Un modello di simulazione è una rappresentazione della realtà creata per dimostrare qualcosa che non può essere visto facilmente o che non è ancora accaduto. L’idea principale è quella di rendere visibile ciò che non è immediatamente evidente ad occhio nudo. Alcuni dei modelli più semplici sono statici, il che significa che non si muovono o cambiano in risposta a stimoli o eventi esterni. Molti degli esempi più avanzati sono destinati specificamente a cambiare con determinate variabili, tuttavia, spesso come un modo per prevedere eventi futuri prima che accadano o per avere un’idea dei possibili risultati. I modelli di cose come i modelli meteorologici o i flussi di volume aziendale sono buoni esempi e l’imaging computerizzato è spesso davvero utile in questi casi. Indipendentemente dall’aspetto del prodotto finale, l’obiettivo di qualsiasi progetto in questo ambito è solitamente lo stesso: vale a dire, portare vita e vivacità a cose che altrimenti sarebbero difficili da concettualizzare e consentire alle persone di pianificarle e comprenderle in modo diverso come un risultato.
Concetto di base
Ci sono in genere tre elementi fondamentali per qualsiasi modello di simulazione. Il primo è l’identificazione delle parti fondamentali del sistema. Quindi, il modellatore deve comprendere l’interazione tra quelle parti. Infine, devono essere tabulati il numero e la natura degli input. Per ciascuno di essi si crea essenzialmente un modello, considerando gli aspetti cruciali e ignorando gli aspetti minori. Il modello per l’intero sistema viene sviluppato una volta che tutti questi pezzi iniziano a lavorare insieme.
I modellisti possono affrontare il compito da un paio di angolazioni diverse e non esiste un’unica forma che tutti i prodotti finali debbano necessariamente assumere. L’idea generale è quella di prendere qualcosa dalla realtà – una molecola, un ciclo di vita della mutazione del virus, un piano di distribuzione aziendale – e condensarlo in un formato che sia visivo, accessibile e facilmente comprensibile. La grafica è una parte comune di molti modelli, così come i colori. I modelli che si muovono spesso hanno animazioni o parti meccaniche in movimento, mentre quelli che lo sono possono avere frecce disegnate o altre indicazioni di lento cambiamento.
Perché è utile
Questo tipo di modellazione è stata fatta in una forma o nell’altra per secoli. È più comune oggi nei settori della matematica e delle scienze, sebbene possa essere utilizzato per quasi tutto. Un buon modello simulato può far risparmiare ai ricercatori un sacco di tempo ed energia, consentendo loro di studiare e prendere misurazioni di base dal modello piuttosto che dalla realtà. In molti casi consente anche previsioni su eventi futuri che possono influenzare cose come le previsioni del tempo e il processo decisionale logistico per le grandi imprese.
Esempi statici e dinamici
Un modello può essere fisico o astratto ed entrambi i tipi possono essere statici o dinamici, ovvero qualcosa che rimane lo stesso o cambia con il tempo. Un esempio di un modello fisico statico è un modello a bastoncino di una molecola d’acqua, con due piccole “palle” di idrogeno che rappresentano gli atomi di idrogeno attaccati con bastoncini corti su entrambi i lati di una “palla” di ossigeno, creando un’interpretazione visiva di H2O. Le molecole d’acqua possono essere visualizzate sotto potenti microscopi, ma i modelli da tavolo simulati possono essere più immediatamente utili quando si cerca di spiegare le proprietà fondamentali.
Un altro modello fisico è quello di un serbatoio d’acqua con sabbia, che mostra l’effetto del vento e il movimento dell’acqua. In questo modello dinamico, la sabbia e l’acqua mostrano modelli che dipendono dall’intensità e dalla direzione del vento nel tempo. La maggior parte dei modelli incorpora alcuni elementi di dinamismo.
Ad esempio, per una simulazione di un flusso di lavoro di fabbrica, una macchina può essere modellata come un elemento che impiega una certa quantità di tempo per creare una parte particolare, mentre un’altra macchina impiega una quantità di tempo diversa. Il tempo per spostare le parti tra le macchine può essere ignorato per le macchine che sono vicine tra loro, ma di solito vengono modellati il numero, la velocità e l’ora in cui la materia prima e gli ordini di lavoro entrano in fabbrica. Sulla base di tutto ciò, la simulazione determina se l’output della fabbrica soddisfa la domanda.
Ruolo della programmazione informatica
Tradizionalmente, la modellazione di simulazione è stata di natura matematica. La materia prima che entra in una fabbrica, ad esempio, verrebbe approssimata come in entrata a intervalli fissi. I computer possono ora eseguire simulazioni più realistiche utilizzando script e codici simili a una situazione reale o anche una registrazione esatta di una situazione reale.
Alcune simulazioni possono essere eseguite con programmi di simulazione standard, mentre altre richiedono la scrittura di software speciale. I modelli per le parti, l’interazione delle parti e gli input vengono inviati a un programma che esegue quindi il modello di simulazione e fornisce gli output nel tempo, spesso mostrando tali output graficamente. Con i computer, si possono tentare simulazioni che coinvolgono migliaia o addirittura milioni di elementi e coprono grandi intervalli di tempo. I modelli di evoluzione planetaria o le manovre militari avanzate sono due esempi.