مع تطور العلم، أصبحت العديد من المؤسسات والمختبرات تتوجه نحو المحاكاة الحاسوبية لنمذجة الأنظمة المختلفة وإجراء الاختبارات القبلية، فما هي المحاكاة الحاسوبية؟ وكيف تعمل؟
ما هي المحاكاة الحاسوبية؟
المحاكاة الحاسوبية، هي استخدام الكمبيوتر لتمثيل الاستجابات الديناميكية لنظام ما من خلال سلوك نظام آخر تم تصميمه بعده. تستخدم المحاكاة وصفًا أو نموذجًا رياضيًا لنظام حقيقي في شكل برنامج كمبيوتر.
يتكون هذا النموذج من معادلات تكرر العلاقات الوظيفية داخل النظام الحقيقي. عند تشغيل البرنامج، تشكل الديناميكيات الرياضية الناتجة نظيرًا لسلوك النظام الحقيقي، مع عرض النتائج في شكل بيانات. يمكن أن تأخذ المحاكاة أيضًا شكل صورة رسومات على الحاسوب، وتمثل العمليات الديناميكية في تسلسل متحرك.
تُستخدم عمليات المحاكاة الحاسوبية لدراسة السلوك الديناميكي للأشياء أو الأنظمة استجابة للظروف التي لا يمكن تطبيقها بسهولة أو بأمان في الحياة الواقعية. على سبيل المثال، يمكن وصف الانفجار النووي بنموذج رياضي يتضمن متغيرات مثل الحرارة والسرعة والانبعاثات المشعة.
يمكن بعد ذلك استخدام معادلات رياضية إضافية لضبط النموذج للتغيرات في متغيرات معينة، مثل كمية المواد الانشطارية التي تسببت في الانفجار. المحاكاة مفيدة بشكل خاص في تمكين المراقبين من قياس والتنبؤ بكيفية تأثر أداء النظام بأكمله من خلال تغيير المكونات الفردية داخل هذا النظام.
إقرأ أيضاً… ما هي الحوسبة الكمومية؟
كيف يتم عمل المحاكاة الحاسوبية؟
تتكون عمليات المحاكاة الأبسط التي تقوم بها أجهزة الكمبيوتر الشخصية بشكل أساسي من نماذج الأعمال والنماذج الهندسية. تتضمن المحاكاة الأولية جداول بيانات وبرامج مالية وإحصائية تُستخدم في تحليل الأعمال والتخطيط.
يتم استخدام النماذج الهندسية للعديد من التطبيقات التي تتطلب نمذجة رياضية بسيطة للأشياء. مثل المباني والأجزاء الصناعية والتركيبات الجزيئية للمواد الكيميائية.
عادةً ما يتم إجراء عمليات المحاكاة الأكثر تقدمًا، مثل تلك التي تحاكي أنماط الطقس أو سلوك أنظمة الاقتصاد الكلي، على محطات عمل قوية أو أجهزة كمبيوتر عملاقة. في الهندسة، تخضع نماذج الكمبيوتر للهياكل المصممة حديثًا لاختبارات محاكاة لتحديد استجاباتها للإجهاد والمتغيرات الفيزيائية الأخرى
يمكن التلاعب بمحاكاة أنظمة الأنهار لتحديد الآثار المحتملة للسدود وشبكات الري قبل حدوث أي بناء فعلي. تشمل الأمثلة الأخرى لمحاكاة الكمبيوتر تقدير الاستجابات التنافسية للشركات في سوق معين وإعادة إنتاج حركة المركبات الفضائية وطيرانها.
