Symulacja komputerowa – czym to się je?  

Pod pojęciem symulacji komputerowej należy rozumieć numeryczną technikę przeprowadzania komputerowych doświadczeń na pewnych rodzajach modeli matematycznych, która opisuje zachowanie się złożonego systemu w długim czasie. Prościej mówiąc jest to odtworzenie własności danego obiektu, zjawiska, procesu lub środowiska istniejącego w rzeczywistości za pomocą jego modelu realizowanego przy użyciu komputera. Techniki symulacyjne są niezbędne szczególnie tam, gdzie analityczne wyznaczenie rozwiązania byłoby zbyt pracochłonne, niemożliwe czy też wymagałoby nadmiernych kosztów albo stwarzałoby zagrożenie dla życia lub zdrowia ludzkiego. Istnieje wiele odmian symulacji komputerowych. Można je podzielić ze względu na:przewidywalność zdarzeń (i tu można wyróżnić następujące symulacje):- stochastyczne - które korzystają z generatora liczb pseudolosowych lub losowych; - deterministyczne – których wynik jest powtarzalny i zależy tylko i wyłącznie od danych wejściowych i ewentualnych interakcji ze światem zewnętrznym. sposób upływu czasu (te można dalej podzielić na symulacje):- z czasem dyskretnym – w których czas zwiększa się stałymi przyrostami, a krok czasowy dobiera się optymalnie ze względu na zasobożerność systemu, wydajność i charakter symulowanego obiektu i/lub zjawiska;- z czasem ciągłym – w których czas zwiększa się stałymi przyrostami, tak jak w symulacji z czasem dyskretnym, ale wartości próbek sygnałów są interpolowane dla chwil pośrednich pomiędzy momentami odczytu; -symulacja zdarzeń dyskretnych – w których czas zwiększa się skokowo, ale jego przyrosty są zmienne. formę danych wyjściowych, które można następnie podzielić na:- statyczne – których wynikiem jest zbiór danych, statyczny obraz, itp.; - dynamiczne – których wynikiem jest proces przebiegający w czasie czego przykładem może być animacja i można tu wyróżnić symulacje:interaktywne - reagują na sygnały ze świata zewnętrznego;nieinteraktywne. liczba użytych komputerów, które z kolei można podzielić na:- lokalne – gdzie przetwarzanie odbywa się na pojedynczym komputerze; - rozproszone – gdzie przetwarzanie odbywa się w wielu komputerach połączonych w sieci lokalnej lub zewnętrznej.

Zastosowania symulacji komputerowej  

Symulacje komputerowe są stosowane między innymi w:symulatorach statków powietrznych, okrętów podwodnych, czołgów itp. w ekonomii i biznesie w- systemach kolejkowych - zarządzaniu zapasami, magazynami- wycenie instrumentów pochodnych - ocenie projektów inwestycyjnych w naukach społecznych w- dynamicznej teorii wpływu społecznego Nowaka-Latane - prognozowaniu podziału miejsc w parlamencie - dynamice populacji naukach przyrodniczych w - meteorologii – na przykład w prognozowaniu pogody - analizie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w naukach inżynieryjnych w- budownictwie – na przykład do badania wytrzymałość konstrukcji - lotnictwie - na przykład do badania wytrzymałość konstrukcji - elektronice – na przykład do sporządzania analizy obwodów elektrycznych matematyce w - numerycznym wyznaczaniu rozwiązań równań różniczkowych - symulacyjnym wyznaczaniu dystrybuantu funkcji, które nie dają się całkowaćkomputerowych grach symulacyjnych Oprócz tego, że symulacja komputerowa służy do badania złożonych systemów społecznych, politycznych, gospodarczych, technicznych, biologicznych w czasie rzeczywistym, to również umożliwia weryfikowanie nowych teorii, strategii, planów dokładne badanie skutków wszelkich decyzji oraz służy do bezpiecznego sterowania danym systemem.Obiektem symulacji może być przykładowo sklep, którego dochody czyli zmienna wyjściowa są uzależnione od wielu różnych czynników czyli zmiennych wejściowych, jak na przykład liczba klientów odwiedzających sklep, cena podobnych towarów sprzedawanych w konkurencyjnych sklepach czy też poziom sprzedaży w danym miesiącu. Przyjmuje się, iż każdy z tych czynników jest zmienną losową o pewnym rozkładzie. Celem symulacji komputerowej jest przeprowadzenie od kilku do kilkuset tysięcy eksperymentów, które polegają na wylosowaniu konkretnych wartości poszczególnych zmiennych i sprawdzeniu, jaki dochód zostanie osiągnięty przy takich założeniach. Po wielokrotnym przeprowadzeniu takiej symulacji można stwierdzić, jak wygląda rozkład dochodu sklepu. Na tej podstawie można na przykład wyznaczyć oczekiwaną wartość zysku, prawdopodobieństwo straty i inne interesujące z biznesowego punktu widzenia wielkości.

Problem z symulacją  

Najistotniejszymi problemami symulacji jest złożoność zaprojektowanej symulacji (ile i jakie czynniki będą uwzględnione oraz w jaki sposób) oraz poziom adekwatności osiągniętych wyników do założeń. Złożoność jest zwykle związana ze stopniem skomplikowania projektu, co przekłada się w prostej linii na koszty oraz jakość wyników. Natomiast adekwatność wyników, na przykład do danych zarejestrowanych w rzeczywistych eksperymentach, jest powodem wielu naukowych dyskusji. Jeśli osiągnięte wyniki dalece odbiegają od zaobserwowanych faktów, kwestionowana jest zasadność tego typu symulacji, co sprawia, że należy przeprowadzić badania innego typu, aby porównać wyniki. Ponadto należy też wspomnieć o tym, że im bardziej skomplikowany jest badany proces czy system, tym bardziej złożony musi być model symulacyjny, a co za tym idzie, droższa i trudniejsza aplikacja komputerowa, gdyż tylko wtedy wyniki będą najbardziej zbliżone do rzeczywistych.Istotą symulacji komputerowej jest badanie procesów i zjawisk w dynamice działania, w czasie rzeczywistym iw pewnych horyzoncie, dlatego głównym argumentem symulacji jest czas jako zmienna zależna. Jej cechą jest precyzyjne badanie złożonych procesów i systemów bez ponoszenia jakiegokolwiek ryzyka oraz jakichkolwiek skutków ekonomicznych politycznych, technicznych, prawnych czy finansowych. Tak więc, dzięki symulacjom komputerowym, możemy bez większego ryzyka dowiedzieć się, w jaki sposób poszczególne czynniki wpływają na realizację przyjętych przez nas wcześniej założeń. Ogromną zaletą symulacji jest fakt, że eksperyment można wielokrotnie powtarzać, zmieniając przy tym za każdym razem parametry, oraz obserwować i analizować wpływ tych zmian na przebieg tego zjawiska. Możemy badać zachowanie jeszcze nie istniejących urządzeń, modeli, jak też modeli i zdarzeń historycznych. Jest to obecnie najbardziej efektywna metoda badawcza jaką dysponuje współczesna nauka.