La simulazione al computer e la modellazione quasi sempre vanno di pari passo, poiché i computer utilizzano diversi tipi di modelli per eseguire simulazioni. I due tipi più comuni di modelli utilizzati nella simulazione al computer sono i modelli matematici e i modelli tridimensionali. Una simulazione al computer può utilizzare uno o entrambi i tipi di modelli per ricreare situazioni astratte, i cui risultati saranno parte integrante della ricerca e sviluppo. Il software di simulazione effettuerà diverse manipolazioni dei modelli informatici per determinare gli effetti di queste azioni. Le applicazioni della simulazione e della modellazione al computer sono presenti in quasi tutti i principali campi scientifici, inclusi biologia, chimica e fisica.
Le dinamiche della simulazione e della modellazione al computer sono semplici: gli sviluppatori creano simulazioni in base alle loro esigenze e progettano modelli da utilizzare nelle simulazioni. Una simulazione è un programma per computer scritto per creare determinate situazioni e condizioni, mentre un modello è un oggetto utilizzato all’interno della simulazione. I ricercatori spesso si affidano alla simulazione e alla modellazione al computer per studiare condizioni che altrimenti sarebbero improbabili, se non addirittura impossibili, da osservare fisicamente. Un fisico, ad esempio, potrebbe fare affidamento su una simulazione per determinare gli effetti di una supernova sui pianeti vicini. Gli sviluppatori e i professionisti del marketing, d’altra parte, potrebbero aver bisogno di una simulazione per dimostrare le capacità di un prodotto non fisicamente presente.
I modelli rappresentano spesso oggetti manipolati nella simulazione; questi oggetti sono soggetti a diverse azioni, con gli effetti registrati per la revisione e la presentazione. Un ricercatore può, ad esempio, creare una simulazione per determinare gli effetti dell’erosione del vento su una roccia. Creerà quindi un modello computazionale per una roccia, con rappresentazioni matematiche della sua densità, forma e altre caratteristiche. Quando la simulazione viene eseguita, il ricercatore sottoporrà il modello roccioso a un programma del vento progettato per erodere virtualmente la pietra.
È inoltre possibile creare modelli per oggetti statici nella simulazione, ovvero oggetti che non vengono in alcun modo manipolati dal programma. Questi sono spesso usati per definire le costanti e le limitazioni ambientali. Un individuo che esegue una simulazione per un laser, ad esempio, potrebbe creare un modello per le particelle sospese nell’aria che potrebbero trovarsi nel percorso del laser e potenzialmente influenzare il risultato finale della simulazione. Nei casi in cui la simulazione e la modellazione al computer vengono utilizzate principalmente per presentazioni visive, i modelli statici potrebbero rappresentare la posizione in cui si muovono altri modelli o fungere da oggetti che non possono essere spostati.