أنواع المحاكاة الحاسوبية
هنا نعرض أهم أنواع المحاكاة الحاسوبية:
محاكاة الأحداث المنفصلة
تتضمن نمذجة النظام أثناء عمله وتقدمه عبر الزمن، مثل عمليات التصنيع التي تشمل الدوران والطحن، بالإضافة إلى تحليل حركة المرور. ومن بين أنواع محاكاة الأحداث المنفصلة ما يلي:
- المحاكاة العشوائية
- المحاكاة المستقلة
- المحاكاة الهجينة
- المحاكاة الحتمية
المحاكاة الديناميكية
تعتبر نمذجة النظام عن طريق دراسة سلوكياته مع مرور الوقت، مثل بيئات العمل البشرية، والنماذج الافتراضية، ومعادلات حركة الآلات، والاختبارات الديناميكية الهوائية.
المحاكاة العملية
تتعلق بنمذجة التفاعلات الفيزيائية بين نظامين أو أكثر، مما يشمل التنبؤ بالطقس ونمذجة المنتجات أثناء التشغيل وأثناء مراحل التصنيع.
محاكاة مونت كارلو
تُعد نوعاً خاصاً من المحاكاة يعتمد على خوارزميات الحوسبة التي تستخدم العشوائية لحساب خصائص النماذج الرياضية، مثل استخدام خوارزمية عشوائية لحساب قيمة π.
مفهوم المحاكاة الحاسوبية
المحاكاة الحاسوبية هي عملية تقليد لأنظمة موجودة أو مقترحة في العالم الواقعي، عبر نماذج تم تطويرها باستخدام برامج وتطبيقات حاسوبية متقدمة. يساعد ذلك في تقليل نسبة الخطأ والمخاطر، ويحتاج إلى وجود بيانات حالية وتاريخية، بالإضافة إلى أجهزة استشعار ومعدات متصلة بالنموذج.
تساعد المحاكاة الحاسوبية في دراسة السلوك الديناميكي بهدف تجنب حدوث ظروف معينة، مع توفير الوقت والجهد والمال. كما تستخدم لأغراض استكشافية، لإجراء التجارب، وبناء نماذج تضمن توافق المواصفات المرجوة مع الواقع، والتنبؤ بالبيانات الحالية. تتكون نماذج المحاكاة الحاسوبية من:
- المعادلات التي توضح العلاقات الوظيفية المتكررة
- النتائج المعروضة بصرياً
- واقعية سلوك النظام الحقيقي
- تقديم النتائج بشكل بيانات منسقة
مميزات المحاكاة الحاسوبية
فيما يلي أبرز مميزات استخدام المحاكاة الحاسوبية:
- تقليل الوقت والجهد المطلوبين للمهام المختلفة
- السرعة وسهولة الاستخدام وفحص الأخطاء
- تصميم واستخدام واختبار الأنظمة
- تقليل المخاطر المالية
- دقة في الاختبارات المتكررة
- اكتساب المعرفة والرؤى للتحسين المستمر
- فحص العواقب بعيدة المدى
- تقييم الأحداث العشوائية
- اختبار التوزيعات غير الاعتيادية
- تشجيع التفكير العميق والتحليل
- تحسين العمليات الشرائية
- سرعة ظهور النتائج بصيغة ثلاثية الأبعاد
- توفير التكاليف الإنتاجية
أمثلة وتطبيقات المحاكاة الحاسوبية
إليك بعض الأمثلة والتطبيقات المتعلقة بالمحاكاة الحاسوبية:
- الميكانيكا الحيوية
- تخطيط العمارة والمدن
- الاستعداد للكوارث
- تصميم دورة الحياة الرقمية
- الاقتصاد والتمويل وتوقع أسعار الأسواق المالية
- الطب، مثل سوء العدوى الفيروسية
- وصف القنابل الانشطارية والانفجارات النووية
- نظم الهندسة
- محاكاة لأجهزة الحواسيب الأخرى
- تصميم حواجز ضوضاء الطرق
- محاكاة الطيران
- الروبوتات
- هندسة الجسور والطرق
- دراسة الطقس والأرصاد الجوية
- محاكاة المراكب البحرية
- نظم الشبكات
- التطبيقات العسكرية
- إدارة المشاريع
- نظم الإنتاج
- تحليل التلوث الهوائي
- المبيعات
- الأقمار الصناعية والفضاء
- مجال الرياضة من خلال توقع نتائج المنافسات الرياضية وأداء اللاعبين، بالإضافة إلى المساعدة في التدريب وتحليل مستويات الضغط
