شبیه سازی با استفاده از آمار و احتمال

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

شبیه سازی[ویرایش]

شبیه سازی در بسیاری از متون شامل مدل سازی سیستم های طبیعی و سیستم های انسانی استفاده می شود. برای به دست آوردن بینش به کارکرد این سیستم ها و همچنین در تکنولوژی و مهندسی ایمنی که هدف، آزمون بعضی سناریوهای عملی در دنیای واقعی است از شبیه سازی استفاده می شود. در شبیه سازی با استفاده از یک شبیه ساز یا وسیله دیگری در یک موقعیت ساختگی می توان اثرات واقعی بعضی شرایط احتمالی را بازسازی کرد.[۱]

▪ شبیه سازی فیزیکی و متقابل[ویرایش]

ـ شبیه سازی فیزیکی ، به شبیه سازی اطلاق می شود که در آن اشیای فیزیکی به جای شی حقیقی جایگزین می شوند و این اجسام فیزیکی اغلب به این خاطر استفاده می شوند که کوچکتر یا ارزان تر از شی یا سیستم واقعی هستند.

ـ شبیه سازی متقابل که شکل خاصی از شبیه سازی فیزیکی است و غالباً به انسان در شبیه سازی های حلقه ای اطلاق می شود یعنی شبیه سازی های فیزیکی که شامل انسان می شوند مثل مدل استفاده شده در شبیه ساز پرواز.

▪ شبیه سازی در آموزش[ویرایش]

شبیه سازی اغلب در آموزش پرسنل شهری و نظامی استفاده می شود و معمولاً هنگامی رخ می دهد که استفاده از تجهیزات در دنیای واقعی از لحاظ هزینه کمرشکن یا بسیار خطرناک است تا بتوان به کارآموزان اجازه استفاده از آن ها را داد .

در چنین موقعیت هایی کارآموزان وقت خود را با آموزش دروس ارزشمند در یک محیط مجازی « ایمن » می گذرانند. غالباً این اطمینان وجود دارد تا اجازه خطا را به کارآموزان در طی آموزش داد تا ارزیابی سیستم ایمنی- بحران صورت گیرد.

شبیه سازی های آموزشی به طور خاص در یکی از چهار گروه زیر قرار می گیرند :

ـ شبیه سازی زنده ( جایی که افراد حقیقی از تجهیزات شبیه سازی شده ( یا آدمک ) در دنیای واقعی استفاده می کنند. )

ـ شبیه سازی مجازی ( جایی که افراد حقیقی از تجهیزات شبیه سازی شده در دنیای شبیه سازی شده ( یا محیط مجازی ) استفاده می کنند. ) یا ـ شبیه سازی ساختاری ( جایی که افراد شبیه سازی شده از تجهیزات شبیه سازی شده در یک محیط شبیه سازی شده استفاده می کنند. ) شبیه سازی ساختاری اغلب به عنوان بازی جنگی نامیده می شود زیرا که شباهتهایی با بازی های جنگی رومیزی دارد که در آن ها بازیکنان، ارتش سربازان و تجهیزات را اطراف یک میز هدایت می کنند . ـ شبیه سازی ایفای نقش ( جایی که افراد حقیقی نقش یک شخصیت با کاری مجازی را بازی می کنند. )

▪ شبیه ساز های پزشکی[ویرایش]

شبیه ساز های پزشکی به طور فزاینده ای در حال توسعه و کاربرد هستند تا روشهای درمانی و تشخیص و همچنین اصول پزشکی و تصمیم گیری به پرسنل بهداشتی آموزش داده شو د. طیف شبیه ساز ها برای آموزش روش ها از پایه مثل خونگیری تا جراحی لاپاراسکوپی و مراقبت از بیمار دچار ضربه، وسیع و گسترده است. بسیاری از شبیه ساز های پزشکی دارای یک کامپیوتر می باشند که به یک ماکت پلاستیکی با آناتومی مشابه واقعی متصل است. در سایر آنها، ترسیم های کامپیوتری، تمام اجزای قابل رؤیت را به دست می دهد و با دستکاری در دستگاه می توان جنبه های شبیه سازی شده کار ر ا تولید کرد. بعضی از این دستگاه ها دارای شبیه سازهای گرافیکی کامپیوتری برای تصویر برداری هستند مثل اشعه ایکس یا سایر تصاویر پزشکی. بعضی از شبیه سازهای بیمار، دارای یک مانکن انسان نما هستند که به داروهای تزریق شده واکنش می دهد و می توان آن را برای خلق صحنه های مشابه اورژانس های خطرناک برنامه ریزی کرد. بعضی از شبیه ساز های پزشکی از طریق شبکه اینترنت قابل گسترش می باشند و با استفاده از جستجوگرهای استاندارد شبکه به تغییرات جواب می دهند. در حال حاضر، شبیه سازی ها به موارد غربال گری پایه محدود شده اند به نحوی که استفاده کنندگان از طریق وسایل امتیازدهی استاندارد با شبیه سازی در ارتباط هستند.

▪ شبیه ساز های پرواز[ویرایش]

یک شبیه ساز پرواز برای آموزش خلبانان روی زمین مورد استفاده قرار می گیرد. در این شبیه سازی، به خلبان اجازه داده می شود تا به هواپیمای شبیه سازی شده اش آسیب برساند بدون آن که خود دچار آسیب شود. شبیه سازهای پرواز اغلب برای آموزش خلبانان استفاه می شوند تا هواپیما را در موقعیت های بسیار خطرناک مثل زمین نشستن بدون داشتن موتور یا نقص کامل الکتریکی یا هیدرولیکی هدایت کنند. پیشرفته ترین شبیه سازها دارای سیستم بصری با کیفیت بالا و سیستم حرکت هیدرولیک هستند. کار با شبیه ساز به طور معمول نسبت به هواپیمای واقعی ارزان تر است.

▪ شبیه سازی و بازی ها[ویرایش]

بسیاری از بازی های ویدئویی نیز شبیه ساز هستند که به طور ارزان تر آماده سازی شده اند. بعضی اوقات از این ها به عنوان بازیهای شبیه سازی ( sim ) نامبرده می شود. چنین بازیهایی جنبه های گوناگون واقعی را شبیه سازی می کنند از اقتصاد گرفته تا وسایل هوانوردی مثل شبیه سازهای پرواز.

▪ شبیه سازی مهندسی[ویرایش]

شبیه سازی یک مشخصه مهم در سیستم های مهندسی است. به عنوان مثال در مهندسی برق، از خطوط تأخیری استفاده می شود تا تأخیر تشدید شده و شیفت فاز ناشی از خط انتقال واقعی را شبیه سازی کنند. مشابهاً، از بارهای ظاهری می توان برای شبیه سازی مقاومت بدون شبیه سازی تشدید استفاده کرد و از این حالت در مواقعی استفاده می شود که تشدید ناخواسته باشد. یک شبیه ساز ممکن است تنها چند تا از توابع و عملکرد های واحد را شبیه سازی کند که در مقابل با عملی است که تقلید نامیده می شود.

اغلب شبیه سازی های مهندسی مستلزم مدل سازی ریاضی و بررسی های رایانه یار هستند. به هر حال موارد زیادی وجود دارد که مدل سازی ریاضی قابل اعتماد نمی‌باشد. شبیه سازی مشکلات مکانیک سیالات اغلب مستلزم شبیه سازی های ریاضی و نیز فیزیکی است. در این موارد، مدل های فیزیکی نیاز به شبیه سازی دینامیک دارند.

▪ شبیه سازی کامپیوتری[ویرایش]

شبیه سازی رایانه ای ، جزو مفیدی برای مدل سازی بسیاری از سیستم های طبیعی در فیزیک، شیمی و زیست شناسی و نیز برای سیستم های انسانی در اقتصاد و علوم اجتماعی ( جامعه شناسی محاسباتی ) و همچنین در مهندسی برای به دست آوردن بینش نسبت به عمل این سیستم ها شده است. یک نمونه خوب از سودمندی استفاده از رایانه ها در شبیه سازی را می توان در حیطه شبیه سازی ترافیک شبکه یافت. در چنین شبیه سازی هایی رفتار مدل هر شبیه سازی را مطابق با مجموعه پارامترهای اولیه منظور شده برای محیط تغییر خواهد داد. شبیه سازی های رایانه ای اغلب به این منظور به کار گرفته می شوند تا انسان از شبیه سازی های حلقه ای در امان باشد.

به طور سنتی، مدل برداری رسمی سیستم ها از طریق یک مدل ریاضی بوده است به نحوی که تلاش در جهت یافتن راه حل تحلیلی برای مشکلات بوده است که پیش بینی رفتار سیستم را با استفاده از یک سری پارامترها و شرایط اولیه ممکن ساخته است. شبیه سازی رایانه ای اغلب به عنوان یک ضمیمه یا جانشین برای سیستم های مدل سازی می باشد که در آن ها راه حل های تحلیلی بسته ساده ممکن نمی‌باشد. انواع مختلفی از شبیه سازی رایانه ای وجود دارد که وجه مشترک همه آن ها در این است که تلاش می کند تا یک نمونه از سناریوهای نمایانگر برای یک مدل تولید کنند که در آن امکان محاسبه کامل تمام حالات ممکن مدل که مشکل یا غیر ممکن بوده وجود داشته باشد. به طور رو به افزونی معمول شده است که نام انواع مختلفی از شبیه سازی شنیده می شود که به عنوان « محیط های صناعی » اطلاق می شوند. این عنوان اتخاذ شده است تا تعریف شبیه سازی عملاً به تمام دستاوردهای حاصل از کامپیوتر تعمیم داده شود.

▪ شبیه سازی در علم کامپیوتر[ویرایش]

در برنامه نویسی کامپیوتر، یک شبیه ساز اغلب برای اجرای برنامه ای مورد استفاده قرار می گیرد که انجام آن برای کامپیوتر با مقداری دشواری همراه است. مثلاً، شبیه سازها معمولاً برای رفع عیب یک ریزبرنامه استفاده می شوند. از آن جایی که کار کامپیوتر شبیه سازی شده است، تمام اطلاعات در مورد کار کامپیوتر مستقیماً در دسترس برنامه دهنده است و سرعت و اجرای شبیه سازی را می توان تغییر داد. شبیه سازها همچنین برای تفسیر درخت های عیب یا تست کردن طراحی های منطقی VLSI قبل از ساخت مورد استفاده قرار می گیرند. در علم نظری کامپیوتر، عبارت شبیه سازی نشان دهنده یک رابطه بین سیستم های انتقال وضعیت است که در مطالعه مفاهیم اجرایی سودمند می باشد.

▪ شبیه سازی در تعلیم و تربیت[ویرایش]

شبیه سازی ها در تعلیم و تربیت گاهی مثل شبیه سازی های آموزشی هستند. آن ها روی وظایف خاص متمرکز می شوند. در گذشته از ویدئو برای معلمین و دانش آموزان استفاده می شده تا مشاهده کنند، مسائل را حل کنند و نقش بازی کنند؛ هرچند یک استفاده جدید تر از شبیه سازی ها در تعلیم و تربیت شامل فیلم های انیمیشن است ( ANV ). ANV ها نوعی فیلم ویدئویی کارتون مانند با داستان های تخیلی یا واقعی هستند که برای آموزش و یادگیری کلاس استفاده می شوند.ANV ها برای ارزیابی آگاهی، مهارت های حل مسئله و نظم بچه ها و معلمین قبل و حین اشتغال کارایی دارند. شکل دیگری از شبیه سازی در سال های اخیر با اقبال در آموزش تجارت مواجه شده است. شبیه سازی های تجاری که یک مدل پویا را به کار می برند، آزمون استراتژی های تجارت را در محیط فاقد خطر مهیا می سازند و محیط مساعدی برای بررسی موردی مباحث ارائه می دهند.[۲]

پانویس[ویرایش]

  1. مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، شبیه‌سازی، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد
  2. پارسیان، احمد. مبانی احتمال و آمار برای دانشجویان علوم و مهندسی. اصفهان: مرکز نشر دانشگاه صنعتی اصفهان، چاپ اوّل، پاییز ۱۳۸۴. ISBN 964-8476-15-2.