1 –
72 балла, по теме 2 – 57 баллов, по теме 3 -45 баллов, тема 4 – 0 баллов (не защищена).
На 1-й аттестации (7 неделя) его рейтинг равен:
RT 1 
72  0,03  57  0,03  45  0,04  0 * 0,04
 40,5 .
0,03  0,03  0,04  0,04
На 2-й аттестации (13 неделя) аналогичным образом учитываются выполнение и
защита лабораторных работ по темам 5-7.
Перед началом сессии вычисляется семестровый рейтинг по темам 1-10, расчетного
задания и с учётом посещаемости студентом занятий.
R СЕМ  0,9R  Б П
где R – текущий рейтинг на конец семестра, вычисленный по результатам
контрольных точек, Бп – дополнительные баллы за посещаемость занятий определённые по
следующей схеме
Итоговый рейтинг, помимо семестрового, учитывает рейтинговую оценку выполнения
экзаменационного задания с учетом его веса.
В зачётку выставляется оценка, соответствующая итоговому рейтингу.
2 Возможности повышения рейтинга
Для студентов с текущим рейтингом не менее 50 по их желанию и по согласованию с
преподавателем может быть организовано углубленное изучение предмета. Повышение
рейтинга осуществляется путем выполнения индивидуального задания, выполнения обзора
литературы по тематике дисциплины. Форма контроля – защита отчета по заданию,
результат оценивается по 100-балльной шкале. После проведения такого контроля (с
оценкой R*), текущий рейтинг пересчитывается по формуле:
(100  R Д )( R *  50 )
*
RД  RД 
100
,
где RД* - новое, улучшенное значение рейтинга, RД- семестровый рейтинг по
дисциплине, R*>50 – оценка дополнительного задания. При R*<50 итоговый рейтинг не
повышается.
6
СТО АлтГТУ 13.62.1.1192 – 2012
Старший преподаватель кафедры вычислительных систем и информационной
безопасности
__________________ Чугунов Г.А.
7