________________ _ _____________________ _________ ________ MODELING AND

							                    ‫النمذج ـ ـ ـ ــة والمحاكـ ـ ـ ـ ــاة‬
                               ‫االستخدام والتطبيق‬



‫‪MODELING & SIMULATION‬‬
                      ‫‪APPLICATION & its USE‬‬




‫د. محمود زكى العطــــــار‬
Labour Distribution (%) in the United State, 1880-2000.


                        Agriculture and extractive
                        Manufacturing
                        Information, Knowledge, Education
                  70
                  60
    Labour (%).




                  50
                  40
                  30
                  20
                  10
                  0
                  1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
                                 Y e ar.

 Graham T.T. Molitor,1994, The Information Society
‫• وضع عالم الرياضيات االنجليزى ‪ Alan Turing‬عام 5391م تصور‬
                                                ‫للحاسب الحديث.‬
 ‫• كما حقق الريادة فى حقل الذكاء الصناعى ‪artificial intelligence‬‬
    ‫• قام أيضا ببداية العمل فى محاكاة كيمياء النمو واضعا بذلك االسس‬
                                       ‫االولى للمحاكاة الحاسوبية.‬
      What is a MODEL...?
    MODEL OF A SYSTEM IS:
       A tool we use to answer
  questions about the system
  without having to do an
  EXPERIMENT.
(Ljung. et al., 1994)
      TYPE OF MODELS


• MENTAL MODEL
• VERBAL MODEL
• MATHEMATICAL MODEL
• PHYSICAL MODEL
        ‫‪MENTAL MODEL‬‬
‫• تعتمد على الخبرة الواعية فى العقل مثل:‬
‫• تعلم قيادة الجرار تعتمد على تطوير نموذج‬
      ‫فى عقل المشغل عن خواص القيادة.‬
   ‫• تخيل الصانع الجراءات تصنيع منتج ما‬
              ‫معتمد على الخبرة والتدريب.‬
  ‫• حصاد اشجار الفاكهة، خدمة االرض، ..‬
‫نماذج عقلية تطورت فى اذهان المزارعين‬
 ‫من خالل الخبرة والتدريب عبر السنوات.‬
        ‫‪VERBAL MODEL‬‬
  ‫• وهو الذى يحدد سلوك نظام معين تحت‬
      ‫ظروف متباينة ومنها نظم الخبرة‬
          ‫‪EXPERT SYSTEM‬‬
   ‫وهو احد تطبيقات الذكاء الصناعى يحاكى‬
   ‫خبرة الخبير المتخصص ….وهو ليس‬
‫نظام استجوابى فقط حيث يوجد تفاعل بين‬
      ‫المستخدم والنظام يعتمد على اسئلة‬
          ‫الكيف ‪HOW‬والتعليل.‪WHY‬‬
            ‫‪VERBAL MODEL‬‬
                                      ‫المعالجة:‬
  ‫• تهتم النظم الخبيرة بالتشغيل الرمزى بعكس‬
   ‫البرامج االخرى تهتم بالتشغيل الحسابى.‬
‫البحث: • يعتمد النظام الخبير على البحث التجريبى.‬
                               ‫استراتيجية البحث:‬
   ‫• يفصل فيه نظام التحكم عن قاعد المعرفة، بينما‬
     ‫تدمج قاعدة المعرفة مع التحكم فى التطبيقات‬
                                       ‫االخرى.‬
             ‫‪VERBAL MODEL‬‬
                   ‫امكانية التعديل والتحديث:‬
   ‫• تتميز النظم الخبيرة بالسهولة والمرونة فى‬
                                  ‫تحديثها.‬
                   ‫حاالت التأكد وعدم التأكد:‬

‫• يتمتع النظام الخبير بامكانية معالجة الحلول الخاظئة‬
‫باعطائها معامل او نسبة تأكد.. يقوم فيها المستخدم‬
  ‫برفض الحلول التى يغلب عليها حالة عدم التأكد،‬
     ‫وال تتوفر هذه االمكانية فى البرامج المعروفة‬
  ‫‪PHYSICAL MODEL‬‬


    ‫• وهى تلك النماذج التى يستخدمها‬
‫المصممون الختبار النظم ضد االحمال‬
          ‫الساكنة والمتحركة …الخ‬
      ‫‪MATHEMATICAL‬‬
         ‫‪MODEL‬‬

‫• يحدد بها العالقة بين الكميات (مسافة، تيار‬
      ‫،…) مثل معظم القوانين فى الطبيعة.‬
    BULDING A MODEL
            COLLECTED EXPERIENCES
                OF THE EXPERT
 BUILDING
  MODELS
            LITERATURE IN THE AREA
                 IN QUESTION
               (LOW OF NATURE..)



             DOMAIN OF EXPETIES
 AREAS OF
KNOWLEDGE
            KNOWLEDGE ENGINEER
              MODEL VALIDATION
    CONSTRUCT THE EXPERIMENT AND COLLECT DATA



      SHOULD DATA           POLISH AND PRESENT DATA
       BE FILTRED ?

                           FIT THE MODEL TO THE DATA
      CHOICE OF
   MODEL STRUCTURE

                                 VALIDATE THE MODEL
       MODEL NOT OK


                      NO
                            CAN THE MODEL ACCEPTED
DATA NOT OK
                           YES
      SIMULATION


   With effective computer
power, a numerical experiment can
be performed on the model. And
this is called SIMULATION.
              D/A

                       Presentation-
                         Program

                        Simulation-
                         Program

              A/D

BASIC STRUCTURE OF A SIMULATOR .
       REASONS FOR USING
          SIMULATION

• IT IS TOO EXPENSIVE;
• IT IS TOO DANGEROUS;
• THE SYSTEM DOES NOT (YET) EXIST;
  DIFFERENT PURPOSES OF
       SIMULATORS
• MEANS OF ASSISTANCE FOR
  THE DESIGNER;
• OPERATING PROCEDURES;
• INSTRUCTION;
• CONSEQUENCES OF DECISIONS;
• TRAINING;
 ‫‪OPERATING PROCEDURES‬‬
      ‫• ‪Dl;k‬يمكن مالحظة ترتيب اداء عملية ما والنتائج‬
   ‫المتوقعة منها ( اختيار احسن نظم التشغيل فى مزرعة‬
   ‫مثال او محاكاة الية نفث الوقود داخل اسطوانة محرك‬
                                     ‫احتراق داخلى).‬
   ‫• كما يمكن أيضا استعمال المحاكيات فى اعطاء تعليمات‬
                                            ‫للمشغل.‬



‫‪EXP: TANKMETER‬‬
             ‫‪INSTRUCTION‬‬
  ‫يستعمل لتدريب وتوجيه العمالة الى سلوك عملية صناعية‬
  ‫معينة وكيف انها تختلف تحت تأثير كميات فيزيائية معينة.‬
         ‫• اظهر جميع تفاصيل التشغيل اثناء اجراء العملية.‬
‫• تسهل القياسات لبعض العمليات الصعب قياسها فى الطبيعة.‬
 ‫• اظهار بعض االحداث الواقعية الصعب مالحظتها فى النظام‬
                                ‫لخطورته او ارتفاع ثمنه.‬

‫‪EXP:TEMPERATURE MEASUREMENT‬‬
  ‫‪ASSISTANCE FOR THE DESIGNER‬‬
           ‫اكدت الدراسات التى اجريت على حوادث الطرق عام‬
‫7891بالواليات المتحدة بأن عدد الحوادث بلغت 0004676 حادثة‬
      ‫تسببت فى قتل76914 وجرح 0000043 أيضا اوضحت‬
   ‫الدراسة ان معظم الحوادث يقع ضحاياها فى المدى العمرى 6-62‬
                                                      ‫سنة.‬
    ‫وانه قد امكن خفض نسبة الحوادث بمقدار 92% فقط بتحسين‬
                               ‫تصميم السيارات ووسائل اآلمان.‬
            ‫اكدت الدراسات التى اجريت على حوادث الطرق عام‬
   ‫7891بالواليات المتحدة االمريكية ان نسبة الحوادث قد انخفضت‬
          ‫بمقدار 92% بتحسين تصميم السيارات ووسائل اآلمان.‬

      ‫كما اكدت الدراسات الى ارتفاع تكاليف تشهم السيارات الى‬
   ‫051بليون دوالر امريكى فى عام 4991حسب تقدير.‪NHTSA‬‬
ASSISTANCE FOR THE DESIGNER
‫‪ASSISTANCE FOR THE DESIGNER‬‬




 ‫52مللى ثانية‬   ‫53مللى ثانية‬   ‫04مللى ثانية‬   ‫55مللى ثانية‬
      ‫‪ASSISTANCE FOR THE DESIGNER‬‬
       ‫التصميم بمساعدة المحاكيات‬                            ‫طرق التصميم التقليدية‬
                                                                                ‫التــــــــــكاليف‬
    ‫•التكلفة تنحصر فى رواتب المهندسين وتكاليف الحاسبات‬      ‫• بناء نموذج تقليدى اولى يتكلف مئات‬
                     ‫التى (بعكس النماذج التقليدية) يمكن :‬
       ‫-1 استخدامها مرة تلو األخرى فى اجراء االختبارات‬                     ‫اآلالف من الدوالرات‬
   ‫-2 التحقق من كفاءة مقاومة االصطدام 3- استخدامها فى‬       ‫يتكلف المنوذج البشرى المعـد بمجسات‬
                  ‫العديد من التطبيقات االخرى ( الرواتب)..‬    ‫التسارع نحو 56 الف دوالر للنموذج‬
                                                            ‫الواحد الالزم الجراء اختبار واحد فقط.‬
                                                                                 ‫الزمــــــــــــن‬
         ‫• بناء نموذج تقليدى يستغرق 4-6اشهر. • يمكن تصميم وبرمجة الحاسوب فى أيام واسابيع.‬
                                                                                ‫البيانات الفنية‬
‫تغطى كل جزء وتفصيلة فى عملية التصادم باالضافة الى تمتع‬      ‫يعيق الزجاج المتكسر والحطام الرؤية‬
     ‫جزئيا باالضافة الى عدم تغطية آالت داخل المحاكاة بخاصية الحدود الذاتية والتى تمكن المصمم من‬
             ‫االجابة على كل سؤال محدد دون حدوث تداخل.‬     ‫النماذج التصوير لجميع مناطق التصادم‬
                                                             ‫مما يؤدى الى عدم كفاية المعلومات.‬
     ‫‪VISUALIZING HUMAN‬‬
          ‫‪EMBRYOS‬‬
          ‫تتمتع تكنولوجيا الفحص بالرنين المغناطيسى‬
 ‫‪(MRM) magnetic resonance microscopu‬بتكوين‬
‫صور ثالثية االبعاد مما يعطى ميزة فى الدقة واالرشاد مما تمكن‬
   ‫بامكانية عمل محاكاة بالحاسب ‪computer simulation‬‬
     ‫عبر جميع اجهزة جسم االنسان فى مراحل نموه المبكرة .‬
 ‫تمكن هذه المحاكاة الحاسوبية من تقطيع الصور رقميا‬
        ‫لتعطى تفاصيل اكثر أيضا يمكن اظهار االعضاء الداخلية‬
   ‫وتشخيص االمراض فى مراحلة المبكرة دون التدخل فى بيئة‬
                              ‫الكائن الحى ودون التأثير عليه.‬
        ‫‪MACHINE DESIGN‬‬
       ‫استخدم العوضى،6991، لغة البيسك كوسيلة‬
     ‫لتحريك ومحاكاة الرسوم واآلليات الهندسية المطبقة فى‬
         ‫مجال آالت االحتراق الداخلى، مكابس باالت القش،‬
           ‫ضواغط الهواء، المضخات، والمحشات الترددية.‬
                                 ‫حيث تفيد هذه اآلليات فى‬
                               ‫دراسة الحركة والسريعات،‬
                         ‫والعجالت والقوى الدينامية، الخ.‬

‫‪EXP: BOUNCING CUBIC‬‬