IMOSI - MODELACE A SIMULACE LEARN 2013 správně možná špatně

Transkript

1 IMOSI - MODELACE A SIMULACE LEARN 2013 správně možná špatně Simulátor označujeme jako kredibilní v případě, že: byla úspěšně završena fáze verifikace simulátoru se podařilo přesvědčit zadavatele simulačního projektu o kvalitní substituci reálných vstupních proudů generovanými proudy v rámci simulátoru byla úspěšně završena fáze výstavby simulátoru se podařilo přesvědčit zadavatele simulačního projektu, že simulátor představuje důvěryhodnou substituci reality Empirickou metodu validace simulujícího systému lze charakterizovat jako posouzení vnějšího chování simulátoru (a jeho výsledků): podle kvality generátorů pseudonáhodných čísel srovnáním s jiným modelem podle kvality submodelů vstupů expertem z příslušné oblasti zkoumání Simulační pokus, využívající synchronizační metodu plánování událostí, je ukončen, pokud je splněna následující podmínka: všechny plánované změny ve stavovém prostoru již byly provedeny všechny události již byly naplánované do budoucnosti aktuální hodnota snímací periody přesáhla zadanou mez je prázdný kalendář nebo uplynul simulační čas vymezený pro simulační pokus Jaké jsou odlišnosti mezi statickým a dynamickým systémem? Vymezený statický systém abstrahuje od sledování času, kdežto dynamický systém aspekt času nezanedbává Vymezený statický systém zahrnuje pouze diskrétní časové okamžiky, kdežto dynamický systém sleduje spojité plynutí času Vymezený statický systém zahrnuje pouze permanentní entity, kdežto dynamický systém navíc pracuje i s temporárními entitami Vymezený statický systém zahrnuje pouze temporární entity, kdežto dynamický systém navíc pracuje i s permanentními entitami Simulační pokus není reprodukovatelný pokud: nevyužívá generátory pseudonáhodných čísel využívá generátory pseudonáhodných čísel jsou na jeho počátku vygenerovány vždy odlišné násady generátorů pseudonáhodných čísel využívané k produkci proudů vstupních dat jsou na jeho počátku nastaveny vždy stejné násady generátorů pseudonáhodných čísel využívané k produkci proudů vstupních dat

2 Plynutí simulačního času v rámci simulujícího systému na počítači: je vždy synchronizováno s plynutím reálného času může být rychlejší, shodné i pomalejší než plynutí odpovídajícího reálného času je vždy pomalejší, než plynutí odpovídajícího reálného času je vždy rychlejší, než plynutí odpovídajícího reálného času Metodu plánování událostí lze využít pro synchronizaci výpočtu spojeného: pouze s diskrétní simulací pouze se spojitou simulací s diskrétní nebo spojitou simulací pouze s metodou Monte Carlo Základní akční jednotky simulace představují: aktivity, které mají jisté časové trvání a potenciálně mění stav systému atributy entit, jejichž hodnoty se dynamicky mění v průběhu evoluce simulačního výpočtu temporární entity, jejichž počty se dynamicky mění v průběhu evoluce simulačního výpočtu permanentní entity, jejichž počty se dynamicky mění v průběhu evoluce simulačního výpočtu Při zpracovávání události (aktuálně odebrané z kalendáře) v rámci řídícího cyklu metody plánování událostí typicky dochází k: archivaci všech událostí, jejichž výskyt nastal od počátku simulačního pokusu až do doby aktuální hodnoty simulačního času aktualizaci simulačního času a testování splnění podmínky pro ukončení simulačního pokusu provádění změn ve stavovém prostoru a potenciálnímu plánování výskytů dalších událostí do budoucnosti aktualizaci hodnot stavových proměnných, které jsou ovlivňovány všemi právě běžícími spojitými aktivitami Diagram plánování událostí se zaměřuje: na specifikaci logik zpracování událostí v okamžicích jejich výskytů na popis všech možných vzájemných plánovacích vazeb (včetně specifikace podmínek, při jejichž splnění je možné příslušné plánování uskutečnit) mezi všemi typy událostí, které jsou v rámci simulačního modelu využívány na popis všech možných vzájemných plánovacích vazeb mezi všemi typy událostí, které jsou v rámci simulačního modelu využívány na specifikaci podmínek pro uskutečňování vzájemného plánování mezi všemi typy událostí, které jsou využívány v rámci příslušného simulačního modelu

3 Proces nelze v souvislosti se simulací definovat jako: akční kompozitní element simulace složený z aktivit posloupnost po sobě bezprostředně navazujících aktivit (které spolu tvoří jistý logický celek) akční kompozitní element simulace (složený z aktivit) s typicky nenulovým časovým trváním časové trvání simulace Vymezený statický systém: abstrahuje od sledování času zahrnuje pouze permanentní entity zahrnuje pouze diskrétní časové okamžiky zahrnuje pouze temporární entity Spojitá aktivita může měnit stav systému: pouze v okamžiku svého ukončení v průběhu celé doby svého trvání pouze v okamžiku svého zahájení pouze v okamžicích svého zahájení a ukončení Simulační experimenty nejsou prováděny s fyzickým využitím: simulátoru simulovaného systému trenažéru simulujícího systému Simulační pokus neboli simulační experiment lze charakterizovat jako: běh simulačního programu podle více definovaných scénářů zahrnující 5 replikací aplikaci metody Monte Carlo realizující umělé náhodné procesy běh simulačního programu podle jednoho definovaného scénáře běh simulačního programu podle více definovaných scénářů Metodu Monte Carlo nelze využít pro: realizace umělých náhodných pokusů synchronizaci spojité simulace modelování výsledků hodů hrací kostkou modelování výsledků loterijní hry Sportka Simulující systém: dodržuje vztahy kauzality ze simulovaného systému pouze v případě, že simulující systém je statickým systéme vždy dodržuje vztahy kauzality ze simulovaného systému dodržuje vztahy kauzality ze simulovaného systému pouze v případě, že simulovaný systém je statickým systémem nemusí dodržovat vztahy kauzality ze simulovaného systému

4 Kalendář událostí slouží k: uchovávání diskrétních událostí plánovaných v průběhu simulačního experimentu do budoucnosti archivaci všech stavových změn, které již byly aktuálně provedeny od počátku simulačního experimentu uchovávání aktuální hodnoty simulačního času archivaci všech diskrétních událostí, které byly aktuálně zpracovány od počátku simulačního experimentu Metodu plánování událostí nelze využít pro synchronizaci výpočtu spojeného: s diskrétní simulací se spojitou simulací s kombinovanou diskrétně-spojitou simulací s realizacemi diskrétních aktivit V čem se odlišuje modelování od simulace? Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného statického systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Modelování lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být i dynamický Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného dynamického nebo statického systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Modelování lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být pouze dynamický Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného diskrétního systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Modelování lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být i spojitý Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného dynamického systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Modelování lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být i statický Po odebrání události z kalendáře (při uplatňování metody plánování událostí) bezprostředně následuje: navýšení hodnoty aktuálního simulačního času o hodnotu snímací periody potenciální naplánování výskytu nové události do budoucnosti provedení potenciální změny hodnoty aktuálního simulačního času testování pravdivosti aktuálního splnění podmínky pro ukončení simulace Konkrétní stav simulujícího systému: je spojen s konkrétní hodnotou simulačního času pouze v případě, že příslušný simulovaný systém je statickým systémem není vždy spojen s konkrétní hodnotou simulačního času je vždy spojen s konkrétní hodnotou simulačního času je spojen s konkrétní hodnotou simulačního času pouze v případě, že příslušný simulovaný systém abstrahuje od plynutí času

5 Pro implementaci kalendáře využívaného synchronizační metodou plánování událostí není vhodné aplikovat datovou strukturu založenou na koncepci: binární haldy hashovací tabulky párovací haldy prioritní fronty Různé replikace jednoho konkrétního simulačního experimentu nemají: shodné scénáře simulačního experimentu shodné konfigurace permanentních prvků v rámci simulujícího systému odlišná nastavení násad generátorů pseudonáhodných čísel využívaných pro realizace vstupních proudů odlišné scénáře simulačního experimentu V rámci fáze tzv. náběhu simulace: nejsou prováděny změny ve stavovém prostoru simulujícího systému nejsou typicky sbírány údaje pro statistické sledování vybraných ukazatelů simulujícího systému jsou typicky sbírány údaje pro statistické sledování vybraných ukazatelů simulujícího systému nejsou prováděny změny hodnoty aktuálního simulačního času Diskrétní aktivita může měnit stav systému: pouze v okamžiku svého zahájení v průběhu celé doby svého trvání pouze v okamžiku svého ukončení pouze v okamžicích stavových změn jiných aktivit Diskrétní simulace nezahrnuje: události diskrétní i spojité aktivity diskrétní aktivity plánování událostí Kombinovaná diskrétně-spojitá simulace zahrnuje: takové techniky, které uplatňují výhradně synchronizační metodu plánování diskrétně-spojitých událostí jak diskrétní, tak spojité aktivity diskrétní i spojité aktivity, přičemž diskrétní aktivity musí vždy předcházet spojitým aktivitám takové techniky, které uplatňují výhradně synchronizační metodu Monte Carlo.

6 Pro implementaci kalendáře využívaného synchronizační metodou plánování událostí je vhodné aplikovat datovou strukturu založenou na koncepci: zásobníku (typu LIFO) hashovací tabulky fronty (typu FIFO) prioritní fronty Diskrétní simulace zahrnuje: výhradně diskrétní nebo spojité aktivity výhradně diskrétní aktivity takové techniky, které uplatňují výhradně synchronizační metodu plánování diskrétních událostí takové techniky, které uplatňují výhradně synchronizační metodu snímání aktivit. V čem se odlišuje simulace od metody Monte Carlo? Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného dynamického nebo statického systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Metodu Monte Carlo lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být pouze dynamický Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného diskrétního systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Metodu Monte Carlo lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být i spojitý Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného statického systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Metodu Monte Carlo lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém může být i dynamický Simulace je výzkumná metoda založená na náhradě zkoumaného dynamického systému jeho simulátorem, s nímž jsou prováděny experimenty. Metodu Monte Carlo lze definovat obdobně, s tím rozdílem, že zkoumaný systém je statický Běh simulačního programu podle jednoho definovaného scénáře označujeme jako: simulační pokus neboli simulační experiment simulační studii simulační projekt simulační krok Výpočet spojité simulace (v rámci kombinované diskrétně-spojité simulace) probíhá v takovém intervalu simulačního času, v jehož rámci: je plánováno ukončení alespoň jedné spojité aktivity je plánován výskyt více než jedné diskrétní události není plánován výskyt žádné diskrétní události je plánován výskyt alespoň jedné diskrétní události

7 Simulace: není experimentální výzkumná metoda využívá k řešení zadaných problémů vhodně navrženou posloupnost simulačních experimentů je exaktní výzkumná metoda je exaktně-heuristická výzkumná metoda Simulující systém je možné realizovat: na počítači nebo s využitím jiných speciálních zařízení, příp. napodobenin objektu zkoumání výhradně na číslicovém počítači výhradně s fyzickým využitím objektu zkoumání výhradně na počítači Proces lze v souvislosti se simulací definovat jako: posloupnost po sobě bezprostředně navazujících aktivit (které spolu tvoří jistý logický celek) časové trvání aktivity konfiguraci simulačního modelu pro jeden konkrétní simulační pokus časové trvání simulačního pokusu Reprodukovatelnost simulačního pokusu znamená, že: simulační pokus produkuje vždy stejné výsledy pro shodná nastavení všech vstupních parametrů simulátoru simulační pokus neprodukuje vždy stejné výsledy pro shodná nastavení všech vstupních parametrů simulátoru všechny replikace simulačního pokusu produkují shodné proudy vstupních dat simulačního pokus produkuje stejné výsledky pro všechny odlišné scénáře Metoda Monte Carlo je založena na: náhradě zkoumaného statického systému jeho modelujícím systémem náhradě zkoumaného deterministického systému jeho stochastickým modelujícím systémem náhradě zkoumaného dynamického systému jeho modelujícím systémem náhradě zkoumaného statistického systému jeho statistickým modelujícím systémem Metodu plánování událostí můžeme označit jako: post-simulační metodu empirickou metodu asynchronní metodu synchronní metodu

8 Realizace změn hodnot aktuálního simulačního času je prováděna v rámci synchronizační metody snímání aktivit následujícím způsobem: po dokončení vyhodnocení všech běžící aktivit pro aktuální simulační čas je tento navýšen o aktuální hodnotu tzv. snímací periody, která je zjištěna z události právě odebrané z kalendáře (poté se přechází opět k vyhodnocování aktivit, přičemž tento cyklus se stále opakuje) po dokončení vyhodnocení všech běžící aktivit pro aktuální simulační čas je tento navýšen o hodnotu tzv. snímací periody (poté se přechází opět k vyhodnocování aktivit, přičemž tento cyklus se stále opakuje) po odebrání každé udábsti z kalendáře je hodnota aktuálního simulačního času potenciálně změněna na hodnotu příslušného časového razítka (udábsti právě odebrané z kalendáře) po dokončení vyhodnocení všech běžící aktivit pro aktuální simulační čas je tento navýšen o hodnotu časového razítka udábsti, která je právě odebrána z kalendáře (poté se přechází opět k vyhodnocování aktivit, přičemž tento cyklus se stále opakuje) Kalendář událostí (při uplatňování metody plánování událostí) na požádání poskytne: událost s nejvyšší hodnotou časového razítka událost, která byla do kalendáře vložena dříve než všechny ostatní událostí aktuálně v kalendáři obsažené událost s nejnižší hodnotou časového razítka událost, která byla do kalendáře vložena jako poslední ze všech událostí v kalendáři aktuálně obsažených Výskyt události je spojen: S přesunutím této události uložené v kalendáři události na první místo v kalendáři s uložením této události do kalendáře událostí s odebráním této události z kalendáře událostí s okamžitou změnou hodnoty časového razítka plánované události na hodnotu aktuálního simulačního času Jako stavový prostor počítačového simulujícího systému označujeme: souhrn datových struktur a stavových proměnných schopných uchovávat měnící se stav simulujícího systému během evoluce simulačního pokusu kalendář událostí a/anebo evidenční strukturu běžících spojitých aktivit (měnící se během evoluce simulačního pokusu) celý paměťový prostor počítače, na němž běží simulační pokus stavové proměnné uchovávající hodnoty měnícího se aktuálního simulačního času během simulačního pokusu

9 Simulační pokus (využívající synchronizační metodu snímání aktivit) je ukončen, pokud je splněna následující podmínka: každá z aktivit simulujícího systému byla právě jednou sesnímána aktuální hodnota simulačního času přesáhla zadanou mez pro simulační pokus je prázdný kalendář událostí je neprázdný kalendář událostí Kalendář událostí aktuálně neuchovává události: odpovídajícím ukončení aktuálně běžících aktivit s časem výskytu větším nebo rovným hodnotě aktuálního simulačního času s časem výskytu menším než je hodnota aktuálního simulačního času naplánované v průběhu simulačního experimentu do budoucnosti Prvky, které se nenacházejí po celou dobu simulace v rámci simulujícího systému, označujeme jako: temporární události temporární entity temporární aktivity permanentní entity Deterministický submodel vstupu simulátoru je založen na vytváření proudu vstupních dat: podle deterministických pravidel (tj. náhodnost není uplatněna) získávaných výhradně on-line ze zkoumaného systému výhradně získaných z historické reality zkoumaného systému za pomoci generátorů pseudonáhodných čísel s deterministicky stanovenými násadami těchto generátorů Spojitá simulace zahrnuje: takové techniky, které uplatňují výhradně synchronizační metodu snímání událostí. takové techniky, které uplatňují výhradně synchronizační metodu plánování diskrétních událostí výhradně spojité aktivity výhradně diskrétní nebo spojité aktivity

10 Pro implementaci kalendáře využívaného synchronizační metodou plánování událostí není vhodné aplikovat datovou strukturu založenou na koncepci: prioritní fronty hashovací tabulky binární haldy párovací haldy Prvky, které se nacházejí po cebu dobu simulace v rámci simulujícího systému, označujeme jako: permanentní udábsti permanentní entity permanentní aktivity temporární entity Stochastický submodel vstupu simulátoru je založen na vytváření proudu vstupních dat s využitím: generátorů pseudonáhodných čísel stochastických simulačních programovacích jazyků stochastických vyšších programovacích jazyků deterministických pravidel (tj. náhodnost není uplatněna)

11 Plánování události je spojené: a. s přesunutím plánované události uložené v kalendáři událostí na první místo v kalendáři b. s uložením plánované události do kalendáře událostí c. s odebráním plánované události z kalendáře událostí d. s okamžitou změnou hodnoty aktuálního simulačního času na hodnotu časového razítka plánované události Diskrétní aktivita nemůže měnit stav systému: a. v okamžiku simulačního času uvedeném na tzv. časovém razítku koncové události aktivity b. v libovolně zvoleném okamžiku z intervalu simulačního času ohraničeného časem zahájení a ukončení aktivity c. v okamžiku svého ukončení d. v okamžiku výskytu tzv. koncové události aktivity Aktivita, jejímž působením není možné měnit stav systému potenciálně v libovolném časovém okamžiku jejího trvání, může být zahrnuta v rámci: a. spojité simulace b. diskrétní simulace c. metody Monte Carlo d. vymezeného statického systému Vizuální interaktivní simulace nerealizuje: a. on-line animaci b. metodu plánování událostí c. post-simulační animaci d. metodu snímání aktivit Simulaci s ukončením lze charakterizovat jako: a. simulaci, která musí být ukončena po výskytu každé události b. simulaci, která identifikuje událost přirozeným způsobem ohraničující délku běhu simulačního programu

12 c. simulaci, která musí být ukončena d. simulaci, která přirozeným způsobem ohraničuje dobu trvání každé události Simulace představuje: a. exaktně-heuristickou výzkumnou metodu b. heuristickou výzkumnou metodu c. exaktní výzkumnou metodu d. experimentální výzkumnou metodu Metodu snímání aktivit lze využít pro synchronizaci výpočtu spojeného: a. pouze se spojitou simulací b. s diskrétní nebo spojitou simulací c. pouze s diskrétní simulací d. pouze s metodou Monte Carlo Spojitá aktivita nemůže měnit stav systému: a. mimo okamžiky, kdy je tzv. snímána b. v okamžiku svého ukončení c. v průběhu celé doby svého trvání d. v okamžiku svého zahájení Kombinovaná diskrétně-spojitá simulace nezahrnuje: a. takové techniky, které uplatňují synchronizační metodu plánování událostí b. jak diskrétní, tak spojité aktivity c. takové techniky, které uplatňují synchronizační metodu snímání aktivit d. takové techniky, které uplatňují synchronizační metodu Monte Carlo Simulační experimenty jsou prováděny s fyzickým využitím: a. objektu zkoumání b. vymezeného systému na objektu zkoumání c. simulovaného systému

13 d. simulujícího systému? Spojitá simulace nezahrnuje: a. takové techniky, které uplatňují metody periodického vzorkování. b. aktivity c. takové techniky, které uplatňují synchronizační metodu plánování událostí d. takové techniky, které uplatňují synchronizační metodu snímání aktivit Vizuální interaktivní simulaci lze charakterizovat jako simulaci uplatňující: a. 3D animaci b. post-simulační animaci c. 2D nebo 3D animaci d. on-line animaci Různé replikace jednoho konkrétního simulačního experimentu mají: a. odlišné scénáře simulačního experimentu a odlišná nastavení násad generátorů pseudonáhodných čísel využívaných pro realizace vstupních proudů b. shodné scénáře simulačního experimentu i shodná nastavení násad generátorů pseudonáhodných čísel využívaných pro realizace vstupních proudů c. odlišné scénáře simulačního experimentu a shodují se v nastaveních násad generátorů pseudonáhodných čísel využívaných pro realizace vstupních proudů d. shodné scénáře simulačního experimentu a liší se nastavením násad generátorů pseudonáhodných čísel využívaných pro realizace vstupních proudů Metodu snímání aktivit můžeme označit jako: a. asynchronní metodu b. synchronní metodu c. post-simulační metodu d. empirickou metodu

14 Při periodickém zpracovávání/vyhodnocování aktivit v rámci synchronizační metody snímání aktivit typicky dochází k: a. aktualizaci hodnot příslušných stavových proměnných, které jsou ovlivňovány právě běžícími aktivitami b. potenciálnímu plánování výskytů dalších událostí do budoucnosti c. realizaci změn aktuálního simulačního času a to na hodnotu časového razítka události z vrcholu kalendáře d. archivaci všech změn stavů, které byly provedeny od počátku simulačního pokusu až do doby aktuální hodnoty simulačního času