Una simulación es una representación imitativa de un proceso o sistema que podría existir en el mundo real. [1] [2] [3] En este sentido amplio, la simulación a menudo se puede usar indistintamente con el modelo . [2] A veces se hace una clara distinción entre los dos términos, en los que las simulaciones requieren el uso de modelos; el modelo representa las características o comportamientos clave del sistema o proceso seleccionado, mientras que la simulación representa la evolución del modelo a lo largo del tiempo. [3] Otra forma de distinguir entre los términos es definir la simulación como experimentación con la ayuda de un modelo. [4] Esta definición incluye simulaciones independientes del tiempo. A menudo, se utilizan computadoras para ejecutar la simulación .
La simulación se utiliza en muchos contextos, como la simulación de tecnología para ajustar u optimizar el rendimiento, ingeniería de seguridad , pruebas, capacitación, educación y videojuegos. La simulación también se utiliza con el modelado científico de sistemas naturales o sistemas humanos para obtener información sobre su funcionamiento, [5] como en economía. La simulación se puede utilizar para mostrar los posibles efectos reales de condiciones y cursos de acción alternativos. La simulación también se utiliza cuando no se puede utilizar el sistema real, porque puede que no sea accesible, porque puede ser peligroso o inaceptable utilizarlo, o porque se está diseñando pero aún no se ha construido, o simplemente puede que no exista. [6]
Las cuestiones clave en el modelado y la simulación incluyen la adquisición de fuentes válidas de información sobre la selección relevante de características y comportamientos clave utilizados para construir el modelo, el uso de aproximaciones y supuestos simplificadores dentro del modelo, y la fidelidad y validez de los resultados de la simulación. Los procedimientos y protocolos para la verificación y validación de modelos son un campo continuo de estudio, refinamiento, investigación y desarrollo académico en la tecnología o práctica de las simulaciones, particularmente en el trabajo de simulación por computadora.
Históricamente, las simulaciones utilizadas en diferentes campos se desarrollaron en gran medida de forma independiente, pero los estudios del siglo XX sobre teoría de sistemas y cibernética , combinados con el uso generalizado de computadoras en todos esos campos, han llevado a cierta unificación y a una visión más sistemática del concepto.
La simulación física se refiere a la simulación en la que los objetos físicos se sustituyen por objetos reales (algunos círculos [7] usan el término para simulaciones por computadora que modelan leyes de la física seleccionadas, pero este artículo no lo hace). Estos objetos físicos a menudo se eligen porque son más pequeños o más baratos que el objeto o sistema real.
La simulación interactiva es un tipo especial de simulación física, a menudo denominada simulación humana en el circuito , en la que las simulaciones físicas incluyen operadores humanos, como en un simulador de vuelo , un simulador de navegación o un simulador de conducción .
La simulación continua es una simulación basada en pasos de tiempo continuo en lugar de pasos de tiempo discreto , utilizando integración numérica de ecuaciones diferenciales . [8]
La simulación de eventos discretos estudia sistemas cuyos estados cambian sus valores sólo en momentos discretos. [9] Por ejemplo, una simulación de una epidemia podría cambiar el número de personas infectadas en instantes en que los individuos susceptibles se infectan o cuando los individuos infectados se recuperan.
La simulación estocástica es una simulación donde alguna variable o proceso está sujeto a variaciones aleatorias y se proyecta mediante técnicas de Monte Carlo utilizando números pseudoaleatorios. Por lo tanto, las ejecuciones replicadas con las mismas condiciones límite producirán resultados diferentes dentro de una banda de confianza específica. [8]
La simulación determinista es una simulación que no es estocástica: por tanto, las variables están reguladas por algoritmos deterministas. Por lo tanto, las ejecuciones replicadas a partir de las mismas condiciones de contorno siempre producen resultados idénticos.
La simulación híbrida (o simulación combinada) corresponde a una combinación entre simulación de eventos continuos y discretos y da como resultado la integración numérica de las ecuaciones diferenciales entre dos eventos secuenciales para reducir el número de discontinuidades. [10]
Una simulación independiente es una simulación que se ejecuta en una única estación de trabajo.
Ala simulación distribuida es aquella que utiliza más de una computadora simultáneamente para garantizar el acceso desde/hacia diferentes recursos (por ejemplo, múltiples usuarios que operan diferentes sistemas o conjuntos de datos distribuidos); un ejemplo clásico esla simulación interactiva distribuida(DIS).[11]
La simulación paralela acelera la ejecución de una simulación al distribuir simultáneamente su carga de trabajo entre múltiples procesadores, como en la Computación de Alto Rendimiento . [12]
La simulación interoperable es aquella en la que múltiples modelos, simuladores (a menudo definidos como federados) interoperan localmente, distribuidos en una red; un ejemplo clásico es la arquitectura de alto nivel . [13] [14]
El modelado y la simulación como servicio es donde se accede a la simulación como servicio a través de la web. [15]
El modelado, la simulación interoperable y los juegos serios es donde los enfoques de los juegos serios (por ejemplo, motores de juego y métodos de participación) se integran con la simulación interoperable. [dieciséis]
La fidelidad de la simulación se utiliza para describir la precisión de una simulación y qué tan cerca imita a su contraparte de la vida real. La fidelidad se clasifica en términos generales en una de tres categorías: baja, media y alta. Las descripciones específicas de los niveles de fidelidad están sujetas a interpretación, pero se pueden hacer las siguientes generalizaciones:
Un entorno sintético es una simulación por computadora que se puede incluir en simulaciones humanas en el circuito. [19]
La simulación en el análisis de fallas se refiere a la simulación en la que creamos entornos/condiciones para identificar la causa de la falla del equipo. Este puede ser el método mejor y más rápido para identificar la causa de la falla.
Una simulación por computadora (o "sim") es un intento de modelar una situación hipotética o de la vida real en una computadora para que pueda estudiarse y ver cómo funciona el sistema. Al cambiar las variables en la simulación, se pueden hacer predicciones sobre el comportamiento del sistema. Es una herramienta para investigar virtualmente el comportamiento del sistema en estudio. [3]
La simulación por computadora se ha convertido en una parte útil del modelado de muchos sistemas naturales en física , química y biología , [20] y de sistemas humanos en economía y ciencias sociales (por ejemplo, sociología computacional ), así como en ingeniería, para obtener información sobre el funcionamiento de esos sistemas. . Un buen ejemplo de la utilidad de utilizar ordenadores para simular se puede encontrar en el campo de la simulación del tráfico de red . En tales simulaciones, el comportamiento del modelo cambiará en cada simulación de acuerdo con el conjunto de parámetros iniciales supuestos para el entorno.
Tradicionalmente, el modelado formal de sistemas se ha realizado mediante un modelo matemático , que intenta encontrar soluciones analíticas que permitan predecir el comportamiento del sistema a partir de un conjunto de parámetros y condiciones iniciales. La simulación por computadora se utiliza a menudo como complemento o sustitución de sistemas de modelado para los cuales no son posibles soluciones analíticas simples y cerradas . Hay muchos tipos diferentes de simulación por computadora, la característica común que todos comparten es el intento de generar una muestra de escenarios representativos para un modelo en el que una enumeración completa de todos los estados posibles sería prohibitiva o imposible.
Existen varios paquetes de software para ejecutar modelos de simulación basados en computadora (por ejemplo, simulación Monte Carlo , modelado estocástico , modelado multimétodo) que hacen que todo el modelado sea casi sin esfuerzo.
El uso moderno del término "simulación por computadora" puede abarcar prácticamente cualquier representación basada en computadora.
En informática , la simulación tiene algunos significados especializados: Alan Turing usó el término simulación para referirse a lo que sucede cuando una máquina universal ejecuta una tabla de transición de estados (en terminología moderna, una computadora ejecuta un programa) que describe las transiciones de estado, entradas y salidas. de una máquina de estados discretos en cuestión. [21] La computadora simula la máquina en cuestión. En consecuencia, en informática teórica el término simulación es una relación entre sistemas de transición de estados , útil en el estudio de la semántica operativa .
De manera menos teórica, una aplicación interesante de la simulación por computadora es simular computadoras usando computadoras. En arquitectura de computadoras , un tipo de simulador, típicamente llamado emulador , se utiliza a menudo para ejecutar un programa que tiene que ejecutarse en algún tipo de computadora inconveniente (por ejemplo, una computadora de nuevo diseño que aún no se ha construido o una computadora obsoleta que ya no está disponible), o en un entorno de prueba estrictamente controlado (consulte Simulador de arquitectura informática y Virtualización de plataforma ). Por ejemplo, se han utilizado simuladores para depurar un microprograma o, a veces, programas de aplicación comerciales, antes de que el programa se descargue en la máquina de destino. Dado que el funcionamiento de la computadora es simulado, toda la información sobre el funcionamiento de la computadora está directamente disponible para el programador, y la velocidad y ejecución de la simulación se pueden variar a voluntad.
Los simuladores también se pueden utilizar para interpretar árboles de fallas o probar diseños lógicos VLSI antes de construirlos. La simulación simbólica utiliza variables para representar valores desconocidos.
En el campo de la optimización , las simulaciones de procesos físicos se utilizan a menudo junto con la computación evolutiva para optimizar las estrategias de control.
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La simulación se utiliza ampliamente con fines educativos. Se utiliza en casos en los que resulta prohibitivamente caro o simplemente demasiado peligroso permitir a los alumnos utilizar el equipo real en el mundo real. En tales situaciones, pasarán tiempo aprendiendo lecciones valiosas en un entorno virtual "seguro" y al mismo tiempo viviendo una experiencia realista (o al menos ese es el objetivo). A menudo lo conveniente es permitir errores durante el entrenamiento de un sistema crítico para la seguridad.
Las simulaciones en educación son algo así como simulaciones de entrenamiento. Se centran en tareas específicas. El término "micromundo" se utiliza para referirse a simulaciones educativas que modelan algún concepto abstracto en lugar de simular un objeto o entorno realista, o en algunos casos modelan un entorno del mundo real de una manera simplista para ayudar al alumno a desarrollar una comprensión de los conceptos claves. Normalmente, un usuario puede crear algún tipo de construcción dentro del micromundo que se comportará de forma coherente con los conceptos que se están modelando. Seymour Papert fue uno de los primeros en defender el valor de los micromundos, y el entorno de programación Logo desarrollado por Papert es uno de los micromundos más conocidos.
La simulación de gestión de proyectos se utiliza cada vez más para formar a estudiantes y profesionales en el arte y la ciencia de la gestión de proyectos. El uso de la simulación para la formación en gestión de proyectos mejora la retención del aprendizaje y mejora el proceso de aprendizaje. [22] [23]
Las simulaciones sociales se pueden utilizar en las aulas de ciencias sociales para ilustrar procesos sociales y políticos en cursos de antropología, economía, historia, ciencias políticas o sociología, generalmente a nivel de escuela secundaria o universidad. Estos pueden, por ejemplo, tomar la forma de simulaciones cívicas, en las que los participantes asumen roles en una sociedad simulada, o simulaciones de relaciones internacionales en las que los participantes participan en negociaciones, formación de alianzas, comercio, diplomacia y uso de la fuerza. Estas simulaciones podrían basarse en sistemas políticos ficticios o en acontecimientos actuales o históricos. Un ejemplo de esto último sería la serie de juegos educativos históricos Reacting to the Past de Barnard College . [24] La Fundación Nacional de Ciencias también ha apoyado la creación de juegos de reacción que abordan la educación científica y matemática. [25] En simulaciones de redes sociales, los participantes entrenan la comunicación con críticos y otras partes interesadas en un entorno privado.
En los últimos años, ha habido un uso cada vez mayor de simulaciones sociales para la capacitación del personal en agencias de ayuda y desarrollo. La simulación Carana, por ejemplo, fue desarrollada por primera vez por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo y ahora el Banco Mundial la utiliza en una forma muy revisada para capacitar al personal para tratar con países frágiles y afectados por conflictos. [26]
Los usos militares de la simulación a menudo implican aviones o vehículos de combate blindados, pero también pueden tener como objetivo el entrenamiento con armas pequeñas y otros sistemas de armas. En concreto, los campos de tiro virtuales se han convertido en la norma en la mayoría de los procesos de entrenamiento militar y existe una cantidad importante de datos que sugieren que se trata de una herramienta útil para los profesionales armados. [27]
Una simulación virtual es una categoría de simulación que utiliza equipos de simulación para crear un mundo simulado para el usuario. Las simulaciones virtuales permiten a los usuarios interactuar con un mundo virtual . Los mundos virtuales operan sobre plataformas de componentes integrados de software y hardware. De esta manera, el sistema puede aceptar entradas del usuario (por ejemplo, seguimiento corporal, reconocimiento de voz/sonido, controladores físicos) y producir resultados para el usuario (por ejemplo, visualización visual, visualización auditiva, visualización háptica). [28] Las simulaciones virtuales utilizan los modos de interacción antes mencionados para producir una sensación de inmersión para el usuario.
Existe una amplia variedad de hardware de entrada disponible para aceptar entradas del usuario para simulaciones virtuales. La siguiente lista describe brevemente varios de ellos:
La investigación sobre futuros sistemas de entrada es muy prometedora para las simulaciones virtuales. Sistemas como las interfaces cerebro-computadora (BCI) ofrecen la capacidad de aumentar aún más el nivel de inmersión para los usuarios de simulación virtual. Lee, Keinrath, Scherer, Bischof, Pfurtscheller [29] demostraron que se podía entrenar a sujetos ingenuos para que utilizaran un BCI para navegar por un apartamento virtual con relativa facilidad. Utilizando el BCI, los autores descubrieron que los sujetos podían navegar libremente por el entorno virtual con un esfuerzo relativamente mínimo. Es posible que este tipo de sistemas se conviertan en modalidades de entrada estándar en futuros sistemas de simulación virtual.
Existe una amplia variedad de hardware de salida disponible para ofrecer un estímulo a los usuarios en simulaciones virtuales. La siguiente lista describe brevemente varios de ellos:
Cada vez se desarrollan y utilizan más simuladores de atención sanitaria clínica para enseñar procedimientos terapéuticos y de diagnóstico, así como conceptos médicos y toma de decisiones al personal de las profesiones sanitarias. Se han desarrollado simuladores para procedimientos de entrenamiento que van desde conceptos básicos como extracción de sangre hasta cirugía laparoscópica [31] y atención traumatológica. También son importantes para ayudar en la creación de prototipos de nuevos dispositivos [32] para problemas de ingeniería biomédica. Actualmente, los simuladores se aplican a la investigación y desarrollo de herramientas para nuevas terapias, [33] tratamientos [34] y diagnóstico precoz [35] en medicina.
Muchos simuladores médicos utilizan un ordenador conectado a una simulación plástica de la anatomía correspondiente. [ cita necesaria ] Los simuladores sofisticados de este tipo emplean un maniquí de tamaño natural que responde a drogas inyectadas y puede programarse para crear simulaciones de emergencias potencialmente mortales.
En otras simulaciones, los componentes visuales del procedimiento se reproducen mediante técnicas de gráficos por computadora , mientras que los componentes táctiles se reproducen mediante dispositivos de retroalimentación háptica combinados con rutinas de simulación física calculadas en respuesta a las acciones del usuario. Las simulaciones médicas de este tipo a menudo utilizan tomografías computarizadas o resonancias magnéticas en 3D de los datos del paciente para mejorar el realismo. Algunas simulaciones médicas se desarrollan para distribuirse ampliamente (como las simulaciones habilitadas para la web [36] y las simulaciones de procedimientos [37] que se pueden ver a través de navegadores web estándar) y se puede interactuar con ellas mediante interfaces de computadora estándar, como el teclado y el mouse. .
Una aplicación médica importante de un simulador (aunque quizás denota un significado ligeramente diferente de simulador ) es el uso de un fármaco placebo , una formulación que simula el fármaco activo en ensayos de eficacia farmacológica.
La seguridad del paciente es una preocupación en la industria médica. Se sabe que los pacientes sufren lesiones e incluso la muerte debido a errores de gestión y a la falta de los mejores estándares de atención y formación. Según Building a National Agenda for Simulation-Based Medical Education (Eder-Van Hook, Jackie, 2004), "la capacidad de un proveedor de atención médica para reaccionar con prudencia en una situación inesperada es uno de los factores más críticos para crear un resultado positivo en la educación médica". emergencia, independientemente de si ocurre en el campo de batalla, en la autopista o en la sala de emergencias de un hospital". Eder-Van Hook (2004) también señaló que los errores médicos matan hasta 98.000 personas con un costo estimado de entre 37 y 50 millones de dólares y de 17 a 29 mil millones de dólares por año en eventos adversos prevenibles.
La simulación se utiliza para estudiar la seguridad del paciente, así como para formar a profesionales médicos. [38] Estudiar la seguridad del paciente y las intervenciones de seguridad en la atención médica es un desafío, porque falta control experimental (es decir, complejidad del paciente, variaciones del sistema/proceso) para ver si una intervención marcó una diferencia significativa (Groves & Manges, 2017). [39] Un ejemplo de simulación innovadora para estudiar la seguridad del paciente proviene de la investigación de enfermería. Groves et al. (2016) utilizaron una simulación de alta fidelidad para examinar los comportamientos de enfermería orientados a la seguridad durante momentos como el informe de cambio de turno . [38]
Sin embargo, el valor de las intervenciones de simulación para trasladarlas a la práctica clínica aún es discutible. [40] Como afirma Nishisaki, "existe buena evidencia de que el entrenamiento con simulación mejora la autoeficacia y competencia del proveedor y del equipo en maniquíes. También hay buena evidencia de que la simulación de procedimientos mejora el desempeño operativo real en entornos clínicos". [40] Sin embargo, es necesario contar con pruebas mejoradas que demuestren que la capacitación en gestión de recursos de la tripulación mediante simulación. [40] Uno de los mayores desafíos es demostrar que la simulación de equipos mejora el desempeño operativo del equipo al lado de la cama. [41] Aunque la evidencia de que el entrenamiento basado en simulación realmente mejora el resultado del paciente ha tardado en acumularse, hoy en día la capacidad de la simulación para proporcionar una experiencia práctica que se traslada al quirófano ya no está en duda. [42] [43] [44]
Uno de los factores más importantes que podría afectar la capacidad de que la capacitación influya en el trabajo de los profesionales al lado de la cama es la capacidad de empoderar al personal de primera línea (Stewart, Manges, Ward, 2015). [41] [45] Otro ejemplo de un intento de mejorar la seguridad del paciente mediante el uso de simulaciones de capacitación es la atención al paciente para brindar un servicio justo a tiempo o justo en el lugar. Esta capacitación consta de 20 minutos de capacitación simulada justo antes de que los trabajadores se presenten al turno. Un estudio encontró que el entrenamiento justo a tiempo mejoraba la transición a la cama. La conclusión, según lo informado en el trabajo de Nishisaki (2008), fue que el entrenamiento con simulación mejoró la participación de los residentes en casos reales; pero no sacrificó la calidad del servicio. Por lo tanto, se podría plantear la hipótesis de que al aumentar el número de residentes altamente capacitados mediante el uso de capacitación con simulación, la capacitación con simulación, de hecho, aumenta la seguridad del paciente.
Los primeros simuladores médicos eran modelos sencillos de pacientes humanos. [46]
Desde la antigüedad, estas representaciones en arcilla y piedra se utilizaron para demostrar las características clínicas de las enfermedades y sus efectos en los humanos. Se han encontrado modelos en muchas culturas y continentes. Estos modelos se han utilizado en algunas culturas (por ejemplo, la cultura china) como instrumento de " diagnóstico ", que permite a las mujeres consultar a médicos varones manteniendo al mismo tiempo las leyes sociales de la modestia. Hoy en día se utilizan modelos para ayudar a los estudiantes a aprender la anatomía del sistema musculoesquelético y los sistemas de órganos. [46]
En 2002, se formó la Sociedad para la Simulación en Atención Médica (SSH) para convertirse en líder en avances interprofesionales internacionales en la aplicación de la simulación médica en la atención médica [47].
McGaghie et al. reconocieron la necesidad de un "mecanismo uniforme para educar, evaluar y certificar instructores de simulación para la profesión de atención médica". en su revisión crítica de la investigación en educación médica basada en simulación. [48] En 2012, la SSH puso a prueba dos nuevas certificaciones para brindar reconocimiento a los educadores en un esfuerzo por satisfacer esta necesidad. [49]
Los modelos activos que intentan reproducir la anatomía o fisiología viva son desarrollos recientes. El famoso maniquí "Harvey" fue desarrollado en la Universidad de Miami y es capaz de recrear muchos de los hallazgos físicos del examen de cardiología , incluida la palpación , la auscultación y la electrocardiografía . [50]
Más recientemente, se han desarrollado modelos interactivos que responden a acciones realizadas por un estudiante o un médico. [50] Hasta hace poco, estas simulaciones eran programas de computadora bidimensionales que actuaban más como un libro de texto que como un paciente. Las simulaciones por computadora tienen la ventaja de permitir al estudiante emitir juicios y también cometer errores. El proceso de aprendizaje iterativo a través de la evaluación, la toma de decisiones y la corrección de errores crea un entorno de aprendizaje mucho más sólido que la instrucción pasiva.
Los simuladores se han propuesto como una herramienta ideal para la evaluación de las habilidades clínicas de los estudiantes. [51] Para los pacientes, la "ciberterapia" se puede utilizar para sesiones que simulen experiencias traumáticas, desde miedo a las alturas hasta ansiedad social. [52]
Se han utilizado ampliamente pacientes programados y situaciones clínicas simuladas, incluidos simulacros de desastres, para educación y evaluación. Estas simulaciones "realistas" son caras y carecen de reproducibilidad. Un simulador "3Di" completamente funcional sería la herramienta más específica disponible para la enseñanza y medición de habilidades clínicas. Se han aplicado plataformas de juegos para crear estos entornos médicos virtuales para crear un método interactivo para el aprendizaje y la aplicación de información en un contexto clínico. [53] [54]
Las simulaciones inmersivas del estado de una enfermedad permiten a un médico o profesional de la salud experimentar cómo se siente realmente una enfermedad. Utilizando sensores y transductores, se pueden transmitir efectos sintomáticos a un participante, permitiéndole experimentar el estado de la enfermedad del paciente.
Un simulador de este tipo cumple los objetivos de un examen objetivo y estandarizado de competencia clínica. [55] Este sistema es superior a los exámenes que utilizan " pacientes estándar " porque permite la medición cuantitativa de la competencia, además de reproducir los mismos hallazgos objetivos. [56]
La simulación en el entretenimiento abarca muchas industrias grandes y populares, como el cine, la televisión, los videojuegos (incluidos los juegos serios ) y las atracciones en parques temáticos. Aunque se cree que la simulación moderna tiene sus raíces en la formación y el ejército, en el siglo XX también se convirtió en un conducto para empresas de naturaleza más hedonista.
Es posible que el primer juego de simulación haya sido creado ya en 1947 por Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann. Este era un juego sencillo que simulaba el disparo de un misil contra un objetivo. La curva del misil y su velocidad se podían ajustar mediante varios botones. En 1958, Willy Higginbotham creó un juego de computadora llamado Tennis for Two que simulaba un juego de tenis entre dos jugadores que podían jugar al mismo tiempo usando controles manuales y se mostraba en un osciloscopio. [57] Este fue uno de los primeros videojuegos electrónicos en utilizar una pantalla gráfica.
Las imágenes generadas por computadora se utilizaron en la película para simular objetos ya en 1972 en A Computer Animated Hand , partes de las cuales se mostraron en la pantalla grande en la película Futureworld de 1976 . A esto le siguió la "computadora de objetivos" que el joven Skywalker apaga en la película Star Wars de 1977 .
La película Tron (1982) fue la primera en utilizar imágenes generadas por computadora durante más de un par de minutos. [58]
Los avances tecnológicos de la década de 1980 hicieron que la simulación 3D se utilizara más ampliamente y comenzó a aparecer en películas y juegos de computadora como Atari's Battlezone (1980) y Acornsoft 's Elite (1984), uno de los primeros juegos de estructura alámbrica. Juegos de gráficos 3D para ordenadores domésticos .
Los avances tecnológicos de la década de 1980 hicieron que la computadora fuera más asequible y más capaz que en décadas anteriores, [59] lo que facilitó el surgimiento de computadoras como la Xbox. Las primeras consolas de videojuegos lanzadas en la década de 1970 y principios de la de 1980 fueron víctimas de la crisis de la industria en 1983, pero en 1985, Nintendo lanzó Nintendo Entertainment System (NES), que se convirtió en una de las consolas más vendidas en la historia de los videojuegos. [60] En la década de 1990, los juegos de computadora se hicieron muy populares con el lanzamiento de juegos como Los Sims y Command & Conquer y el poder aún creciente de las computadoras de escritorio. Hoy en día, millones de personas en todo el mundo juegan a juegos de simulación por ordenador como World of Warcraft .
En 1993, la película Jurassic Park se convirtió en la primera película popular en utilizar ampliamente gráficos generados por computadora, integrando dinosaurios simulados casi a la perfección en escenas de acción real.
Este evento transformó la industria cinematográfica; En 1995, la película Toy Story fue la primera en utilizar únicamente imágenes generadas por computadora y, en el nuevo milenio, los gráficos generados por computadora fueron la principal opción para los efectos especiales en las películas. [61]
La llegada de la cinematografía virtual a principios de la década de 2000 ha provocado una explosión de películas que hubieran sido imposibles de filmar sin ella. Ejemplos clásicos son los dobles digitales de Neo, Smith y otros personajes en las secuelas de Matrix y el uso extensivo de tomas de cámara físicamente imposibles en la trilogía de El Señor de los Anillos .
La terminal en Pan Am (serie de televisión) ya no existía durante el rodaje de esta serie transmitida en 2011-2012, lo cual no fue un problema ya que la crearon en cinematografía virtual utilizando la búsqueda y combinación automatizada de puntos de vista junto con la composición de imágenes reales y simuladas. que ha sido el sustento del artista cinematográfico en los estudios cinematográficos y sus alrededores desde principios de la década de 2000.
Las imágenes generadas por computadora son "la aplicación del campo de los gráficos por computadora en 3D a efectos especiales". Esta tecnología se utiliza para efectos visuales porque son de alta calidad, controlables y pueden crear efectos que no serían factibles con ninguna otra tecnología, ya sea por costo, recursos o seguridad. [62] Los gráficos generados por computadora se pueden ver en muchas películas de acción real hoy en día, especialmente en las del género de acción. Además, las imágenes generadas por computadora han suplantado casi por completo la animación dibujada a mano en las películas infantiles, que cada vez más se generan únicamente por computadora. Ejemplos de películas que utilizan imágenes generadas por computadora incluyen Buscando a Nemo , 300 y Iron Man .
Los juegos de simulación , a diferencia de otros géneros de videojuegos y juegos de computadora, representan o simulan un entorno con precisión. Además, representan de forma realista las interacciones entre los personajes jugables y el entorno. Este tipo de juegos suelen ser más complejos en términos de jugabilidad. [63] Los juegos de simulación se han vuelto increíblemente populares entre personas de todas las edades. [64] Los juegos de simulación populares incluyen SimCity y Tiger Woods PGA Tour . También hay juegos de simulador de vuelo y de conducción .
Los simuladores se han utilizado para entretenimiento desde el Link Trainer en la década de 1930. [65] La primera atracción moderna con simulador que se inauguró en un parque temático fue Star Tours de Disney en 1987, seguida pronto por The Funtastic World of Hanna-Barbera de Universal en 1990, que fue la primera atracción realizada íntegramente con gráficos por computadora. [66]
Los paseos en simulador son descendientes de los simuladores de entrenamiento militar y los simuladores comerciales, pero son diferentes en un aspecto fundamental. Mientras que los simuladores de entrenamiento militar reaccionan de manera realista a la entrada del alumno en tiempo real, los simuladores de paseo solo sienten que se mueven de manera realista y se mueven de acuerdo con guiones de movimiento pregrabados. [66] Uno de los primeros paseos en simulador, Star Tours, que costó 32 millones de dólares, utilizó una cabina basada en movimiento hidráulico. El movimiento estaba programado mediante un joystick. Los juegos de simulación actuales, como Las asombrosas aventuras de Spider-Man, incluyen elementos para aumentar la cantidad de inmersión que experimentan los pasajeros, como: imágenes en 3D, efectos físicos (rociar agua o producir aromas) y movimiento a través de un entorno. [67]
La simulación de fabricación representa una de las aplicaciones más importantes de la simulación. Esta técnica representa una herramienta valiosa utilizada por los ingenieros al evaluar el efecto de la inversión de capital en equipos e instalaciones físicas como plantas de fábrica, almacenes y centros de distribución. La simulación se puede utilizar para predecir el desempeño de un sistema existente o planificado y para comparar soluciones alternativas para un problema de diseño particular. [68]
Otro objetivo importante de la simulación en sistemas de fabricación es cuantificar el rendimiento del sistema. Las medidas comunes del rendimiento del sistema incluyen las siguientes: [69]
Un simulador de automóvil brinda la oportunidad de reproducir las características de vehículos reales en un entorno virtual. Replica los factores y condiciones externos con los que interactúa un vehículo, lo que permite al conductor sentirse como si estuviera sentado en la cabina de su propio vehículo. Los escenarios y eventos se replican con suficiente realidad para garantizar que los conductores se sumerjan completamente en la experiencia en lugar de simplemente verla como una experiencia educativa.
El simulador proporciona una experiencia constructiva para el conductor novato y permite que el conductor más maduro realice ejercicios más complejos. Para los conductores novatos, los simuladores de camiones brindan la oportunidad de comenzar su carrera aplicando las mejores prácticas. Para los conductores maduros, la simulación proporciona la capacidad de mejorar la buena conducción o detectar malas prácticas y sugerir los pasos necesarios para tomar medidas correctivas. Para las empresas, supone una oportunidad para formar al personal en habilidades de conducción que consigan reducir costes de mantenimiento, mejorar la productividad y, lo más importante, garantizar la seguridad de sus actuaciones en todas las situaciones posibles.
Un simulador de biomecánica es una plataforma de simulación para crear modelos mecánicos dinámicos construidos a partir de combinaciones de cuerpos, articulaciones, restricciones y varios actuadores de fuerza rígidos y deformables. Está especializado en la creación de modelos biomecánicos de estructuras anatómicas humanas, con la intención de estudiar su función y eventualmente ayudar en el diseño y planificación del tratamiento médico.
Se utiliza un simulador de biomecánica para analizar la dinámica de la marcha, estudiar el rendimiento deportivo, simular procedimientos quirúrgicos, analizar cargas articulares, diseñar dispositivos médicos y animar el movimiento humano y animal.
Un simulador neuromecánico que combina simulación de redes neuronales biomecánica y biológicamente realista. Permite al usuario probar hipótesis sobre la base neuronal del comportamiento en un entorno virtual tridimensional físicamente preciso.
Un simulador de ciudad puede ser un juego de construcción de ciudades , pero también puede ser una herramienta utilizada por los planificadores urbanos para comprender cómo es probable que evolucionen las ciudades en respuesta a diversas decisiones políticas. AnyLogic es un ejemplo de simuladores urbanos modernos a gran escala diseñados para que los utilicen los planificadores urbanos. Los simuladores de ciudades son generalmente simulaciones basadas en agentes con representaciones explícitas del uso del suelo y el transporte. UrbanSim y LEAM son ejemplos de modelos de simulación urbana a gran escala que utilizan las agencias de planificación metropolitana y las bases militares para la planificación del uso del suelo y el transporte .
Existen varias simulaciones con temas navideños, muchas de las cuales se centran en Papá Noel . Un ejemplo de estas simulaciones son los sitios web que afirman permitir al usuario rastrear a Papá Noel. Debido a que Santa es un personaje legendario y no una persona viva y real, es imposible proporcionar información real sobre su ubicación, y servicios como NORAD Tracks Santa y Google Santa Tracker (el primero de los cuales afirma utilizar radar y otras tecnologías para rastrear a Papá Noel) [70] muestran información de ubicación predeterminada y falsa a los usuarios. Otro ejemplo de estas simulaciones son los sitios web que afirman permitir al usuario enviar correos electrónicos o mensajes a Papá Noel. Sitios web como emailSanta.com o la antigua página de Santa en los ahora desaparecidos Windows Live Spaces de Microsoft utilizan programas o scripts automatizados para generar respuestas personalizadas que supuestamente provienen del propio Santa en función de las aportaciones del usuario. [71] [72] [73] [74]
El aula del futuro probablemente contendrá varios tipos de simuladores, además de herramientas de aprendizaje visuales y textuales. Esto permitirá a los estudiantes ingresar a los años clínicos mejor preparados y con un mayor nivel de habilidad. El estudiante avanzado o el posgraduado tendrá un método más conciso y completo de reentrenamiento (o de incorporación de nuevos procedimientos clínicos a su conjunto de habilidades) y a los organismos reguladores y a las instituciones médicas les resultará más fácil evaluar la competencia de los individuos.
El aula del futuro también constituirá la base de una unidad de habilidades clínicas para la formación continua del personal médico; y de la misma manera que el uso de entrenamiento de vuelo periódico ayuda a los pilotos de aerolíneas, esta tecnología ayudará a los profesionales a lo largo de su carrera. [ cita necesaria ]
El simulador será más que un libro de texto "vivo", se convertirá en una parte integral de la práctica de la medicina. [ cita necesaria ] El entorno del simulador también proporcionará una plataforma estándar para el desarrollo curricular en instituciones de educación médica.
Los sistemas modernos de comunicaciones por satélite ( SATCOM ) suelen ser grandes y complejos con muchas partes y elementos que interactúan. Además, la necesidad de conectividad de banda ancha en un vehículo en movimiento ha aumentado dramáticamente en los últimos años para aplicaciones comerciales y militares. Para predecir con precisión y ofrecer un servicio de alta calidad, los diseñadores de sistemas SATCOM deben tener en cuenta el terreno, así como las condiciones atmosféricas y meteorológicas en su planificación. Para hacer frente a tal complejidad, los diseñadores y operadores de sistemas recurren cada vez más a modelos informáticos de sus sistemas para simular condiciones operativas del mundo real y obtener información sobre la usabilidad y los requisitos antes de la aprobación del producto final. El modelado mejora la comprensión del sistema al permitir que el diseñador o planificador del sistema SATCOM simule el desempeño del mundo real inyectando a los modelos múltiples condiciones atmosféricas y ambientales hipotéticas. La simulación se utiliza a menudo en la formación de personal civil y militar. Esto suele ocurrir cuando es prohibitivamente caro o simplemente demasiado peligroso permitir a los alumnos utilizar el equipo real en el mundo real. En tales situaciones, pasarán tiempo aprendiendo lecciones valiosas en un entorno virtual "seguro" y al mismo tiempo viviendo una experiencia realista (o al menos ese es el objetivo). A menudo lo conveniente es permitir errores durante el entrenamiento de un sistema crítico para la seguridad.
Las soluciones de simulación se integran cada vez más con soluciones y procesos asistidos por ordenador ( diseño asistido por ordenador o CAD, fabricación asistida por ordenador o CAM, ingeniería asistida por ordenador o CAE, etc.). El uso de la simulación a lo largo del ciclo de vida del producto , especialmente en las primeras etapas de concepto y diseño, tiene el potencial de proporcionar beneficios sustanciales. Estos beneficios van desde cuestiones de costos directos, como la reducción de la creación de prototipos y un menor tiempo de comercialización, hasta productos con mejor rendimiento y mayores márgenes. Sin embargo, para algunas empresas, la simulación no ha aportado los beneficios esperados.
El uso exitoso de la simulación, en las primeras etapas del ciclo de vida, se ha visto impulsado en gran medida por una mayor integración de las herramientas de simulación con todo el conjunto de soluciones CAD, CAM y de gestión del ciclo de vida del producto. Las soluciones de simulación ahora pueden funcionar en toda la empresa en un entorno multi-CAD e incluyen soluciones para gestionar datos y procesos de simulación y garantizar que los resultados de la simulación formen parte del historial del ciclo de vida del producto.
El entrenamiento con simulación se ha convertido en un método para preparar a las personas para los desastres. Las simulaciones pueden replicar situaciones de emergencia y rastrear cómo responden los alumnos gracias a una experiencia realista. Las simulaciones de preparación para desastres pueden implicar capacitación sobre cómo manejar ataques terroristas , desastres naturales, brotes pandémicos u otras emergencias que pongan en peligro la vida.
Una organización que ha utilizado la capacitación con simulación para la preparación ante desastres es el CADE (Centro para el Avance de la Educación a Distancia). CADE [75] ha utilizado un videojuego para preparar a los trabajadores de emergencia para múltiples tipos de ataques. Como informó News-Medical.Net, "El videojuego es el primero de una serie de simulaciones para abordar el bioterrorismo, la gripe pandémica, la viruela y otros desastres para los que el personal de emergencia debe prepararse. [76] " Desarrollado por un equipo del El juego de la Universidad de Illinois en Chicago (UIC) permite a los alumnos practicar sus habilidades de emergencia en un entorno seguro y controlado.
El Programa de Simulación de Emergencias (ESP) del Instituto Tecnológico de la Columbia Británica (BCIT), Vancouver, Columbia Británica, Canadá, es otro ejemplo de una organización que utiliza la simulación para capacitarse en situaciones de emergencia. ESP utiliza la simulación para entrenar en las siguientes situaciones: extinción de incendios forestales, respuesta a derrames de petróleo o productos químicos, respuesta a terremotos, aplicación de la ley, extinción de incendios municipales, manipulación de materiales peligrosos, entrenamiento militar y respuesta a ataques terroristas [77] Una característica del sistema de simulación es la implementación del "Dynamic Run-Time Clock", que permite que las simulaciones ejecuten un marco de tiempo 'simulado', "'acelerando' o 'ralentizando' el tiempo según se desee" [ 77] Además, el sistema permite grabaciones de sesiones, imágenes -Navegación basada en iconos, almacenamiento de archivos de simulaciones individuales, componentes multimedia e inicio de aplicaciones externas.
En la Universidad de Québec en Chicoutimi, un equipo de investigación del laboratorio de investigación y experiencia en exteriores (Laboratoire d'Expertise et de Recherche en Plein Air – LERPA) se especializa en el uso de simulaciones de accidentes en zonas rurales para verificar la coordinación de la respuesta a emergencias.
Desde el punto de vista educativo, los beneficios de la capacitación en emergencias a través de simulaciones son que se puede realizar un seguimiento del desempeño del alumno a través del sistema. Esto permite al desarrollador realizar los ajustes necesarios o alertar al educador sobre temas que pueden requerir atención adicional. Otras ventajas son que se puede guiar o capacitar al alumno sobre cómo responder adecuadamente antes de continuar con el siguiente segmento de emergencia; este es un aspecto que puede no estar disponible en el entorno real. Algunos simuladores de capacitación en emergencias también permiten retroalimentación inmediata, mientras que otras simulaciones pueden proporcionar un resumen e indicar al alumno que vuelva a abordar el tema de aprendizaje.
En una situación de emergencia en vivo, los socorristas no tienen tiempo que perder. El entrenamiento con simulación en este entorno brinda a los alumnos la oportunidad de recopilar tanta información como puedan y practicar sus conocimientos en un entorno seguro. Pueden cometer errores sin riesgo de poner en peligro vidas y tener la oportunidad de corregir sus errores para prepararse para la emergencia de la vida real.
Las simulaciones en economía y especialmente en macroeconomía , juzgan la conveniencia de los efectos de las acciones de política propuestas, como cambios de política fiscal o cambios de política monetaria . Un modelo matemático de la economía, ajustado a datos económicos históricos, se utiliza como indicador de la economía real; Los valores propuestos de gasto público , impuestos, operaciones de mercado abierto , etc. se utilizan como datos de entrada para la simulación del modelo, y diversas variables de interés como la tasa de inflación , la tasa de desempleo , el déficit de la balanza comercial y el déficit presupuestario del gobierno. , etc. son los resultados de la simulación. Los valores simulados de estas variables de interés se comparan para diferentes insumos de políticas propuestas para determinar qué conjunto de resultados es el más deseable. [78]
La simulación es una característica importante en los sistemas de ingeniería o en cualquier sistema que involucre muchos procesos. Por ejemplo, en ingeniería eléctrica , las líneas de retardo se pueden utilizar para simular el retardo de propagación y el cambio de fase causado por una línea de transmisión real . De manera similar, se pueden usar cargas ficticias para simular la impedancia sin simular la propagación y se usan en situaciones donde la propagación no es deseada. Un simulador puede imitar sólo algunas de las operaciones y funciones de la unidad que simula. Contraste con : emular . [79]
La mayoría de las simulaciones de ingeniería implican modelos matemáticos e investigaciones asistidas por computadora. Sin embargo, hay muchos casos en los que los modelos matemáticos no son fiables. La simulación de problemas de dinámica de fluidos a menudo requiere simulaciones tanto matemáticas como físicas. En estos casos los modelos físicos requieren similitud dinámica . Las simulaciones físicas y químicas también tienen usos realistas directos, más que usos de investigación; En ingeniería química , por ejemplo, se utilizan simulaciones de procesos para proporcionar los parámetros del proceso que se utilizan inmediatamente para el funcionamiento de plantas químicas, como las refinerías de petróleo. Los simuladores también se utilizan para la formación de operadores de plantas. Se llama Simulador de entrenamiento de operadores (OTS) y ha sido ampliamente adoptado por muchas industrias, desde la química hasta la de petróleo y gas y la industria energética. Esto creó un entorno virtual seguro y realista para capacitar a operadores e ingenieros de tableros. Mimic es capaz de proporcionar modelos dinámicos de alta fidelidad de casi todas las plantas químicas para la capacitación de operadores y pruebas de sistemas de control.
La simulación ergonómica implica el análisis de productos virtuales o tareas manuales dentro de un entorno virtual. En el proceso de ingeniería, el objetivo de la ergonomía es desarrollar y mejorar el diseño de productos y entornos de trabajo. [80] La simulación ergonómica utiliza una representación virtual antropométrica del ser humano, comúnmente denominada maniquí o Modelos Humanos Digitales (DHM), para imitar las posturas, cargas mecánicas y el desempeño de un operador humano en un entorno simulado como un avión. automóvil o instalación de fabricación. Los DHM son reconocidos como una herramienta valiosa y en evolución para realizar análisis y diseño ergonómicos proactivos. [81] Las simulaciones emplean gráficos 3D y modelos basados en la física para animar a los humanos virtuales. El software de ergonomía utiliza la capacidad de cinemática inversa (IK) para posar los DHM. [80]
Las herramientas de software suelen calcular propiedades biomecánicas, incluidas las fuerzas musculares individuales, las fuerzas articulares y los momentos. La mayoría de estas herramientas emplean métodos de evaluación ergonómica estándar, como la ecuación de elevación de NIOSH y la Evaluación rápida de las extremidades superiores (RULA). Algunas simulaciones también analizan medidas fisiológicas, incluido el metabolismo, el gasto de energía y los límites de fatiga. Los estudios de tiempo de ciclo, la validación del diseño y del proceso, la comodidad del usuario, la accesibilidad y la línea de visión son otros factores humanos que pueden examinarse en los paquetes de simulación ergonómica. [82]
El modelado y la simulación de una tarea se pueden realizar manipulando manualmente al humano virtual en el entorno simulado. Algunos software de simulación ergonómica permiten simulación y evaluación interactivas en tiempo real a través de aportaciones humanas reales a través de tecnologías de captura de movimiento. Sin embargo, la captura de movimiento por razones ergonómicas requiere equipos costosos y la creación de accesorios para representar el entorno o el producto.
Algunas aplicaciones de la simulación ergonómica incluyen análisis de recolección de desechos sólidos, tareas de gestión de desastres, juegos interactivos, [83] línea de ensamblaje de automóviles, [84] creación de prototipos virtuales de ayudas de rehabilitación, [85] y diseño de productos aeroespaciales. [86] Los ingenieros de Ford utilizan software de simulación ergonómica para realizar revisiones virtuales del diseño de productos. Utilizando datos de ingeniería, las simulaciones ayudan a evaluar la ergonomía del ensamblaje. La empresa utiliza el software de simulación ergonómica Jack and Jill de Siemens para mejorar la seguridad y la eficiencia de los trabajadores, sin la necesidad de construir costosos prototipos. [87]
En finanzas, las simulaciones por computadora se utilizan a menudo para la planificación de escenarios. El valor actual neto ajustado al riesgo , por ejemplo, se calcula a partir de datos bien definidos pero no siempre conocidos (o fijos). Al imitar el desempeño del proyecto bajo evaluación, la simulación puede proporcionar una distribución del VPN sobre una gama de tasas de descuento y otras variables. Las simulaciones también se utilizan a menudo para probar una teoría financiera o la capacidad de un modelo financiero. [88]
Las simulaciones se utilizan con frecuencia en la capacitación financiera para involucrar a los participantes en la experiencia de diversas situaciones históricas y ficticias. Existen simulaciones de mercado de valores, simulaciones de carteras, simulaciones o modelos de gestión de riesgos y simulaciones de forex. Estas simulaciones suelen basarse en modelos estocásticos de activos . El uso de estas simulaciones en un programa de capacitación permite la aplicación de la teoría a algo parecido a la vida real. Al igual que con otras industrias, el uso de simulaciones puede estar impulsado por la tecnología o por estudios de casos.
La simulación de vuelo se utiliza principalmente para entrenar pilotos fuera del avión. [89] En comparación con el entrenamiento en vuelo, el entrenamiento basado en simulación permite practicar maniobras o situaciones que pueden ser poco prácticas (o incluso peligrosas) de realizar en la aeronave mientras se mantiene al piloto y al instructor en un entorno de riesgo relativamente bajo en tierra. . Por ejemplo, se pueden simular fallas del sistema eléctrico, fallas de instrumentos, fallas del sistema hidráulico e incluso fallas de control de vuelo sin riesgo para la tripulación o el equipo. [90]
Los instructores también pueden proporcionar a los estudiantes una mayor concentración de tareas de entrenamiento en un período de tiempo determinado de lo que normalmente es posible en el avión. Por ejemplo, realizar aproximaciones por instrumentos múltiples en la aeronave real puede requerir un tiempo considerable para reposicionar la aeronave, mientras que en una simulación, tan pronto como se completa una aproximación, el instructor puede reposicionar inmediatamente la aeronave simulada a una ubicación desde la cual se realice la siguiente aproximación. se puede empezar.
La simulación de vuelo también proporciona una ventaja económica sobre el entrenamiento en un avión real. Una vez que se tienen en cuenta los costos de combustible, mantenimiento y seguros, los costos operativos de un FSTD suelen ser sustancialmente más bajos que los costos operativos de la aeronave simulada. Para algunos aviones de gran categoría de transporte, los costos operativos pueden ser varias veces más bajos para el FSTD que para el avión real. Otra ventaja es la reducción del impacto ambiental, ya que los simuladores no contribuyen directamente a las emisiones de carbono o ruido. [91]
También existen "simuladores de vuelo de ingeniería" que son un elemento clave en el proceso de diseño de aeronaves . [92] Muchos beneficios que se derivan de un menor número de vuelos de prueba, como mejoras en el costo y la seguridad, se describen anteriormente, pero existen algunas ventajas únicas. Tener un simulador disponible permite un ciclo de iteración del diseño más rápido o utilizar más equipos de prueba de los que podrían caber en un avión real. [93]
Al igual que los simuladores de vuelo , un simulador marino está destinado a la formación del personal del barco. Los simuladores marinos más comunes incluyen: [94]
Simuladores como estos se utilizan principalmente en facultades marítimas, instituciones de formación y marinas. A menudo constan de una réplica del puente de un barco, con la(s) consola(s) de mando y una serie de pantallas en las que se proyecta el entorno virtual.
Las simulaciones militares, también conocidas informalmente como juegos de guerra, son modelos en los que se pueden probar y perfeccionar teorías de la guerra sin la necesidad de hostilidades reales. Existen en muchas formas diferentes, con distintos grados de realismo. En los últimos tiempos, su alcance se ha ampliado para incluir no sólo factores militares sino también políticos y sociales (por ejemplo, la serie de ejercicios estratégicos Nationlab en América Latina). [96] Si bien muchos gobiernos hacen uso de la simulación, tanto individualmente como en colaboración, se sabe poco sobre los detalles específicos del modelo fuera de los círculos profesionales.
Los sistemas distribuidos y de red se han simulado ampliamente en otros para comprender el impacto de los nuevos protocolos y algoritmos antes de su implementación en los sistemas reales. La simulación puede centrarse en diferentes niveles ( capa física , capa de red , capa de aplicación ) y evaluar diferentes métricas (ancho de banda de la red, consumo de recursos, tiempo de servicio, paquetes descartados, disponibilidad del sistema). Ejemplos de escenarios de simulación de redes y sistemas distribuidos son:
También se han aplicado técnicas de simulación a sistemas de pago y liquidación de valores. Entre los principales usuarios se encuentran los bancos centrales, que generalmente son responsables de la supervisión de la infraestructura del mercado y tienen derecho a contribuir al buen funcionamiento de los sistemas de pago.
Los bancos centrales han estado utilizando simulaciones de sistemas de pagos para evaluar aspectos como la idoneidad o suficiencia de la liquidez disponible (en forma de saldos de cuentas y límites de crédito intradía) para los participantes (principalmente bancos) para permitir una liquidación eficiente de los pagos. [101] [102] La necesidad de liquidez también depende de la disponibilidad y el tipo de procedimientos de compensación en los sistemas, por lo que algunos de los estudios se centran en comparaciones de sistemas. [103]
Otra aplicación es evaluar riesgos relacionados con eventos como fallas en la red de comunicación o la incapacidad de los participantes para enviar pagos (por ejemplo, en caso de una posible quiebra bancaria). [104] Este tipo de análisis se engloba dentro de los conceptos de pruebas de tensión o análisis de escenarios .
Una forma común de realizar estas simulaciones es replicar la lógica de liquidación de los sistemas de liquidación de valores o pagos reales bajo análisis y luego utilizar datos de pagos reales observados. En caso de comparación o desarrollo del sistema, naturalmente, también es necesario implementar otras lógicas de liquidación.
Para realizar pruebas de tensión y análisis de escenarios, es necesario modificar los datos observados, por ejemplo, retrasar o eliminar algunos pagos. Para analizar los niveles de liquidez se varían los niveles de liquidez inicial. Las comparaciones de sistemas (evaluaciones comparativas) o evaluaciones de nuevos algoritmos o reglas de compensación se realizan ejecutando simulaciones con un conjunto fijo de datos y variando solo las configuraciones del sistema.
Por lo general, se realiza una inferencia comparando los resultados de la simulación de referencia con los resultados de configuraciones de simulación modificadas comparando indicadores como transacciones no liquidadas o retrasos en la liquidación.
La simulación de gestión de proyectos es una simulación que se utiliza para la capacitación y el análisis de la gestión de proyectos. A menudo se utiliza como simulación de formación para directores de proyectos. En otros casos, se utiliza para análisis hipotéticos y para apoyar la toma de decisiones en proyectos reales. Frecuentemente la simulación se realiza utilizando herramientas de software.
Un simulador de robótica se utiliza para crear aplicaciones integradas para un robot específico (o no) sin depender del robot "real". En algunos casos, estas aplicaciones pueden transferirse al robot real (o reconstruirse) sin modificaciones. Los simuladores de robótica permiten reproducir situaciones que no se pueden "crear" en el mundo real por motivos de coste, tiempo o la "singularidad" de un recurso. Un simulador también permite la creación rápida de prototipos de robots. Muchos simuladores de robots cuentan con motores de física para simular la dinámica de un robot.
La simulación de sistemas de producción se utiliza principalmente para examinar el efecto de mejoras o inversiones en un sistema de producción . La mayoría de las veces, esto se hace utilizando una hoja de cálculo estática con tiempos de proceso y tiempos de transporte. Para simulaciones más sofisticadas se utiliza la simulación de eventos discretos (DES) con las ventajas de simular la dinámica en el sistema de producción. Un sistema de producción es muy dinámico dependiendo de las variaciones en los procesos de fabricación, tiempos de montaje, puesta a punto de las máquinas, pausas, averías y pequeñas paradas. [105] Existe mucho software comúnmente utilizado para la simulación de eventos discretos. Difieren en usabilidad y mercados, pero a menudo comparten la misma base.
Las simulaciones son útiles para modelar el flujo de transacciones a través de procesos de negocios, como en el campo de la ingeniería de procesos de ventas , para estudiar y mejorar el flujo de pedidos de los clientes a través de varias etapas de finalización (por ejemplo, desde una propuesta inicial para proporcionar bienes/servicios hasta aceptación del pedido e instalación). Estas simulaciones pueden ayudar a predecir el impacto de cómo las mejoras en los métodos podrían afectar la variabilidad, el costo, el tiempo de mano de obra y la cantidad de transacciones en las distintas etapas del proceso. Se puede utilizar un simulador de proceso computarizado con todas las funciones para representar tales modelos, al igual que demostraciones educativas más simples usando software de hoja de cálculo, transferencias de monedas de un centavo entre tazas basándose en el lanzamiento de un dado o sumergiéndolas en una tina de cuentas de colores con una cuchara. [106]
En los deportes, a menudo se realizan simulaciones por computadora para predecir el resultado de eventos y el desempeño de deportistas individuales. Intentan recrear el evento a través de modelos construidos a partir de estadísticas. El aumento de la tecnología ha permitido que cualquier persona con conocimientos de programación pueda ejecutar simulaciones de sus modelos. Las simulaciones se construyen a partir de una serie de algoritmos o modelos matemáticos y pueden variar con su precisión. Accuscore, que tiene licencia de empresas como ESPN , es un conocido programa de simulación para todos los deportes importantes . Ofrece un análisis detallado de los juegos a través de líneas de apuestas simuladas, totales de puntos proyectados y probabilidades generales.
Con el creciente interés en los modelos de simulación de deportes de fantasía que predicen el rendimiento de los jugadores individuales, han ganado popularidad. Empresas como What If Sports y StatFox se especializan no sólo en utilizar sus simulaciones para predecir los resultados de los juegos, sino también en qué tan bien lo harán los jugadores individuales. Mucha gente usa modelos para determinar con quién comenzar en sus ligas de fantasía.
Otra forma en que las simulaciones están ayudando al campo deportivo es mediante el uso de la biomecánica . Se derivan modelos y se ejecutan simulaciones a partir de datos recibidos de sensores conectados a los atletas y equipos de video. La biomecánica deportiva asistida por modelos de simulación responde a cuestiones relativas a técnicas de entrenamiento como el efecto de la fatiga en el rendimiento de lanzamiento (altura de lanzamiento) y factores biomecánicos de los miembros superiores (índice de fuerza reactiva; tiempo de contacto de la mano). [107]
Las simulaciones por computadora permiten a sus usuarios tomar modelos que antes eran demasiado complejos para ejecutarlos y darles respuestas. Las simulaciones han demostrado ser algunos de los mejores conocimientos sobre el rendimiento del juego y la previsibilidad del equipo.
La simulación se utilizó en el Centro Espacial Kennedy (KSC) para capacitar y certificar a los ingenieros del transbordador espacial durante las operaciones simuladas de cuenta regresiva del lanzamiento. La comunidad de ingenieros del Transbordador Espacial participaría en una simulación integrada de cuenta regresiva del lanzamiento antes de cada vuelo del Transbordador. Esta simulación es una simulación virtual en la que personas reales interactúan con un vehículo simulado del transbordador espacial y hardware del equipo de apoyo terrestre (GSE). La simulación de la fase de cuenta regresiva final del transbordador, también conocida como S0044, involucró procesos de cuenta regresiva que integrarían muchos de los vehículos del transbordador espacial y los sistemas GSE. Algunos de los sistemas Shuttle integrados en la simulación son el sistema de propulsión principal, RS-25 , propulsores de cohetes sólidos , hidrógeno líquido terrestre y oxígeno líquido, tanque externo , controles de vuelo, navegación y aviónica. [108] Los objetivos de alto nivel de la simulación de la fase de cuenta regresiva final del Shuttle son:
La simulación de la fase de cuenta regresiva final del transbordador tuvo lugar en las salas de tiro del Centro de Control de Lanzamiento del Centro Espacial Kennedy . La sala de tiro utilizada durante la simulación es la misma sala de control donde se ejecutan las operaciones reales de cuenta atrás del lanzamiento. Como resultado, se activan los equipos utilizados para las operaciones reales de cuenta atrás del lanzamiento. Durante la simulación se utilizan computadoras de comando y control, software de aplicación, herramientas de trazado y tendencias de ingeniería, documentos de procedimiento de cuenta regresiva de lanzamiento, documentos de criterios de compromiso de lanzamiento, documentos de requisitos de hardware y cualquier otro elemento utilizado por los equipos de cuenta regresiva de lanzamiento de ingeniería durante las operaciones reales de cuenta regresiva de lanzamiento.
El hardware del vehículo del transbordador espacial y el hardware GSE relacionado se simula mediante modelos matemáticos (escritos en el lenguaje de modelado Shuttle Ground Operations Simulator (SGOS) [110] ) que se comportan y reaccionan como hardware real. Durante la simulación de la fase de cuenta regresiva final del Shuttle, los ingenieros controlan el hardware a través de un software de aplicación real que se ejecuta en las consolas de control, como si estuvieran controlando el hardware real del vehículo. Sin embargo, estas aplicaciones de software reales no interactúan con el hardware real de Shuttle durante las simulaciones. En cambio, las aplicaciones interactúan con representaciones de modelos matemáticos del vehículo y el hardware GSE. En consecuencia, las simulaciones evitan mecanismos sensibles e incluso peligrosos al tiempo que proporcionan mediciones de ingeniería que detallan cómo habría reaccionado el hardware. Dado que estos modelos matemáticos interactúan con el software de aplicación de comando y control, los modelos y simulaciones también se utilizan para depurar y verificar la funcionalidad del software de aplicación. [111]
La única forma verdadera de probar los receptores GNSS (comúnmente conocidos como Sat-Nav en el mundo comercial) es mediante el uso de un simulador de constelación de RF. Un receptor que puede utilizarse, por ejemplo, en un avión, puede probarse en condiciones dinámicas sin necesidad de llevarlo a un vuelo real. Las condiciones de la prueba se pueden repetir exactamente y existe un control total sobre todos los parámetros de la prueba. Esto no es posible en el "mundo real" utilizando las señales reales. Para probar los receptores que utilizarán el nuevo Galileo (navegación por satélite) no existe otra alternativa, ya que todavía no existen señales reales.
Predecir las condiciones climáticas extrapolando/interpolando datos anteriores es uno de los usos reales de la simulación. La mayoría de los pronósticos meteorológicos utilizan esta información publicada por las oficinas meteorológicas. Este tipo de simulaciones ayuda a predecir y advertir sobre condiciones climáticas extremas, como la trayectoria de un huracán/ciclón activo. La predicción numérica del tiempo para la previsión implica complicados modelos informáticos numéricos para predecir el tiempo con precisión teniendo en cuenta muchos parámetros.
Los juegos de estrategia , tanto tradicionales como modernos, pueden verse como simulaciones de toma de decisiones abstractas con el propósito de entrenar líderes militares y políticos (ver Historia del Go para un ejemplo de tal tradición, o Kriegsspiel para un ejemplo más reciente).
Muchos otros videojuegos son simuladores de algún tipo. Estos juegos pueden simular varios aspectos de la realidad, desde negocios , gobierno , construcción y pilotaje de vehículos (ver arriba).
Históricamente, la palabra tenía connotaciones negativas:
...por lo tanto es un vicio la costumbre general de simulación (que es este último grado), ya sea de una falsedad natural o del temor...
— Francis Bacon , De simulación y disimulación, 1597
...para distinguirlo, un engaño mediante palabras se llama comúnmente lejía, y un engaño mediante acciones, gestos o comportamiento se llama simulación...
— Robert South , Sur, 1697, p.525
Sin embargo, la conexión entre simulación y disimulo se desvaneció más tarde y ahora sólo tiene interés lingüístico. [112]
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Lo único que ha convencido a mi hija, más que cualquier otra cosa, de que Santa es real es un sitio web, emailSanta.com.
