difference between simulation and modeling and optimization

تعریف Optimization، Simulation و Modeling و تفاوت آن ها چیست؟

پاسخ :

مدل سازی و شبیه سازی و بهینه سازی از Application های مرتبط با سیستم های کامپیوتری هستند که امروزه در علوم و مهندسی نقش مهمی دارند که به مهندسان کمک می کنند تا هزینه و زمان مصرف شده برای تحقیق را کاهش دهند. از طرف دیگر سهولت آموزش نیز از مزایای دیگر این سه ابزار برای افراد عادی می باشد.

مدلسازی (Modeling) :

مدل سازی یک “مدل” را ایجاد می کند که نشان دهنده یک شی یا سیستم با تمام یا زیر مجموعه ای از خواص آن می باشد. یک مدل ممکن است دقیقاً همانند سیستم اصلی باشد یا حتی به صورت تقریبی آن را تقریب بزند. به عنوان مثال، یک مدل کامپیوتری از یک کشتی ممکن است تجسم ۳بعدی، کشتی را فراهم کند تا کاربر بتواند چرخش و زوم نماید تا به صورت واضح ابعاد کشتی را بدست آورد. به عنوان مثال دیگر، یک مدل ریاضی چیزی متفاوت از یک مدل سه بعدی است. یک مدل ریاضی یک سیستم با معادلات را توصیف می نماید.

مدل سازی می تواند هزینه یک فرآیند را کاهش دهد و پیشرفت آن را سریعتر نماید. به عنوان مثال، هنگامی که شما نیاز به ساخت یک کشتی دارید، می توانید چند مدل از آن را ایجاد کرده و بهترین راه حل را بیابید. این در مدل سازی به هیچ وجه امکان پذیر نیست زیرا شما نمی توانید چندین کشتی را بسازید و واقعیت را انتخاب کنید. بنابراین طراحان حاضر می توانند طراحی خود را بهینه سازی کنند.

شبیه سازی (Simulation) :

شبیه سازی یک روش مطالعه و تحلیل رفتار یک دنیای واقعی یا یک سیستم تخیلی با تقلید از یک برنامه کامپیوتری است. یک شبیه سازی بر روی یک مدل ریاضی است که سیستم را توصیف می کند. در یک شبیه سازی، یک یا چند متغیر، تغییر کرده و تغییرات در متغیرهای دیگر مشاهده می شود. شبیه سازی ها کاربران را قادر به پیش بینی رفتار سیستم دنیای واقعی می کند. به عنوان مثال، رفتار یک کشتی را می توان با استفاده از یک مدل ریاضی شبیه سازی شده بدست آورد. سپس کاربران می توانند متغیرهایی مانند سرعت، وزن و ثبات کشتی را تغییر دهند.

شبیه سازی نیز برای آموزش افراد برای فعالیت های خاص و واکنش به موقعیت های غیر منتظره استفاده می شود. شبیه سازهای خودرو و پرواز، رانندگان و خلبانان آموزش نمونه هایی از این شبیه سازی ها هستند. شبیه سازی ها به طراحان کمک می کنند تا سیستم های خود را با تغییرات لازم و به دست آوردن نتایج خوب بهینه سازی کنند. آنها می توانند در هنگام تغییر خواص در محیط مجازی تلاش کنند تا پول و زمان بتوانند ذخیره شوند. کاربران می توانند شبیه سازی را سریعتر یا سریعتر از دنیای واقعی اجرا کنند و این ممکن است برای کشف جزئیات بیشتر کمک کند.

بهینه سازی (Optimization) :

تقلید یک چیز واقعی یا وضعیت اجتماعی یا یک فرایند است و معمولاً متضمن وانمایاندن شماری ویژگی‌ها یا رفتارهای کلیدی در یک سامانه فیزیکی یا انتزاعی است.

تفاوت بین بهینه سازی و مدل های شبیه سازی چیست؟

بهینه سازی فقط یک راه حل را تولید می کند و می تواند این کار را انجام دهد:

• یک متغیر وجود دارد که در آن بهینه سازی می تواند انجام شود (مانند هزینه)
• خطی است
• همه متغیرهای خروجی دیگر ثابت (مانند دارایی)
• مشکل خیلی پیچیده نیست (زنجیره تامین واقعی اغلب)

در واقع بهینه سازی برای حل مسائل هنگام شبیه سازی مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند مسائل زنجیره تامین پیچیده تر و واقع بینانه را حل کند.

استفاده از بهینه سازی عبارت است از :

• مورد استفاده در شرایطی که محدودیت های شدید اعمال می شود
• بودجه بندی – به حداقل رساندن هزینه ها یا به حداکثر رساندن سود.

استفاده از شبیه سازی عبارت است از:

• اجازه می دهد تا شرکت ها از بسیاری از پرسش های “چه اگر” در مورد تغییر در آنها سوال می کنند
سیستم ها بدون در واقع تغییر سیستم خود را دارند
• مورد استفاده در شرایطی که هیچ ریاضی قابل ردیابی وجود ندارد
• صف های سوپرمارکت که مشتریان می توانند آزادانه بین خطوط حرکت کنند

مزیت استفاده از شبیه سازی در مورد بهینه سازی چیست؟منافع متعدد هستند و به طور کلی عبارتند از:

• دامنه زنجیره تامین طولانی تر
• تجزیه و تحلیل قوی تر
• ورودی دروغ در شبیه سازی در حالی که در بهینه سازی، آن را آشکار می شود
• در الگوریتم های بهینه سازی باقی می ماند

تفاوت مدل سازی و شبیه سازی:

۱٫ هر دو مدل سازی و شبیه سازی کامپیوتر برنامه های کامپیوتری هستند که یک سیستم دنیای واقعی یا خیالی را نشان می دهند.
۲٫ هر دو مدل سازی و شبیه سازی کامپیوتر به طراحان کمک می کند تا زمان و پول صرفه جویی کنند.
۳٫ یک شبیه سازی در حال تغییر یک یا چند متغیر از یک مدل و مشاهده تغییرات حاصل شده است.
۴٫ اگر چه یک مدل همیشه سعی در ارائه سیستم واقعی دارد، شبیه سازی ممکن است سعی کند نتایج را با انجام تغییرات غیرممکن (در دنیای واقعی) دنبال کند.
۵٫ مدل را می توان به عنوان یک استاتیک در نظر گرفت و یک شبیه سازی می تواند به عنوان پویا در نظر گرفته شود زیرا متغیرهای شبیه سازی همیشه تغییر می کنند.
مدل سازی (Modeling) به معادلات ریاضی می پردازد، تکثیر رفتار یا پاسخ یک سیستم یا فرآیند دنیای واقعی به سناریوهای مختلف ورودی. ما نمی توانیم یک سیستم تست در مقیاس بزرگ واقعی را آزمایش کنیم تا پاسخ آن را برای ورودی ها و اختلالات مختلف ببینیم. این را می توان در یک مدل مدل انجام داد.
شبیه سازی (Simulation)، روش تست رفتار مدل با سناریوهای مختلف با استفاده از یک کامپیوتر دیجیتال. بنابراین، شبیه سازی یک بار پس از تکمیل مدل سازی انجام می شود.

دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال
گردآورنده: دکتر سهیل تهرانی پور ” دانشجوی دکترای هوش مصنوعی ”