Simulationen

Im Zuge einer Simulation oder Simulierung werden Versuche an einem (Computer)Modell durchgeführt, um Erfahrungen über das reale System zu sammeln. In diesem Zusammenhang wird über ein zu simulierendes System und über einen Simulator als Umsetzung des Simulationsmodells gesprochen. Den Ablauf mit konkreten Werten nennt man Simulationsexperiment. Die daraus resultierenden Ergebnisse werden dann interpretiert und auf das zu simulierende System übertragen.

Das Durchspielen von Prozessen kann auch ohne Computer erfolgen, doch wenn man heute von Simulation spricht, meint man meist die Computersimulation.

Wann kommt eine Simulation zum Einsatz?

• Für pädagogische Zwecke (Rollen- oder Simulationsspiele)
• Wenn Spiel und Spaß an simulierten Szenen gewünscht sind  (Unterhaltung).
• Wenn die Untersuchung in existenten System zu teuer oder zu gefährlich ist (Beispiele: Fahrsimulator in Fahrschulen, Flugsimulator, Crashtest, chirurgische Simulation,..).
• Wenn das reale System noch gar nicht existiert.
• Eine Beobachtung des realen Systems ist gar nicht möglich (Moleküle, astrophysikalische Abläufe, zu schnelle Abläufe [z.B. elektronische Schaltkreise] oder zu langsame Abläufe [Geologie]).
• Wenn das Modell sehr viel leichter modifiziert werden kann (z.B. Modellbau)

Grenzen der Simulation

Im Sinne der Wirtschaftlichkeit ist Geld die erste Begrenzung, gefolgt von Rechnerkapazität und Zeit. Aufgrund dieser Grenzen werden Simulationen oft vereinfacht durchgeführt, es entspricht also nicht 100% der Realität. Logischerweise wird dadurch die Genauigkeit des Prozesses beeinflusst. Weitere Grenzen sind kontextbezogene Ergebnisse, die nicht immer auf die Realität übertragbar sind sowie Ungenauigkeiten der Ausgangsdaten und menschliche Barrieren (unzureichender Informationsfluss, Produktionsfehler,…)

Wissenschaftliches Beispiel

Simulation der Plasma-Wechselwirkung
Am Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität in Köln beschäftigt man sich im Rahmen des „Cassini-Magnetometer-Experiments“ mit der Entwicklung von Modellen der Titan-Plasmawechselwirkung. Der Saturnmond Titan stellt ein faszinierendes Objekt der Magnetosphären-Wechselwirkung  für die Forschung dar. Das Modell erarbeitet den Übergang vom ungestörten fernen Magnetosphärenplasma zum Ionosphärenplasma der Titanionosphäre. Diese Simulation verwendet die Größen Geschwindigkeit, Temperatur, Anzahldichte und die Magnetfeldstärke. Weiters wird an der Modellierung von dreidimensionalen Objekten (z.B. Magnetfeldstrukturen, Strukturen der Ionosphäre) gearbeitet.