Computersimulation

Die Computersimulation oder digital bedeutet, ein Computerprogramm auf einem Computer oder Netzwerk auszuführen, um ein reales physikalisches Phänomen und einen Komplex zu simulieren (z. B. Sturz eines Körpers auf eine weiche Oberfläche, Widerstand gegen das Anschwellen einer Ölplattform, Ermüdung eines Materials unter Vibrationsbelastung, Verschleiß eines Kugellagers usw.). Wissenschaftliche numerische Simulationen basieren auf der Implementierung theoretischer Modelle, die häufig die Finite-Elemente- Technik verwenden . Sie sind daher eine Anpassung an die digitalen Mittel der mathematischen Modellierung und werden verwendet, um die Funktionsweise und Eigenschaften eines modellierten Systems zu untersuchen und seine Entwicklung vorherzusagen. Wir sprechen auch von numerischer Berechnung . Die grafischen Oberflächen ermöglichen die Visualisierung der Berechnungsergebnisse durch synthetische Bilder .

Diese Computersimulationen wurden schnell wesentlich für die Modellierung natürlicher Systeme in Physik , Chemie und Biologie , aber auch menschlicher Systeme in Wirtschafts- und Sozialwissenschaften . Sie ermöglichen es, das Risiko zu begrenzen und die Kosten einer Reihe realer Tests (z. B. Fahrzeugtests) zu vermeiden. Sie bieten Einblicke in die Entwicklung eines Systems, das zu komplex ist, um es mit einfachen mathematischen Formeln (z. B. Hurrikan) zu simulieren.

Die numerische Simulation wird verwendet für:

In den Sozialwissenschaften ist die Computersimulation Teil eines der fünf Blickwinkel der Datenerfassung bei der allgemeineren Methode, der so genannten Datenperkolation, die auch gemeinsam quantitative und quantitative Methoden umfasst, die Überprüfung der Literatur (einschließlich wissenschaftlicher Literatur). und Interviews mit Experten. In dieser Hinsicht bietet die Versickerung von Daten eine vollständigere Sicht und Methode als die Triangulation von Daten während der Analyse von beobachteten Phänomenen.

Erkenntnistheoretische Kritik

Die numerische Simulation sollte offensichtlich nicht - wie der Begriff Simulation andeutet - mit der Realität verwechselt werden . Nur weil der Computer sagt, dass dies so geschehen wird, bedeutet dies nicht, dass er sich in der Realität tatsächlich so verhält (z. B. numerische Simulationen von Wettervorhersagen). Die numerische Simulation ist nur eine Darstellung der Realität, die auf dem zugrunde liegenden theoretischen Modell basiert . Wenn das so computerisierte theoretische Modell fehlerhaft ist, sind die berechneten Ergebnisse falsch und können zu Entscheidungen führen, die selbst fehlerhaft sind. Insbesondere wird ein Modell für eine bestimmte Verwendung erstellt, und seine Verwendung in einem anderen Kontext kann mit hoher Wahrscheinlichkeit zu falschen Ergebnissen führen (siehe Validierung von Simulationen ).

Der beste Weg, um diese erkenntnistheoretische Kritik zusammenzufassen, ist: „Die Karte ist nicht das Territorium! ".

Daher sollte die digitale Simulation - die aufgrund ihrer Implementierungsgeschwindigkeit zu einem wesentlichen Werkzeug für die Konstruktion komplexer Industrieobjekte wird (z. B. Simulation von Autounfällen, Erkundung von Luftfahrtfluggebieten, Simulation von Atombomben usw.) - nicht erforderlich sein ohne wissenschaftliche Rückschau oder professionelle Vorsicht verwendet.

Die kritische Analyse der Ergebnisse, die Überprüfung der Gültigkeit der verwendeten theoretischen Modelle , der Vergleich der vorhergesagten Ergebnisse mit dem Experiment ... sind ebenso viele Reflexe des Ingenieurs , die dann selbst Teil der Ethik des professionellen Anwenders sind. Dies insbesondere, um bei Logistik- und Entwurfsentscheidungen keine unüberlegten Risiken einzugehen ( siehe beispielsweise die Katastrophe, die dem Siegel des Boosters des amerikanischen Space Shuttles innewohnt, dessen numerische Simulation die strukturelle Schwäche nicht erkannte ) und / oder Investitionen (zum Beispiel: siehe die finanziellen Ausfälle zu Beginn der Einnahmen eines großen Pariser Vergnügungsparks aufgrund schlechter numerischer Simulationen der Häufigkeit und der prognostizierten Verbraucherausgaben ).

Geschichte

Die Computersimulation erschien zur gleichen Zeit wie die Informatik für die Bedürfnisse des Manhattan-Projekts während des Zweiten Weltkriegs , um den Prozess der nuklearen Detonation zu modellieren. Die erste "zivile" numerische Simulation in der theoretischen Physik war das Fermi-Pasta-Ulam-Experiment (1953). Seitdem hat es sich neben der IT weiterentwickelt.

Computersimulationskategorien

Wir können drei Kategorien von Simulationen unterscheiden:

Simulationsmethoden

Beispiele für Simulationen

Anmerkungen und Referenzen

  1. (in) John Brockman und Steven Pinker (Einführung) ( Präf.  Richard Dawkins) Was ist Ihre gefährliche Idee? : die führenden Denker von heute über das Undenkbare , New York, Harper Perennial,2007300  p. ( ISBN  978-0-061-21495-0 , OCLC  1030009771 )
  2. (en) Olivier Mesly , Erstellung psychologischer Modelle in der Forschung , Cham, Schweiz Springer al.  "SpringerBriefs in der Psychologie",2015126  p. ( ISBN  978-3-319-15752-8 , OCLC  908117636 )

Siehe auch

Zum Thema passende Artikel

Externer Link

Literaturverzeichnis