روش های شبیه سازی

روش های شبیه سازی

اسلاید 1: گرد اورنده : مهندس محمد جواد حاجیان موضوع :روش های شبیه سازی 09136030755

اسلاید 2: شبیه سازی ها و کاربردهای آنشبیه سازی در بسیاری از زمینه‌ها، مانند شبیه‌سازی فناوری برای تنظیم عملکرد یا بهینه سازی، مهندسی ایمنی، آزمایش، آموزش و بازی‌های ویدیویی استفاده می‌شود. اغلب‌، نرم‌افزار یا سخت‌افزارهای رایانه‌ای برای مطالعه مدل‌های شبیه‌سازی شده، مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه شبیه سازی ها با الگوبرداری علمی از سیستم‌های طبیعی یا انسانی برای بدست آوردن بینش از عملکرد آنها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. شبیه سازی را می‌توان برای نشان دادن اثرات واقعی یک پدیده روی موضوع هدف، تحت شرایط کنترل شده و قانونمند به کار برد. شبیه سازی ها همچنین در مواردی که سیستم واقعی قابل استفاده نباشد، مورد استفاده هستند، زیرا ممکن است چنین سیستمی در دسترس نبوده یا به کارگیری آن خطرناک یا غیرقابل قبول باشد. موضوعات اصلی در شبیه سازی، دستیابی به منابع معتبر اطلاعات در مورد انتخاب مناسب خصوصیات و ویژگی‌های رفتارهای کلیدی پدیده مورد مطالعه است. همچنین ساده‌سازی تقریبی و حداقل کردن فرضیات مدل شبیه‌سازی، بطوری که اصول واقعی پدیده را مخدوش نکرده و آن را بی‌اعتبار نسازد، از جنبه‌های دیگر شبیه سازی محسوب می‌شود.به همین علت شبیه سازی یک فعالیت علمی است که نیاز به رویه‌ها و پروتکل‌های مربوط به تأیید و اعتبار مدل، پالایش، تحقیق و توسعه در فناوری، بخصوص در شبیه سازی رایانه‌ای، دارد. (Simulation)

اسلاید 3: طبقه‌بندی شبیه سازی ها از نظر تاریخی، در ابتدای راه، تکنیک‌های شبیه سازی‌های مورد استفاده در زمینه‌های مختلف، تا حد زیادی به طور مستقل، توسعه یافتند. اما مطالعات صورت گرفته در قرن بیستم و پدید آمدن علوم جدید مانند «نظریه سیستم‌ها» (Systems Theory) و «سایبرنتیک» (Cybernetics) همراه با گسترش استفاده از کامپیوترها، باعث شده تا دید سیستماتیک و یکسانی در علوم مختلف از مفهوم شبیه سازی ایجاد شود. بعضی از دسته یا طبقه‌های مطرح در شبیه سازی ها در ادامه معرفی خواهند شد.شبیه سازی فیزیکی (Physical Simulation)، به شبیه سازی اطلاق می‌شود که در آن اشیاء بدلی و مجازی جایگزین اجسام واقعی می‌شوند. این اجسام فیزیکی اغلب به دلیل کوچکتر یا ارزانتر بودن از شیء یا سیستم واقعی انتخاب می‌شوند.شبیه سازی تعاملی (Interactive Simulation)، نوعی خاص از شبیه سازی فیزیکی است که اغلب با همکاری یک یا دسته‌ای از انسان‌ها صورت می‌گیرد. برای مثال شبیه‌ساز (Simulator) پرواز یا قایقرانی و حتی شبیه‌ساز رانندگی در این دسته قرار می‌گیرند.شبیه سازی مداوم (Continuous Simulation)، شبیه سازی مبتنی بر زمان پیوسته به جای گام‌های زمانی گسسته است. این گونه شبیه‌سازی ها اغلب نیاز به محاسبات عددی و حل معادلات دیفرانسیل دارند.

اسلاید 4: شبیه سازی رویداد گسسته (Discrete Event Simulation)، یک شبیه سازی بر اساس مراحل یا گام‌های زمانی گسسته است که برای نشان دادن لحظه‌های حساس انتخاب شده است. در این شبیه‌سازی، مقادیر متغیرها در هر دوره مختلف، مستقل از یکدیگر هستند. شبیه سازی تصادفی (Random Simulation) نوعی از شبیه سازی ها است که در آن برخی از متغیرها یا فرآیندها، تحت تاثیر پدیده‌های تصادفی هستند و با استفاده از روش‌ها یا تکنیک‌های مونت کارلو (Monte Carlo Methods) و بهره‌گیری از اعداد شبه تصادفی (Pseudo Random)، شبیه سازی صورت می‌گیرد. بدین ترتیب تکرار شبیه‌سازی با همان شرایط، نتایج مختلفی را در یک بازه اطمینان خاص ایجاد می‌کند. شبیه سازی قطعی ((Deterministic Simulation)، یک شبیه سازی است که برپایه عوامل تصادفی ساخته نشده، بنابراین متغیرها توسط الگوریتم‌های قطعی تنظیم می‌شوند. در این گونه شبیه‌سازی ها، تکرار عمل شبیه‌سازی در شرایط یکسان، نتایج سازگار و هم‌سانی خواهد داشت. شبیه سازی ترکیبی (Hybrid Simulation)(، به ترکیبی از شبیه سازی ها رویدادهای زمان-پیوسته و زمان-گسسته مربوط می‌شود و منجر به ادغام معادلات دیفرانسیل بین دو رویداد متوالی عددی می‌شود تا تعداد ناپیوستگی‌ها را کاهش دهد. معمولا این گونه ریاضیات را به نام معادلات دیفرانسیل تصادفی می‌شناسیم. شبیه سازی مستقل (Stand alone Simulation) نوعی از شبیه سازی ها است که توسط رایانه، برنامه‌ریزی و به تنهایی روی یک ایستگاه کاری (Workstation) اجرا می شود.

اسلاید 5: شبیه سازی توزیع شده (Distributed Simulation)، روشی است که از بیش از یک رایانه استفاده می‌کند تا دسترسی به منابع مختلف میسر شود. به عنوان مثال چند کاربر که برنامه کاربردی یا سیستم‌های عامل مختلفی را اجرا یا مجموعه داده‌های توزیع شده را به کار می‌گیرند، نمونه‌هایی کلاسیک از شبیه سازی تعاملی توزیع شده (DIS) هستند. شبیه سازی موازی (Parallel Simulation)، بر روی چندین پردازنده انجام می‌شود. این کار معمولا به علت توزیع بار محاسباتی اتفاق می‌افتد و بخصوص زمانی که لازم است محاسبات با کارایی بالا رخ دهد از این روش استفاده می‌شود. شبیه سازی قابل تعامل (Inter-operable)، در آن چندین مدل، یا شبیه ساز، به صورت محلی با یکدیگر توافق دارند و از طریق شبکه به صورت توزیع شده عمل‌ می‌کنند. یک نمونه کلاسیک از این گونه شبیه سازی ها می‌تواند معماری سطح بالا (High Level Architecture) باشد. مدل سازی و شبیه سازی خدماتی (Modeling & Simulation as a Service) که روشی برای شبیه‌سازی ارائه خدمات در اینترنت محسوب می‌شود. شبیه سازی در تجزیه و تحلیل خرابی (Simulation in failure analysis)، نوعی از شبیه سازی ها است که در آن ما محیط و شرایط را به شکلی تنظیم می‌کنیم که علت خرابی تجهیزات شناسایی و مشخص شود. این بهترین و سریعترین روش برای شناسایی علت خرابی بدون ایجاد خسارت جانی و مالی است.