Simulieren

Simulieren bedeutet das Nachbilden oder Nachahmen eines realen oder abstrakten Systems durch ein Modell, um dessen Verhalten unter bestimmten Bedingungen zu beobachten und zu analysieren. Ziel ist es, Hypothesen zu prüfen, Auswirkungen von Änderungen abzuschätzen oder Entscheidungen zu unterstützen, ohne das echte System zu beeinflussen.

Etymologie: Das Verb stammt vom lateinischen simulare "nachahmen" und wurde über das Französische ins Deutsche übernommen; es bedeutet das Nachbilden oder Imitieren von Modellen.

Arten der Simulation: Diskrete-Ereignis-Simulationen modellieren Systeme durch diskrete Zustandsänderungen, z. B. Warteschlangen. Kontinuierliche Simulationen nutzen Differentialgleichungen, um kontinuierliche Prozesse abzubilden. Monte-Carlo-Simulationen verwenden Zufallszahlen, um Wahrscheinlichkeiten abzuschätzen. Ergänzend gibt es agentenbasierte Modelle und systemdynamische Modelle.

Werkzeuge: Typische Simulationsumgebungen sind MATLAB/Simulink, Python mit NumPy/SciPy, R sowie spezialisierte Plattformen für Klima, Verkehr oder Produktion.

Anwendungen: Technik, Wissenschaft, Wirtschaft, Logistik, Umwelt, Verkehr und Medizin nutzen Simulationen, um Prototypen zu testen, Abläufe zu planen, Risiken zu bewerten und komplexe Systeme zu verstehen.

Vorteile und Grenzen: Simulationen ermöglichen risikofreies Experimentieren, Kostenersparnis und bessere Entscheidungsgrundlagen. Grenzen ergeben sich aus Modellannahmen, Datenqualität, Validierung und Rechenleistung; Ergebnisse bleiben oft unsicher.

Geschichte: Von frühen mechanischen Modellen bis zu digitalen Computern entwickelte sich die Simulation im 20. Jahrhundert zu einer zentralen Methode in Wissenschaft, Technik und Wirtschaft.