mallintamisessa

Mallintamisella tarkoitetaan prosessia, jossa ilmiötä, järjestelmää tai prosessia kuvataan ja analysoidaan erilaisten mallien avulla. Mallin tarkoituksena on syventää ymmärrystä, selittää havaintoja ja tuottaa ennusteita tai päätöksentekoon tukea. Mallintamista sovelletaan sekä luonnontieteissä että tekniikassa, taloustieteissä ja yhteiskuntatieteissä.

Yleisimmät mallintamismuodot jaetaan matemaattiseen mallintamiseen, tilastolliseen mallintamiseen sekä simulointiin. Matemaattiset mallit ilmenevät laskettavina yhtälöinä, tilastolliset mallit käyttävät havaintodataa ja todennäköisyyksiä, kun taas simuloinnissa ilmiö toistetaan ajallisesti tai tapahtumittain malliyksiköillä. Lisäksi mallintamista voidaan lähestyä järjestelmädynamiikan, agenttipohjaisen mallinnuksen tai diskreetin tapahtumien simuloinnin keinoin.

Prosessi alkaa määrittelyllä ja datankeruulla, jonka jälkeen valitaan soveltuva malli tai malliryhmä. Seuraavaksi tapahtuu kalibrointi ja estimointi, jossa mallin parametrit sovitetaan havaintoihin. Validointi ja testaus varmistavat, että malli tuottaa kohtuullisia tuloksia eri tilanteissa. Lopuksi mallia käytetään simulaatioihin, skenaarioihin ja päätösten tukemiseen sekä dokumentoidaan ja kommunikoidaan tulokset sidosryhmille.

Mallintamisen edut ovat ymmärryksen ja ennustettavuuden paraneminen, riskien ja kustannusten hallinta sekä päätösten tuki optimoinnissa ja resurssien käytön suunnittelussa. Se voidaan soveltaa esimerkiksi ilmaston tutkimuksessa, liikenteen virtojen simuloinnissa, tuotannon suunnittelussa sekä finanssimalleissa. Haasteisiin kuuluvat epävarmuus, sensitiivisyysanalyysi, monimutkaisuus ja mahdollinen mallin virheellinen tulkinta. Hyvä käytäntö on riittävä dokumentointi, läpinäkyvyys ja riippumattoman validoinnin toteuttaminen.

Työkaluina käytetään muun muassa Pythonin ja R:n tilastollisia kirjastoja, MATLAB/Simulinkia, NetLogoa, AnyLogicia, Arenaa sekä Exceliä.