Simulacijski model je predstavitev realnosti, ki je narejena z namenom, da prikaže nekaj, kar ni mogoče takoj videti ali se še ni zgodilo. Glavna ideja je narediti vidno, da s prostim očesom ni takoj vidno. Nekateri najpreprostejši modeli so statični, kar pomeni, da se ne premikajo ali spreminjajo kot odziv na stimulacijo ali zunanje dogodke. Številni najnaprednejši primeri so izrecno namenjeni spreminjanju z določenimi spremenljivkami, vendar pogosto kot način napovedovanja prihodnjih dogodkov, preden se zgodijo, ali da bi dobili občutek o možnih rezultatih. Modeli stvari, kot so vremenski vzorci ali tokovi poslovnega obsega, so dobri primeri in računalniško slikanje je v teh primerih pogosto zelo koristno. Ne glede na to, kako izgleda končni izdelek, je cilj katerega koli projekta na tem področju običajno enak: namreč vnesti življenje in živahnost v stvari, ki jih je sicer težko konceptualizirati, ter omogočiti ljudem, da jih načrtujejo in razumejo drugače kot rezultat.
Osnovni koncept
Vsak simulacijski model ima običajno trije jedrni elementi. Najprej je treba opredeliti osnovne dele sistema. Nato mora modelar razumeti interakcijo med temi deli. Na koncu je treba razbrati število in naravo vnosov. Za vsako od teh je v bistvu ustvarjen model, pri čemer se upoštevajo ključni vidiki in zanemarijo manjši vidiki. Model za celoten sistem se razvije, ko vsi ti deli začnejo delovati skupaj.
Modelarji lahko pristopijo k nalogi z nekaj različnih zornih kotov in ni enotne oblike, ki bi jo nujno imeli vsi končni izdelki. Glavna ideja je vzeti nekaj iz realnosti – molekulo, življenjski cikel mutacije virusa, poslovni načrt distribucije – in to strniti v obliko, ki je vizualna, dostopna in lahko razumljiva. Grafika je skupni del mnogih modelov, prav tako barve. Modeli, ki se premikajo, imajo pogosto animacije ali mehanske gibljive dele, medtem ko imajo tisti, ki so še vedno, narisane puščice ali druge znake počasnih sprememb.
Zakaj je koristno
Tovrstno modeliranje se v takšni ali drugačni obliki izvaja že stoletja. Danes je najpogostejša v matematičnem in naravoslovnem sektorju, čeprav se lahko uporablja za skoraj vse. Dober simulirani model lahko raziskovalcem prihrani veliko časa in energije, saj jim omogoča, da preučijo in vzamejo osnovne meritve iz modela in ne iz realnosti. V mnogih primerih omogoča tudi napovedi o prihodnjih dogodkih, ki lahko vplivajo na stvari, kot so vremenska napoved in logistično odločanje za velika podjetja.
Statični in dinamični primeri
Model je lahko fizičen ali abstrakten, obe vrsti pa sta lahko statična ali dinamična – torej nekaj, kar ostane enako ali se s časom spreminja. Primer statičnega fizičnega modela je palični model molekule vode z dvema majhnima vodikovima “kroglicama”, ki predstavljata atome vodika, zataknjene s kratkimi palicami na obeh straneh ene kisikove “kroglice”, kar ustvarja vizualno interpretacijo H2O. Molekule vode je mogoče videti pod močnimi mikroskopi, vendar so simulirani namizni modeli lahko bolj takoj uporabni, ko poskušate razložiti osnovne lastnosti.
Drug fizični model je cisterna z vodo s peskom, ki prikazuje učinek vetra in gibanje vode. V tem dinamičnem modelu pesek in voda kažeta vzorce, ki so s časom odvisni od intenzivnosti in smeri vetra. Večina modelov vključuje nekaj elementov dinamike.
Na primer, za simulacijo tovarniškega poteka dela je mogoče en stroj modelirati kot element, ki potrebuje določen čas za ustvarjanje določenega dela, medtem ko drugi stroj potrebuje drugačen čas. Čas premikanja delov med stroji se lahko prezre za stroje, ki so blizu drug drugemu, vendar se običajno modelira število, hitrost in čas, ko surovina in delovni nalogi pridejo v tovarno. Na podlagi vsega tega simulacija določi, ali proizvodnja tovarne ustreza povpraševanju.
Vloga računalniškega programiranja
Tradicionalno je bilo simulacijsko modeliranje matematične narave. Surovine, ki prihajajo v tovarno, na primer, bi bilo približno tako, da prihajajo v določenih intervalih. Računalniki lahko zdaj izvajajo bolj realistične simulacije z uporabo skriptov in kod, podobnih resnični situaciji, ali celo z natančnim snemanjem resnične situacije.
Nekatere simulacije je mogoče izvajati s standardnimi simulacijskimi programi, druge pa zahtevajo pisanje posebne programske opreme. Modeli za dele, interakcija delov in vhode se napajajo v program, ki nato zažene simulacijski model in sčasoma dostavi izhode, pogosto grafično prikazuje te izhode. Z računalniki je mogoče poskusiti simulacije, ki vključujejo na tisoče ali celo milijone elementov in zajemajo velike časovne intervale. Dva primera sta modeli planetarne evolucije ali napredni vojaški manevri.