Transcript Simülasyon ile modelleme

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.
Aşağıda Cobb-Douglas üretim
fonksiyonuna ilişkin bir
matematiksel model verilmiştir:
Q = A * La * K b
Burada


Bu tür modeller, model tasarımı
aşamasında en yüksek düzeyde
genelleme ve soyutlama
yapmaya olanak verirler.



Q üretim hacmi,
L emek (işgücü),
K sermaye (kapital)
A,a,b ilgili parametreler
NE ZAMAN SİMÜLASYON YAPILMALIDIR?
1.
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.
2.
Problem analitik olarak çözüme elverişlidir. Fakat
problemin çözümünde kullanılacak matematik
yöntemler çok karmaşıktır.
3.
Analitik yöntemler vardır, bu yöntem rahatlıkla
kullanılabilecek durumdadır. Fakat problem
üzerinde çalışan kişilerde bu bilgiler yoktur.
NE ZAMAN SİMÜLASYON YAPILMALIDIR?
1.
Belirli parametrelerin tahmin
simülasyona baş vurulur.
edilmesi
için
2.
Deneme yapmak için simülasyon tek çaredir.
3.
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.
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.
2.
Araştırmacılar
simülasyon
tekniklerini
öğrendikten sonra analitik çözüm teknikleri var
olmasına ve daha uygun olmasına rağmen
simülasyona başvurabilir.