Simulatsioonimudel on reaalsuse esitus, mis on tehtud selleks, et demonstreerida midagi, mida pole kohe näha või mis pole veel juhtunud. Põhiidee on teha nähtavaks see, mis ei ole palja silmaga kohe nähtav. Mõned kõige lihtsamad mudelid on staatilised, mis tähendab, et nad ei liigu ega muutu vastuseks stimulatsioonile või välistele sündmustele. Paljud kõige arenenumad näited on spetsiaalselt ette nähtud teatud muutujatega nihutamiseks, sageli selleks, et ennustada tulevasi sündmusi enne nende toimumist või saada aimu võimalikest tulemustest. Headeks näideteks on mudelid sellistest asjadest nagu ilmastikunäitajad või ärimahud ning arvutipildist on sellistel juhtudel sageli abi. Olenemata sellest, milline lõpptoode välja näeb, on iga selle valdkonna projekti eesmärk tavaliselt sama: nimelt tuua elu ja särtsu asjadesse, mida muidu on raske ette kujutada, ning võimaldada inimestel planeerida ja mõista neid erinevalt. tulemus.
Põhikontseptsioon
Igal simulatsioonimudelil on tavaliselt kolm põhielementi. Esiteks on tegemist süsteemi põhiosade tuvastamisega. Seejärel peab modelleerija mõistma nende osade vahelist koostoimet. Lõpuks tuleb sisestada tabelitesse sisendite arv ja olemus. Põhimõtteliselt luuakse nende kõigi jaoks mudel, mille puhul võetakse arvesse olulisi aspekte ja ignoreeritakse väiksemaid aspekte. Kogu süsteemi mudel töötatakse välja siis, kui kõik need osad hakkavad koos töötama.
Modelleerijad saavad ülesandele läheneda mitme erineva nurga alt ja pole ühtset vormi, mille kõik lõpptooted ilmtingimata võtaksid. Üldidee on võtta reaalsusest midagi – molekul, viiruse mutatsiooni elutsükkel, ärijaotusplaan – ja koondada see visuaalsesse, ligipääsetavasse ja kergesti mõistetavasse vormingusse. Graafika on paljude mudelite tavaline osa, nagu ka värvid. Liikuvatel mudelitel on sageli animatsioon või mehaanilised liikuvad osad, samas kui liikuvatel mudelitel võivad olla joonistatud nooled või muud aeglase muutuse märgid.
Miks see on kasulik
Sellist modelleerimist on mingil või teisel kujul tehtud sajandeid. See on tänapäeval kõige tavalisem matemaatika- ja loodusteaduste sektoris, kuigi seda saab kasutada peaaegu kõigeks. Hea simuleeritud mudel võib säästa teadlaste palju aega ja energiat, võimaldades neil uurida ja võtta põhimõõtmisi pigem mudelist kui reaalsusest välja. Paljudel juhtudel võimaldab see ennustada ka tulevasi sündmusi, mis võivad mõjutada selliseid asju nagu ilmaennustus ja suurettevõtete logistiliste otsuste tegemine.
Staatilised ja dünaamilised näited
Mudel võib olla füüsiline või abstraktne ning mõlemad tüübid võivad olla staatilised või dünaamilised – see tähendab midagi, mis jääb samaks või muutub aja jooksul. Staatilise füüsikalise mudeli näide on veemolekuli pulgamudel, kus kaks väikest vesiniku “palli” tähistavad vesinikuaatomeid, mis on kinni jäänud lühikeste pulkadega ühe hapniku “palli” mõlemal küljel, luues H2O visuaalse tõlgenduse. Veemolekule saab vaadata võimsate mikroskoopidega, kuid simuleeritud lauamudelid võivad põhiomadusi selgitada.
Teine füüsiline mudel on liivaga veepaak, mis näitab tuule mõju ja vee liikumist. Selles dünaamilises mudelis näitavad liiv ja vesi mustreid, mis sõltuvad tuule intensiivsusest ja suunast ajas. Enamik mudeleid sisaldavad mõnda dünaamilist elementi.
Näiteks tehase töövoo simuleerimiseks saab üht masinat modelleerida elemendina, millel kulub teatud osa loomiseks teatud aeg, samal ajal kui teisel masinal teistsugune aeg. Lähedal asuvate masinate puhul võib osade teisaldamise aega eirata, kuid tavaliselt modelleeritakse nende arv, kiirus ja aeg, millal tooraine ja töökäsud tehasesse jõuavad. Kõige selle põhjal tehakse simulatsiooniga kindlaks, kas tehase toodang vastab nõudlusele.
Arvutiprogrammeerimise roll
Traditsiooniliselt on simulatsioonimodelleerimine olnud matemaatilise iseloomuga. Näiteks tehasesse saabuvat toorainet tuleks ligikaudselt kindlaksmääratud ajavahemike järel. Arvutid saavad nüüd teha realistlikumaid simulatsioone, kasutades reaalsele olukorrale sarnaseid skripte ja koode või isegi tegeliku olukorra täpset salvestust.
Mõnda simulatsiooni saab käivitada standardsete simulatsiooniprogrammidega ja teiste jaoks on vaja spetsiaalset tarkvara. Osade mudelid, osade koostoime ja sisendid suunatakse programmi, mis seejärel käivitab simulatsioonimudeli ja edastab väljundid aja jooksul, näidates sageli neid väljundeid graafiliselt. Arvutitega saab proovida tuhandeid või isegi miljoneid elemente hõlmavaid ja pikki ajavahemikke hõlmavaid simulatsioone. Planeetide evolutsiooni mudelid või arenenud sõjalised manöövrid on kaks näidet.