Simulation

A Simulation ist die Nachahmung des Betriebs eines realen Prozesses oder eines Systems im Laufe der Zeit.^[1] Simulationen erfordern die Verwendung von Modelle; Das Modell repräsentiert die Schlüsselmerkmale oder Verhaltensweisen des ausgewählten Systems oder des ausgewählten Prozesses, während die Simulation die Entwicklung des Modells im Laufe der Zeit darstellt. Oft werden Computer verwendet, um die auszuführen Simulation.

Die Simulation wird in vielen Kontexten verwendet, wie beispielsweise die Simulation von Technologie für Leistungsstimmung oder optimieren, Sicherheitstechnik, Test, Ausbildung, Bildung,^[2] und Videospiele. Simulation wird auch mit verwendet Wissenschaftliche Modellierung von natürlichen Systemen^[2] oder menschliche Systeme, um Einblicke in ihre Funktion zu erhalten,^[3] wie in der Wirtschaft. Die Simulation kann verwendet werden, um die möglichen realen Auswirkungen alternativer Bedingungen und Aktionskurse zu zeigen. Die Simulation wird auch verwendet, wenn das reale System nicht einbezogen werden kann, da es möglicherweise nicht zugänglich ist oder gefährlich oder inakzeptabel ist, sich zu engagieren, oder es wird noch nicht gebaut, oder es kann einfach nicht existieren.^[4]

Zu den wichtigsten Problemen bei der Modellierung und Simulation gehören die Erfassung gültiger Informationsquellen über die relevante Auswahl der wichtigsten Merkmale und Verhaltensweisen, die zum Erstellen des Modells verwendet werden, die Verwendung der Vereinfachung von Approximationen und Annahmen im Modell sowie die Treue und Gültigkeit der Simulationsergebnisse. Verfahren und Protokolle für Modellüberprüfung und Validierung sind ein laufender Bereich der akademischen Studie, Verfeinerung, Forschung und Entwicklung in der Simulationstechnologie oder -praxis, insbesondere in der Arbeit der Computersimulation.

Klassifizierung und Terminologie

Historisch gesehen entwickelten Simulationen, die in verschiedenen Bereichen verwendet wurden, weitgehend unabhängig, aber Studien des 20. Jahrhunderts von Systemtheorie und Kybernetik In Kombination mit der Verbreitung von Computern in all diesen Feldern haben sie zu einer gewissen Vereinigung und einer systematischeren Sicht des Konzepts geführt.

Physikalische Simulation Bezieht sich auf die Simulation, in der physikalische Objekte durch die reale Sache ersetzt werden (einige Kreise^[5] Verwenden Sie den Begriff für Computersimulationsmodellierung ausgewählte Gesetze der Physik, dieser Artikel jedoch nicht). Diese physikalischen Objekte werden häufig ausgewählt, weil sie kleiner oder billiger sind als das tatsächliche Objekt oder das tatsächliche System.

Interaktive Simulation ist eine besondere Art von physikalischer Simulation, die oft als als bezeichnet wird Mensch in der Schleife Simulation, in der physikalische Simulationen menschliche Operatoren umfassen, wie in a Flugsimulator, Segelsimulator, oder Fahrsimulator.

Kontinuierliche Simulation ist eine Simulation basierend auf kontinuierliche Zeit eher als diskrete Zeit Schritte mit numerischer Integration von Differentialgleichung.^[6]

Diskrete Event-Simulation Studiensysteme, deren Zustände ihre Werte nur zu diskreten Zeiten ändern.^[7] Beispielsweise könnte eine Simulation einer Epidemie die Anzahl der infizierten Personen zum Zeitpunkt der Zeit verändern, wenn anfällige Personen infiziert werden oder wenn sich infizierte Personen erholen.

Stochastische Simulation ist eine Simulation, bei der eine Variable oder ein gewisser Prozess zufällige Schwankungen unterliegt und mithilfe von projiziert wird Monte Carlo Techniken mit Pseudo-Random-Zahlen. Somit läuft replizierte Läufe mit denselben Randbedingungen jeweils in einem bestimmten Konfidenzband unterschiedliche Ergebnisse.^[6]

Deterministische Simulation ist eine Simulation, die nicht stochastisch ist: Somit werden die Variablen durch deterministische Algorithmen reguliert. Die replizierten Läufe von denselben Randbedingungen führen also immer zu identischen Ergebnissen.

Hybridsimulation (oder kombinierte Simulation) entspricht einer Mischung zwischen kontinuierlicher und diskreter Ereignissimulation und führt dazu, dass die Differentialgleichungen zwischen zwei sequentiellen Ereignissen numerisch integriert werden, um die Anzahl der Diskontinuitäten zu verringern.^[8]

A eigenständige Simulation ist eine Simulation, die auf einer einzelnen Workstation für sich läuft.

A verteilte Simulation ist einer, der mehr als einen Computer gleichzeitig verwendet, um Zugriff aus/auf verschiedene Ressourcen zu gewährleisten (z. B. Multi-User, die verschiedene Systeme oder verteilte Datensätze betreiben); Ein klassisches Beispiel ist Verteilte interaktive Simulation (Dis).^[9]

Parallelsimulation beschleunigt die Ausführung einer Simulation, indem sie gleichzeitig ihre Arbeitsbelastung über mehrere Prozessoren verteilt, wie in High Performance Computing.^[10]

Interoperable Simulation Simulatoren (oft als Föderate definiert) unteroperieren mehrere Modelle lokal, die über ein Netzwerk verteilt sind. Ein klassisches Beispiel ist Hochrangige Architektur.^[11][12]

Modellierung und Simulation als Service Auf die Simulation wird als Dienst über das Web zugegriffen.^[13]

Modellierung, interoperable Simulation und ernsthafte Spiele ist wo Ernstes Spiel Ansätze (z. B. Spielemotoren und Engagement -Methoden) sind in die interoperable Simulation integriert.^[14]

Simulationstreue wird verwendet, um die Genauigkeit einer Simulation zu beschreiben und wie eng sie das reale Gegenstück imitiert. Die Treue wird weitgehend als eine von drei Kategorien eingestuft: niedrig, mittel und hoch. Spezifische Beschreibungen der Treuestufen unterliegen der Interpretation, aber die folgenden Verallgemeinerungen können vorgenommen werden:

• Niedrig - die minimale Simulation, die erforderlich ist, damit ein System auf Akzeptieren von Inputs reagiert und Ausgaben bereitstellt
• Medium - reagiert automatisch auf Stimuli, mit begrenzter Genauigkeit
• Hoch - fast ununterscheidbar oder so nah wie möglich am realen System

A synthetische Umgebung ist eine Computersimulation, die in Simulationen von Menschen in der Schleife aufgenommen werden kann.^[17]

Simulation in der Fehleranalyse Bezieht sich auf die Simulation, in der wir Umgebungen/Bedingungen schaffen, um die Ursache des Geräteversagens zu ermitteln. Dies kann die beste und schnellste Methode sein, um die Fehlerursache zu identifizieren.

Computersimulation

Eine Computersimulation (oder "SIM") ist ein Versuch, eine reale oder hypothetische Situation auf einem Computer zu modellieren, damit sie untersucht werden kann, um zu sehen, wie das System funktioniert. Durch Ändern von Variablen in der Simulation, Vorhersagen kann über das Verhalten des Systems gemacht werden. Es ist ein Werkzeug, um das Verhalten des untersuchten Systems virtuell zu untersuchen.^[1]

Computersimulation ist ein nützlicher Bestandteil von geworden Modellieren viele natürliche Systeme in Physik, Chemie und Biologie,^[18] und menschliche Systeme in Wirtschaftswissenschaften und Sozialwissenschaften (z.B., Computersoziologie) sowie in Engineering, um Einblick in den Betrieb dieser Systeme zu erhalten. Ein gutes Beispiel für die Nützlichkeit der Simulation von Computern finden Sie im Bereich von Netzwerkverkehrssimulation. In solchen Simulationen die Modell Das Verhalten ändert jede Simulation gemäß dem Satz der für die Umgebung angenommenen anfänglichen Parameter.

Traditionell wurde die formale Modellierung von Systemen über a mathematisches Modell, die versucht, analytische Lösungen zu finden, die die Vorhersage des Verhaltens des Systems aus einer Reihe von Parametern und Anfangsbedingungen ermöglichen. Computersimulation wird häufig als Ergänzung zum Modellierungssysteme oder zur Ersetzung verwendet, für die einfach Analytische Lösungen für geschlossene Form sind nicht möglich. Es gibt viele verschiedene Arten von Computersimulation. Das gemeinsame Merkmal, das sie alle teilen, ist der Versuch, eine Probe von Repräsentanten zu generieren Szenarien für ein Modell, in dem eine vollständige Aufzählung aller möglichen Zustände unerschwinglich oder unmöglich wäre.

Es gibt mehrere Softwarepakete, um computergestützte Simulationsmodellierung auszuführen (z. Monte Carlo Simulation, stochastisch Modellierung, Multimethod -Modellierung), die die gesamte Modellierung fast mühelos macht.

Die moderne Verwendung des Begriffs "Computersimulation" kann praktisch jede computergestützte Darstellung umfassen.

Informatik

Im InformatikSimulation hat einige spezielle Bedeutungen: Alan Turing verwendete den Begriff Simulation zu verweisen, was passiert, wenn a Universelle Maschine führt eine staatliche Übergangstabelle aus (in der modernen Terminologie, ein Computer führt ein Programm aus), das die staatlichen Übergänge, Eingänge und Ausgaben einer diskreten Maschine des Subjekts beschreibt.^[19] Der Computer simuliert die Betreffmaschine. Dementsprechend in Theoretische Informatik der Begriff Simulation ist eine Beziehung zwischen Zustandsübergangssysteme, nützlich bei der Untersuchung von Betriebssemantik.

Weniger theoretisch ist eine interessante Anwendung der Computersimulation die Simulation von Computern mit Computern. Im Rechnerarchitektur, eine Art Simulator, typischerweise als ein bezeichnet Emulator, wird oft verwendet, um ein Programm auszuführen, das auf einem unbequemen Computertyp ausführen muss (z. B. einen neu gestalteten Computer, der noch nicht erstellt wurde, oder einen veralteten Computer, der nicht mehr verfügbar ist) oder in einer eng kontrollierten Testumgebung (sehen Computerarchitektursimulator und Plattformvirtualisierung). Zum Beispiel wurden Simulatoren verwendet, um a zu debuggen Mikroprogramm Oder manchmal kommerzielle Anwendungsprogramme, bevor das Programm auf den Zielgerät heruntergeladen wird. Da der Betrieb des Computers simuliert ist, stehen allen Informationen über den Betrieb des Computers dem Programmierer direkt zur Verfügung, und die Geschwindigkeit und Ausführung der Simulation kann nach Belieben variiert werden.

Simulatoren können auch verwendet werden, um zu interpretieren Verwerfungsbäume, oder Test VLSI Logikdesigns bevor sie konstruiert werden. Symbolische Simulation Verwendet Variablen, um für unbekannte Werte zu stehen.

Auf dem Gebiet der Optimierung, Simulationen physikalischer Prozesse werden häufig in Verbindung mit verwendet Evolutionsberechnung Kontrollstrategien optimieren.

Simulation in der Ausbildung und Ausbildung

Die Simulation wird für Bildungszwecke ausgiebig verwendet.^[2] Es wird für Fälle verwendet, in denen es unerschwinglich teuer oder einfach zu gefährlich ist, um den Auszubildenden zu ermöglichen, die realen Geräte in der realen Welt zu verwenden. In solchen Situationen verbringen sie Zeit damit, wertvolle Lektionen in einer "sicheren" virtuellen Umgebung zu lernen, aber ein lebensechtes Erlebnis (oder zumindest das Ziel). Oft besteht die Bequemlichkeit darin, Fehler während des Trainings für ein sicherheitskritisches System zu ermöglichen.

Simulationen in der Ausbildung sind ähnlich wie Trainingssimulationen. Sie konzentrieren sich auf bestimmte Aufgaben. Der Begriff "microworld" wird verwendet, um sich auf Bildungssimulationen zu beziehen, die ein abstraktes Konzept modellieren, anstatt ein realistisches Objekt oder eine realistische Umgebung zu simulieren, oder in einigen Fällen eine reale Umgebung in einfacher Weise, um einem Lernenden zu helfen, ein Verständnis für das Verständnis zu entwickeln die Schlüsselkonzepte. Normalerweise kann ein Benutzer eine Art Konstruktion innerhalb der Mikroworld erstellen, die sich auf eine Weise verhalten, die mit den modellierten Konzepten übereinstimmt. Seymour Paper war einer der ersten, der den Wert von Mikroworlds und die befürwortete Logo Die von Paper entwickelte Programmierumgebung ist eine der bekanntesten Mikroworlds.

Projektmanagementsimulation wird zunehmend dazu verwendet, Studenten und Fachleute in der Kunst und Wissenschaft des Projektmanagements auszubilden. Verwendung von Simulation für Projektmanagement Das Training verbessert die Lernbindung und verbessert den Lernprozess.^[20][21]

Soziale Simulationen kann in sozialwissenschaftlichen Klassenzimmern verwendet werden, um soziale und politische Prozesse in Anthropologie, Wirtschafts-, Geschichte, Politikwissenschafts- oder Soziologiekursen zu veranschaulichen, die typischerweise auf Highschool- oder Universitätsebene sind. Dies können beispielsweise in Form von Bürgerleitungssimulationen antreten, in denen die Teilnehmer in einer simulierten Gesellschaft oder in internationalen Beziehungen Simulationen übernehmen, in denen die Teilnehmer Verhandlungen, Allianzbildung, Handel, Diplomatie und Gewaltanwendung betreiben. Solche Simulationen können auf fiktiven politischen Systemen beruhen oder auf aktuellen oder historischen Ereignissen basieren. Ein Beispiel für letztere wäre Barnard College's Auf die Vergangenheit reagieren Reihe historischer Bildungsspiele.^[22] Das Nationale Wissenschaftsstiftung hat auch die Schaffung von unterstützt Spiele reagieren Das befasst sich mit Wissenschaft und mathematischer Bildung.^[23] In Social -Media -Simulationen schulen die Teilnehmer die Kommunikation mit Kritikern und anderen Interessengruppen in einem privaten Umfeld.

In den letzten Jahren wurde die Verwendung sozialer Simulationen für die Schulung von Mitarbeitern und Entwicklungsagenturen verstärkt. Die Carana -Simulation wurde zum Beispiel zuerst von der entwickelt Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationenund wird jetzt in einer sehr überarbeiteten Form von der verwendet Weltbank Damit das Schulungspersonal mit fragilen und konflikt betroffenen Ländern umgeht.^[24]

Militärische Verwendungszwecke für die Simulation umfassen häufig Flugzeuge oder gepanzerte Kampffahrzeuge, können aber auch ein Training für Kleinwaffen und andere Waffensysteme zielen. Insbesondere sind virtuelle Schusswaffen in den meisten militärischen Trainingsprozessen zur Norm geworden, und es gibt eine erhebliche Datenmenge, die darauf hindeutet, dass dies ein nützliches Instrument für bewaffnete Fachkräfte ist.^[25]

Virtuelle Simulation

A Virtuelle Simulation ist eine Kategorie von Simulation, die Simulationsgeräte verwendet, um a zu erstellen simulierte Welt Für den Benutzer. Virtuelle Simulationen ermöglichen es Benutzern, mit a zu interagieren virtuelle Welt. Virtuelle Welten arbeiten auf Plattformen integrierter Software- und Hardwarekomponenten. Auf diese Weise kann das System Eingaben vom Benutzer (z. B. Körperverfolgung, Sprach-/Tonerkennung, physikalische Controller) annehmen und die Ausgabe an den Benutzer (z. B. visuelle Anzeige, akustische Anzeige, haptische Anzeige) erzeugen.^[26] Virtuelle Simulationen verwenden die oben genannten Interaktionsmodi, um ein Gefühl von zu erzeugen Eintauchen Für den Benutzer.

Virtuelle Simulationseingangshardware

Es steht eine Vielzahl von Eingabehardware zur Verfügung, um Benutzereingaben für virtuelle Simulationen zu akzeptieren. Die folgende Liste beschreibt kurz einige davon:

• Körperverfolgung: Das Bewegungsaufnahme Die Methode wird häufig verwendet, um die Bewegungen des Benutzers aufzuzeichnen und die erfassten Daten für die virtuelle Simulation in Eingaben zu übersetzen. Wenn ein Benutzer beispielsweise den Kopf physisch umdreht, würde die Bewegung von der Simulationshardware in irgendeiner Weise erfasst und in eine entsprechende Verschiebung der Sicht innerhalb der Simulation übersetzt.
  • Anzüge erfassen und/oder Handschuhe können verwendet werden, um Bewegungen von Benutzern Körperteilen zu erfassen. In den Systemen können Sensoren in ihnen integriert sind, um Bewegungen verschiedener Körperteile (z. B. Finger) zu erfassen. Alternativ können diese Systeme Außenverfolgungsgeräte oder Markierungen aufweisen, die durch externe Ultraschall-, optische Empfänger oder elektromagnetische Sensoren erkannt werden können. In einigen Systemen sind auch interne Trägheitssensoren verfügbar. Die Einheiten können Daten entweder drahtlos oder über Kabel übertragen.
  • Augen Tracker Kann auch verwendet werden, um Augenbewegungen zu erkennen, damit das System genau bestimmen kann, wo ein Benutzer einen bestimmten Moment betrachtet.
• Physische Controller: Physikalische Controller geben Eingaben nur durch direkte Manipulation durch den Benutzer zur Simulation. In virtuellen Simulationen sind taktile Rückmeldungen von physikalischen Controllern in einer Reihe von Simulationsumgebungen sehr wünschenswert.
  • Omnidirektionale Laufbänder Kann verwendet werden, um die Fortbewegung der Benutzer beim Gehen oder Lauf zu erfassen.
  • High -Fidelity -Instrumente wie Instrumentenpaneele in virtuellen Flugzeugen -Cockpits bieten Benutzern tatsächliche Steuerelemente, um das Eintauchen zu erhöhen. Zum Beispiel können Piloten das tatsächliche verwenden Global Positioning System Steuerelemente des realen Geräts in einem simulierten Cockpit, um die Verfahren mit dem tatsächlichen Gerät im Kontext des integrierten Cockpit -Systems zu üben.
• Sprach-/Tonerkennung: Diese Form der Wechselwirkung kann entweder verwendet werden, um mit Wirkstoffen innerhalb der Simulation (z. B. virtuelle Personen) zu interagieren oder Objekte in der Simulation (z. B. Informationen) zu manipulieren. Die Sprachinteraktion erhöht vermutlich das Eintauchen für den Benutzer.
  • Benutzer können Headsets mit Auslegermikrofonen, Reversmikrofonen verwenden oder der Raum kann mit strategisch gelegenen Mikrofonen ausgestattet sein.

Aktuelle Forschung zu Benutzereingabesystemen

Die Forschung in zukünftigen Input -Systemen ist für virtuelle Simulationen vielversprechend. Systeme wie Brain -Computer -Schnittstellen (BCIS) bieten die Fähigkeit, das Eintauchniveau für Benutzer virtueller Simulationen weiter zu erhöhen. Lee, Keinrath, Scherer, Bischof, Pfurtscheller^[27] bewiesen, dass naive Probanden für ein BCI geschult werden könnten, um eine virtuelle Wohnung relativ leicht zu navigieren. Mit dem BCI stellten die Autoren fest, dass die Probanden mit relativ minimaler Aufwand frei durch die virtuelle Umgebung navigieren konnten. Es ist möglich, dass diese Systemtypen in zukünftigen virtuellen Simulationssystemen zu Standardeingangsmodalitäten werden.

Hardware für virtuelle Simulationsausgabe

Es gibt eine Vielzahl von Ausgabehardware, um Benutzern in virtuellen Simulationen einen Stimulus zu liefern. Die folgende Liste beschreibt kurz einige davon:

• Visuelle Darstellung: Visuelle Anzeigen bieten dem Benutzer den visuellen Stimulus.
  • Stationäre Displays können von einem herkömmlichen Desktop-Display bis hin zu 360-Grad-Wickelbildschirmen bis hin zu dreidimensionalen Bildschirmen von Stereo variieren. Herkömmliche Desktop -Displays können in der Größe von 15 bis 60 Zoll (380 bis 1.520 mm) variieren. Wickeln um Bildschirme werden normalerweise in dem verwendet, was als bekannt ist Automatische virtuelle Höhle -Umgebung (HÖHLE). Stereo-dreidimensionale Bildschirme erzeugen dreidimensionale Bilder entweder mit oder ohne spezielle Brille-abhängig vom Design.
  • Kopf montierte Displays (HMDS) haben kleine Displays, die auf Kopfbedeckungen montiert sind, die vom Benutzer getragen werden. Diese Systeme sind direkt in die virtuelle Simulation verbunden, um dem Benutzer ein eindringlicheres Erlebnis zu bieten. Gewicht, Aktualisierungsraten und Sichtfeld sind einige der Schlüsselvariablen, die HMDs unterscheiden. Natürlich sind schwerere HMDs unerwünscht, da sie im Laufe der Zeit Müdigkeit verursachen. Wenn die Aktualisierungsrate zu langsam ist, kann das System die Anzeigen nicht schnell genug aktualisieren, um mit einem schnellen Kopfwechsel durch den Benutzer zu entsprechen. Langsamere Aktualisierungsraten verursachen tendenziell Simulationskrankheiten und stören das Gefühl des Eintauchens. Sichtfeld oder das Winkel der Welt, die in einem bestimmten Moment gesehen wird Sichtfeld Kann von System zu System variieren und hat sich festgestellt, dass sie das Gefühl des Eintauchens des Benutzers beeinflusst.
• Aural Display: Es gibt verschiedene Arten von Audiosystemen, um den Benutzer dabei zu helfen, die Geräusche räumlich zu hören und zu lokalisieren. Spezielle Software kann verwendet werden, um 3D -Audioeffekte zu erzeugen 3D -Audio Um die Illusion zu erstellen, dass Klangquellen in einem definierten dreidimensionalen Raum um den Benutzer platziert werden.
  • Stationäre herkömmliche Lautsprechersysteme können verwendet werden, um einen doppelten oder mehrkanaligen Surround-Sound bereitzustellen. Externe Lautsprecher sind jedoch nicht so effektiv wie Kopfhörer bei der Erzeugung von 3D -Audioffekten.^[26]
  • Herkömmliche Kopfhörer bieten eine tragbare Alternative zu stationären Lautsprechern. Sie haben auch die zusätzlichen Vorteile der Maskierung des realen Rauschens und erleichtern effektivere 3D-Audio-Soundeffekte.^{[26][zweifelhaft – diskutieren]}
• Haptische Anzeige: Diese Displays vermitteln dem Benutzer ein Gefühl des Touchs (Haptische Technologie). Diese Art von Ausgabe wird manchmal als Kraftrückkopplung bezeichnet.
  • Taktile Fliesen-Displays verwenden verschiedene Arten von Aktuatoren wie aufblasbare Blasen, Vibratoren, niederfrequente Subwoofer, PIN-Aktuatoren und/oder Thermo-Actuatoren, um Empfindungen für den Benutzer zu erzeugen.
  • Der End -Effector -Displays kann auf Benutzereingaben mit Widerstand und Kraft reagieren.^[26] Diese Systeme werden häufig in medizinischen Anwendungen für Fernoperationen verwendet, bei denen Roboterinstrumente verwendet werden.^[28]
• Vestibuläranzeige: Diese Anzeigen vermitteln dem Benutzer ein Gefühl der Bewegung (Bewegungssimulator). Sie manifestieren sich oft als Bewegungsbasen für virtuelle Fahrzeugsimulation wie Fahrsimulatoren oder Flugsimulatoren. Bewegungsbasen sind festgelegt, verwenden jedoch Aktuatoren, um den Simulator auf eine Weise zu bewegen, die die Empfindungen erzeugen kann. Die Simulatoren können sich auch so bewegen, dass alle Achsen ein Gefühl der Beschleunigung erzeugen (z. B. kann die Bewegungsbasis das Gefühl des Sturzes erzeugen).

Klinische Simulatoren im Gesundheitswesen

Klinische Simulatoren im Gesundheitswesen werden zunehmend entwickelt und eingesetzt, um therapeutische und diagnostische Verfahren sowie medizinische Konzepte und Entscheidungsfindung an Personal in den Gesundheitsberufen zu vermitteln. Simulatoren wurden für Schulungsverfahren entwickelt, die von den Grundlagen wie z. Blutabnahme, zu laparoskopisch Chirurgie^[29] und Trauma -Pflege. Sie sind auch wichtig, um neue Geräte Prototypen zu unterstützen^[30] für biomedizinische technische Probleme. Derzeit werden Simulatoren angewendet, um Tools für neue Therapien zu erforschen und zu entwickeln.^[31] Behandlungen^[32] und frühe Diagnose^[33] In Behandlung.

Viele medizinische Simulatoren beinhalten einen Computer, der mit einer plastischen Simulation der relevanten Anatomie verbunden ist. Anspruchsvolle Simulatoren dieser Art verwenden eine lebensgroße Mannequin, die auf injizierte Medikamente reagiert und so programmiert werden kann, dass sie Simulationen lebensbedrohlicher Notfälle schaffen.

In anderen Simulationen werden visuelle Komponenten des Verfahrens durch reproduziert Computergrafik Techniken, während berührungsbasierte Komponenten von reproduziert werden von Haptisch Feedback -Geräte in Kombination mit physischen Simulationsroutinen, die als Reaktion auf die Aktionen des Benutzers berechnet wurden. Medizinische Simulationen dieser Art verwenden häufig 3D Ct oder MRT Scans von Patientendaten zur Verbesserung des Realismus. Einige medizinische Simulationen werden entwickelt, um weit verbreitet zu sein (z. B. Web-fähige Simulationen^[34] und Verfahrenssimulationen^[35] Dies kann über Standard -Webbrowser angezeigt werden) und kann mit Standard -Computerschnittstellen wie der interagiert werden Klaviatur und Maus.

Placebo

Eine wichtige medizinische Anwendung eines Simulators - obwohl vielleicht eine etwas andere Bedeutung von bezeichnet Simulator- Ist die Verwendung von a Placebo Arzneimittel, eine Formulierung, die das aktive Arzneimittel in Studien zur Wirksamkeit von Arzneimitteln simuliert.

Verbesserung der Patientensicherheit

Die Patientensicherheit ist ein Problem in der medizinischen Industrie. Es ist bekannt, dass Patienten aufgrund von Managementfehlern Verletzungen und sogar zum Tod erleiden und die besten Standards für Pflege und Training anwenden. Laut dem Bau einer nationalen Agenda für eine simulationsbasierte medizinische Ausbildung (Eder-Van Hook, Jackie, 2004) ist die Fähigkeit eines Gesundheitsdienstleisters, in einer unerwarteten Situation vorsichtig zu reagieren Notfall, unabhängig davon, ob es auf der Notaufnahme des Schlachtfelds, der Autobahn oder des Krankenhauses vorkommt. " Eder-Van Hook (2004) stellte außerdem fest, dass medizinische Fehler mit geschätzten Kosten zwischen 37 und 50 Millionen US-Dollar und 17 bis 29 Milliarden US-Dollar für vermeidbare unerwünschte Ereignisse pro Jahr um bis zu 98.000 USD töten.

Die Simulation wird verwendet, um die Patientensicherheit zu untersuchen und medizinische Fachkräfte auszubilden.^[36] Die Untersuchung der Sicherheits- und Sicherheitsmaßnahmen im Gesundheitswesen im Gesundheitswesen ist eine Herausforderung, da die experimentelle Kontrolle (d. H. Die Komplexität des Patienten, System-/Prozessvarianzen) mangelt, um festzustellen, ob eine Intervention einen aussagekräftigen Unterschied machte (Groves & Manges, 2017).^[37] Ein Beispiel für eine innovative Simulation zur Untersuchung der Patientensicherheit ist die Pflegeforschung. Groves et al. (2016) verwendeten eine High-Fidelity Schichtbericht.^[36]

Der Wert von Simulationsinterventionen für die Übersetzung in die klinische Praxis ist jedoch immer noch umstritten.^[38] Wie Nishisaki sagt: Selbstwirksamkeit und Kompetenz für Manikins. Es gibt auch gute Hinweise darauf, dass die prozedurale Simulation die tatsächliche Betriebsleistung in klinischen Umgebungen verbessert. "^[38] Es besteht jedoch die Notwendigkeit, verbesserte Beweise zu haben, um dies zu zeigen Crew Resource Management Training durch Simulation.^[38] Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass die Teamsimulation die operative Leistung des Teams am Bett verbessert.^[39] Obwohl die Beweise dafür, dass ein simulationsbasiertes Training tatsächlich das Patientenergebnis verbessert, nur langsam gewesen ist, ist die Fähigkeit der Simulation heute, praktische Erfahrungen zu bieten, die in den Operationssaal führt, nicht mehr Zweifel.^[40][41][42]

Einer der größten Faktoren, die sich auf die Fähigkeit auswirken könnten, Schulungen auf die Arbeit von Praktikern am Bett zu haben, ist die Fähigkeit, das Personal an der Front zu befähigen (Stewart, Mangs, Ward, 2015).^[39][43] Ein weiteres Beispiel für den Versuch, die Patientensicherheit durch die Verwendung von Simulationsschulungen zu verbessern, ist die Patientenversorgung, um einen Just-in-Time-Service oder/und Just-an-Ort zu bieten. Dieses Training besteht aus 20 Minuten simuliertem Training, kurz bevor die Arbeitnehmer über die Verlagerung berichten. Eine Studie ergab, dass das Training gerade rechtzeitig den Übergang zum Bett verbesserte. Die Schlussfolgerung, wie in der Arbeit von Nishisaki (2008) berichtet wurde, war, dass die Simulationstraining die Teilnahme der Bewohner in realen Fällen verbesserte. opferte aber nicht die Servicequalität. Es könnte daher angenommen werden, dass das Simulationstraining durch Erhöhen der Anzahl hochqualifizierter Bewohner durch die Verwendung von Simulationstraining die Patientensicherheit erhöht.

Simulation der Simulation im Gesundheitswesen

Die ersten medizinischen Simulatoren waren einfache Modelle menschlicher Patienten.^[44]

Seit der Antike wurden diese Darstellungen in Ton und Stein verwendet, um klinische Merkmale von Krankheitszuständen und ihre Auswirkungen auf den Menschen zu demonstrieren. Modelle wurden in vielen Kulturen und Kontinenten gefunden. Diese Modelle wurden in einigen Kulturen (z. B. chinesische Kultur) als "als" als "verwendet" verwendet.Diagnose"Instrument, die es Frauen ermöglichen, männliche Ärzte zu konsultieren und gleichzeitig soziale Gesetze der Bescheidenheit aufrechtzuerhalten. Modelle werden heute verwendet, um den Schülern zu helfen, das zu lernen Anatomie des Muskuloskelett System- und Organsysteme.^[44]

Im Jahr 2002 die Gesellschaft für Simulation im Gesundheitswesen (SSH) wurde gebildet, um führend in den internationalen interprofessionellen Fortschritten für die Anwendung der medizinischen Simulation im Gesundheitswesen zu werden^[45]

Die Notwendigkeit eines "einheitlichen Mechanismus zur Erziehung, Bewertung und Zertifizierung von Simulationslehrern für den Gesundheitsberuf" wurde von McGaghie et al. in ihrer kritischen Überprüfung der Simulationsbasis-basierte Forschung für medizinische Ausbildung.^[46] Im Jahr 2012 pilotierte die SSH zwei neue Zertifizierungen, um den Pädagogen Anerkennung zu geben, um diesen Bedarf zu erfüllen.^[47]

Art der Modelle

Aktive Modelle

Aktive Modelle, die versuchen, eine lebende Anatomie oder Physiologie zu reproduzieren, sind jüngste Entwicklungen. Die Berühmten Mannequin "Harvey" wurde am entwickelt am Universität von Miami und ist in der Lage, viele der physischen Erkenntnisse des Kardiologie Prüfung, einschließlich Palpation, Auskultation, und Elektrokardiographie.^[48]

Interaktive Modelle

In jüngerer Zeit wurden interaktive Modelle entwickelt, die auf Maßnahmen eines Studenten oder Arztes reagieren.^[48] Bis vor kurzem waren diese Simulationen zwei dimensionale Computerprogramme, die eher wie ein Lehrbuch als ein Patient wirkten. Computersimulationen haben den Vorteil, dass einem Schüler Urteile fällen und auch Fehler machen. Der Prozess des iterativen Lernens durch Bewertung, Bewertung, Entscheidungsfindung und Fehlerkorrektur schafft eine viel stärkere Lernumgebung als passiver Unterricht.

Computersimulatoren

Simulatoren wurden als ideales Instrument zur Beurteilung von Studenten für klinische Fähigkeiten vorgeschlagen.^[49] Für Patienten kann "Cybertherapie" für Sitzungen verwendet werden, die traumatische Erfahrungen simulieren, von Höhenangst bis hin zu sozialen Angst.^[50]

Programmierte Patienten und simulierte klinische Situationen, einschließlich Scheinkatastrophenübungen, wurden ausgiebig zur Ausbildung und Bewertung verwendet. Diese "lebensechten" Simulationen sind teuer und mangelnde Reproduzierbarkeit. Ein voll funktionsfähiger "3DI" -Simulator wäre das spezifischste Instrument für das Unterrichten und Messen klinischer Fähigkeiten. Spielplattformen wurden angewendet, um diese virtuellen medizinischen Umgebungen zu erstellen, um eine interaktive Methode zum Lernen und die Anwendung von Informationen in einem klinischen Kontext zu erstellen.^[51][52]

Immersiven Krankheitsstaat Simulationen ermöglichen es einem Arzt oder HCP, zu erfahren, wie sich eine Krankheit tatsächlich anfühlt. Die Verwendung symptomatischer Auswirkungen von Sensoren und Wandlern kann an einen Teilnehmer abgegeben werden, sodass sie den Krankheitszustand des Patienten erleben können.

Ein solcher Simulator entspricht den Zielen einer objektiven und standardisierten Untersuchung der klinischen Kompetenz.^[53] Dieses System ist den Prüfungen, die verwenden, überlegen. "Standardpatienten"Weil es die quantitative Messung der Kompetenz ermöglicht und dieselben objektiven Befunde reproduziert.^[54]

Simulation in Unterhaltung

Simulation in Unterhaltung umfasst viele große und beliebte Branchen wie Film, Fernsehen und Videospiele (einschließlich Ernsthafte Spiele) und Fahrten in Themenparks. Obwohl angenommen wird, dass die moderne Simulation ihre Wurzeln im Training und im Militär hat, wurde es im 20. Jahrhundert auch zu einem Leitungsverkehr für Unternehmen, die hedonistischer waren.

Geschichte der visuellen Simulation in Film und Spielen

Frühgeschichte (1940er und 1950er Jahre)

Das erste Simulationsspiel wurde möglicherweise bereits 1947 von Thomas T. Goldsmith Jr. und Estle Ray Mann erstellt. Dies war ein unkompliziertes Spiel, das eine Rakete simulierte, die auf ein Ziel abgefeuert wurde. Die Kurve der Rakete und ihre Geschwindigkeit könnten mit mehreren Knöpfen eingestellt werden. 1958 ein Computerspiel namens namens Tennis für zwei wurde von Willy Higginbotham erstellt, das ein Tennisspiel zwischen zwei Spielern simulierte, die beide gleichzeitig mit Handsteuerungen spielen und auf einem Oszilloskop angezeigt wurden.^[55] Dies war eines der ersten elektronischen Videospiele, die ein grafisches Display verwenden.

1970er und frühe 1980er Jahre

Computer generiertes Bild wurde im Film verwendet, um Objekte bereits 1972 in zu simulieren Eine computer animierte Hand, von denen Teile im Film 1976 auf der großen Leinwand gezeigt wurden Zukünftige Welt. Es folgte der "Zielcomputer", den der junge Skywalker im Film von 1977 ausschaltet Krieg der Sterne.

Der Film Tron (1982) war der erste Film, der mehr als ein paar Minuten computergenerierte Bilder verwendete.^[56]

Fortschritte in der Technologie in den 1980er Jahren führten dazu, dass die 3D-Simulation stärker eingesetzt wurde, und sie erschien in Filmen und in computergestützten Spielen wie Atari's Battlezone (1980) und Acornsoft's Elite (1984), einer der ersten Drahtrahmen 3D-Grafikspiele zum Heimcomputer.

Prä-virtuelle Kinematographie-Ära (frühe 1980er bis 1990er Jahre)

Fortschritte in der Technologie in den 1980er Jahren machten den Computer erschwinglicher und fähiger als in den vergangenen Jahrzehnten.^[57] Dies erleichterte den Aufstieg von Computer wie das Xbox -Gaming. Der Erste Videospielkonsolen Veröffentlicht in den 1970er und frühen 1980er Jahren, fiel der Beute der Beute Branchenunfall 1983, aber 1985,, Nintendo veröffentlichte das Nintendo Entertainment System (NES), das zu einer der meistverkauften Konsolen in der Geschichte des Videospiels wurde.^[58] In den neunziger Jahren wurden Computerspiele mit der Veröffentlichung eines solchen Spiels als weithin beliebt Die Sims und Kommandieren und Erobern und die immer noch zunehmende Leistung von Desktop -Computern. Heute, Computersimulationsspiele wie wie World of Warcraft werden von Millionen von Menschen auf der ganzen Welt gespielt.

1993 der Film Jurassic Park wurde der erste beliebte Film, der computergenerierte Grafiken ausgiebig verwendete und die simulierten Dinosaurier fast nahtlos in Live-Action-Szenen integrierte.

Diese Veranstaltung veränderte die Filmindustrie; 1995 der Film Spielzeuggeschichte war der erste Film, der nur computergenerierte Bilder verwendete und von den neuen Millennium computergenerierten Grafiken die führende Wahl für Spezialeffekte in Filmen.^[59]

Virtuelle Kinematographie (Anfang der 2000er Jahre - present)

Das Aufkommen von Virtuelle Kinematographie In den frühen 2000er Jahren hat es zu einer Explosion von Filmen geführt, die ohne sie unmöglich zu drehen gewesen wären. Klassische Beispiele sind die Digitale Look-Alikes von Neo, Smith und anderen Charakteren in der Matrix Fortsetzungen und die umfassende Verwendung von physisch unmöglicher Kamera läuft in Der Herr der Ringe Trilogie.

Das Terminal in der Pan Am (TV -Serie) Während der Dreharbeiten zu dieser Serie 2011–2012 existierte nicht mehr automatisiert Standpunkt Finden und Matching in Verbindung mit dem Komposition von echtem und simuliertem Filmmaterial, das das Brot und die Butter des Filmkünstlers in und um Filmstudios seit den frühen 2000er Jahren.

Computer generiertes Bild ist "die Anwendung des Feldes der 3D -Computergrafiken auf Spezialeffekte". Diese Technologie wird für visuelle Effekte verwendet, da sie hochwertig, kontrollierbar sind und Effekte erzeugen können, die aufgrund von Kosten, Ressourcen oder Sicherheit nicht durch andere Technologien möglich sind.^[60] Computergenerierte Grafiken sind heute in vielen Live-Action-Filmen zu sehen, insbesondere in der Action-Genre. Darüber hinaus haben computergenerierte Bilder in Kinderfilmen, die zunehmend nur computergeneriert sind, fast vollständig ersetzt. Beispiele für Filme, die computergenerierte Bilder verwenden Findet Nemo, 300 und Ironman.

Beispiele für Nichtfilmunterhaltungssimulation

Simulations Spiele

Simulations SpieleIm Gegensatz zu anderen Genres von Video- und Computerspielen repräsentieren oder simulieren Sie eine Umgebung genau. Darüber hinaus stellen sie die Interaktionen zwischen den spielbaren Charakteren und der Umgebung realistisch dar. Diese Art von Spielen sind in Bezug auf das Gameplay normalerweise komplexer.^[61] Simulationsspiele sind bei Menschen jeden Alters unglaublich beliebt geworden.^[62] Zu den beliebten Simulationsspielen gehören Simcity und Tiger Woods PGA Tour. Es gibt auch Flugsimulator und Fahrsimulator Spiele.

Themenpark fahren

Simulatoren werden seit der Unterhaltung verwendet Linktrainer in den 1930ern.^[63] Die erste moderne Simulator -Fahrt in einem Themenpark war Disney's Sterntouren 1987 bald gefolgt von Universal's Die funkastische Welt von Hanna-Barbera Im Jahr 1990 war die erste Fahrt vollständig mit Computergrafiken.^[64]

Simulator -Fahrten sind die Nachkommen von militärischen Trainingssimulatoren und kommerziellen Simulatoren, sind jedoch grundlegend unterschiedlich. Während militärische Trainingssimulatoren realistisch auf die Beiträge des Auszubildenden in Echtzeit reagieren, haben Ride -Simulatoren nur das Gefühl, sich realistisch zu bewegen und nach aufzeichneten Bewegungsskripten zu bewegen.^[64] Einer der ersten Simulator -Fahrten, Star Tours, die 32 Millionen US -Dollar kosteten, verwendete eine hydraulische Bewegungskabine. Die Bewegung wurde von einem Joystick programmiert. Die heutigen Simulatorfahrten wie z. Die erstaunlichen Abenteuer von Spider-Man Geben Sie Elemente ein, um die Menge an Eintauchen zu erhöhen, die von den Fahrern wie folgt: 3D -Bilder, physikalische Effekte (Wassersprühen oder Erzeugung von Düften) und Bewegung durch eine Umgebung.^[65]

Simulation und Herstellung

Fertigungssimulation repräsentiert eine der wichtigsten Anwendungen der Simulation. Diese Technik stellt ein wertvolles Werkzeug dar, das von Ingenieuren bei der Bewertung der Auswirkungen von Kapitalinvestitionen in Geräte und physischen Einrichtungen wie Fabrikfabrik, Lagerhäusern und Vertriebszentren verwendet wird. Simulation kann verwendet werden, um die Leistung eines vorhandenen oder geplanten Systems vorherzusagen und alternative Lösungen für ein bestimmtes Designproblem zu vergleichen.^[66]

Ein weiteres wichtiges Ziel von Simulation in Fertigungssystemen ist die Systemleistung zu quantifizieren. Häufige Maßnahmen zur Systemleistung umfassen die folgenden:^[67]

• Durchsatz unterdurchschnittlich und Spitzenlasten
• Systemzykluszeit (wie lange es dauert, um einen Teil zu erzeugen)
• Verwendung von Ressourcen, Arbeitskräften und Maschinen
• Engpässe und Choke -Punkte
• Warteschlange an Arbeitsstandorten
• Warteschlangen und Verzögerungen durch Materialhandelgeräte und -systeme verursacht
• WIP -Speicherbedürfnisse
• Personalanforderungen
• Wirksamkeit von Planungssystemen
• Wirksamkeit von Kontrollsystemen

Weitere Beispiele für Simulation

Automobile

Ein Automobilsimulator bietet die Möglichkeit, die Eigenschaften realer Fahrzeuge in einer virtuellen Umgebung zu reproduzieren. Es repliziert die externen Faktoren und Bedingungen, mit denen ein Fahrzeug interagiert, sodass ein Fahrer das Gefühl hat, in der Kabine seines eigenen Fahrzeugs zu sitzen. Szenarien und Ereignisse werden mit ausreichender Realität repliziert, um sicherzustellen, dass die Fahrer vollständig in die Erfahrung eintauchen, anstatt sie einfach als pädagogische Erfahrung zu betrachten.

Der Simulator bietet dem Anfänger eine konstruktive Erfahrung und ermöglicht es, komplexere Übungen durch den reiferen Fahrer zu machen. Für Anfänger bieten Lkw -Simulatoren die Möglichkeit, ihre Karriere mit der Bewerbung von Best Practice zu beginnen. Für reife Treiber bietet die Simulation die Möglichkeit, ein gutes Fahren zu verbessern oder schlechte Praxis zu erkennen und die erforderlichen Schritte für Abhilfemaßnahmen vorzuschlagen. Für Unternehmen bietet es die Möglichkeit, Mitarbeiter in den Fahrkünsten zu informieren, die reduzierte Wartungskosten, verbesserte Produktivität und vor allem die Sicherheit ihrer Handlungen in allen möglichen Situationen gewährleisten.

Biomechanik

A Biomechanik -Simulator ist eine Simulationsplattform zur Erstellung dynamischer mechanischer Modelle, die aus Kombinationen starrer und deformierbarer Körper, Gelenke, Einschränkungen und verschiedenen Kraftaktuatoren hergestellt werden. Es ist spezialisiert auf die Schaffung biomechanischer Modelle menschlicher anatomischer Strukturen, mit der Absicht, ihre Funktion zu untersuchen und schließlich bei der Gestaltung und Planung der medizinischen Behandlung zu helfen.

Ein Biomechanik -Simulator wird verwendet, um die Wanderdynamik zu analysieren, Sportleistung zu studieren, chirurgische Eingriffe zu simulieren, gemeinsame Lasten zu analysieren, medizinische Geräte zu entwerfen und menschliche und tierische Bewegungen zu beleben.

Ein neuromechanischer Simulator, der eine biomechanische und biologisch realistische neuronale Netzwerksimulation kombiniert. Es ermöglicht dem Benutzer, Hypothesen auf der neuronalen Basis des Verhaltens in einer physikalisch genauen virtuellen 3-D-Umgebung zu testen.

Stadt und Stadt

Ein Stadtsimulator kann ein sein City-Building-Spiel Kann aber auch ein Instrument sein, das von Stadtplanern verwendet wird, um zu verstehen, wie sich Städte wahrscheinlich als Reaktion auf verschiedene politische Entscheidungen entwickeln. Anylogic ist ein Beispiel für moderne, groß angelegte städtische Simulatoren, die für die Verwendung von Stadtplanern konzipiert wurden. Stadtsimulatoren sind im Allgemeinen Agent-basierte Simulationen mit expliziten Darstellungen für Landnutzung und Transport. Urbansim und LEAM sind Beispiele für groß angelegte städtische Simulationsmodelle, die von Metropolen Planungsagenturen und Militärbasen für die Landnutzung verwendet werden und Transportplanung.

Weihnachten

Es gibt mehrere Simulationen zum Thema Weihnachten Weihnachtsmann. Ein Beispiel für diese Simulationen sind Websites, auf denen der Benutzer den Weihnachtsmann verfolgen kann. Aufgrund der Tatsache, dass der Weihnachtsmann a ist legendär Charakter und keine echte, lebende Person, es ist unmöglich, tatsächliche Informationen zu seinem Standort und Dienstleistungen wie z. Norad verfolgt den Weihnachtsmann und die Google Santa Tracker (erstere behauptet zu bedienen Radar und andere Technologien, um den Weihnachtsmann zu verfolgen)^[68] Zeigen Sie den Benutzern gefälschte, vorgegebene Standortinformationen an. Ein weiteres Beispiel für diese Simulationen sind Websites, auf denen behauptet wird, dass der Benutzer per E -Mail oder senden Nachrichten an den Weihnachtsmann. Websites wie E -Mailsanta.com oder ehemalige Seite des Weihnachtsmanns auf der inzwischen aufgelösten Santa Windows Live -Räume durch Microsoft automatisiert verwenden Programme oder Skripte, um personalisierte Antworten zu generieren, von denen behauptet wird, sie stammen von Santa selbst, basierend auf den Benutzereingaben.^{[69][70][71][72]}

Klassenzimmer der Zukunft

Das Klassenzimmer der Zukunft wird neben Text- und visuellen Lernwerkzeugen wahrscheinlich verschiedene Arten von Simulatoren enthalten. Auf diese Weise können die Schüler in die klinischen Jahre besser vorbereitet und mit höherem Qualifikationsniveau vorbereitet werden. Der fortgeschrittene Student oder Postgraduierte wird eine prägnantere und umfassendere Methode zur Umschulung haben oder neue klinische Verfahren in ihre Fähigkeiten einbeziehen - und Regulierungsbehörden und medizinische Institutionen werden es einfacher finden Kompetenz von Individuen.

Das Klassenzimmer der Zukunft wird auch die Grundlage für eine Einheit für klinische Fähigkeiten für die Weiterbildung von medizinischem Personal bilden. Auf die gleiche Weise, wie der Einsatz von periodischen Flugtraining Airline -Piloten unterstützt, wird diese Technologie den Praktikern während ihrer gesamten Karriere unterstützen.

Der Simulator wird mehr als ein "lebendes" Lehrbuch sein, es wird ein wesentlicher Bestandteil der Medizinpraxis. Die Simulator -Umgebung bietet auch eine Standardplattform für die Entwicklung von Lehrplänen in Institutionen der medizinischen Ausbildung.

Kommunikationssatelliten

Moderne Satellitenkommunikationssysteme (Satcom) sind oft groß und komplex mit vielen interagierenden Teilen und Elementen. Darüber hinaus hat sich die Notwendigkeit einer Breitbandverbindung in einem bewegenden Fahrzeug in den letzten Jahren sowohl für kommerzielle als auch für militärische Anwendungen dramatisch zugenommen. Um eine hohe Servicequalität genau vorherzusagen und zu liefern, müssen Satcom -Systemdesigner in ihrer Planung sowohl das Gelände sowie atmosphärische und meteorologische Bedingungen berücksichtigen. Um mit einer solchen Komplexität umzugehen, wenden sich Systemdesigner und -betreiber zunehmend zu Computermodellen ihrer Systeme zu, um die Betriebsbedingungen der realen Welt zu simulieren und Einblicke in die Benutzerfreundlichkeit und die Anforderungen zu erhalten, bevor die Endproduktanmeldung abgelehnt wird. Die Modellierung verbessert das Verständnis des Systems, indem der Satcom-Systemdesigner oder -planer die reale Leistung simulieren kann, indem die Modelle mit mehreren hypothetischen atmosphärischen und Umgebungsbedingungen injiziert werden. Simulation wird häufig bei der Ausbildung von Zivil- und Militärpersonal verwendet. Dies tritt normalerweise auf, wenn es unerschwinglich teuer oder einfach zu gefährlich ist, um den Auszubildenden die wirkliche Ausrüstung in der realen Welt zu verwenden. In solchen Situationen verbringen sie Zeit damit, wertvolle Lektionen in einer "sicheren" virtuellen Umgebung zu lernen, aber ein lebensechtes Erlebnis (oder zumindest das Ziel). Oft besteht die Bequemlichkeit darin, Fehler während des Trainings für ein sicherheitskritisches System zu ermöglichen.

Digitaler Lebenszyklus

Simulationslösungen werden zunehmend in integriert in computergestützt Lösungen und Prozesse (computergestütztes Design oder CAD, Computergestützte Herstellung oder cam, computergestütztes Ingenieurwesen oder CAE usw.). Die Verwendung von Simulation im gesamten ProduktlebensdauerInsbesondere in den früheren Konzept- und Entwurfsphasen hat das Potenzial, erhebliche Vorteile zu erzielen. Diese Vorteile reichen von direkten Kostenproblemen wie reduziertem Prototyping und kürzerer Marktzeit bis hin zur besseren Durchführung von Produkten und höheren Margen. Für einige Unternehmen hat die Simulation jedoch nicht die erwarteten Vorteile bereitgestellt.

Der erfolgreiche Einsatz der Simulation, zu Beginn des Lebenszyklus, wurde weitgehend durch eine erhöhte Integration von Simulationstools mit dem gesamten Satz von CAD-, CAM- und Produktlifecycle-Management-Lösungen angetrieben. Simulationslösungen können jetzt über das erweiterte Unternehmen in a funktionieren Multi-Cad-Umgebungund fügen Sie Lösungen für die Verwaltung von Simulationsdaten und -prozessen ein und stellen Sie sicher, dass Simulationsergebnisse Teil der Produktlebenszyklusgeschichte durchgeführt werden.

Katastrophenvorsorge

Das Simulationstraining ist zu einer Methode für die Vorbereitung von Menschen auf Katastrophen geworden. Simulationen können Notsituationen replizieren und verfolgen, wie die Lernenden dank einer lebensechten Erfahrung reagieren. Simulationen für Katastrophenvorsorge können Schulungen zum Umgang mit dem Umgang beinhalten Terrorismus Angriffe, Naturkatastrophen, Pandemie Ausbrüche oder andere lebensbedrohliche Notfälle.

Eine Organisation, die eine Simulationstraining für Katastrophenvorsorge verwendet hat, ist CADE (Center for Advancement of Distance Education). Cade^[73] hat ein Videospiel verwendet, um Notarbeiter auf mehrere Arten von Angriffen vorzubereiten. Wie von news-medical.net berichtet, ist das Videospiel das erste in einer Reihe von Simulationen, die sich mit Bioterrorismus, Pandemiegrippe, Pocken und anderen Katastrophen befassen, auf die sich das Notfallpersonal vorbereiten muss.^[74]"Entwickelt von einem Team aus dem Universität von Illinois in Chicago (UIC), das Spiel ermöglicht es den Lernenden, ihre Notfallfähigkeiten in einer sicheren, kontrollierten Umgebung zu üben.

Das Emergency Simulation Program (ESP) am British Columbia Institute of Technology (BCIT), Vancouver, British Columbia, Kanada, ist ein weiteres Beispiel für eine Organisation, die Simulation für Notsituationen verwendet. ESP verwendet Simulation, um in folgenden Situationen zu trainieren: Waldbrandbekämpfung, Öl- oder chemische Verschüttungsreaktion, Erdbebenreaktion, Strafverfolgungsbehörden, kommunal^[75] Ein Merkmal des Simulationssystems ist die Implementierung der "dynamischen Laufzeituhr", mit der Simulationen einen "simulierten" Zeitrahmen "durchführen", "beschleunigen" oder "Verlangsamung" die Zeit wie gewünscht "ausführen können.^[75] Darüber hinaus ermöglicht das System Sitzungsaufzeichnungen, Bild-ICON-basierte Navigation, Dateispeicherung einzelner Simulationen, Multimedia-Komponenten und Start externer Anwendungen.

An der University of Québec in Chicoutimi ist ein Forschungsteam des Outdoor Research and Fachwissenschaftslabors (Laboratoire D'Eperse et de Recoherche En Plein Air - LERPA) auf die Verwendung von Unfallsimulationen für die Verwendung von Wildnis -Backcountry -Simulationen zur Überprüfung der Koordination der Notfallreaktion spezialisiert.

In Anwesenheit sind die Vorteile des Notfalltrainings durch Simulationen, dass die Leistung der Lernenden über das System nachverfolgt werden kann. Dies ermöglicht dem Entwickler, Anpassungen nach Bedarf vorzunehmen oder den Pädagogen über Themen zu alarmieren, die möglicherweise zusätzliche Aufmerksamkeit erfordern. Weitere Vorteile sind, dass der Lernende geführt werden kann oder geschult werden kann, wie er angemessen reagieren soll, bevor er mit dem nächsten Notfallsegment fortgesetzt wird. Dies ist ein Aspekt, der möglicherweise nicht in der Live -Umgebung verfügbar ist. Einige Nottrainingssimulatoren ermöglichen auch ein sofortiges Feedback, während andere Simulationen eine Zusammenfassung bieten und den Lernenden anweisen, sich erneut mit dem Lernthema einzulassen.

In einer Situation mit lebendiger Notwendigkeit haben Rettungskräfte keine Zeit zu verschwenden. Die Simulationstraining in dieser Umgebung bietet Lernenden die Möglichkeit, so viele Informationen wie möglich zu sammeln und ihr Wissen in einer sicheren Umgebung zu praktizieren. Sie können Fehler machen, ohne das Risiko zu gefährden und die Möglichkeit zu haben, ihre Fehler zu korrigieren, um sich auf den echten Notfall vorzubereiten.

Wirtschaft

Simulationen in Wirtschaftswissenschaften und vor allem in Makroökonomie, beurteilen Sie die Wünschbarkeit der Auswirkungen vorgeschlagener politischer Maßnahmen wie z. Haushaltspolitik Änderungen oder Geldpolitik Änderungen. Ein mathematisches Modell der Wirtschaft, das in historische Wirtschaftsdaten angepasst wurde, wird als Proxy für die tatsächliche Wirtschaft verwendet. Vorgeschlagene Werte von Staatsausgaben, Besteuerung, Open Market Operationsusw. werden als Eingaben für die Simulation des Modells und verschiedene interessierende Variablen verwendet, wie sie Inflationsrate, das Arbeitslosenrate, das Ausgeglichenheit des Handels Defizit, die Regierung Haushaltsdefizitusw. sind die Ausgänge der Simulation. Die simulierten Werte dieser interessierenden Variablen werden für verschiedene vorgeschlagene Richtlinieneingaben verglichen, um zu bestimmen, welche Ergebnisse am wünschenswertesten sind.^[76]

Technik, Technologie und Prozesse

Simulation ist ein wichtiges Merkmal in technischen Systemen oder einem System, das viele Prozesse umfasst. Zum Beispiel in ElektrotechnikEs können Verzögerungsleitungen verwendet werden, um zu simulieren Ausbreitungsverzögerung und Phasenverschiebung verursacht durch eine tatsächliche Übertragungsleitung. Ähnlich, Dummy -Lasten kann verwendet werden, um zu simulieren Impedanz Ohne die Ausbreitung zu simulieren und wird in Situationen verwendet, in denen die Ausbreitung unerwünscht ist. Ein Simulator kann nur einige der Operationen und Funktionen des, die er simuliert, imitieren. Kontrast zu: emulieren, nacheifern.^[77]

Die meisten technischen Simulationen beinhalten mathematische Modellierung und computergestützte Untersuchung. Es gibt jedoch viele Fälle, in denen die mathematische Modellierung nicht zuverlässig ist. Simulation von Flüssigkeitsdynamik Probleme erfordern oft sowohl mathematische als auch physikalische Simulationen. In diesen Fällen benötigen die physikalischen Modelle dynamische Ähnlichkeit. Physikalische und chemische Simulationen haben auch direkte realistische Verwendungen als Forschungszwecke. in Chemieingenieurwesen, zum Beispiel, Prozesssimulationen werden verwendet, um die Prozessparameter zu verleihen, die sofort für operative Chemieanlagen wie Ölraffinerien verwendet werden. Simulatoren werden auch für die Schulung des Anlagenbetreibers verwendet. Es wird als Operator Training Simulator (OTS) bezeichnet und wurde von vielen Branchen von Chemikalie über Öl und Gas und zur Stromindustrie weit verbreitet. Dies schuf eine sichere und realistische virtuelle Umgebung, um Board -Betreiber und -ingenieure zu schulen. Nachahmen kann dynamische Modelle mit hohem Wiedergabetreue von nahezu allen Chemikalienanlagen für das Training und Kontrollsystem -Tests des Bedieners bereitstellen.

Ergonomie

Ergonomische Simulation beinhaltet die Analyse virtueller Produkte oder manueller Aufgaben in einer virtuellen Umgebung. Im technischen Prozess ist es das Ziel der Ergonomie, das Design von Produkten und Arbeitsumgebungen zu entwickeln und zu verbessern.^[78] Die ergonomische Simulation verwendet eine anthropometrische virtuelle Darstellung des Menschen, die allgemein als Schaufensterpuppe oder digitale menschliche Modelle (DHMs) bezeichnet werden, um die Haltungen, mechanischen Lasten und die Leistung eines menschlichen Bedieners in einer simulierten Umgebung wie Flugzeuge, Autofahrzeug oder Autofahrer nachzuahmen Fertigungseinrichtung. DHMs werden als sich entwickelnde und wertvolle Instrument zur Durchführung proaktiver Ergonomieanalyse und -design anerkannt.^[79] Die Simulationen verwenden 3D-Graphiken und physikalische Modelle, um die virtuellen Menschen zu belasten. Die Ergonomie -Software verwendet inverse Kinematik (IK) -Capabilität für die Aufstellung der DHMs.^[78]

Software -Tools berechnen typischerweise biomechanische Eigenschaften, einschließlich einzelnen Muskelkräften, gemeinsamen Kräften und Momenten. Die meisten dieser Instrumente verwenden eine ergonomische Standard -Bewertungsmethoden wie die NIOSH -Hebegleichung und die schnelle Bewertung der oberen Extremität (RULLA). Einige Simulationen analysieren auch physiologische Maßnahmen, einschließlich Stoffwechsel, Energieverbrauch und Ermüdungsgrenzen Zykluszeitstudien, Entwurfs- und Prozessvalidierung, Benutzerkomfort, Erreichbarkeit und Sichtlinie sind andere menschliche Faktoren, die in ergonomischen Simulationspaketen untersucht werden können.^[80]

Das Modellieren und Simulation einer Aufgabe kann durch manuell manipuliert werden, indem der virtuelle Mensch in der simulierten Umgebung manipuliert wird. Einige Ergonomie Simulationssoftware erlaubt interaktiv, Echtzeitsimulation und Bewertung durch tatsächliche menschliche Eingaben über Bewegungserfassungstechnologien. Die Bewegungserfassung für die Ergonomie erfordert jedoch teure Geräte und die Schaffung von Requisiten, um die Umwelt oder das Produkt darzustellen.

Einige Anwendungen der ergonomischen Simulation in umfassen Analyse der Sammlung fester Abfälle, Aufgaben des Katastrophenmanagements, interaktives Spielen,^[81] Kfz -Montagelinie,^[82] Virtuelle Prototyping von Rehabilitationshilfen,^[83] und Luft- und Raumfahrtproduktdesign.^[84] Ford -Ingenieure verwenden Ergonomie -Simulationssoftware, um virtuelle Produktdesign -Bewertungen durchzuführen. Mithilfe von technischen Daten unterstützen die Simulationen die Bewertung der Ergonomie der Montage. Das Unternehmen verwendet Siemens -Simulationssoftware von Jack und Jill Ergonomics, um die Sicherheit und Effizienz der Arbeiter zu verbessern, ohne teure Prototypen aufzubauen.^[85]

Finanzen

Im Finanzen werden Computersimulationen häufig für die Szenarioplanung verwendet. Risiko-angepasst BarwertZum Beispiel wird aus gut definierten, aber nicht immer bekannten (oder festen) Eingängen berechnet. Durch die Nachahmung der Leistung des Projekts kann die Simulation eine Verteilung von NPV über einen Bereich von liefern Rabatte und andere Variablen. Simulationen werden auch häufig verwendet, um eine Finanztheorie oder die Fähigkeit eines Finanzmodells zu testen.^[86]

Simulationen werden häufig in der finanziellen Ausbildung eingesetzt, um Teilnehmer an verschiedenen historischen und fiktiven Situationen teilzunehmen. Es gibt Börsensimulationen, Portfoliosimulationen, Risikomanagementsimulationen oder Modelle und Forex -Simulationen. Solche Simulationen basieren normalerweise auf Stochastische Vermögensmodelle. Die Verwendung dieser Simulationen in einem Trainingsprogramm ermöglicht die Anwendung der Theorie in ein etwas Ähnliches mit dem wirklichen Leben. Wie in anderen Branchen kann der Einsatz von Simulationen Technologie oder Fallstudien sein.

Flug

Die Flugsimulation wird hauptsächlich verwendet, um Piloten außerhalb des Flugzeugs zu trainieren.^[87] Im Vergleich zum Training im Flug ermöglicht das simulationsbasierte Training das Üben von Manövern oder Situationen, die unpraktisch (oder sogar gefährlich) im Flugzeug durchführen können und gleichzeitig den Piloten und den Ausbilder in einer relativ geringen Umgebung auf dem Boden halten. Beispielsweise können elektrische Systemfehler, Instrumentenausfälle, Hydrauliksystemausfälle und sogar Flugsteuerungsfehler ohne Risiko für die Besatzung oder die Ausrüstung simuliert werden.^[88]

Ausbilder können den Schülern auch in einem bestimmten Zeitraum eine höhere Konzentration an Trainingsaufgaben bieten, als dies normalerweise im Flugzeug möglich ist. Zum Beispiel mehrere Durchführung mehrerer Instrument nähert sich In den tatsächlichen Flugzeugen kann möglicherweise eine erhebliche Zeit für die Neupositionierung des Flugzeugs erforderlich sein, während in einer Simulation, sobald ein Ansatz abgeschlossen wurde, der Ausbilder das simulierte Flugzeug sofort an einen Ort neu positionieren kann, von dem der nächste Ansatz begonnen werden kann.

Die Flugsimulation bietet auch einen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber dem Training in einem tatsächlichen Flugzeug. Sobald Kraftstoff-, Wartungs- und Versicherungskosten berücksichtigt werden, sind die Betriebskosten eines FSTD in der Regel wesentlich niedriger als die Betriebskosten des simulierten Flugzeugs. Für einige Flugzeuge der großen Transportkategorien können die Betriebskosten für das FSTD um ein Vielfaches niedriger sein als das tatsächliche Flugzeug. Ein weiterer Vorteil ist eine verringerte Umweltauswirkungen, da Simulatoren nicht direkt zu Kohlenstoff- oder Rauschemissionen beitragen.^[89]

Es gibt auch "Ingenieurflugsimulatoren", die ein Schlüsselelement der sind Flugzeugentwurfsprozess.^[90] Viele Vorteile, die aus einer geringeren Anzahl von Testflügen wie Kosten- und Sicherheitsverbesserungen stammen, werden oben entlassen, aber es gibt einige einzigartige Vorteile. Wenn ein Simulator verfügbar ist, ermöglicht es einen schnelleren Entwurf -Iterationszyklus oder die Verwendung von mehr Testgeräten, als in ein echtes Flugzeug eingebaut werden könnte.^[91]

Marine

Einlagerung von Flugsimulatoren, a Meeressimulator ist für die Ausbildung des Schiffspersonals gedacht. Zu den häufigsten Meeressimulatoren gehören:^[92]

• Schiffsbrückensimulatoren
• Simulatoren des Motorraums^[93]
• Simulatoren zur Handhabung von Fracht
• Kommunikation / GMDSS Simulatoren
• ROV -Simulatoren

Simulatoren wie diese werden hauptsächlich in maritimen Hochschulen, Ausbildungsinstitutionen und Marine verwendet. Sie bestehen häufig aus einer Replikation einer Schiffsbrücke mit der Betriebskonsole (en) und einer Reihe von Bildschirmen, auf denen die virtuelle Umgebung projiziert wird.

Militär

Militärische Simulationen, die auch informell als Kriegsspiele bekannt sind, sind Modelle, in denen Theorien der Kriegsführung getestet und verfeinert werden können, ohne dass tatsächliche Feindseligkeiten erforderlich sind. Sie existieren in vielen verschiedenen Formen mit unterschiedlichem Realismus. In jüngster Zeit hat sich ihr Geltungsbereich nicht nur um militärische, sondern auch politische und soziale Faktoren einbezogen (zum Beispiel die NationLab -Reihe strategischer Übungen in Lateinamerika).^[94] Während viele Regierungen sowohl individuell als auch gemeinsam Simulation verwenden, ist wenig über die Einzelheiten des Modells außerhalb professioneller Kreise bekannt.

Netzwerk und verteilte Systeme

Netzwerk- und verteilte Systeme wurden in anderen Fällen umfassend simuliert, um die Auswirkungen neuer Protokolle und Algorithmen vor ihrer Bereitstellung in den tatsächlichen Systemen zu verstehen. Die Simulation kann sich auf verschiedene Ebenen konzentrieren (Physische Schicht, Netzwerkschicht, Anwendungsschicht) und unterschiedliche Metriken bewerten (Netzwerkbandbreite, Ressourcenverbrauch, Servicezeit, fallengelassene Pakete, Systemverfügbarkeit). Beispiele für Simulationsszenarien von Netzwerk und verteilten Systemen sind:

• Inhaltsbereitstellungen^{[95][96][97][98]}
• Intelligente Städte
• Internet der Dinge

Zahlungs- und Wertpapiervergleichssystem

Simulationstechniken wurden auch auf Zahlungs- und Wertpapierabwicklungssysteme angewendet. Zu den Hauptnutzern gehören Zentralbanken, die im Allgemeinen für die Überwachung der Marktinfrastruktur verantwortlich sind und berechtigt sind, zur reibungslosen Funktionsweise der Zahlungssysteme beizutragen.

Die Zentralbanken verwenden Simulationen des Zahlungssystems, um Dinge wie die Angemessenheit oder Ausreichung der verfügbaren Liquidität (in Form von Kontosgütern und Intraday -Kreditlimits) an die Teilnehmer (hauptsächlich Banken) zu bewerten, um eine effiziente Abwicklung von Zahlungen zu ermöglichen.^[99][100] Die Notwendigkeit der Liquidität hängt auch von der Verfügbarkeit und der Art der Netzverfahren in den Systemen ab, sodass einige der Studien einen Schwerpunkt auf Systemvergleiche haben.^[101]

Eine andere Anwendung besteht darin, Risiken im Zusammenhang mit Ereignissen wie Aufschlüssen für Kommunikationsnetze oder der Unfähigkeit der Teilnehmer zu bewerten, Zahlungen zu senden (z. B. bei einem möglichen Bankausfall).^[102] Diese Art der Analyse fällt unter die Konzepte von Belastbarkeitstest oder Szenario Analyse.

Eine häufige Möglichkeit, diese Simulationen durchzuführen, besteht darin, die Vergleichslogik der in Analyse stehenden realen Zahlungs- oder Wertpapierabwicklungssysteme zu replizieren und dann real beobachtete Zahlungsdaten zu verwenden. Im Falle eines Systemvergleichs oder der Systementwicklung muss natürlich auch die andere Siedlungslogik implementiert werden.

Um Stresstests und Szenarioanalyse durchzuführen, müssen die beobachteten Daten verändert werden, z. Einige Zahlungen wurden verzögert oder entfernt. Um die Liquiditätsniveaus zu analysieren, werden die anfänglichen Liquiditätsniveaus variiert. Systemvergleiche (Benchmarking) oder Bewertungen neuer Netzalgorithmen oder -regeln werden durch Ausführen von Simulationen mit einem festen Datensatz und der Variation der System -Setups durchgeführt.

Eine Inferenz erfolgt normalerweise durch Vergleich der Benchmark -Simulationsergebnisse mit den Ergebnissen veränderter Simulationsaufbaus durch Vergleich von Indikatoren wie ungeklärten Transaktionen oder Vergleichsverzögerungen.

Projektmanagement

Die Simulation der Projektmanagement ist eine Simulation, die für das Projektmanagement Training und -analyse verwendet wird. Es wird häufig als Trainingssimulation für Projektmanager verwendet. In anderen Fällen wird es für die Analyse und die Unterstützung der Entscheidungsfindung in realen Projekten verwendet. Häufig wird die Simulation mit Softwaretools durchgeführt.

Robotik

Ein Robotiksimulator wird verwendet, um eingebettete Anwendungen für einen bestimmten (oder nicht) Roboter zu erstellen, ohne vom „realen“ Roboter abhängig zu sein. In einigen Fällen können diese Anwendungen ohne Änderungen auf den realen Roboter (oder umgebaut) übertragen werden. Robotik -Simulatoren ermöglichen Reproduzierungssituationen, die aufgrund von Kosten, Zeit oder „Einzigartigkeit“ einer Ressource in der realen Welt nicht „erstellt“ werden können. Ein Simulator ermöglicht auch ein schnelles Roboterprototyping. Viele Robotersimulatoren haben Physikmotoren Simulation der Dynamik eines Roboters.

Produktion

Simulation von Produktionssystemen wird hauptsächlich verwendet, um die Auswirkung von Verbesserungen oder Investitionen in a zu untersuchen Produktionssystem. Am häufigsten erfolgt dies mit einer statischen Tabelle mit Prozesszeiten und Transportzeiten. Für ausgefeiltere Simulationen Diskrete Ereignissimulation (DES) wird mit den Vorteilen verwendet, um die Dynamik im Produktionssystem zu simulieren. Ein Produktionssystem ist abhängig von den Variationen der Herstellungsprozesse, der Montagezeiten, der Maschinenaufbaus, der Pausen, der Aufschlüsse und der kleinen Zwischenstopps sehr dynamisch.^[103] Es gibt viel Software häufig für diskrete Ereignissimulation verwendet. Sie unterscheiden sich in der Benutzerfreundlichkeit und den Märkten, teilen sich jedoch häufig die gleiche Grundlage.

Verkaufsprozess

Simulationen sind nützlich bei der Modellierung des Transaktionsflusss durch Geschäftsprozesse, wie z. B. im Bereich von Verkaufsprozess Engineering, zu studieren und den Kundennutzungsfluss in verschiedenen Abschlussphasen zu studieren und aus einem ersten Vorschlag zur Bereitstellung von Waren/Dienstleistungen durch Annahme und Installation der Bestellung). Solche Simulationen können dazu beitragen, die Auswirkungen der Verbesserung der Methoden auf die Variabilität, Kosten, Arbeitszeit und die Anzahl der Transaktionen in verschiedenen Phasen des Prozesses auszubilden. Ein computergestützter Prozesssimulator mit vollem Funktionsumfang kann verwendet werden, um solche Modelle darzustellen, ebenso wie einfachere Bildungsdemonstrationen mit Tabellenkalkulationssoftware, wobei die Pennys zwischen Tassen basierend auf der Rolle eines Stempels übertragen werden oder in eine Wanne farbiger Perlen mit einem Schaufel eintauchen.^[104]

Sport

In Sport, Computersimulationen werden oft durchgeführt, um das Ergebnis von Ereignissen und die Leistung einzelner Sportler vorherzusagen. Sie versuchen, das Ereignis durch Modelle neu zu erstellen, die aus Statistiken entstanden sind. Die Zunahme der Technologie hat es jedem ermöglicht, der Kenntnisse über die Programmierung von Simulationen seiner Modelle ausführen kann. Die Simulationen stammen aus einer Reihe von mathematischen Algorithmenoder Modelle und können mit Genauigkeit variieren. Accuscore, der von Unternehmen wie z. B. lizenziert wird ESPN, ist ein bekanntes Simulationsprogramm für alle Major Sport. Es bietet eine detaillierte Analyse von Spielen durch simulierte Wettleitungen, projizierte Punktesummen und Gesamtwahrscheinlichkeiten.

Mit dem erhöhten Interesse an Fantasy -Sport Simulationsmodelle, die die Leistung der individuellen Spieler vorhersagen, haben Popularität gewonnen. Unternehmen mögen, was ist, wenn sich Sport und Statfox darauf spezialisiert haben, ihre Simulationen nicht nur für die Vorhersage von Spielergebnissen zu verwenden, sondern auch, wie gut einzelne Spieler abschneiden. Viele Menschen verwenden Modelle, um zu bestimmen, wen sie in ihren Fantasy -Ligen beginnen sollen.

Eine andere Möglichkeit, wie Simulationen dem Sportfeld helfen Biomechanik. Die Modelle werden abgeleitet und Simulationen werden von Daten ausgeführt, die von Sensoren empfangen werden, die an Sportler und Videogeräte gebunden sind. Sportbiomechanik Unterstützung durch Simulationsmodelle beantworten Fragen zu Trainingstechniken wie den Effekt von Müdigkeit auf die Wurfleistung (Höhe des Wurfs) und biomechanische Faktoren der oberen Gliedmaßen (Reaktivstärkeindex; Handkontaktzeit).^[105]

Computersimulationen ermöglichen es ihren Benutzern, Modelle zu nehmen, die zu komplex waren, um sie auszuführen, und ihnen Antworten geben. Simulationen haben sich als die besten Einblicke in die Spielleistung und die Vorhersehbarkeit der Teams erwiesen.

Space Shuttle Countdown

Simulation wurde bei verwendet Kennedy Raumfahrtszentrum (KSC) zu trainieren und zu zertifizieren Space Shuttle Ingenieure während der simulierten Start -Countdown -Vorgänge. Die Space Shuttle Engineering Community würde vor jedem Shuttle -Flug an einer Integrierten Simulation von Start -Countdown -Simulation teilnehmen. Diese Simulation ist eine virtuelle Simulation, bei der echte Personen mit Simuled Space Shuttle Vehicle and Ground Support Equipment (GSE) -Hardware interagieren. Die Shuttle Final Countdown -Phase -Simulation, auch als S0044 bekannt, umfasste Countdown -Prozesse, die viele der Space Shuttle -Fahrzeuge und GSE -Systeme integrieren würden. Einige der in der Simulation integrierten Shuttle -Systeme sind das Hauptantriebssystem, Rs-25, Solid Rocket Booster, gemahlener flüssiger Wasserstoff und flüssiger Sauerstoff, externer Panzer, Flugkontrollen, Navigation und Avionik.^[106] Die hochrangigen Ziele der Shuttle Final Countdown-Phase-Simulation sind:

• Demonstrieren Feuerraum Endgültige Countdown -Phase -Operationen.
• Bereitstellung von Schulungen für Systemingenieure bei der Erkennung, Berichterstattung und Bewertung von Systemproblemen in einer zeitkritischen Umgebung.
• Um die Fähigkeit des Startteams auszuüben, in einer zeitkritischen Umgebung integriert zu bewerten, zu priorisieren und auf integrierte Probleme zu reagieren.
• Bereitstellung von Verfahren für die Durchführung von Ausfällen/Wiederherstellungstests der in der endgültigen Countdown -Phase durchgeführten Vorgänge.^[107]

Die Shuttle -Finale -Countdown -Phase -Simulation fand an der statt Kennedy Raumfahrtszentrum Startkontrollzentrum Feuerräume. Der während der Simulation verwendete Feuerraum ist der gleiche Kontrollraum, in dem reale Countdown -Vorgänge ausgeführt werden. Infolgedessen sind Geräte, die für den Real -Start -Countdown -Vorgang verwendet werden, eingesetzt. Befehls- und Steuercomputer, Anwendungssoftware, technische Plot- und Trend -Tools, Start -Countdown -Verfahrensdokumente, Startdokumente für Ausschüsse, Hardwareanforderungen und alle anderen Elemente, die von den technischen Countdown -Teams während der realen Start -Countdown -Vorgänge verwendet werden, werden während der Simulation verwendet.

Die Space Shuttle -Fahrzeughardware und die damit verbundene GSE -Hardware werden von simuliert Mathematische Modelle (SGOS -Modellierungssprache (in Shuttle Ground Operations Simulator) geschrieben^[108]) die sich verhalten und reagieren wie echte Hardware. Während der Shuttle Final Countdown -Phase -Simulation befehlen Engineers und steuern Hardware über reale Anwendungssoftware, die in den Steuerkonsolen ausführt - so, als würden sie echte Fahrzeughardware beherrschen. Diese realen Softwareanwendungen haben jedoch während der Simulationen keine echte Shuttle -Hardware. Stattdessen hat die Anwendungsschnittstelle mit mathematischen Modelldarstellungen der Fahrzeug- und GSE -Hardware. Infolgedessen umgehen die Simulationen sensible und sogar gefährliche Mechanismen und liefern technische Messungen, in denen beschrieben wird, wie die Hardware reagiert hätte. Da diese mathematischen Modelle mit der Befehls- und Steuerungsanwendungssoftware interagieren, werden Modelle und Simulationen auch zum Debuggen und Überprüfen der Funktionalität der Anwendungssoftware verwendet.^[109]

Satellitennavigation

Die einzig wahre Art zu testen GNSS Empfänger (allgemein bekannt als Sat-Nav in der kommerziellen Welt) wird mit einem HF-Konstellationssimulator verwendet. Ein Empfänger, der beispielsweise in einem Flugzeug verwendet werden kann, kann unter dynamischen Bedingungen getestet werden, ohne dass es auf einem realen Flug eingenommen werden muss. Die Testbedingungen können genau wiederholt werden, und es gibt die volle Kontrolle über alle Testparameter. Dies ist in der "realen Welt" mit den tatsächlichen Signalen nicht möglich. Zum Testsempfänger, die das neue verwenden werden Galileo (Satellitennavigation) Es gibt keine Alternative, da die wirklichen Signale noch nicht existieren.

Wetter

Die Vorhersage von Wetterbedingungen durch Extrapolieren/Interpolieren früherer Daten ist eine der tatsächlichen Verwendung der Simulation. Die meisten Wettervorhersagen verwenden diese von Wetterbüros veröffentlichten Informationen. Diese Art von Simulationen hilft bei der Vorhersage und Vorwarnung von extremen Wetterbedingungen wie dem Weg eines aktiven Hurrikans/Zyklons. Numerische Wettervorhersage Für die Prognose beinhaltet komplizierte numerische Computermodelle, um das Wetter genau vorherzusagen, indem viele Parameter berücksichtigt werden.

Simulations Spiele

Strategiespiele-beide traditionelle und moderne-können als Simulationen abstrahierter Entscheidungen angesehen werden, um militärische und politische Führer auszubilden (siehe Geschichte von Go als Beispiel für eine solche Tradition, oder Kriegsspiel für ein neueres Beispiel).

Viele andere Videospiele sind Simulatoren. Solche Spiele können verschiedene Aspekte der Realität simulieren, von Geschäft, zu Regierung, zu Konstruktion, zu Pilotfahrzeuge (siehe oben).

Historischer Gebrauch

Historisch gesehen hatte das Wort negative Konnotationen:

... Daher ist ein allgemeiner Brauch der Simulation (der dieses letzte Grad ist) ein Laster, wobei eine natürliche Falschheit oder Angst verwendet wird ...

-Francis Bacon, Der Simulation und Verbreitung, 1597

... Aus Unterscheidung wird eine Täuschung durch Worte allgemein als Lauge bezeichnet, und eine Täuschung durch Handlungen, Gesten oder Verhalten wird als Simulation bezeichnet ...

-Robert South, South, 1697, S. 525

Die Verbindung zwischen Simulation und jedoch disemblieren Später verblasste und ist jetzt nur von sprachlichem Interesse.^[110]

Siehe auch

Verweise

Externe Links

• Bibliografien mit mehr Referenzen auf der Website des Journals gefunden werden Simulation & Spiele.