Mô hình hóa mô phỏng là gì

We’ve updated our privacy policy so that we are compliant with changing global privacy regulations and to provide you with insight into the limited ways in which we use your data.

You can read the details below. By accepting, you agree to the updated privacy policy.

Thank you!

View updated privacy policy

We've encountered a problem, please try again.

Mô hình hóa mô phỏng được áp dụng để hiển thị hoặc ước lượng những giá trị dữ liệu tương ứng một cách nhanh chóng bằng việc thực thi tính toán trên các mô hình và sử dụng mọi dữ liệu tính toán để khám phá đầy đủ các tính chất của sản phẩm thực. 

1. Mô hình (Model): Là sự biểu diễn về mặt vật lý, toán học hoặc logic của một thành phần, một hệ thống, một hiện tượng hay một quá trình nào đó. Có 3 lớp cơ bản của mô hình, đó là: Mô hình vật lý là việc miêu tả lại các đặc tính vật lý của một sự vật, sự việc, hiện tượng thực. Ví dụ, với mô hình tàu thủy, các đặc trưng vật lý cần thể hiện bao gồm chiều dài, rộng, độ ngập nước, thể tích dịch chuyển, tọa độ trọng tâm, số cánh chân vịt... Xác định được các đặc tính vật lý giúp cho việc xây dựng mô hình buồng khí động, thủy động được chính xác, phục vụ cho tiến hành thực nghiệm hoặc trong tính toán khí động học đạt được kết quả tốt nhất. Với các vật thể có hình dáng và cấu tạo phức tạp, các tham số của mô hình vật lý càng cần được mô tả chính xác để có thể mô phỏng đúng bản chất của sự vật.

Lớp cơ bản tiếp theo là mô hình toán học. Mô hình này bao gồm một chuỗi phương trình toán học hoặc các mối liên hệ được miêu tả bằng những phương trình toán học để diễn giải sự liên quan giữa các sự vật, sự việc, hiện tượng. Ngoài ra còn có mô hình thủ tục, logic là sự diễn giải mối quan hệ động của một tình huống, trạng thái nào đó bằng các biểu thức logic hoặc các phương trình toán học. Các mô hình này thường được hiểu một cách phổ biến như là các hoạt động mô phỏng.

2. Mô phỏng (Simulation): Được định nghĩa là sự bắt chước lại hoạt động của một thành phần, một hệ thống hay một quá trình nào đó theo thời gian dựa trên các mô hình của chúng. Có thể nói mô hình là đại diện cho bản thân hệ thống trong khi đó mô phỏng là đại diện cho hoạt động của hệ thống theo thời gian. Để thực hiện được các hoạt động mô phỏng, chúng ta cần có hệ thống mô phỏng (Simulator) và thường được chia làm 4 phần: Hệ thống hiển thị hình ảnh (Visual System); hệ thống tính toán mô hình hóa (Simulation Modeling System); hệ thống tạo cảm giác chuyển động, tương tác người-máy (Motion & Haptic System); hệ thống bàn giáo viên (Instructor Console).

Chẳng hạn, trong mô phỏng huấn luyện kíp xe tăng T54B/55 do Tổng công ty Công nghiệp Công nghệ cao Viettel (VHT) nghiên cứu, sản xuất, cũng đã thể hiện đầy đủ các yếu tố trên, bao gồm: Hệ thống tạo cảm giác chuyển động (phần cứng: cabin lái, cabin bắn và hệ thống robot 6 bậc tự do); hệ thống hiển thị hình ảnh (màn hình cong hiển thị, hệ thống âm thanh...); hệ thống bàn giáo viên; hệ thống tính toán mô hình hóa (phần mềm xử lý truyền tin, tính toán vật lý, va chạm, tính toán hiển thị hình ảnh...). Trong đó, mô hình hóa và tính toán mô phỏng thời gian thực động lực học xe tăng dưới dạng hệ nhiều vật 6 bậc tự do.

Bài và ảnh: BÙI KIM HÒA

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Mô phỏng là một hình thức bắt chước hoạt động của một quá trình hoặc hệ thống;[1] thể hiện hoạt động của nó theo thời gian.

Mô phỏng được sử dụng trong nhiều bối cảnh, chẳng hạn như mô phỏng công nghệ để điều chỉnh hiệu suất hoặc tối ưu hóa, kỹ thuật an toàn, thử nghiệm, đào tạo, giáo dục và trò chơi video. Thông thường, các thí nghiệm máy tính được sử dụng để nghiên cứu các mô hình mô phỏng. Mô phỏng cũng được sử dụng với mô hình khoa học về các hệ thống tự nhiên hoặc hệ thống của con người để hiểu rõ hơn về chức năng của chúng,[2] như trong kinh tế học. Mô phỏng có thể được sử dụng để hiển thị các hiệu ứng thực tế cuối cùng của các điều kiện thay thế và các khóa học hành động. Mô phỏng cũng được sử dụng khi hệ thống thực không thể được tham gia, bởi vì nó có thể không truy cập được, hoặc có thể nguy hiểm hoặc không thể chấp nhận được, hoặc nó đang được thiết kế nhưng chưa được xây dựng, hoặc đơn giản là nó không tồn tại.[3]

Các vấn đề chính trong mô phỏng bao gồm việc thu thập các nguồn thông tin hợp lệ về việc lựa chọn các đặc điểm và hành vi chính có liên quan, việc sử dụng đơn giản hóa các xấp xỉ và giả định trong mô phỏng, và tính trung thực và tính hợp lệ của các kết quả mô phỏng. Các thủ tục và giao thức để xác minh và xác nhận mô hình là một lĩnh vực liên tục của nghiên cứu học thuật, sàng lọc, nghiên cứu và phát triển trong công nghệ mô phỏng hoặc thực hành, đặc biệt là trong công việc mô phỏng máy tính.

Phân loại và thuật ngữ[sửa | sửa mã nguồn]

Mô hình hóa mô phỏng là gì
Mô phỏng con người trong không gian bên ngoài thiên thể
Mô hình hóa mô phỏng là gì
Hình dung của một mô hình mô phỏng số trực tiếp.

Trong lịch sử, các mô phỏng được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau đã phát triển độc lập, nhưng các nghiên cứu về lý thuyết hệ thống và điều khiển học thế kỷ 20 kết hợp với việc sử dụng máy tính trên tất cả các lĩnh vực đó đã dẫn đến một sự thống nhất và một cách nhìn có hệ thống hơn về khái niệm này.

Mô phỏng vật lý đề cập đến mô phỏng trong đó các đối tượng vật lý được thay thế cho vật thật (một số vòng tròn sử dụng thuật ngữ mô phỏng máy tính mô hình hóa các định luật vật lý được chọn, nhưng bài viết này thì không). Những đối tượng vật lý này thường được chọn vì chúng nhỏ hơn hoặc rẻ hơn so với đối tượng hoặc hệ thống thực tế.

Mô phỏng tương tác là một loại mô phỏng vật lý đặc biệt, thường được gọi là mô phỏng con người trong vòng lặp, trong đó mô phỏng vật lý bao gồm các toán tử người, như trong chương trình mô phỏng bay, giả lập thuyền buồm hoặc mô phỏng lái xe.

Mô phỏng liên tục là một mô phỏng dựa trên thời gian liên tục, thay vì các bước thời gian rời rạc, sử dụng tích hợp số của phương trình vi phân.[4]

Mô phỏng sự kiện rời rạc là một mô phỏng dựa trên các bước thời gian riêng biệt, được chọn để thể hiện các thời điểm quan trọng, trong khi các giá trị của các biến trong mỗi giai đoạn can thiệp không liên quan.[5]

Mô phỏng ngẫu nhiên là một mô phỏng trong đó một số biến hoặc quá trình có thể thay đổi ngẫu nhiên và được chiếu bằng các kỹ thuật Monte Carlo sử dụng các số giả ngẫu nhiên. Do đó, các lần chạy được nhân rộng với cùng điều kiện biên sẽ tạo ra kết quả khác nhau trong một dải tin cậy cụ thể.[4]

Mô phỏng xác định là một mô phỏng không ngẫu nhiên: do đó các biến được điều chỉnh bởi các thuật toán xác định. Vì vậy, sao chép chạy từ cùng điều kiện biên luôn tạo ra kết quả giống hệt nhau.

Mô phỏng lai tạo (đôi khi được gọi là mô phỏng kết hợp) tương ứng với sự pha trộn giữa mô phỏng sự kiện liên tục và rời rạc và kết quả là tích hợp các phương trình vi phân giữa hai sự kiện liên tiếp để giảm số lần gián đoạn.[6]

Một mô phỏng độc lập là một mô phỏng chạy trên một máy trạm duy nhất của chính nó.

Mô phỏng thời gian thực là một mô phỏng có thể thực thi với tốc độ tương tự như thời gian thực trên đồng hồ treo tường thực tế.[7]

Mô phỏng phân tán là một mô phỏng sử dụng đồng thời nhiều máy tính để đảm bảo quyền truy cập từ / đến các tài nguyên khác nhau (ví dụ: nhiều người dùng vận hành các hệ thống khác nhau hoặc các bộ dữ liệu phân tán); một ví dụ cổ điển là Mô phỏng tương tác phân tán (DIS - Distributed Interactive Simulation).[8]

Mô phỏng song song thường được thực hiện trên nhiều bộ xử lý để phân phối khối lượng công việc tính toán như đang diễn ra trong các máy tính hiệu suất cao [9]

Mô phỏng hoạt động lẫn nhau là mô phỏng trong đó nhiều mô hình, mô phỏng (thường được xác định là Liên kết) hoạt động cục bộ, được phân phối qua mạng; một ví dụ cổ điển là High Level Architecture.[10][11]

Mô hình hóa & mô phỏng như một dịch vụ trong đó mô phỏng được truy cập như một dịch vụ trên web.[12]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ J. Banks; J. Carson; B. Nelson; D. Nicol (2001). Discrete-Event System Simulation. Prentice Hall. tr. 3. ISBN 978-0-13-088702-3.
  2. ^ In the words of the Simulation article in Encyclopedia of Computer Science, "designing a model of a real or imagined system and conducting experiments with that model".
  3. ^ Sokolowski, J.A.; Banks, C.M. (2009). Principles of Modeling and Simulation. John Wiley & Son. tr. 6. ISBN 978-0-470-28943-3.
  4. ^ a b McLeod, J. (1968) “Simulation: the Dynamic Modeling of Ideas And Systems with Computers”, McGraw-Hill, NYC.
  5. ^ Zeigler, B. P., Praehofer, H., & Kim, T. G. (2000) "Theory of Modeling and Simulation: Integrating Discrete Event and Continuous Complex Dynamic Systems", Elsevier, Amsterdam.
  6. ^ Giambiasi, N., Escude, B., & Ghosh, S. (2001). GDEVS: A generalized discrete event specification for accurate modeling of dynamic systems. In Autonomous Decentralized Systems, 2001. Proceedings. 5th International Symposium on (pp. 464–469). IEEE.
  7. ^ “Real Time Simulation | ERIC-lab”. www.eric-lab.eu. Truy cập ngày 17 tháng 1 năm 2022.
  8. ^ Petty, M. D. (1995, April). Computer-generated forces in a distributed interactive simulation. In Distributed Interactive Simulation Systems for Simulation and Training in the Aerospace Environment: A Critical Review (Vol. 10280, p. 102800I). International Society for Optics and Photonics.
  9. ^ Fujimoto, R. M. (1990). Parallel discrete event simulation. Communications of the ACM, 33(10), 30–53.
  10. ^ Kuhl, F., Weatherly, R., & Dahmann, J. (1999). Creating computer simulation systems: an introduction to the high-level architecture. Prentice Hall PTR.
  11. ^ Bruzzone A.G., Massei M., Simulation-Based Military Training, in Guide to Simulation-Based Disciplines, Vol.1. 315–361.
  12. ^ Cayirci, E. (2013, December). Modeling and simulation as a cloud service: a survey. In Simulation Conference (WSC), 2013 Winter (pp. 389–400). IEEE.