電腦模擬
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電腦模擬(粵拼:din6 nou5 mou4 ji5;英文:computer simulation),又叫電腦仿真,係科學上嘅一種研究方法。研究者會整個數學模型出嚟模擬想研究嘅現象,個模型會講明個現象涉及邊啲變數同埋呢啲變數之間嘅方程式係點,跟住個研究者就會將個模型寫成電腦程式嚟行,睇吓「如果個數學模型正確,會發生乜嘢事」,做到按理論知識預測現實世界嘅現象。除此之外,電腦模擬通常會配合埋科學視覺化技術,將模擬結果以圖像形式呈現出嚟[1][2]。
舉個簡單例子說明,群動係電腦模擬嘅一個出名例子,想像家陣有一大柞個體一齊移動,途中佢哋會守三條規則:分隔-唔好撞到隔離嘅其他個體;順向-將自己方向對準周圍其他個體嘅平均;凝聚-將自己置於周圍其他個體嘅平均嘅位置。用電腦模擬嘅話,個程式會類似噉:
設 件物件; 設呢 件物件嘅初始位置 設 (時間)= 0; While 未到某個值, Foreach 物件 計「如果呢件物件跟嗰三條法則郁,佢嘅新位置會响邊」; 顯示出每件物件嘅新位置; 上升 1;
於是研究者就能夠知道「如果群動嘅數學模型正確,會發生乜嘢事(啲物件郁起上嚟望落會係點嘅樣)」。事實表明咗,群動模型可以準確噉預測某啲自然現象,例如係一大群雀鳥一齊飛嗰陣成個雀群成嘅形態[3]。
電腦模擬係科學運算不可或缺嘅一部份,喺物理學[4]、化學[5]同生物學[6]等嘅自然科學上都會用到。除此之外,電腦模擬仲有俾人用落去社會科學上,例如用博弈論模擬社會(想像「如果社會當中有咁多咁多百分比嘅人跟噉樣噉樣嘅法則做決策,個經濟體會變成噉樣噉樣」)[7],而工程學都有用到電腦模擬,例如模擬「如果部機械用噉嘅設計,部機械嘅效率會係咁高咁高」[8]。
以下嘅內容,假設讀者已經有齊嗮基本嘅程式編寫知識。