Машинная графика, математическое моделирование

физических процессов

С простейшей научной графикой мы встречаем­ся очень рано. Уже в курсе математики 6-7 классов есть достаточно абстрактные и условные рисунки, которые дети легко воспринимают - например, график линейной функции. Так уж устроено человеческое восприятие, что рисунки, пусть даже условные, гораздо легче воспринимаются рассудком, чем сложные формулы или колонки чисел. В современной прикладной информатике этим обстоятельством очень широко пользуются, и в ней сформировалось соответствующее направление - машинная (компьютерная) графика. По определению, машинная графика - раздел информатики, в рамках которого исследуются и разрабатываются технические, математические, программные и методические средства и приемы использования ЭВМ для создания, обработки, хранения и практического применения графических изображений. В машинной графике выделяют несколько разделов.

Иллюстративная графика, простейшими программными средствами которой являются всем знакомые диалоговые программы - графические редакторы, служит для создания изображений, за которыми, как правило, не стоят какие-либо математические объекты. Это средство реализации свободного полета мысли и воображения, любимое занятие начинающих приоб­щаться к компьютеру.

Деловая графика существенно скучнее. Когда администратору, бухгалтеру, экономисту и т.д. нужно перевести сухие колонки чисел в столбчатую диаграмму, круговую диаграмму, график, достаточно вызвать такую программу и в ходе диалога сообщить ей заголовки, подписи, разметки, цвета и т.д. и имя файла, в котором по определенным правилам записаны указанные числа. Система построит заданное изображение на экране, выведет его на принтер.

Одна из самых сложных и специализированных разновидностей систем машинной графики - инженерная графика, известная также под именем САПР - системы автома­тизированного проектирования. Это диалоговые системы, предназначенные для автоматизации процесса проектирования технических объектов, создания полных комплектов проектных документов с учетом существующих норм стандартов.

Научная графика - наиболее актуальная для изучаемого нами курса и наи­менее всех допускающая единое описание. Универсальных систем компьютерной научной графики не существует из-за огромного разнообразия задач. Часто программы, реализующие наглядное изображение решения научной задачи, встраиваются внутрь основной программы, пишутся на том же самом языке программирования. Общую цель научной графики можно сформулировать так: сделать невидимое и абстрактное «видимым».

Физика - наука, в которой математическое моделирование является чрезвычайно важным методом исследования. Наряду с традиционным делением физики на экспе­риментальную и теоретическую сегодня уверенно выделяется третий фундаменталь­ный раздел - вычислительная физика (сотрutational physics). Причину этого в целом можно сформулировать так: при максимальном проникновении в физику математиче­ских методов, порой доходящем до фактического сращивания этих наук, реальные возможности решения возникающих математических задач традиционными методами очень ограниченны. Из многих конкретных причин выделим две наиболее часто встречающиеся: нелинейность многих физических процессов и необходимость исследования совместного движения многих тел, для которо­го приходится решать системы большого числа уравнений. Часто численное модели­рование в физике называют вычислительным экспериментом, поскольку оно имеет много общего с лабораторным экспериментом.

Дата добавления: 2014-01-06