到底什么是蒙特卡罗仿真方法

2024-05-17 10:57

1. 到底什么是蒙特卡罗仿真方法

蒙特卡罗仿真原理
  蒙特卡罗(MonteCarlo)方法,又称随机抽样或统计模拟方法,泛指所有基于统计采样进行数值计算的方法。在第二次世界大战期间,美国参与“曼哈顿计划’’的几位科学家Stanislaw Ulam,John Von Neumann 和 N.Metropolis等首先将这种方法用于解决原子弹研制中的一个关键问题。后来N.Metropolis用驰名世界的赌城---摩纳哥的MonteCarlo一来命名这种方法,为它蒙上了一层神秘色彩。随着现代计算机技术的飞速发展,蒙特卡罗方法已经在统计物理、经济学、社会学甚至气象学等方面的科学研究中发挥了极其重要的作用,将蒙特卡罗方法用于仿真即为蒙特卡罗仿真。蒙特卡罗方法适用于两类问题,第一类是本身就具有随机性的问题,第二类是能够转化为概率模型进行求解的确定性问题。
  ※蒙特卡罗方法求解问题的一般步骤 
  用蒙特卡罗方法求解问题一般包括构造或描述概率过程、从已知概率分布抽样和建立估计量三个步骤。
  构造或描述概率过程实际上就是建立随机试验模型,构造概率过程是对确定性问题而言的,描述概率过程是对随机性问题而言的,不同的问题所需要建立的随机试验模型各不相同。
  所谓的从已知概率分布抽样指的是随机试验过程,随机模型中必要包含某些已知概率分布的随机变量或随机过程作为输入,进行随机试验的过程就是对这些随机变量的样本或随机过程的样本函数作为输入产生相应输出的过程,因此通常被称为对已知概率分布的抽样。如何产生已知分布的随机变量或随机过程是蒙特卡罗方法中的一个关键问题。
  最后一个步骤是获得估计量,蒙特卡罗方法所得到的问题的解总是对真实解的一个估计,本身也是一个随机变量,这个随机变量是由随机试验模型输出通过统计处理得到的。

到底什么是蒙特卡罗仿真方法

2. 蒙特卡罗仿真是什么,怎么仿真


3. 蒙特卡罗仿真是什么,怎么仿真

 蒙特卡罗仿真原理
  蒙特卡罗(MonteCarlo)方法,又称随机抽样或统计模拟方法,泛指所有基于统计采样进行数值计算的方法。在第二次世界大战期间,美国参与“曼哈顿计划’’的几位科学家Stanislaw Ulam,John Von Neumann 和 N.Metropolis等首先将这种方法用于解决原子弹研制中的一个关键问题。后来N.Metropolis用驰名世界的赌城---摩纳哥的MonteCarlo一来命名这种方法,为它蒙上了一层神秘色彩。随着现代计算机技术的飞速发展,蒙特卡罗方法已经在统计物理、经济学、社会学甚至气象学等方面的科学研究中发挥了极其重要的作用,将蒙特卡罗方法用于仿真即为蒙特卡罗仿真。蒙特卡罗方法适用于两类问题,第一类是本身就具有随机性的问题,第二类是能够转化为概率模型进行求解的确定性问题。
  ※蒙特卡罗方法求解问题的一般步骤 
  用蒙特卡罗方法求解问题一般包括构造或描述概率过程、从已知概率分布抽样和建立估计量三个步骤。
  构造或描述概率过程实际上就是建立随机试验模型,构造概率过程是对确定性问题而言的,描述概率过程是对随机性问题而言的,不同的问题所需要建立的随机试验模型各不相同。
  所谓的从已知概率分布抽样指的是随机试验过程,随机模型中必要包含某些已知概率分布的随机变量或随机过程作为输入,进行随机试验的过程就是对这些随机变量的样本或随机过程的样本函数作为输入产生相应输出的过程,因此通常被称为对已知概率分布的抽样。如何产生已知分布的随机变量或随机过程是蒙特卡罗方法中的一个关键问题。
  最后一个步骤是获得估计量,蒙特卡罗方法所得到的问题的解总是对真实解的一个估计,本身也是一个随机变量,这个随机变量是由随机试验模型输出通过统计处理得到的。

蒙特卡罗仿真是什么,怎么仿真

4. 什么是蒙特卡罗仿真?


5. 蒙特卡罗模拟


蒙特卡罗模拟

6. 蒙特卡罗模拟

蒙特卡洛(Monte
Carlo)模拟是一种通过设定随机过程,反复生成时间序列,计算参数估计量和统计量,进而研究其分布特征的方法。具体的,当系统中各个单元的可靠性特征量已知,但系统的可靠性过于复杂,难以建立可靠性预计的精确数学模型或模型太复杂而不便应用时,可用随机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值;随着模拟次数的增多,其预计精度也逐渐增高。由于涉及到时间序列的反复生成,蒙特卡洛模拟法是以高容量和高速度的计算机为前提条件的,因此只是在近些年才得到广泛推广。
蒙特卡洛(Monte
Carlo)模拟这个术语是二战时期美国物理学家Metropolis执行曼哈顿计划的过程中提出来的。
蒙特卡洛模拟方法的原理是当问题或对象本身具有概率特征时,可以用计算机模拟的方法产生抽样结果,根据抽样计算统计量或者参数的值;随着模拟次数的增多,可以通过对各次统计量或参数的估计值求平均的方法得到稳定结论。
蒙特卡洛模拟法求解步骤
应用此方法求解工程技术问题可以分为两类:确定性问题和随机性问题。
解题步骤如下:
1.根据提出的问题构造一个简单、适用的概率模型或随机模型,使问题的解对应于该模型中随机变量的某些特征(如概率、均值和方差等),所构造的模型在主要特征参量方面要与实际问题或系统相一致
2
.根据模型中各个随机变量的分布,在计算机上产生随机数,实现一次模拟过程所需的足够数量的随机数。通常先产生均匀分布的随机数,然后生成服从某一分布的随机数,方可进行随机模拟试验。
3.
根据概率模型的特点和随机变量的分布特性,设计和选取合适的抽样方法,并对每个随机变量进行抽样(包括直接抽样、分层抽样、相关抽样、重要抽样等)。
4.按照所建立的模型进行仿真试验、计算,求出问题的随机解。
5.
统计分析模拟试验结果,给出问题的概率解以及解的精度估计。
蒙特卡洛模拟法的应用领域
蒙特卡洛模拟法的应用领域主要有:
1.直接应用蒙特卡洛模拟:应用大规模的随机数列来模拟复杂系统,得到某些参数或重要指标。
2.蒙特卡洛积分:利用随机数列计算积分,维数越高,积分效率越高。
3.MCMC:这是直接应用蒙特卡洛模拟方法的推广,该方法中随机数的产生是采用的马尔科夫链形式。

7. 蒙特卡罗模拟

蒙特卡洛(Monte
Carlo)模拟是一种通过设定随机过程,反复生成时间序列,计算参数估计量和统计量,进而研究其分布特征的方法。具体的,当系统中各个单元的可靠性特征量已知,但系统的可靠性过于复杂,难以建立可靠性预计的精确数学模型或模型太复杂而不便应用时,可用随机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值;随着模拟次数的增多,其预计精度也逐渐增高。由于涉及到时间序列的反复生成,蒙特卡洛模拟法是以高容量和高速度的计算机为前提条件的,因此只是在近些年才得到广泛推广。
蒙特卡洛(Monte
Carlo)模拟这个术语是二战时期美国物理学家Metropolis执行曼哈顿计划的过程中提出来的。
蒙特卡洛模拟方法的原理是当问题或对象本身具有概率特征时,可以用计算机模拟的方法产生抽样结果,根据抽样计算统计量或者参数的值;随着模拟次数的增多,可以通过对各次统计量或参数的估计值求平均的方法得到稳定结论。
蒙特卡洛模拟法求解步骤
应用此方法求解工程技术问题可以分为两类:确定性问题和随机性问题。
解题步骤如下:
1.根据提出的问题构造一个简单、适用的概率模型或随机模型,使问题的解对应于该模型中随机变量的某些特征(如概率、均值和方差等),所构造的模型在主要特征参量方面要与实际问题或系统相一致
2
.根据模型中各个随机变量的分布,在计算机上产生随机数,实现一次模拟过程所需的足够数量的随机数。通常先产生均匀分布的随机数,然后生成服从某一分布的随机数,方可进行随机模拟试验。
3.
根据概率模型的特点和随机变量的分布特性,设计和选取合适的抽样方法,并对每个随机变量进行抽样(包括直接抽样、分层抽样、相关抽样、重要抽样等)。
4.按照所建立的模型进行仿真试验、计算,求出问题的随机解。
5.
统计分析模拟试验结果,给出问题的概率解以及解的精度估计。
蒙特卡洛模拟法的应用领域
蒙特卡洛模拟法的应用领域主要有:
1.直接应用蒙特卡洛模拟:应用大规模的随机数列来模拟复杂系统,得到某些参数或重要指标。
2.蒙特卡洛积分:利用随机数列计算积分,维数越高,积分效率越高。
3.MCMC:这是直接应用蒙特卡洛模拟方法的推广,该方法中随机数的产生是采用的马尔科夫链形式。

蒙特卡罗模拟

8. 蒙特卡罗模拟的介绍