№ 2 (14) Ч.ІI – 2020

ВИТОКИ ПОМИЛОК ПРОГНОЗУВАННЯ СИТУАЦІЙ В КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМАХ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
 
І.В. Шаріпова, С.Г. Трутнєв, А.О. Левченко, О.В. Головко

https://doi.org/10.37129/2313-7509.2020.14.2.41-50

ПОВНИЙ ТЕКСТ: PDF (українською)
 

Анотація
 
Сучасні тенденції розвитку теорії і практики наукових досліджень показують, що одними із визначальних елементів визначення достовірності результатів досліджень є комп’ютерне моделювання. З розвитком мов програмування високого рівня та доступністю технічних засобів значна кількість науковців використовують програмні засоби моделювання як інструмент дослідження. За допомогою систем імітаційного моделювання приймаються рішення, що впливають на людські життя, планування бойових дій, напрямки розвитку видів Збройних сил та галузей промисловості і навіть перспективи державотворення. Але фахівці в відповідних галузях ґрунтуючись на підсумках комп’ютерних розрахунків не враховують особливості точності розрахунків у комп’ютері з двійковими числами та вплив двійкової арифметики на результати імітаційного моделювання. У статті авторами використано підхід визначення витоків помилок комп’ютерного моделювання за допомогою фрагментів програмного коду визначеного діапазону десятинних чисел. За допомогою фрагментів програмного коду показано відмінності результатів десятинних та двійкових обчислень з особливостями представлення двійкових чисел з плаваючою комою. Виявлено, що на результат обчислень найбільш впливають помилки денормалізації числа, помилки циклічності операції суми та помилки округлення в залежності від опису точності представлення змінних безпосередньо в програмному коді. Застосування такого підходу надає можливість вже під час реалізації програмних продуктів виключати, чи визначати діапазони числових значень представлення яких в двійковому вигляді може привести до спотворення результатів моделювання.

Ключові слова
представлення чисел з плаваючою комою, числові значення моделювання, математична модель, архітектура комп’ютера, помилки моделювання, помилки округлення, помилки денормалізації.

 

Список бібліографічних посилань
  1. Погрешности измерений и вычислений как причина «катастрофического феномена 1985–1986 годов» в авиационной и ракетно-космической технике /С.Ф. Левин //Контрольно-измерительные приборы и системы.– 2000. – № 3. – С. 21-25
  2. Витоки втрати працездатності систем діагностики ОВТ другого роду з представленням чисел з плаваючою комою /А.О. Левченко, Р.М. Войтенков// Сб. науч. труд. Sword.– 2015. – Вип. № 1(38), Том 3. С  4 – 11
  3. EEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic. Copyright 1985 by The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc 345 East 47th Street, New York, NY 10017, USA.
  4. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум, Т. Остин. – Питербург: Изд. 000 «Питер», 2013. – 811с.
  5. Яшкардин В. IEEE 754 – стандарт двоичной арифметикис плавающей точкой // [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.softelectro.ru/teoriy.html (дата обращения 14.10.2020)
  6. Вихідні дані методик для визначення структури системи радіоуправління технічними засобами з урахуванням електромагнітної сумісності / Ю.А. Максименко // Сб. науч. труд. Sword. –– 2014. – Вип. № 4(37). – С. 49-52.
  7. Визначення оптимальної стратегії радіоуправління технічними засобами у випадку однобічного відслідковування  / Ю. А. Максименко // Праці Одеського політехнічного універсітету. –– 2015. – № 2(46). – С. 155-159.
  8. Теорія ігор як метод розробки стратегії узгодження державної політики в сфері інновацій та економічної безпеки /Н.Є. Авдєєва // Сб. науч. труд. КНУТД.– 2017. – Вип. № 2. – С. 49-52.
  9. Стратегічне управління інноваційним розвитком підприємства як ключовий фактор його успішного функціонування / О.В. Бойко, М.Я. Іваницька // Економічні науки. Серія “Економіка та менеджмент”: Збірник наукових праць. Луцький національний технічний університет.– Луцьк, 2011. – Випуск 8 (30). – С. 64-71.
  10. Семененко О. М., Добровольський Ю. Б., Кострач В. В., Малиш А. Г. Нечітко-множинна математична модель побудови шкали оцінювання рівня воєнно-економічної безпеки // Зб. наук. пр. ЦНДІ ЗС України.–  2016. – № 2 (76). – С. 235–248.
  11. Модифицированное зональное сжатие изображений при частичному странении фазових составляющих спектра / А.В. Королев, С.В. Малахов, Н.Ф. Линник// Системи обробки інформації. – Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ. –– Вип. 5 (15). – С. 176 – 180.
  12. Yashkardin Vladimir, IEEE 754 – binaryfloatingpointarithmeticstandard/IEEE 754 – стандарт двоичной арифметики с плавающейточкой: [Online]. – Access mode: https://Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. ">iwww.softelectro.ru , 04.06.2012
  13. Программа IEEE754 – конвертор чисел формата IEEE754 c абсолютной точностью представления результата // [Электроный ресурс]. – Режим доступа: http://www.softelectro.ru/pr_ieee754.htm
  14. John L. Gustafson The End of Error: Unum Computing (Chapman & Hall/CRC Computational Science) Chapman and Hall/CRC; 1st edition (February 5, 2015), 416 p.
  15. G. Lake, T. Quinnand D. C. Richardson, «From Sir Isaacto the Sloan Survey: Calculating the Structure and Chaos Dueto Gravityin the Universe» Proceedings of the Eighth Annual ACM-SIAM Symposiumon Discrete Algorithms, SIAM, Philadelphia, 1997, pp. 1-10.
  16. P. H. Hauschildtand E. Baron, “The Numerical Solution of the Expanding Stellar Atmosphere Problem,” Journal Computationaland Applied Mathematics, vol. 109 (1999), pp. 41-63.

 

 References
  1. Levin, S.F. (2000). Pogreshnosti izmerenij i vy`chislenij kak prichina «katastroficheskogo fenomena 1985–1986 godov» v aviaczionnoj i raketno-kosmicheskoj tekhnike [Measurement and Calculation Errors as the Cause of the «Catastrophic Phenomenon of 1985-1986» in Aviation and Rocket and Space Engineering]. Kontrol`no-izmeritel`ny`e pribory` i sistemy` – Controlled and measuring devices and systems, 3, 21-25 [in Russian].
  2. Levchenko, A.O., & Vojtenkov, R.M. (2015). Vytoky vtraty pratsezdatnosti system diahnostyky OVT druhoho rodu z predstavlenniam chysel z plavaiuchoiu komoiu [Leaks of disability of diagnostic systems of weapons of the second kind with representation of numbers with a floating point]. Sb. nauch. trud. Sword – Sat. scientific. work. Sword, 1(38), part 3, 4-11 [in Ukrainian].
  3. EEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic. Copyright 1985 by The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc 345 East 47th Street, New York, NY 10017, USA. [in English].
  4. Tanenbaum, E. & Ostin, T. (2013). Arkhitektura komp`yutera [Computer architecture]. Piterburg: Publ 000 «Piter» [in Russian].
  5. Yashkardin, V. (2012). IEEE 754 – Standard binary arithmetic float. www.softelectro.ru Retrieved from http://www.softelectro.ru/teoriy_en.html [in Russian].
  6. Maksymenko, Y.A. (2014). Vykhidni dani metodyk dlia vyznachennia struktury systemy radioupravlinnia tekhnichnymy zasobamy z urakhuvanniam elektromahnitnoi sumisnosti [Initial data of methods for determining the structure of the radio control system by technical means taking into account electromagnetic compatibility]. Sb. nauch. trud. Sword – Sat. scientific. work. Sword, 4(37), 49-52 [in Ukrainian].
  7. Maksymenko, Y.A. (2015). Vyznachennia optymalnoi stratehii radioupravlinnia tekhnichnymy zasobamy u vypadku odnobichnoho vidslidkovuvannia [Determining the optimal strategy of radio control by technical means in the case of one-way tracking]. Pratsi Odeskoho politekhnichnoho universitetu – Proceedings of Odessa Polytechnic University, 2(46), 155-159 [in Ukrainian].
  8. Avdieieva, N.I. (2017). Teoriia ihor yak metod rozrobky stratehii uzghodzhennia derzhavnoi polityky v sferi innovatsii ta ekonomichnoi bezpek [Game theory as a method of developing a strategy for coordinating public policy in the field of innovation and economic security]. Sb. nauch. trud. KNUTD – Sat. scientific. work. KNUTD, 2, 49-52[in Ukrainian].
  9. Boiko, O.V., & Ivanytska, M.I. (2011). Stratehichne upravlinnia innovatsiinym rozvytkom pidpryiemstva yak kliuchovyi faktor yoho uspishnoho funktsionuvannia [Strategic management of innovative development of the enterprise as a key factor of its successful functioning]. Zbirnyk naukovykh prats. Lutskyi natsionalnyi tekhnichnyi universytet – Collection of scientific works. Lutsk National Technical University, 8(30), 64-71 [in Ukrainian].
  10. [Fuzzy-plural mathematical model for constructing a scale for assessing the level of military and economic security]. Zb. nauk. pr. TsNDI ZS Ukrainy – Coll. Science. etc. Central Research Institute of the Armed Forces of Ukraine, 2 (76), 235–248 [in Ukrainian].
  11. Systemy obrobky informatsii – Information processing systems. Kharkiv: NANU, PANM, KhVU, 5(15), 176–180 [in Russian].
  12. Yashkardin, V. (2012). IEEE 754 – Standard binary arithmetic float. www.softelectro.ru Retrieved from http://www.softelectro.ru/teoriy_en.html [in Russian].
  13. Prohramma IEEE754 - konvertor chysel formata IEEE754 c absoliutnoi tochnostiu predstavlenyia rezultata [The IEEE754 program is a converter of numbers in the IEEE754 format with absolute precision of the result representation]. (n.d.). www.softelectro.ru Retrieved from http://www.softelectro.ru/pr_ieee754.html [in Russian].
  14. John, L. Gustafson (2015). The End of Error: Unum Computing. Chapman and Hall/CRC; 1st edition [in English].
  15. Lake, G., Quinnand, T., & Richardson C. (1997). From Sir Isaacto the Sloan Survey: Calculating the Structure and Chaos Dueto Gravityin the Universe. Proceedings of the Eighth Annual ACM-SIAM Symposiumon Discrete Algorithm. Philadelphia: SIAM 1-10 [in English].
  16. Hauschildtand, P.H., & Baron, E. (1999). The Numerical Solution of the Expanding Stellar Atmosphere Problem. Journal Computationaland Applied Mathematics, 41-63 [in English].
Copyright 2014 14.2.41-50 (укр) А . Розроблено ІОЦ ВА
Templates Joomla 1.7 by Wordpress themes free