Simülasyon(Benzetim)

SİMÜLASYON
Hazırlayan: Özlem AYDIN
Not: Bu sunumda Yrd. Doç. Dr. Yılmaz YÜCEL’in
Modelleme ve Benzetim dersi notlarından faydalanılmıştır.
SİMÜLASYONUN ORTAYA ÇIKIŞI
Simülasyonun modern anlamda kullanılışı ilk defa John
Von Neumann ve Stanislaw Ulam tarafından İkinci Dünya
savaşının son yıllarında nükleer silahların geliştirilmesi
sırasında olmuştur.

Simülasyon
tekniği ile analitik olarak çözülmesi çok zor
deneysel işlemler ve çok pahalı olduğu gibi son derece
tehlikeli olan problemler başarı ile çözülmüştür.
1950’li yılların ikinci yarısından itibaren bilgisayarların
gelişimi ile beraber sosyal bilimciler de fizikçiler gibi
laboratuvar deneylerine benzer deneyleri bilgisayarlar ile
gerçekleştirme olanağına kavuşmuşlardır.

SİMÜLASYON NEDİR?
Simülasyon ile modelleme;
1. Sistemin davranışını tanımlama,
2. Teori veya Hipotez kurma,
3. Kurulan teoriyi sistemin gelecekteki davranışlarını
tahmin etmek için kullanmak, şeklinde bir deneme ve
uygulama metodolojisidir.

Simülasyon bir sistemin modelini kurarak model
üzerinde denemeler yapmayı kapsar.
SİMÜLASYON VE UYGULAMA ALANLARI
Simülasyon bir çok bilim dalında uygulanan bir
teknikdir.
 Simülasyon gerek temel bilimlerde gerekse de
pratik amaçlarla kullanılabilir.

Temel Bilimlerdeki Uygulamalar
a- Eğri altındaki alanların tahmini, genel olarak çok
katlı integrallerle hesaplanacak alan ve hacim
hesapları
b- π sayısının tahmin edilmesi
c- Parçacık yayınım çalışmaları
SİMÜLASYONUN UYGULAMA ALANLARI
Pratik Uygulamalar
a- Kuyruk sistemlerinin tasarımı. Şebeke tasarımı
(Haberleşme, dağıtım, iletim)
b- Ekonomik problemler, tüketici davranışları, fiyat belirleme,
ekonomik kestirim, ve toplam firma davranışları
c- Sosyal ve davranışsal problemler, nüfus dinamiği, çevre
sağlığı uygulamaları, salgın hastalıklar (epidemiyolojik)
çalışmalar, grup davranışlarını incelemek
d- Sıvı dengesi insan vücudundaki elektrolit dağılımı, kan
hücrelerinin çoğalması, beyin faaliyetlerinin incelenmesi
savaş stratejileri ve taktiklerinin geliştirilmesi
MODEL TANIMI
Model, bir objenin, bir sistemin veya bir fikrin temsilidir.
 Modelin amacı sistemi açıklamak, anlamak veya
iyileştirmek hususlarında bize yardımcı olmasıdır.
 Simülasyon modelleme tiplerinden sadece birisidir.
Modellerin
1- Düşünceye yardım etme
2- Haberleşmeye yardımcı olma
3- Eğitime hizmet etme
4- Tahmin etme
5- Denemelere yardımcı olma gibi fonksiyonları vardır.

MODEL TANIMI
Model, gerçek dünyadaki bir olayın veya sistemin
soyutlanması, basitleştirilmesi ve
kavramlaştırılmasıdır
 Model, olayı veya sistemi tanımlamaya başka bir
deyişle bir örnek türetmeye yardımcı olur.
 Modeller gerçek dünyadaki örneklerinin yerini
alamazlar, ancak gerçek olay veya sistemin karmaşık
yapısının anlaşılabilir parçalara indirgenmesinde
yararlı olurlar.
Modeller genellikle üç grupta incelenir: uyuşum
(iconic), benzeşim (analog) ve matematiksel
modeller.

UYUŞUM MODELLERİ

Uyuşum modelleri (iconic), fiziksel bir büyüklüğün
belirli bir ölçekte temsilidir. Örneğin; maketler, çocuk
oyuncakları vb.
BENZEŞİM MODELLERİ
Benzeşim modelleri (analog) fiziksel modellere
kıyasla gerçek sistemin daha büyük ölçüde
soyutlanmış şeklini temsil ederler.
 Sistem ya da süreçle bir kavramsal paralellik
kuracak biçimde gerçek duruma ilişkin bileşenlerin
yerine geçebilecek ve onların işlevlerini yerine
getirecek öğeler desteğinde kurulan modellerdir.

MATEMATİKSEL MODELLER

Matematiksel/simgesel modeller
harf, sayı ve diğer sembolleri
kullanarak sistemin elemanları,
özellikleri ve bunlar arasındaki
ilişkileri belirler. Sembolik model,
üzerinde çalışılan gerçek sistemin
en soyut durumunu temsil eder.
fonksiyonuna ilişkin bir
matematiksel model verilmiştir:
Q = A * La * Kb
Burada



Bu tür modeller, model tasarımı
aşamasında en yüksek düzeyde
genelleme ve soyutlama yapmaya
olanak verirler.
Aşağıda Cobb-Douglas üretim



Q üretim hacmi,
L emek (işgücü),
K sermaye (kapital)
A,a,b ilgili parametreler
NE ZAMAN SİMÜLASYON YAPILMALIDIR?
1.
2.
3.
Problemin tam bir matematiksel formülasyonu
mevcut değildir veya bu problemi çözebilmek için
matematik teori yetersizdir. Diğer bir deyişle modelin
analitik yöntemler kullanılarak çözümü henüz
bulunmamıştır.
Problem analitik olarak çözüme elverişlidir. Fakat
problemin çözümünde kullanılacak matematik
yöntemler çok karmaşıktır.
Analitik yöntemler vardır, bu yöntem rahatlıkla
kullanılabilecek durumdadır. Fakat problem üzerinde
çalışan kişilerde bu bilgiler yoktur.
NE ZAMAN SİMÜLASYON YAPILMALIDIR?
1.
2.
3.
Belirli
parametrelerin
simülasyona baş vurulur.
tahmin
edilmesi
için
Deneme yapmak için simülasyon tek çaredir.
Sistemlerin
veya
süreçlerin
davranış
karakteristiklerini belirlemek için simülasyon yapılır,
sistem veya süreçlerin davranış karakteristiklerini
ortaya koymak çok süre gerektirdiği takdirde
simülasyona başvurulur.
SİMÜLASYON SÜRECİ
Gerçek sistemlerin davranışlarını araştırmak için yapılır.
1-Sistemin tanımı
2-Modeli formule etme
3-Veri derleme
4-Modelin dönüştürülmesi
5- Modelin geçerliliğini araştırma
6- Stratejik planlama
7- Taktik planlama
8-Deneme
9-Yorum
10-Uygulama
11-Belgeleme
SİMÜLASYON TEKNİĞİ KULLANMANIN FAYDALARI
1.
2.
3.
4.
5.
Sistemin modeli bir kere kurulduktan sonra farklı
durumlar için istenildiği kadar kullanılabilir.
Simülasyon yöntemleri sistem verilerinin ayrıntılı
olmadığı durumlarda elverişlidir.
Simülasyon modeli üzerinde daha sonra yapılacak
analiz için veri çoğu zaman gerçek hayatta olduğundan
daha ucuza temin edilir.
Bir sistemdeki dahili karmaşık etkileşimleri inceleme ve
bunlar üzerinde deney yapma imkânı sağlar.
Simüle edilen sistemin ayrıntılı gözlemi (ki sistemi
simüle ederken yapılması gereken işlerden biridir) daha
iyi anlaşılmasını, daha önceden görülmemiş eksikliklerin
giderilmesini, daha etkin fiziksel ve operasyonel
sistemin kurulmasını sağlar.
SİMÜLASYON TEKNİĞİ KULLANMANIN FAYDALARI
6.
7.
8.
9.
Simülasyon değişik koşullar altında sistemin nasıl
olacağı hakkında çok az veya hiçbir veriye sahip
olmadığımız yeni durumlar üzerinde deney yapma
amacıyla kullanılabilir.
Analitik çözümlerin doğruluğunu gerçeklemek
amacıyla kullanılabilir.
Simülasyon ile dinamik sistemlerin gerçek zamanı
daraltılmış bir zaman dilimi içinde incelenebilir.
Simülasyon analistleri genel düşünmeye zorlar.
SİMÜLASYON TEKNİĞİ KULLANMANIN SAKINCALARI
1.
2.
Bir sistemin bilgisayar simülasyonunu kurmak ve
geçerli olduğunu ispatlamanın maliyeti çoğu
zaman yüksektir. Genel olarak her sistem için ayrı
bir program yazma gereği ortaya çıkabilir.
Simülasyon dillerinin varlığı bunu bir ölçüde
ortadan kaldırmıştır.
Araştırmacılar simülasyon tekniklerini öğrendikten
sonra analitik çözüm teknikleri var olmasına ve
daha uygun olmasına rağmen simülasyona
başvurabilir.