Simulaatioiden

Simulaatioiden käsite viittaa malleihin ja kokeelliseen prosessiin, jossa todellinen tai oletettu järjestelmä jäljennetään ja tutkitaan simuloiduilla kokeiluilla. Simulaatioiden tavoitteena on ymmärtää järjestelmän käyttäytymistä, arvioida vaihtoehtoja sekä ennakoida tuloksia, usein ilman käytännön kokeilujen riskejä tai kustannuksia.

Simulaatioita voidaan luokitella esimerkiksi jatkuvaksi- ja diskreettitapahtumasimulaatioihin sekä agenttipohjaisiin malleihin. Laskennallisissa simulaatioissa tietokone ajaa mallia, kun taas fyysiset tai hybridimallit voivat käsitellä oikeita tai virtuaalisia komponentteja. Yleisesti malleissa on järjestelmän tilat, lait, parametrit ja säännöt, joiden avulla voidaan suorittaa kokeiluja ja analysoida tuloksia. Monte Carlo -menetelmät tuovat mukaan satunnaisuutta epävarmuuden arvioimiseksi.

Prosessi etenee tyypillisesti määrittelystä, mallin rakentamisesta ja parametrien asettamisesta, verifikaatiosta ja validoinnista (V&V), sekä kokeiluista ja tulosten tulkinnasta. Tavoitteena on varmistaa, että malli on johdonmukainen sekä että sen ennusteet vastaavat todellisia ilmiöitä.

Historian juuret ovat 1940- ja 1950-luvulla, jolloin laskennalliset menetelmät ja digitaalisten tietokoneiden käyttö yleistyivät. Simulaatioiden kehitys sekä ohjelmisto- ja alustakehitys ovat lisänneet niiden sovellettavuutta monilla aloilla.

Sovelluskohteita ovat muun muassa teollisuus ja tuotanto, liikenne, ilmasto- ja ympäristömallinnus, talous ja rahoitus sekä epidemiologia ja logistiikka. Rajoitteita ovat epävarmuus, mallin yksinkertaisuus, datan laatu sekä laskennalliset kustannukset.