Simulación por ordenador
La simulación por computadora es el proceso de modelado matemático , realizado en una computadora , que está diseñado para predecir el comportamiento o el resultado de un sistema físico o del mundo real. La confiabilidad de algunos modelos matemáticos se puede determinar comparando sus resultados con los resultados del mundo real que pretenden predecir. Las simulaciones por computadora se han convertido en una herramienta útil para el modelado matemático de muchos sistemas naturales en física ( física computacional ), astrofísica , climatología , química , biología y manufactura , así como sistemas humanos en economía .psicología , ciencias sociales , salud e ingeniería . La simulación de un sistema se representa como la ejecución del modelo del sistema. Se puede utilizar para explorar y obtener nuevos conocimientos sobre nuevas tecnologías y para estimar el rendimiento de sistemas demasiado complejos para soluciones analíticas . [1]
Las simulaciones informáticas se realizan mediante la ejecución de programas informáticos que pueden ser pequeños, que se ejecutan casi instantáneamente en dispositivos pequeños, o programas a gran escala que se ejecutan durante horas o días en grupos de computadoras en red. La escala de eventos que se simulan mediante simulaciones por computadora ha superado con creces todo lo posible (o quizás incluso imaginable) utilizando modelos matemáticos tradicionales de papel y lápiz. En 1997, una simulación de batalla en el desierto de una fuerza invadiendo a otra involucró el modelado de 66,239 tanques, camiones y otros vehículos en terreno simulado alrededor de Kuwait , usando múltiples supercomputadoras en el Programa de Modernización de Computadoras de Alto Rendimiento del Departamento de Defensa. [2] Otros ejemplos incluyen un modelo de deformación material de mil millones de átomos;[3] un modelo de 2,64 millones de átomos del complejo orgánulo productor de proteínas de todos los organismos vivos, el ribosoma , en 2005; [4] una simulación completa del ciclo de vida de Mycoplasma genitalium en 2012; y elproyecto Blue Brain de la EPFL (Suiza), iniciado en mayo de 2005 para crear la primera simulación por computadora de todo el cerebro humano, hasta el nivel molecular. [5]
Debido al costo computacional de la simulación, los experimentos informáticos se utilizan para realizar inferencias, como la cuantificación de la incertidumbre . [6]
Un modelo de computadora son los algoritmos y ecuaciones utilizados para capturar el comportamiento del sistema que se está modelando. Por el contrario, la simulación por computadora es la ejecución real del programa que contiene estas ecuaciones o algoritmos. La simulación, por lo tanto, es el proceso de ejecutar un modelo. Por lo tanto, uno no "construiría una simulación"; en cambio, uno "construiría un modelo (o un simulador)" y luego "ejecutaría el modelo" o, de manera equivalente, "ejecutaría una simulación".
La simulación por computadora se desarrolló de la mano con el rápido crecimiento de la computadora, luego de su primer despliegue a gran escala durante el Proyecto Manhattan en la Segunda Guerra Mundial para modelar el proceso de detonación nuclear . Era una simulación de 12 esferas duras usando un algoritmo de Monte Carlo . La simulación por computadora se usa a menudo como complemento o sustituto de los sistemas de modelado para los que no son posibles soluciones analíticas de forma cerrada simple. Hay muchos tipos de simulaciones por computadora; su característica común es el intento de generar una muestra de escenarios representativos para un modelo en el que una enumeración completa de todos los estados posibles del modelo sería prohibitiva o imposible.[7]
Los requisitos de datos externos de simulaciones y modelos varían ampliamente. Para algunos, la entrada puede ser solo unos pocos números (por ejemplo, la simulación de una forma de onda de electricidad de CA en un cable), mientras que otros pueden requerir terabytes de información (como modelos meteorológicos y climáticos).
