Was ist die Verbindung zwischen Computersimulation und Modellierung?

Computersimulation und Modellierung gehen fast immer Hand in Hand, da Computer verschiedene Arten von Modellen verwenden, um Simulationen durchzuführen. Die beiden am häufigsten verwendeten Modelltypen in der Computersimulation sind mathematische Modelle und dreidimensionale Modelle. Eine Computersimulation kann eine oder beide Arten von Modellen verwenden, um abstrakte Situationen nachzubilden, deren Ergebnisse ein wesentlicher Bestandteil von Forschung und Entwicklung sind. Die Simulationssoftware führt verschiedene Manipulationen der Computermodelle durch, um die Auswirkungen dieser Aktionen zu bestimmen. Die Anwendungen der Computersimulation und -modellierung finden sich in fast allen wichtigen wissenschaftlichen Bereichen, einschließlich Biologie, Chemie und Physik.

Die Dynamik der Computersimulation und -modellierung ist einfach – Entwickler erstellen Simulationen nach ihren Bedürfnissen und entwerfen Modelle zur Verwendung in den Simulationen. Eine Simulation ist ein Computerprogramm, das geschrieben wurde, um bestimmte Situationen und Bedingungen zu erzeugen, während ein Modell ein Objekt ist, das innerhalb der Simulation verwendet wird. Forscher verlassen sich oft auf Computersimulation und -modellierung, um Bedingungen zu untersuchen, die ansonsten unwahrscheinlich – sogar unmöglich – physikalisch zu beobachten wären. Ein Physiker könnte sich beispielsweise auf eine Simulation verlassen, um die Auswirkungen einer Supernova auf nahegelegene Planeten zu bestimmen. Entwickler und Vermarkter hingegen benötigen möglicherweise eine Simulation, um die Fähigkeiten eines Produkts zu demonstrieren, das nicht physisch vorhanden ist.

Die Modelle repräsentieren oft manipulierte Objekte in der Simulation; diese objekte werden unterschiedlichen aktionen unterzogen, deren wirkungen zur überprüfung und präsentation aufgezeichnet werden. Ein Forscher kann zum Beispiel eine Simulation erstellen, um die Auswirkungen von Winderosion auf ein Gestein zu bestimmen. Anschließend erstellt er ein Rechenmodell für ein Gestein mit mathematischen Darstellungen seiner Dichte, Form und anderer Eigenschaften. Während der Simulation unterzieht der Forscher das Gesteinsmodell einem Windprogramm, das den Stein virtuell erodieren soll.

Modelle können auch für statische Objekte in der Simulation erstellt werden – Objekte, die vom Programm in keiner Weise manipuliert werden. Diese werden häufig verwendet, um Umgebungskonstanten und -beschränkungen zu definieren. Eine Person, die beispielsweise eine Simulation für einen Laser durchführt, könnte ein Modell für in der Luft schwebende Partikel erstellen, die sich möglicherweise im Weg des Lasers befinden und möglicherweise das Endergebnis der Simulation beeinflussen. In Fällen, in denen Computersimulation und -modellierung hauptsächlich für visuelle Präsentationen verwendet werden, könnten die statischen Modelle den Ort darstellen, an dem sich andere Modelle bewegen, oder als Objekte dienen, die nicht bewegt werden können.