Simulation

Dieser Text beschreibt Simulation.

Simulation ist eine Vorgehensweise zur Analyse dynamischer Systeme. Bei der Simulation werden Experimente an einem Modell der Realität durchgeführt, um Erkenntnisse über die reale Situation zu gewinnen. Dabei konzentriert man sich auf die Aspekte, die für die Erkenntnisgewinnung von besonderem Interesse sind. Andere Aspekte des simulierten Systems hingegen, die für die zu beantwortende Fragestellung (vermutlich) ca. eine kleine Rolle spielen, werden in der Simulation vereinfacht oder weggelassen. In dem Zusammenhang mit Simulation spricht man von dem zu simulierenden System und von einem Simulationsmodell, welches eine Abstraktion des zu simulierenden Systems darstellt.

Ein Auto-Crashtest beispielsweise ist ein Simulationsmodell für eine reale Verkehrssituation, in der ein Auto in einen Verkehrsunfall verwickelt ist. Dabei wird die Vorgeschichte des Unfalls, die Verkehrssituation und die genaue Beschaffenheit des Unfallgegners stark vereinfacht. Auch werden keine Personen in den simulierten Unfall involviert, sondern es werden stattdessen Crashtest-Dummies eingesetzt, die mit realen Menschen gewisse mechanische Eigenschaften gemeinsam haben. Ein Simulationsmodell hat also ca. ganz bestimmte Aspekte mit einem realen Unfall gemeinsam. Welche Aspekte dies sind, hängt maßgeblich von der Fragestellung ab, die mit der Simulation beantwortet werden soll.

Für den Einsatz von Simulationen kann es mehrere Gründe geben:

• Eine Behandlung am realen System wäre zu aufwändig, zu teuer oder zu gefährlich. Beispiele:
  • Crashtest (zu gefährlich in der Realität)
  • Simulation von Fertigungsanlagen vor einem Umbau (mehrfacher Umbau der Anlage in der Realität wäre zu aufwändig und zu teuer)
• Das reale System existiert (noch) nicht. Beispiel: Windkanalexperimente mit Flugzeugmodellen, bevor das Flugzeug gefertigt wird
• Das reale System lässt sich nicht direkt beobachten
  • Systembedingt. Beispiel: Simulation einzelner Moleküle in einer Flüssigkeit
  • Das reale System arbeitet zu schnell. Beispiel: Simulation von Schaltkreisen
  • Das reale System arbeitet zu langsam. Beispiel: Simulation geologischer Prozesse
• Für Experimente kann ein Simulationsmodell wesentlich leichter modifiziert werden, als das reale System. Beispiel: Modellbau in der Stadtplanung
• Gefahrlose und kostengünstige Ausbildung. Beispiel: Flugsimulation
• Spiel und Spaß an simulierten Szenarien

Heutzutage werden Simulationen mehr und mehr durch Computer realisiert, weil Computer ein ideales und sehr flexibles Umfeld für fast alle Arten der Simulation bieten (siehe auch Computersimulation).