Simulace

simulace – (z lat. simulare = napodobit, předstírat) – proces tvorby modelu reálného systému a provádění experimentů s tímto modelem za účelem dosažení lepšího pochopení chování zkoumaného systému či za účelem posouzení různých variant jeho činnosti. Jde o numerickou metodu, která spočívá v experimentování s matem. modely (hlavně pravděpodobnostními a dynamickými) reálných systémů na počítačích. Zákl. myšlenka simulačního přístupu je jednoduchá, neboť vychází z přímého napodobení zkoumaného systému – simulační model je zobrazením podstatných rysů reálného systému. Metodologie s. je založena na poznatcích matematiky, teorie pravděpodobnosti a matem. statistiky, obecné teorie systémů, výpočetní techniky a programování. V současné době je většina simulačních modelů realizována ve formě programů pro číslicové počítače, poměrně úzká třída modelů je realizována na analogových či hybridních počítačích, jejichž obliba má však klesající tendenci. V některých případech (hlavně v přír. a tech. vědách) spočívá s. v experimentování s různými profily křídel či karoserií v aerodynamických tunelech (laboratorní či poloprovozní testy výrobních procesů chemického charakteru apod.). V socioekon. systémech možnosti studia systémů pomocí reálných experimentů jsou takřka vyloučeny, takže experimenty se simulačními modely jsou jednou z hlavních cest induktivního získávání nových poznatků. S. umožňuje studium systémů ve zrychleném, reálném či zpomaleném čase (v socioekon. problematice je důležitá první možnost, neboť většina těchto systémů je z lidského pohledu velmi „pomalá“). S. je v mnoha případech jedinou cestou řešení úloh o složitých dynamických a pravděpobnostních systémech či umožňuje ověřit správnost výsledků získaných jinou cestou (např. ověřit přijatelnost analytických výsledků získaných za zjednodušujících předpokladů).

Používání s. je poměrně novou záležitostí, neboť začátek vážnějšího zájmu o simulační postupy řešení problémů se shoduje s počátkem hromadného využívání výkonných počítačů. Pro s. systémů vznikly spec. programovací jazyky (simulační jazyky), které usnadňují programování modelů a vyhodnocování experimentů s modely. Mezi nejpoužívanější simulační jazyky patří SIMULA, GPSS, SIMSCRIPT, DYNAMO, SIMAN, CSL, CSMP, Q-GERT a SLAM. Simulační modely lze klasifikovat podle řady hledisek – např. lze rozlišit modely se spojitým časem (časová proměnná může nabývat libovolných hodnot z určitého intervalu) či diskrétním časem (časová proměnná může nabývat hodnot z vymezené spočetné množiny), modely se spojitými či diskrétními změnami stavů, modely deterministické či pravděpodobnostní apod. Význ. typem modelů jsou např. deterministické modely se spojitými změnami stavů v diskrétním čase, jež jsou popsány diferenčními rovnicemi. Tento typ modelů zapadá do koncepce Forresterových modelů industriální dynamiky (u nás se používají termíny modely dynamického chování či komplexní prognostické modely). Jiným typem modelů jsou pravděpodobnostní modely s diskrétními změnami stavů ve spojitém čase, které se používají pro modelování široké třídy reálných procesů. Jsou to např. systémy procesního typu, kde dochází ke zpracování jednotek na obslužných linkách (viz teorie front). Pravděpodobnostní stránky reálných systémů se v simulačních modelech zachycují prostředníctvím generování hodnot náhodných veličin, jež je založeno na transformacích generovaných náhodných čísel (nezávislé hodnoty rovnoměrného rozdělení na intervalu [math][0,1][/math]). Dynamické vlastnosti systémů jsou reprezentovány dynamickými vlastnostmi simulačního programu, který obvykle obsahuje časovou proměnnou, jejíž hodnoty mají vliv na aktivaci různých částí programu. Výsledky ze simulačních modelů pravděpodobnostního typu se zpracovávají statist. metodami. Na experimenty se simulačními modely lze pohlížet jako na umělé výběrové šetření. V tomto aspektu se simulační modely sbližují s metodami Monte Carlo, jež jsou numerickými metodami řešení deterministických problémů pravděpodobnostní cestou. S. se využívá i při studiu vlastností ekonometrických modelů.

simulation simulation Simulation simulazione

Literatura: Hušek, R. – Lauber, J.: Simulační modely. Praha 1987.

Josef Lauber