ما اهمية النماذج الحاسوبية

الحاسوبية هي القدرة على حل مشكلة ما بطريقة فعالة، وهي الموضوع الرئيسي لمجال نظرية الحاسوبية في المنطق الرياضي ونظرية الحساب في علوم الحاسوب، لكن ما هي نمادج الحاسوبية؟

4 إجابات

تعد النماذج الحاسوبية عملية تمثيل منطقية أو رياضية لنموذج ما باستخدام الحاسب، فهو عبارة عن محاكاة لأي نظام حقيقي بكافة خصائصه، ونظراً لأهميته الكبيرة تعددت استخداماته التي تتجلى فيما يلي:

  • تقييم أداء الأنظمة المعقدة التي من الصعب دراسة تغييراتها على أرض الواقع، لما يترتب عليها من تكاليف مادية كبيرة أو صعوبات في تنفيذها.
  • تحديد المشاكل الناتجة عن النماذج الحاسوبية، والعمل على التخلص منها أو تحسينها.
  • استيعاب حقيقة عمل الأنظمة الحاسوبية، وملاحظة النتائج الظاهرة دون الحاجة للنظام الحقيقي.
  • تطبيق الافتراضات والتجارب بسهولة، ودون الخوف من الوقوع في الأخطاء، وعدم التعرض لأي خسائر بشرية أو مادية كبيرة.
  • المرونة ومعرفة التأثيرات التي يمكن أن تحدث، مما يؤدي لاكتشاف طرق وإجراءات جديدة.

كما برزت أهميتها من خلال المجالات المختلفة التي استخدمتها، ومن هذه المجالات نذكر:

  • الأنظمة البيولوجية: حيث أن النماذج الحاسوبية تدرس هذه الأنظمة بمستويات عديدة، والتى تتضمن مراقبة التطور المرضي، والتفاعلات بين الخلايا، ومدى التأثير على الأنسجة والأعضاء.
  • أنظمة الطيران: حيث استخدمت النماذج الحاسوبية لبناء طائرات بدون طيار، فحاكت الأجواء المحيطة كضغط الهواء، والتيارات حول المحركات، ومراقبة النتائج للوصول لتصاميم لا تتأثر بالعوامل الجوية، والتي تحافظ على الاستقرار أثناء الطيران.
  • تطبيقات أمنية: حيث تستخدم النماذج الحاسوبية في محاكاة التطبيقات والتدريبات العسكرية.
  •  الظواهرالمناخية: حيث تستخدم النماذج الحاسوبية للوصول لتصاميم ذات مقاومة كبيرة للظواهر الطبيعية كالزلازل، والعواصف الشديدة من خلال محاكاة التأثيرات التي تحدثها هذه الظواهر على البنى التحتية.

أكمل القراءة

تأتي أهميّة النماذج الحاسوبية لكونها تقوم بمحاكاة نماذج مقتبسة من أنظمة محدّدة إمّا لخلق الظروف نفسها “محاكاة” أو تنبؤات وتوقعات بنتائجها، بواسطة الرياضيات أي الخوارزميّات والبيانات والتعليمات، بالتالي استخدامها يشمل كافّة المجالات ولا يمكن الاستغناء عنها، وبرغم اتّسامها بالتعقيد إلّا أنّ بيئات التصميم المختلفة لها تجعلها مفهومة.

يبتكر الاختصاصيون والمبرمجون النماذج الحاسوبية لتمثيل ومحاكاة أشياء وأحداث وسيناريوهات حقيقية وهو ما يساعدنا على فهم العالم الحقيقي وكيفيّة عمله، كما أنّ المحاكاة تسمح بتجنّب الأخطاء والأخطار وفقًا للبيانات المتاحة ما يرشدنا نحو التقدّم، مثلًا بمحاكاة ركل كرة قدم نحو المرمى في نموذج حاسوبيّ يمكن قياس كافّة المتغيرات وصولًا لحركة الرياح وتحديد مدى أثر كلّ منها على النتائج، فيحددّ النموذج ما إن كانت الركلة ستسجل أو لا وما يمكن أن يقوم به من يركل الكرة ليضمن تسجيل الهدف أي تجنّب أخطائه، وإلى جانب النمذجة المالية يمكن استخدام النماذج الحاسوبية في نمذجة الضغوط التي سيتحمّلها جسر جديد أو حركة المرور التي سيتعرّض لها وغيرها من النماذج التي تمكننا من رؤية النتائج بسرعة وإجراء التعديلات اللازمة لتخطّي العقبات.

بالإضافة للمحاكاة تقدّم لنا النماذج الحاسوبية لمختلف الأحداث والأشياء كنمذجة الطقس ونمذجة الاتصالات وغيرها؛ التوقعات والإجابات عن السيناريوهات تحت إطار “ماذا لو” ومختلف الأسئلة، لذا تعدّ نماذج الحاسوب أرخص طريقة للتنبؤ بما يمكن أن يحدث وما أثر التغييرات المختلفة عليها، ومن هنا تظهر حدود هذه النماذج فأي خطأ أو أي جانب يتمّ التغاضي عنه أو نسيانه أو عدم التفكير به سيؤثّر على النتائج وصحّة ومصداقيّة عملها، فالموثوقيّة هي أهمّ ميزات النماذج الحاسوبية والتي تجعلنا نعتمد على نتائجها وبياناتها دون ترددّ.

يوجد ثلاث أنواع للنماذج الحاسوبية هي: نماذج المصممين للمستخدمين، ونماذج المستخدمين للأنظمة، ونماذج الأنظمة للمستخدمين، مهمّتها الأساسيّة توظيف البيانات وتقديم التوقعات والنتائج لحل المشكلات البشرية واستكشاف جميع الخيارات لاختيار أفضلها بأقلّ التكاليف ودون الحاجة للانتظار عدّة سنين وتجنّب الأخطار الممكن مواجهتها.

أكمل القراءة

تستخدم أجهزة الكمبيوتر البيانات وإرشادات الكمبيوتر والرياضيات لإنشاء تمثيلات للأحداث الواقعية، كما تعمل على التنبؤ بما سيحدث أو ما يمكن حدوثه في المواقف المعقدة، ويمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تُصدر نتائجها دون الاضطرار إلى الانتظار فترة طويلة، حيث بدأ العلماء بصنع نماذج الكمبيوتر بميزات مهمة للأحداث التي يأملون تمثيلها، كما حدد مصممو الكمبيوتر القواعد التي تتحكم في هذه الميزات وعلاقاتها.

والرياضيات المضمنة في هذه النماذج بسيطة إلى حد ما، وفي الغالب تتضمن الجمع والطرح والضرب واللوغاريتم للمساعدة في تبسيط الحسابات عند العمل بأرقام ضخمة جدًا، فالمعادلات هي تعبيرات رياضية تستخدم الأرقام لربط شيئين متساويين مثل 5 + 5 = 10 لكنها أحيانًا تبدو أكثر تعقيدًا.

ولقياس موثوقية النموذج قد يكون لدى العلماء جهاز كمبيوتر يدير حساباته آلاف أو حتى ملايين المرات، كما يمكن للباحثين أيضًا مقارنة توقعات النموذج بالإجابات التي يعرفونها بالفعل، وإذا كانت التوقعات تطابق هذه الإجابات بشكل وثيق فهذه علامة جيدة، وإذا لم يكن الأمر كذلك فيجب على الباحثين القيام بمزيد من العمل لمعرفة ما فاتهم من مراحل.

يمكن لنموذج الكمبيوتر إجراء تنبؤات حول موقف معين والتعامل مع المواقف الديناميكية والمتغيرات، على سبيل المثال ما مدى احتمالية هطول الأمطار يوم الجمعة؟ سيدير ​​نموذج الطقس حساباته مرارًا وتكرارًا ثم يغير كل عامل واحدًا تلو الآخر في مجموعات مختلفة، وبعد تعديل مدى احتمالية كل عامل سيصدر تنبؤه وسيعيد النموذج أيضًا حساباته للوصول إلى النتيجة النهائية الموثوقة.

أكمل القراءة

أهمية النماذج الحاسوبية

محاكاة النماذج الحاسوبية هو تخصص مهم جدًا في مجال الحاسوب، فيمكن لنظام حاسوبي أن يكون مفيدًا جدًا عندما يكون من الصعب تنفيذ بعض الأمور على أرض الواقع، من هذه النماذج المفيدة في الحوسبة هي برامج التنبؤ بالطقس، وبرامج محاكاة الطيران المستخدمة لتدريب الطيارين، إضافة لنماذج من برامج حوادث السيارات والتي يمكن الاستفادة منها لتجنب حدوث الحوادث مستقبلًا.

ومن فوائدها من الناحية الاقتصادية العمل على تحديد المشكلة وفهمها، بالإضافة لتقييم تأثير الأنظمة أو التغيرات وعمليات الطلب والعرض وتأثيرها بشكل فعلي على السوق.

أما في مجال شبكة المواصلات نستفيد من النماذج لتحديد مكان الاختناقات وأوقاتها ومكان الانفراجات وأوقاتها، وتستخدم النماذج الحاسوبية بشكل كبير لدى الصناعات العسكرية والدفاعية، وذلك للاستفادة بأكبر قدر ممكن وتحقيق أعلى دقة عالية سواء للأسلحة أو التكتيكات الحربية التي يمكن استخدامها من قبل القطعات العسكرية.

كما يمكن للنماذج الحاسوبية التنبؤ بالأضرار البيئية التي تقع على البيئة أو على الإنسان، والتي يكون سببها بعض الكوارث الطبيعية كالزلازل والاعاصير وبذلك يمكن أخذ الاحتياطات وتفادي الكثير من الخسائر والأضرار. كما أن لها فوائد كبيرة في مجال الطقس والمناخ، وفي مجال التصميم والبناء سواء تصميم المدن أو تصميم الحدائق والأبنية وناطحات السحاب.

في النهاية نماذج الحاسوب هي عبارة عن برنامج يجري حساباته آلاف المرات بحيث يمكن للباحثين والخبراء مقارنة تنبؤات النموذج بالإجابات التي يعرفونها ومدى تطابقها، بالإضافة إلى ذلك يجري العلماء والخبراء المزيد من التجارب والمراقبة بشكل أكبر في العالم الحقيقي ليتم بعد ذلك تطبيق هذه الخبرات المعرفية لتحسين نماذج الحاسوب بحيث يؤدي خدمات أكبر وبشكل أدق وأسرع.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما اهمية النماذج الحاسوبية"؟