Ruudukkomallien

Ruudukkomallit ovat malleja, joissa tilallinen ilmiö kuvataan jakamalla tila säännölliseen ruudukkoon. Jokainen solu saa tilan tai tilojen arvon, ja solujen välisiä vuorovaikutuksia määritellään naapurien tilojen perusteella. Ruudukkomallit voivat olla 2D- tai 3D-muotoisia; yleisimmät ruudukot ovat neliö- ja kuusikulmaiset, ja kolmiulotteisissa malleissa puhutaan voxel-rakenteista.

Käyttökohteita ovat muun muassa maantieteellinen informaatiojärjestelmä (GIS), hydrologia, ilmastomallinnus, ekologia, epidemiologia sekä kaupunkisuunnittelu ja fysiikan simuloinnit. Ruudukkomallit soveltuvat erityisesti prosesseihin, joissa tila- tai aikamuutokset johtuvat lähinaapureiden tiloista.

Toteutus perustuu diskretisointiin: jatkuva tila ja/tai aika jaetaan yksikköihin, ja tilapäivitykset tapahtuvat sääntöjen mukaan. Usein käytettyjä lähestymistapoja ovat paikalliset päivityssäännöt sekä mahdollinen ajallinen askellus. Suuremmat resoluutiot parantavat tarkkuutta mutta lisäävät laskentaa ja muistitarvetta.

Edut ovat yksinkertaisuus, skaalautuvuus ja yhteensopivuus erilaisten datamuotojen kanssa. Rajoitteina ovat ruudukon muodon vaikutus tuloksiin sekä anisotropia ja reunavaikutukset, joita on syytä harkita erityisesti pienillä ruuduilla ja monimutkaisia vaikutuksia käsiteltäessä. Ruudukkomallit muodostavat keskeisen työvälineen monilla tieteenaloilla tilallisten ilmiöiden simuloimisessa.