シミュレーションモデルとは:起源と進化

(へ ステファノ・アヴォリオ)
25/01/23

私たちはますます頻繁に、おそらく正しい意識を持っていなくても、現実世界の代わりに世界のモデルを扱っています. そして、常に気付かないうちに、これらのモデルに基づくシミュレーションを使用して、日常の小さな (または大きな) 問題を解決しています。

モデリングとシミュレーションは、当社のサービスにおける貴重なリソースです。 私たちは、一般的な特徴と、防衛の世界に影響を与えるより具体的な側面、現在の用途、および時間の経過に伴う可能な進化を理解しようとします.

モデルとシミュレーション

「モデル」は単に rappresentazione の側面によって単純化された 実世界 で報告された モデリング ドメイン 本物とは異なります。 したがって、これは私たちの近所の紙の上の地図のモデルであり、Google マップからアクセスする同じ近所の地図でもあります。

マップ/マップの場合、表現したい現実世界の側面は、私たちが住んでいる物理的な現実 (近所) であり、それを表現するモデリング ドメインは、物理的な紙のサポート (ロードマップの場合)またはコンピュータ環境(アプリケーションの場合) Googleマップ).

現実世界の表現にはさまざまな種類があることをすぐに強調する必要があります. モデルの用途に応じて、モデル化する必要がある側面が多数になる可能性があるため、表現が異なります。

もう一度マップの例を使って実際の例を見てみましょう。 ある国から別の国に行くために自分の車でどの道を通ればよいかを理解したい場合は、道路地図で十分です。 一方、丘の頂上に到達するためにハイキングに行きたい場合は、ハイキング マップの方が適しています。つまり、ガソリン スタンドや観光スポットの代わりに、等高線、小道、泉を示すモデルです。 、つまり、森の中の最適なルートを評価するのに役立つ実際の要素の表現グラフィック。 XNUMX つのマップ (したがって、XNUMX つのモデル) はどのように異なるのでしょうか? モデル化された現実世界の機能。

森の中を歩くと、等高線、小道、泉に興味があります。 車で観光をしたり、村を訪れたりする場合、ガソリンスタンドや博物館がどこにあるかを知りたいと思っています。 談話の要点: 同じ実際のドメインで、実際に表される側面が互いに異なるいくつかのモデルが存在する可能性があります。

「シミュレーション」とは、現実世界の代わりに、現実世界自体の XNUMX つまたは複数の側面を表すシミュレーション モデルが使用される環境へのアクティビティの転置です。

実例、マップの例から始めます。明日はローマからタルクイーニアに行く予定です。 私は開きます Googleマップ そして、道路の道順を取得し、開始点と終了点を選択し、移動手段として車を選択し、翌日の午前9時に出発する旅程を提案するように依頼しました。

私が何をした? 実際にルートを試すのではなく、Google アプリにシミュレーションを依頼しました。 そしてこの場合、XNUMX つの選択肢 (Civitavecchia から、Orte から、または Sutri から) があり、期間と長さが異なり、旅の長さが異なり、旅程中に訪れることができる場所が異なり、交通量の予測が異なることがわかりました。私が遭遇することができたこと。 次に、土地モデルとそのモデルに基づくシミュレーションを使用しました。 そして私はそれらを使って情報を手に入れましたが、現実の世界を使っていたら、はるかに複雑で高価な情報を手に入れることができたでしょう. 自分のニーズに最も適した選択 (たどるルート) を可能にする、迅速かつ簡単に得られる情報。

今与えられた例から、なぜ私たちが話しているのかは明らかです シミュレーションモデル. 地図上の例 (紙とデジタル形式) は本当に些細なことです。 今日、シミュレーション モデルは多くの分野で開発されています。これは、デジタル シミュレーション ツールの能力と可用性によって支援されているためでもあります。電気回路のモデル、建物のモデル、機械構造など。 天気予報のための大気モデル; 生態系モデル; 天体のモデル; フライト シミュレーターのモデルなどなど。

I メリット そのため、実際にアクティビティを実行するのではなく、(モデルを使用して) アクティビティをシミュレートすることは異なります。

• さまざまな仮説をテストして比較できるようになる (Google マップ上のさまざまなルートの例)

• 時間を圧縮することで状況の変化を評価できる (天気予報を考えてみてください)

• モデル化されたシステムの修正を評価する (耐力構造の XNUMX つを修正すると、建築された建物の耐震性はどのように向上するか?)、および/または特定の目的を達成するために最も重要な要素はどれかを理解する (機械要素を補強して、機械サブシステムのねじり強度を高めることはできますか?)

• 考えられる予期しない状況を評価する (フライト シミュレータでのパイロット トレーニングを考えて、故障に対処できるようにトレーニングします)。

• システムの設計段階を改善します。

  • 設計するシステムの要件を正確に定義する
  • どの設計案が最も効果的かを理解する
  • 一貫性のある意味のあるテスト データ ストリームがある
  • 設計されたシステムの性能を顧客に証明する

もちろん神様もいます リスク モデルベースのシミュレーションの誤用が急増していること、主なものは次のとおりです。

• 不正確なモデリング (十分な精度で実際の量の一部をモデル化していません)

• 不適切なモデル化 (目標を達成するために実際に必要な量の一部のみをモデル化しました)

• 間違った仮定 (シミュレーションで考慮されていないいくつかの前提条件を考慮して、実際のシステムをモデル化しました)

• 刺激のエラー (モデルに非現実的なデータを入力している)

一旦、 シミュレーションとモデリング (ウェブ上には多くの治療法があり、例えば1 では、この分野がどのように、またどのように ベストプラクティス いくつかの歴史的なメモから始めて、防衛の世界で非常に重要な役割を果たしてきました。

シミュレーションの歴史

今日、シミュレーションの概念はコンピューターの使用と密接に結びついていますが、考えてみれば、モデルとシミュレーションは、シミュレーションに使用されるツールとは関係なく存在できます。

人間の最も単純な推論は、ほとんどの場合、周囲の世界に対する彼の行動の結果の精神的表現に基づいています。 私がこのアクションを実行すると、私の周りの世界 (他の人、私が運転している車など) がこのように動作するため、このイベントが発生します。 だから私はするべきです… そして、外界とその行動のメンタルモデルに基づくシミュレーションでないとしたら、私たちが説明したこれは他に何ですか?

そして確かに最初の シミュレーション 彼らが基づいた最初のホモサピエンスのためにesecuzione ~を(脳を通して)想像する モデル 周囲の環境の(精神的な)経験。 たとえば、狩猟旅行に使用されるシミュレーション。 または前者の場合でも 戦い ライバルクラン間。 そして、狩猟対象の獲物を描いた最初の岩絵は、それらのいくつかに兆候が見つかっていることを考えると、原始人自身が狩猟旅行で練習やなだめる目的で使用した可能性があるというかなり信頼できる仮説です。槍の一撃2. したがって、これらの絵画は、狩猟のシナリオと可能性のある獲物の「モデル」として解釈できます。

戦闘のシミュレーションがどのように進化してきたかのすべての段階を体系的かつ網羅的に報告したくはありませんが、民俗学のレベルだけであっても、チェスのゲームについて言及するのは楽しいことです。 おそらく戦闘のシミュレーションとして生まれたゲーム (インドのゲーム チャトランガに由来し、当時の軍隊の XNUMX つの部分である戦車、象、騎手、歩兵を象徴しています)。 そして、長い間、戦闘中の候補者は、「砂のテーブル」、つまり地形図に展開された部隊の表現を介して敵の動きを描写およびシミュレートするために使用されていたという事実を振り返ると便利です。3.

敵の戦力や戦闘の展開の可能性をシミュレートしたり、地形図を使って練習したりするだけでも、シナリオを多様化したり、戦場での勢力の行動をモデル化したりする可能性に関連する多くの制限があることは明らかです。 したがって、コンピュータの出現によって初めて、 モデリングとシミュレーション (M&S) は、軍事分野を含むさまざまな分野で重要な役割を果たしてきました。

実際、コンピューターを使用すると、実際のシステムと同等の時間で (より速くはないにしても) 反応できる、より複雑なモデルを使用して、シミュレーションの参加者のアクションを記録し、シミュレーションの結果を分析することができます。絶望的にそれらを破壊することなく、後で。

次の記事では、最新のシミュレーションが軍隊の世界でどのように重要な役割を果たすかを見ていきます。

第二部を読む」シミュレーション モデルとは: 防御のコンテキスト"

第三部を読む」シミュレーション モデルとは: イタリアおよび世界中のシミュレーション センター"

1 INTRODUCTION TO MODELING AND SIMULATION、Anu Maria、ニューヨーク州立大学ビンガムトン校、Link

2 岩の彫刻と絵画: http://segnodisegno.it/incisioni-e-pitture-rupestri/

3 砂のテーブル: https://military-history.fandom.com/wiki/Sand_table

写真:米空軍/ウェブ/Googleマップ/米海軍