Simulasi
Simulasi adalah representasi tiruan dari suatu proses atau sistem yang dapat terjadi di dunia nyata. Dalam pengertian yang luas ini, simulasi sering kali digunakan secara bergantian dengan model. Kadang-kadang perbedaan yang jelas antara kedua istilah tersebut dibuat, di mana simulasi memerlukan penggunaan model; model mewakili karakteristik atau perilaku utama dari sistem atau proses yang dipilih, sedangkan simulasi mewakili evolusi model dari waktu ke waktu. Cara lain untuk membedakan kedua istilah tersebut adalah dengan mendefinisikan simulasi sebagai eksperimen dengan bantuan model. Definisi ini mencakup simulasi yang tidak bergantung pada waktu. Seringkali, komputer digunakan untuk menjalankan simulasi.
Simulasi digunakan dalam banyak konteks, seperti simulasi teknologi untuk penyetelan atau pengoptimalan kinerja, rekayasa keselamatan, pengujian, pelatihan, pendidikan, dan permainan video. Simulasi juga digunakan dengan pemodelan ilmiah sistem alam atau sistem manusia untuk mendapatkan wawasan tentang fungsi mereka, seperti dalam bidang ekonomi. Simulasi dapat digunakan untuk menunjukkan efek nyata dari kondisi dan tindakan alternatif. Simulasi juga digunakan ketika sistem nyata tidak dapat dilibatkan, karena mungkin tidak dapat diakses, atau mungkin berbahaya atau tidak dapat diterima untuk dilibatkan, atau sedang dirancang tetapi belum dibangun, atau mungkin tidak ada.
Isu-isu utama dalam pemodelan dan simulasi termasuk perolehan sumber informasi yang valid tentang pemilihan karakteristik dan perilaku utama yang relevan yang digunakan untuk membangun model, penggunaan perkiraan dan asumsi yang disederhanakan dalam model, dan ketepatan dan validitas hasil simulasi. Prosedur dan protokol untuk verifikasi dan validasi model merupakan bidang studi akademis yang sedang berlangsung, penyempurnaan, penelitian dan pengembangan dalam teknologi atau praktik simulasi, khususnya dalam pekerjaan simulasi komputer.
Klasifikasi dan terminologi
Secara historis, simulasi yang digunakan di berbagai bidang berkembang secara independen, tetapi studi abad ke-20 tentang teori sistem dan sibernetika yang dikombinasikan dengan penyebaran penggunaan komputer di semua bidang tersebut telah menghasilkan beberapa penyatuan dan pandangan yang lebih sistematis tentang konsep tersebut.
Simulasi fisik mengacu pada simulasi di mana objek fisik digantikan oleh benda nyata (beberapa kalangan menggunakan istilah ini untuk simulasi komputer yang memodelkan hukum fisika yang dipilih, tetapi artikel ini tidak menggunakan istilah ini). Benda-benda fisik ini sering dipilih karena lebih kecil atau lebih murah daripada benda atau sistem yang sebenarnya.Simulasi interaktif adalah jenis khusus dari simulasi fisik, yang sering disebut sebagai simulasi human-in-the-loop, di mana simulasi fisik melibatkan operator manusia, seperti pada simulator penerbangan, simulator berlayar, atau simulator mengemudi.
Simulasi kontinu adalah simulasi yang didasarkan pada langkah-langkah waktu kontinu daripada waktu diskrit, menggunakan integrasi numerik dari persamaan diferensial.Simulasi kejadian diskrit mempelajari sistem yang statusnya berubah nilainya hanya pada waktu diskrit. Misalnya, simulasi epidemi dapat mengubah jumlah orang yang terinfeksi pada saat individu yang rentan terinfeksi atau saat individu yang terinfeksi sembuh.
Simulasi stokastik adalah simulasi di mana beberapa variabel atau proses tunduk pada variasi acak dan diproyeksikan menggunakan teknik Monte Carlo dengan menggunakan bilangan acak semu. Dengan demikian, replikasi yang dilakukan dengan kondisi batas yang sama akan menghasilkan hasil yang berbeda dalam rentang kepercayaan tertentu.
Simulasi deterministik adalah simulasi yang tidak bersifat stokastik: dengan demikian variabel-variabelnya diatur oleh algoritme deterministik. Jadi, simulasi yang direplikasi dari kondisi batas yang sama selalu menghasilkan hasil yang identik.
Simulasi hibrida (atau simulasi gabungan) berhubungan dengan perpaduan antara simulasi peristiwa kontinu dan diskrit dan menghasilkan integrasi secara numerik persamaan diferensial antara dua peristiwa yang berurutan untuk mengurangi jumlah diskontinuitas. Simulasi yang berdiri sendiri adalah simulasi yang berjalan di satu workstation dengan sendirinya.
Simulasi terdistribusi adalah simulasi yang menggunakan lebih dari satu komputer secara bersamaan, untuk menjamin akses dari/ke sumber daya yang berbeda (misalnya multi-pengguna yang mengoperasikan sistem yang berbeda, atau kumpulan data yang terdistribusi); contoh klasiknya adalah Simulasi Interaktif Terdistribusi (DIS).
Simulasi paralel mempercepat eksekusi simulasi dengan mendistribusikan beban kerja secara bersamaan ke beberapa prosesor, seperti dalam Komputasi Berkinerja Tinggi.
Simulasi yang dapat dioperasikan adalah di mana beberapa model, simulator (sering kali didefinisikan sebagai federasi) beroperasi secara lokal, didistribusikan melalui jaringan; contoh klasiknya adalah Arsitektur Tingkat Tinggi.
Pemodelan dan simulasi sebagai layanan adalah di mana simulasi diakses sebagai layanan melalui web.
Pemodelan, simulasi yang dapat dioperasikan, dan permainan serius adalah di mana pendekatan permainan serius (misalnya mesin permainan dan metode keterlibatan) diintegrasikan dengan simulasi yang dapat dioperasikan.
Keakuratan simulasi digunakan untuk menggambarkan keakuratan simulasi dan seberapa dekat simulasi tersebut meniru kehidupan nyata. Ketepatan secara luas diklasifikasikan sebagai salah satu dari tiga kategori: rendah, sedang, dan tinggi. Deskripsi spesifik dari tingkat ketepatan tergantung pada interpretasi, tetapi generalisasi berikut ini dapat dibuat:
- Rendah - simulasi minimum yang diperlukan agar sistem merespons untuk menerima input dan memberikan output
- Sedang - merespons secara otomatis terhadap rangsangan, dengan akurasi yang terbatas
- Tinggi - hampir tidak dapat dibedakan atau sedekat mungkin dengan sistem nyata
- Lingkungan sintetis adalah simulasi komputer yang dapat dimasukkan dalam simulasi human-in-the-loop.
Simulasi dalam analisis kegagalan mengacu pada simulasi di mana kita menciptakan lingkungan/kondisi untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan peralatan. Ini bisa menjadi metode terbaik dan tercepat untuk mengidentifikasi penyebab kegagalan.
Simulasi komputer
Simulasi komputer (atau "sim") adalah upaya untuk memodelkan situasi kehidupan nyata atau hipotesis pada komputer sehingga dapat dipelajari untuk melihat bagaimana sistem bekerja. Dengan mengubah variabel dalam simulasi, prediksi dapat dibuat tentang perilaku sistem. Ini adalah alat untuk menyelidiki perilaku sistem yang diteliti secara virtual.
Simulasi komputer telah menjadi bagian yang berguna untuk memodelkan banyak sistem alam dalam fisika, kimia dan biologi, dan sistem manusia dalam ekonomi dan ilmu sosial (misalnya, sosiologi komputasi) serta teknik untuk mendapatkan wawasan tentang pengoperasian sistem tersebut. Contoh yang baik dari kegunaan penggunaan komputer untuk melakukan simulasi dapat ditemukan dalam bidang simulasi lalu lintas jaringan. Dalam simulasi tersebut, perilaku model akan mengubah setiap simulasi sesuai dengan set parameter awal yang diasumsikan untuk lingkungan.
Secara tradisional, pemodelan formal sistem telah melalui model matematika, yang mencoba untuk menemukan solusi analitis yang memungkinkan prediksi perilaku sistem dari serangkaian parameter dan kondisi awal. Simulasi komputer sering digunakan sebagai tambahan, atau pengganti, pemodelan sistem yang tidak dapat diselesaikan dengan solusi analitik bentuk tertutup yang sederhana. Ada banyak jenis simulasi komputer yang berbeda, fitur umum yang dimiliki semuanya adalah upaya untuk menghasilkan sampel skenario representatif untuk model di mana pencacahan lengkap dari semua keadaan yang mungkin akan menjadi penghalang atau tidak mungkin.
Beberapa paket perangkat lunak tersedia untuk menjalankan pemodelan simulasi berbasis komputer (misalnya simulasi Monte Carlo, pemodelan stokastik, pemodelan multimetode) yang membuat semua pemodelan menjadi hampir mudah.Penggunaan istilah "simulasi komputer" secara modern dapat mencakup hampir semua representasi berbasis komputer.
Ilmu komputer
Dalam ilmu komputer, simulasi memiliki beberapa arti khusus: Alan Turing menggunakan istilah simulasi untuk merujuk pada apa yang terjadi ketika sebuah mesin universal mengeksekusi tabel transisi keadaan (dalam terminologi modern, komputer menjalankan sebuah program) yang menggambarkan transisi keadaan, input dan output dari sebuah mesin keadaan diskrit. Komputer mensimulasikan mesin tersebut. Oleh karena itu, dalam ilmu komputer teoretis, istilah simulasi adalah hubungan antara sistem transisi keadaan, yang berguna dalam studi semantik operasional.
Secara kurang teoritis, aplikasi yang menarik dari simulasi komputer adalah mensimulasikan komputer menggunakan komputer. Dalam arsitektur komputer, jenis simulator, biasanya disebut emulator, sering digunakan untuk menjalankan program yang harus berjalan pada beberapa jenis komputer yang tidak nyaman (misalnya, komputer yang baru dirancang yang belum dibangun atau komputer usang yang tidak lagi tersedia), atau dalam lingkungan pengujian yang dikontrol dengan ketat (lihat Simulator arsitektur komputer dan Virtualisasi platform). Sebagai contoh, simulator telah digunakan untuk men-debug program mikro atau terkadang program aplikasi komersial, sebelum program diunduh ke mesin target. Karena pengoperasian komputer disimulasikan, semua informasi tentang pengoperasian komputer tersedia secara langsung untuk pemrogram, dan kecepatan serta eksekusi simulasi dapat divariasikan sesuka hati.
Simulator juga dapat digunakan untuk menginterpretasikan pohon kesalahan, atau menguji desain logika VLSI sebelum dibuat. Simulasi simbolik menggunakan variabel untuk mewakili nilai yang tidak diketahui.Dalam bidang optimasi, simulasi proses fisik sering digunakan bersama dengan komputasi evolusioner untuk mengoptimalkan strategi kontrol.
Simulasi dalam pendidikan dan pelatihan
Simulasi digunakan secara luas untuk tujuan pendidikan. Ini digunakan untuk kasus-kasus di mana sangat mahal atau terlalu berbahaya untuk mengizinkan peserta pelatihan menggunakan peralatan nyata di dunia nyata. Dalam situasi seperti itu, mereka akan menghabiskan waktu untuk mempelajari pelajaran berharga di lingkungan virtual yang "aman" namun tetap merasakan pengalaman yang nyata (atau setidaknya itulah tujuannya). Seringkali kenyamanan ini memungkinkan terjadinya kesalahan selama pelatihan untuk sistem yang sangat penting bagi keselamatan.
Simulasi dalam pendidikan agak mirip dengan simulasi pelatihan. Simulasi berfokus pada tugas-tugas tertentu. Istilah 'dunia mikro' digunakan untuk merujuk pada simulasi pendidikan yang memodelkan beberapa konsep abstrak daripada mensimulasikan objek atau lingkungan yang realistis, atau dalam beberapa kasus memodelkan lingkungan dunia nyata dengan cara yang sederhana untuk membantu peserta didik mengembangkan pemahaman tentang konsep-konsep utama. Biasanya, pengguna dapat membuat semacam konstruksi di dalam dunia mikro yang akan berperilaku sesuai dengan konsep yang dimodelkan. Seymour Papert adalah salah satu orang pertama yang menganjurkan nilai dunia mikro, dan lingkungan pemrograman Logo yang dikembangkan oleh Papert adalah salah satu dunia mikro yang paling terkenal.
Simulasi manajemen proyek semakin banyak digunakan untuk melatih siswa dan profesional dalam seni dan ilmu manajemen proyek. Menggunakan simulasi untuk pelatihan manajemen proyek dapat meningkatkan retensi pembelajaran dan meningkatkan proses pembelajaran.
Simulasi sosial dapat digunakan di ruang kelas ilmu sosial untuk mengilustrasikan proses sosial dan politik dalam mata pelajaran antropologi, ekonomi, sejarah, ilmu politik, atau sosiologi, biasanya di tingkat sekolah menengah atau universitas. Misalnya, simulasi kewarganegaraan, di mana para peserta mengambil peran dalam simulasi masyarakat, atau simulasi hubungan internasional di mana para peserta terlibat dalam negosiasi, pembentukan aliansi, perdagangan, diplomasi, dan penggunaan kekuatan. Simulasi semacam itu dapat didasarkan pada sistem politik fiktif, atau didasarkan pada peristiwa saat ini atau sejarah. Contoh yang terakhir adalah seri permainan edukasi sejarah Reacting to the Past dari Barnard College. National Science Foundation juga telah mendukung pembuatan permainan bereaksi yang membahas pendidikan sains dan matematika. Dalam simulasi media sosial, para peserta melatih komunikasi dengan para pengkritik dan pemangku kepentingan lainnya dalam lingkungan pribadi.
Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan penggunaan simulasi sosial untuk pelatihan staf di lembaga-lembaga bantuan dan pembangunan. Simulasi Carana, misalnya, pertama kali dikembangkan oleh Program Pembangunan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNDP), dan sekarang digunakan dalam bentuk yang sudah direvisi oleh Bank Dunia untuk melatih staf dalam menangani negara-negara yang rapuh dan terkena dampak konflik.
Penggunaan militer untuk simulasi sering kali melibatkan pesawat terbang atau kendaraan tempur lapis baja, tetapi juga dapat menargetkan senjata kecil dan pelatihan sistem senjata lainnya. Secara khusus, rentang senjata api virtual telah menjadi norma dalam sebagian besar proses pelatihan militer dan ada sejumlah besar data yang menunjukkan bahwa ini adalah alat yang berguna bagi para profesional bersenjata.
Simulator perawatan kesehatan klinis
Simulator perawatan kesehatan klinis semakin banyak dikembangkan dan digunakan untuk mengajarkan prosedur terapeutik dan diagnostik serta konsep medis dan pengambilan keputusan kepada personel dalam profesi kesehatan. Simulator telah dikembangkan untuk prosedur pelatihan mulai dari yang paling dasar seperti pengambilan darah, hingga operasi laparoskopi dan perawatan trauma. Simulator juga penting untuk membantu pembuatan prototipe perangkat baru untuk masalah teknik biomedis. Saat ini, simulator digunakan untuk meneliti dan mengembangkan alat untuk terapi baru, perawatan dan diagnosis dini dalam dunia kedokteran.
Banyak simulator medis melibatkan komputer yang terhubung ke simulasi plastik dari anatomi yang relevan.[rujukan] Simulator canggih jenis ini menggunakan manekin seukuran manusia yang merespons obat yang disuntikkan dan dapat diprogram untuk membuat simulasi keadaan darurat yang mengancam jiwa.
Dalam simulasi lain, komponen visual dari prosedur direproduksi dengan teknik grafis komputer, sementara komponen berbasis sentuhan direproduksi dengan perangkat umpan balik haptic yang dikombinasikan dengan rutinitas simulasi fisik yang dikomputasi sebagai respons terhadap tindakan pengguna. Simulasi medis semacam ini sering kali menggunakan pemindaian CT atau MRI 3D dari data pasien untuk meningkatkan realisme. Beberapa simulasi medis dikembangkan untuk didistribusikan secara luas (seperti simulasi yang diaktifkan di web dan simulasi prosedural yang dapat dilihat melalui browser web standar) dan dapat berinteraksi menggunakan antarmuka komputer standar, seperti keyboard dan mouse.
Simulasi dan manufaktur
Simulasi manufaktur merupakan salah satu aplikasi simulasi yang paling penting. Teknik ini merupakan alat yang berharga yang digunakan oleh para insinyur ketika mengevaluasi efek investasi modal dalam peralatan dan fasilitas fisik seperti pabrik, gudang, dan pusat distribusi. Simulasi dapat digunakan untuk memprediksi kinerja sistem yang sudah ada atau yang direncanakan dan untuk membandingkan solusi alternatif untuk masalah desain tertentu.
Tujuan penting lain dari simulasi dalam sistem manufaktur adalah untuk mengukur kinerja sistem. Ukuran umum dari kinerja sistem meliputi yang berikut ini:
- Throughput di bawah beban rata-rata dan beban puncak
- Waktu siklus sistem (berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi satu bagian)
- Penggunaan sumber daya, tenaga kerja, dan mesin
- Kemacetan dan titik tersendat
- Antrian di lokasi kerja
- Antrian dan penundaan yang disebabkan oleh perangkat dan sistem penanganan material
- Kebutuhan penyimpanan WIP
- Kebutuhan staf
- Efektivitas sistem penjadwalan
- Efektivitas sistem kontrol
Biomekanik
Simulator biomekanik adalah platform simulasi untuk membuat model mekanis dinamis yang dibuat dari kombinasi benda kaku dan dapat berubah bentuk, sambungan, batasan, dan berbagai aktuator gaya. Simulator ini dikhususkan untuk membuat model biomekanik dari struktur anatomi manusia, dengan tujuan untuk mempelajari fungsinya dan pada akhirnya membantu dalam desain dan perencanaan perawatan medis.
Simulator biomekanik digunakan untuk menganalisis dinamika berjalan, mempelajari performa olahraga, mensimulasikan prosedur bedah, menganalisis beban sendi, mendesain perangkat medis, dan menganimasikan gerakan manusia dan hewan. Simulator neuromekanik yang menggabungkan simulasi jaringan saraf yang realistis secara biomekanik dan biologis. Hal ini memungkinkan pengguna untuk menguji hipotesis tentang dasar saraf perilaku dalam lingkungan virtual 3-D yang akurat secara fisik.
Disadur dari: en.wikipedia.org