Unter Simulation versteht man die Nachbildung von Prozessen oder Situationen in einem Modell, um daraus gezielt Erkenntnisse zu ziehen. Dabei konzentriert man sich auf die Aspekte des simulierten Systems, die für die Erkenntnisgewinnung von besonderem Interesse sind. Andere Aspekte des simulierten Systems hingegen, die für die zu beantwortende Fragestellung (vermutlich) nur eine geringe Rolle spielen, werden in der Simulation vereinfacht oder weggelassen. Im Zusammenhang mit Simulation spricht man von dem zu simulierenden System und von einem Simulationsmodell, welches eine Abstraktion des zu simulierenden Systems darstellt.

Ein Auto-Crashtest beispielsweise ist ein Simulationsmodell für eine reale Verkehrssituation, in der ein Auto in einen Verkehrsunfall verwickelt ist. Dabei wird die Vorgeschichte des Unfalls, die Verkehrssituation und die genaue Beschaffenheit des Unfallgegners stark vereinfacht. Auch werden keine Personen in den simulierten Unfall involviert, sondern es werden stattdessen Crashtest-Dummies eingesetzt, die mit realen Menschen gewisse mechanische Eigenschaften gemeinsam haben. Ein Simulationsmodell hat also nur ganz bestimmte Aspekte mit einem realen Unfall gemeinsam. Welche Aspekte dies sind, hängt maßgeblich von der Fragestellung ab, die mit der Simulation beantwortet werden soll.

Für den Einsatz von Simulationen kann es mehrere Gründe geben:

• Eine Untersuchung am realen System wäre zu aufwändig, zu teuer oder zu gefährlich. Beispiele:
  • Crashtest (zu gefährlich in der Realität)
  • Simulation von Fertigungsanlagen vor einem Umbau (mehrfacher Umbau der Anlage in der Realität wäre zu aufwändig und zu teuer)
• Das reale System existiert (noch) nicht. Beispiel: Windkanalexperimente mit Flugzeugmodellen, bevor das Flugzeug gefertigt wird
• Das reale System lässt sich nicht direkt beobachten
  • Systembedingt. Beispiel: Simulation einzelner Moleküle in einer Flüssigkeit
  • Das reale System arbeitet zu schnell. Beispiel: Simulation von Schaltkreisen
  • Das reale System arbeitet zu langsam. Beispiel: Simulation geologischer Prozesse
• Für Experimente kann ein Simulationsmodell wesentlich leichter modifiziert werden, als das reale System. Beispiel: Modellbau in der Stadtplanung
• Gefahrlose Ausbildung. Beispiel: Flugsimulator
• Spiel und Spaß an simulierten Szenarien

Table of contents

1 Typen und Bereiche von Simulationen 1.1 Typen von Simulationen 2 Theorie, Modell und Simulation 3 Weblinks

Typen und Bereiche von Simulationen

Grundsätzlich muss man zwischen Simulationen mit und ohne Computer unterscheiden. Eine Simulation ist ein "Als ob"-Durchspielen von Prozessen; das kann man auch ohne Computer tun. Wenn heute von "Simulation" die Rede ist, meint man allerdings fast immer Computersimulationen. Letztere gliedern sich in die Bereiche

1. Spielsimulationen, z.B. Flugsimulatoren, Wirtschaftssimulationen
2. Technische Simulationen, z.B. Schaltungssimulationen, Atomwaffensimulationen, Windkanalsimulationen u.v.m.
3. Wissenschaftliche Simulationen. Sie gibt es in fast allen Natur- und Gesellschaftswissenschaften:

• • Metereologische Simulation zur Wettervorhersage
  • Physikalische Simulation und astrophysikalische Simulation
  • Chemische Simulation
  • Biologische Simulationen, z.B. Simulation neuronaler Netze (siehe neuronales Netz)
  • Sozioökonomische Simulation, z.B. Multiagentensysteme
  • u.v.m.

Eine Computersimulation besteht im Kern aus einem Programm. Hier werden die Regeln der Prozesse definiert. Man spricht analog zu den "Verhaltensgleichungen" eines mathematisch definierten Systems von den "Verhaltensalgorithmen". Ihre Gesamtheit stellt das Modell dar, das die Simulation realisiert, falls diese Simulation die Realität abbilden soll. (Was z.B. bei Spielsimulationen i.a. nicht im Vordergrund steht). Modelle können ad hoc erfunden werden, sie können aber auch aus empirischen Befunden oder aus einer Theorie abgeleitet werden. Z.B. werden die Wettermodelle aus der Theorie der Hydrodynamik abgeleitet, die einzelnen Verhaltensgleichungen bestehen aus Navier Stokes-Gleichungen (oder Weiterentwicklungen davon).

Weblinks

• http://www.soc.surrey.ac.uk/research/simsoc/ CRESS - Center for Research in Social Simulation
• http://www.askos.de Büro für Analyse und Simulation komplexer Systeme