Co to jest symulacja komputerowa?

Symulacja komputerowa ma trzy znaczenia. Symulacja komputerowa może odnosić się do programu komputerowego, który symuluje abstrakcyjny model, aby można go było badać i analizować. Może również odnosić się do trójwymiarowego modelu grafiki komputerowej stworzonego do reprezentowania trójwymiarowego obiektu za pomocą specjalistycznego oprogramowania. Wreszcie, symulacja komputerowa może odnosić się do praktyki zwanej emulacją, w której funkcje określonego systemu są odtwarzane w drugim systemie.

Model komputerowy, znany również jako model obliczeniowy, to symulacja komputerowa szeroko stosowana w naukach ścisłych i naukach społecznych jako rozszerzenie modelowania matematycznego. Komputerowa symulacja tego typu tworzy próbkę reprezentatywnych wyników lub sekwencji zdarzeń w sytuacjach, w których odgrywanie wszystkich możliwych konsekwencji modelu jest wygórowane, a modele mogą być mniej więcej abstrakcyjne. Modele komputerowe są wykorzystywane w biologii, chemii i fizyce, a także w ekonomii i psychologii. Typologia modeli komputerowych dzieli je na kategorie na podstawie zestawu czterech zmiennych. Czy są stochastyczne czy deterministyczne? stan stacjonarny czy dynamiczny? ciągły czy dyskretny? lokalny czy dystrybuowany?

Symulacje komputerowe w postaci modeli 3D są wykorzystywane w służbie zdrowia, naukach ścisłych, architekturze, a najpopularniejsze w filmach, grach komputerowych i grach wideo. Większość modeli 3D stosuje jedno z dwóch podejść. Z jednej strony mogą pokazywać obiekt jako bryłę, określając go na podstawie objętości. Alternatywą jest pokazanie granicy lub powłoki obiektu. Jest to dominujący model gier i filmów.

Modele 3D mogą być tworzone na różne sposoby. Podobnie jak niektóre książki do nauki rysowania, mogą opierać się całkowicie na bardzo podstawowych geometrycznych kształtach. Podczas gdy książki rysunkowe wykorzystują koła, kwadraty, trójkąty i inne modele 2D, modelowanie komputerowe używałoby na przykład kulek, sześcianów i piramid. Ten styl modelowania nosi nazwę prymitywów, ponieważ ogranicza się do korzystania z prymitywnych lub podstawowych kształtów.

Istnieją trzy inne rodzaje tworzenia modeli. Jednym z nich jest NURBS (Nonuniform rational B-spline), który został opracowany przez dwóch inżynierów, którzy pracowali dla francuskich producentów samochodów, Pierre'a Béziera i Paula de Casteljau. Wybór Béziera do opublikowania swojej pracy spowodował, że jego nazwisko było ściśle związane z krzywymi. NURBS są używane w programach do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), a także w programach do produkcji, inżynierii i animacji.

Modelowanie splajnów i łat jest podobne do NURBS, a powierzchnię definiują linie zakrzywione. Modelowanie wieloboczne tworzy siatkę wieloboczną za pomocą segmentów linii do łączenia wierzchołków. Są one używane w wielu modelach 3D, ale mogą tylko przybliżać zakrzywione powierzchnie, ponieważ każdy wielokąt jest płaski.

Typ symulacji komputerowej znany jako emulacja może pozwolić jednemu urządzeniu naśladować inne. Jest to przydatne na przykład w przypadku, gdy określona marka urządzeń peryferyjnych ma dominację rynkową, a urządzenia peryferyjne innych marek mogą emulować dominujące urządzenie w celu ułatwienia użytkowania. Emulatory oprogramowania do uruchamiania oprogramowania Apple na innych platformach i oprogramowania Windows na komputerach Apple Macintosh to kolejne zastosowanie dla tego typu modelowania.