Simulācija

Simulācija ir imitācija reālas darbības aizstāšanai. Šis imitētais modelis atspoguļo galvenās īpašības vai uzvedību izvēlētai fiziskai vai abstraktai sistēmai vai procesam.

Christer Fuglesang zemūdens simulācija EVA priekš STS-116

Simulācijas tiek izmantotas daudzos kontekstos, piemēram, simulējot tehnoloģijas par darbības optimizāciju, drošības tehnikā, testēšanā, apmācībās, izglītībā un video spēlēs. Mācību simulatori ietver lidojuma simulatorus, kuri veidoti par apmācību līdzekli lidmašīnu pilotiem, lai nodrošinātu tiem reālāku pieredzi. Simulācijas tiek izmantots arī ar zinātnisko modelēšanu un dabas sistēmu vai cilvēktiesību sistēmu saistītā darbībām, lai gūtu ieskatu to funkcionēšanā. Simulācijas tiek izmantotas arī, ja nevar tikt iesaistīta reāla sistēma, jo tā nav pieejama, vai arī tas var būt bīstami vai tā nav pieņemama, vai tā tiek izstrādāta, bet vēl nav uzbūvēta, vai arī tā var vienkārši nevar pastāvēt.

Svarīgākās funkcijas, ko iegūst no simulācijas, ir informācija par attiecīgās darbības galvenajām īpašībām, uzvedību vai izmantošanas vienkāršošanu. Kā arī uzticamības pārbaudīšana, kas var atbilst reālai situācijai.

Klasifikācija

Vēsturiski, simulācijas tika izmantotas dažādās jomās un dažādos konceptos, bet 20.gadsimtā Sistēmu teorijas un kibernētikas pētījumu apvienojumā ar datoru izmantošanas izplatīšanos, visas minētās jomās ir apvienotas un tika radīts sistemātiskāks kopskats.

Fiziskās simulācijas attiecas uz simulācijām, kurās tiek aizstāti reālie, fiziski objekti. Šādus fiziskos objektus bieži izvēlas, jo tie ir mazāki vai lētāki nekā faktiskie objekti vai sistēmas.

Interaktīvās simulācijas ir īpaša veida fiziskās simulācijas, kurā tiek izmantoti cilvekresursi vai speciāli veidoti manekeni, piemēram, lidojuma simulatorā vai braukšanas simulatorā. Šāda veida simulācijas var ietvert datora simulāciju, tā saukto sintētisko vidi.

Datoru simulācijas

Datoru simulācijas ir mēģinājums modelēt reālās dzīves vai hipotētisku situāciju uz datora, lai tā varētu tikt pētīta, lai redzētu, kā sistēma darbojas.

Tradicionāli, formālā modelēšana sistēmām ir caur matemātisko modeli, kas mēģina rast analīzes risinājumus, kas dotu iespēju prognozēt uzvedību sistēmā no virknes parametru un sākotnējo nosacījumu. Datorsimulācija bieži tiek izmantota kā papildinājums vai aizstāšana, modelējot sistēmu, par kuru vienkārši slēgtā veidā analītiski risinājumi nav iespējami. Ir daudz dažādu veidu datora simulāciju, kopīga iezīme tiem visiem ir mēģinājums radīt paraugu reprezentatīvu scenāriju par modeli, kurā pilnīga uzskaite visiem iespējamiem statusiem būtu aizliedzoša vai neiespējama.

Simulācijas izglītībā, apmācībā

Simulācijas tiek bieži izmantots apmācībā ar civilo un militāro personālu. Tas parasti notiek tad, kad tā ir dārga vai vienkārši ir pārāk bīstami ļaut praktikantiem izmantot reālu aprīkojumu reālajā pasaulē. Šādās situācijās viņi pavada laiku mācībām vērtīgus padomus drošā virtuālajā vidē, kur mērķis ir iegūt reālu pieredzi. Bieži ir atļautas kļūdas mācību laikā, kas nekļūtu par drošības apdraudējumu sistēmā.

Mācību simulācijas parasti sadalās trīs kategorijās:

• "Dzīvās" simulācijas (ja faktiskie spēlētāji lieto oriģinālās sistēmas reālā vidē);

• "Virtuālās" simulācijas (ja faktiskie spēlētāji izmanto imitētas sistēmas sintētiskā vidē), vai

• "Konstruktīvas" simulācijas (ja simulāciju spēlētājiem tiek imitētas sistēmas sintētiskā vidē). Konstruktīvas simulācijas bieži sauc par "kara spēlēm".

Izglītības simulācijas ir nedaudz līdzīgas mācību simulācijām. Tās ir vērstas uz konkrētu uzdevumu. Termins "MicroWorld" tiek lietots, lai apzīmētu izglītības simulācijas, kuru modeli veido daži abstrakti jēdzieni, nevis imitēt reālu objektu vai vidi, vai dažos gadījumos modelē reālās pasaules vidi pārāk vienkāršoti, lai palīdzētu skolēnam veidot izpratni par pamatjēdzienu. Parasti lietotājs var izveidot kaut kādas konstrukcijas MicroWorld ietvaros, kas rīkosies tādā veidā, kas atbilst jēdzienam, kas tiek modelēts.

Vadības spēles (vai biznesa simulācijas) ir veids, kā izveidot labu uzņēmējdarbību izglītībā pēdējos gados. Biznesa simulācijas, kas ietver dinamisku modeli, ļauj eksperimentēt ar biznesa stratēģiju risku brīvā vidē, un sniegtu noderīgu paplašinājumu gadījuma izpētes diskusijās.

Sociālās simulācijas var izmantot sociālo zinību stundās, lai ilustrētu sociālos un politiskos procesus antropoloģijā, ekonomikā, vēsturē, politoloģijā vai socioloģijas kursos, parasti vidusskolā vai augstskolā. Tās var būt, piemēram, pilsoņu tiesību un pienākumu simulācijas, kurās dalībnieki uzņemas lomas simulētā sabiedrībā, vai starptautisko attiecību simulācijas, kurās dalībnieki iesaistās sarunās, alianšu veidošanās, tirdzniecībā, diplomātijā un spēka izmantošanā. Pēdējos gados arvien vairāk izmanto sociālās simulācijas personāla apmācībā un attīstības aģentūrām. Carana simulācijas, piemēram, pirmo reizi tika izstrādātas ar Apvienoto Nāciju Organizācijas Attīstības programmu un tagad tās izmanto ļoti pārskatītā veidā Pasaules Banka par darbinieku apmācību, lai risinātu ar nestabilitāti un konfliktus krīzes skartajās valstīs.

Simulatoru piemēri

Auto simulatori

Automobiļu simulators dod iespēju atveidot īpašības nekustīgā transportlīdzeklī virtuālajā vidē. Tā atkārtojums darbojas ar ārējiem faktoriem un nosacījumiem, ar kuriem transportlīdzeklis mijiedarbojas, ļaujot vadītājam justies tā, it kā viņš sēdētu transportlīdzekļa kabīnē. Simulators nodrošina konstruktīvu pieredzi vadītājiem - iesācējiem un apmāca sarežģītu vingrinājumu veikšanā pat pieredzējušus vadītājus.

Katastrofu gatavības simulatori

Apmācības simulācijas kļuvušas par populāru metodi, lai sagatavotu cilvēkus katastrofu draudiem. Simulācijas var atkārtot ārkārtas situācijās un izsekot, kā cilvēkiem reaģēt, pateicoties atveidotai pieredzei. Katastrofu novēršanas simulācijas var ietvert apmācību par to, kā rīkoties terorisma uzbrukumā, dabas katastrofās, pandēmijas uzliesmojuma gadījumā vai citu dzīvību apdraudošās ārkārtas situācijās.

Lidojuma simulācijas

Lidojumu simulācijas trenažieri (FSTD) tiek izmantoti, lai apmācītu pilotus uz zemes. Salīdzinājumā ar mācībām faktisko lidmašīnu, simulācijās balstītā apmācība ļauj mācību veidā veikt manevrus vai reaģēt situācijās, kas var būt nepraktiskas (vai pat bīstamas), kas līdzinātos gaisa kuģī iespējamajām, saglabājot salīdzinoši zemā riska vidē uz zemes.

Militārās simulācijas

Militārās simulācijas, kas pazīstams arī neformāli kā kara spēles, ir modeļi, kurās karadarbības teorijas var testēt un rafinēt bez nepieciešamības pēc faktiskas karadarbības. Tās pastāv daudzos dažādos veidos, ar dažādu pakāpes reālismu. Pēdējā laikā to darbības joma ir paplašināta, lai iekļautu ne tikai militārus, bet arī politiskus un sociālus faktorus.