simulointi

Simulointi on prosessi, jossa todellista tai kohdetodellisuutta jäljittelevä malli ajetaan laskentaympäristössä tutkimuksen, suunnittelun tai koulutuksen tarpeisiin. Tavoitteena on ymmärtää järjestelmän käyttäytymistä, arvioida sen suorituskykyä sekä tehdä päätöksiä ilman suoraa, usein kalliita tai riskialttiita kokeita.

Mallityypit

Diskreetti tapahtumasimulointi tarkastelee järjestelmän tilamuutoksia tapahtumien perusteella ajan suhteen. Kontinueroinen simulointi kuvaa aikaa jatkuvana. Numeerinen simulointi ratkaisee matemaattisia malleja iteratiivisesti. Agenttipohjainen simulointi mallintaa yksilöitä tai agentteja ja heidän vuorovaikutuksiaan. Simulaatiot voivat olla stokastisia tai deterministisiä riippuen siitä, miten epävarmuus ja sattuma otetaan huomioon.

Menetelmät ja harjoitus

Mallien rakentaminen perustuu matemaattisiin yhtälöihin, tilastollisiin menetelmiin ja ohjelmointiin. Tärkeintä on verifiointi ja validointi (V&V) sekä herkkyysanalyysi: miten tulokset muuttuvat syötteiden muutoksissa. Epävarmuuden huomioiminen ja skenaariotyöskentely ovat keskeisiä osia luotettavien päätösten tukemisessa.

Sovellukset

Simulointia käytetään monilla aloilla: teknisessä suunnittelussa ja tuotannon optimoinnissa, ilmasto- ja ympäristötilastoissa, rahoituksessa sekä lääketieteessä ja koulutuksessa. Se tukee riskienhallintaa, operatiivista ohjausta sekä koulutuksellisia harjoituksia ilman todellisten järjestelmien kuormitusta.

Historia ja kehitys

Monte Carlo -menetelmä kehittyi 1940-luvulla sijaiten kokeilujen ja todennäköisyyden rajapinnoilla. Varhaiset simulaatiot olivat laskentataulukoihin ja käsikirjoitettuihin prosedyyreihin pohjautuvia, mutta laskentatehon kehittyessä simulointi on laajentunut monipuoliseksi työkaluiksi, mukaan lukien agenttipohjaiset ja rinnakkaiset ratkaisut.