Bài 29. Bên trong một mô hình: tham số, quy tắc và phép thử ‘nếu... thì...’
Ta đã biết mô phỏng cho phép thử nghiệm mà không cần làm thật. Bài này mở nắp chiếc hộp ra để xem bên trong: một mô hình mô phỏng được lắp từ những bộ phận nào, dựng một mô hình đơn giản trên phần mềm bảng tính ra sao, và dùng nó để trả lời câu hỏi dạng ‘nếu... thì...’ như thế nào.
- Cánh DiềuTin học 12 (Khoa học máy tính) - Chủ đề F(CS) · Bài 6. Thực hành về mô phỏngtr. 156
- Chân trời sáng tạoTin học 12 (Khoa học máy tính) - Bài F19. Sử dụng phần mềm mô phỏngtr. 168
- Kết nối tri thứcTin học 12 (Khoa học máy tính) - Bài 30. Ứng dụng mô phỏng trong giáo dụctr. 159–163
Bắt đầu bằng một hình dung
Trường của Khanh có khoảng 800 học sinh. Đêm nhạc gây quỹ sẽ diễn ra vào cuối tuần sau, nhưng bảng tin của trường vừa được sơn lại nên chưa dán thông báo được. Là lớp trưởng, Khanh nghĩ ra một cách khác: nhờ đúng 5 bạn trong ban cán sự nhắn tin cho các bạn khác, rồi ai đã biết tin thì hôm sau lại kể tiếp cho người chưa biết.
Câu hỏi làm Khanh băn khoăn là: liệu cách truyền miệng này có kịp không? Bạn ấy lấy tờ giấy nháp ra, giả sử mỗi ngày một bạn đã biết tin sẽ kể lại cho 2 bạn chưa biết. Ngày đầu có 5 bạn biết. Hôm sau, 5 bạn ấy kể cho 10 bạn nữa, thành 15. Hôm sau nữa thành 45, rồi 135, rồi 405... Chỉ sau vài dòng nháp, con số đã vượt qua 800. Khanh thở phào: kịp.
Nhưng rồi bạn ấy chợt nghĩ lại. Nếu ai đó bận, quên kể, mỗi ngày mỗi người chỉ kể được cho 1 bạn thôi thì sao? Muốn biết, Khanh phải xoá hết và tính lại từ dòng đầu tiên. Rồi lại tự hỏi tiếp: nếu ban đầu huy động 20 bạn chứ không phải 5 thì nhanh hơn được bao nhiêu? Lại xoá, lại tính lại. Tờ giấy nháp chi chít số, mà mỗi lần đổi một chi tiết nhỏ là phải làm lại toàn bộ.
Cái Khanh vừa làm trên giấy nháp - đặt ra vài con số ban đầu, đặt ra một luật chơi, rồi tính lần lượt từng ngày để xem chuyện gì xảy ra - chính là điều mà máy tính có thể làm hộ chúng ta nhanh hơn hàng nghìn lần.
Nội dung bài học
- 1) Bên trong một mô hình mô phỏng: tham số, quy tắc và đầu ra
- 2) Giả thiết đơn giản hoá - cái giá phải trả để mô hình chạy được
- 3) Mô phỏng tất định và mô phỏng ngẫu nhiên
- 4) Dựng mô hình trên phần mềm bảng tính
Tóm tắt lý thuyết cần nhớ
- Một mô hình mô phỏng luôn gồm ba bộ phận: các tham số đầu vào (số liệu ban đầu do người dùng đặt), các quy tắc/công thức mô tả cách hệ thống biến đổi qua từng bước, và các đại lượng đầu ra cần quan sát.
- Mọi mô hình đều đi kèm giả thiết đơn giản hoá để bỏ bớt yếu tố phụ; càng nhiều giả thiết thì mô hình càng dễ tính nhưng càng xa thực tế.
- Mô phỏng tất định cho cùng kết quả với cùng đầu vào nên chạy một lần là đủ; mô phỏng ngẫu nhiên có yếu tố may rủi nên phải chạy nhiều lần rồi lấy trung bình.
- Chạy kịch bản giả định ‘nếu... thì...’ bằng cách giữ nguyên mô hình và mỗi lần chỉ đổi một tham số rồi so sánh đầu ra; độ tin cậy của mô hình được kiểm tra bằng cách đối chiếu với số liệu thực đã biết rồi hiệu chỉnh lại.
Thuật ngữ tiếng Anh trong bài
| Tiếng Anh | Đọc là | Nghĩa |
|---|---|---|
| simulation | si-miu-lây-sần | mô phỏng Là dùng máy tính bắt chước một việc có thật để thử trước. |
Câu hỏi trắc nghiệm có đáp án
Mấy câu mẫu để bạn tự kiểm tra ngay. Trong ứng dụng, bài này có đủ 20 câu, chấm điểm tự động và giải thích từng câu sai.
- Các tham số đầu vào, các quy tắc/công thức mô tả cách hệ thống biến đổi, và các đại lượng đầu ra cần quan sát
- Phần cứng máy tính, phần mềm mô phỏng và người sử dụng ngồi điều khiển toàn bộ chương trình khi chạy
- Thu thập dữ liệu, làm sạch dữ liệu và trực quan hoá dữ liệu thành biểu đồ để người xem dễ theo dõi
- Đề bài cần giải, thuật toán được thiết kế và ngôn ngữ lập trình dùng để cài đặt chương trình
- Chương trình chắc chắn bị lỗi, cần sửa lại công thức trong mô hình
- Đây là mô phỏng ngẫu nhiên, nên cần chạy nhiều lần rồi lấy trung bình các kết quả
- Máy tính không đủ mạnh nên tính toán bị sai lệch giữa các lần chạy
- Các tham số đầu vào đã tự thay đổi sau mỗi lần chạy chương trình
- Đổi đồng thời cả hai tham số rồi xem kết quả đầu ra thay đổi bao nhiêu
- Viết lại toàn bộ công thức của mô hình riêng cho từng yếu tố cần xét
- Giữ nguyên mô hình, mỗi lần chỉ đổi một tham số rồi so sánh các kết quả đầu ra với nhau
- Kéo bảng tính xuống thêm thật nhiều dòng để mô hình chạy được nhiều ngày hơn
- a)Trong một mô hình mô phỏng, tham số đầu vào là những số liệu ban đầu do người xây dựng mô hình đặt ra, còn quy tắc là phần mô tả cách hệ thống biến đổi qua từng bước.Đúng
- b)Mô hình càng thêm nhiều giả thiết đơn giản hoá thì càng bám sát thực tế hơn.Sai
- c)Với mô phỏng tất định, chạy lại nhiều lần cùng một bộ tham số đầu vào luôn cho ra cùng một kết quả.Đúng
- d)Khi mô hình chạy trơn tru và cho ra kết quả tròn trịa, đẹp mắt thì có thể kết luận ngay rằng mô hình phản ánh đúng thực tế.Sai
- (a) Đúng - đó chính là vai trò của hai bộ phận đầu tiên: tham số đầu vào là số liệu ta tự do đặt và tự do đổi, còn quy tắc/công thức mô tả cách hệ thống chuyển từ bước này sang bước kế tiếp.
- (b) Sai - quan hệ ở đây là đánh đổi ngược chiều: càng nhiều giả thiết đơn giản hoá thì mô hình càng dễ dựng, dễ tính, nhưng càng xa thực tế nên kết quả càng phải đọc dè dặt.
- (c) Đúng - đây là dấu hiệu nhận biết mô phỏng tất định, và vì vậy chạy một lần là đủ; ngược lại mô phỏng ngẫu nhiên có yếu tố may rủi nên mỗi lần chạy cho kết quả hơi khác, phải chạy nhiều lần rồi lấy trung bình.
- (d) Sai - kết quả đẹp chỉ chứng tỏ công thức chạy trơn tru, không chứng tỏ các giả thiết đơn giản hoá là hợp lí; muốn tin được thì phải đối chiếu kết quả mô phỏng với số liệu thực đã biết rồi hiệu chỉnh lại mô hình.
Thử ngay: minh hoạ từng bước
Bấm từng bước để tự xem cơ chế hoạt động, hoặc bấm “Tự chạy” cho nó tiến mỗi giây một lần. Đổi được dữ liệu đầu vào - không cần đăng nhập.
Học trọn bài này trong ứng dụng
Bài giảng đầy đủ, 20 câu luyện tập chấm tự động, thi thử đúng cấu trúc đề tốt nghiệp (24 trắc nghiệm + 4 Đúng/Sai), bài thực hành máy tự chấm và gia sư AI giải thích chỗ sai.
Phần học miễn phí, không cần tạo tài khoản.
Bài liên quan - Trí tuệ nhân tạo & Học máy
Cùng mạch kiến thức với bài này, học nối tiếp cho chắc phần lí thuyết.