Simulation (Benzetim)

Simulation (Benzetim)
MsXLabs.org

Benzetim, dinamik bir sistemin özelliklerini ve davranışlarını bilgisayar aracılığıyla değerlendiren bir tekniktir. Bir simülasyon modeli, temel olarak “ne-eğer” (“what-if”) analizlerinin yapılmasını sağlayan bir araç olarak ele alınmalıdır.
Kullanıcısına değişik dizayn ve işletim stratejilerinin genel system performansı üzerindeki etikisini gösterir. Sonuçta elde edilenler, istenen model karakteristiklerine ait birer tahmindir. Diğer bir tanımla benzetim, incelenen bir gerçek hayat sisteminin belli bir zaman diliminde istenilen gerçek karakteristiklerini tahmin etmek amacıyla sistemin matematiksel, mantıksal bir modelinin geliştirilmesi ve bu sistem üzerinde deneyler yapılması sürecidir.
Analitik yaklaşımların aksine benzetim modelleri, karmaşık problemlerin modellenmesi ve çözümünde daha başarılı olurlar. Değişkenler arasındaki etkileşimleri benzetim modellerinde gözlemek daha kolaydır. Ancak yoğun bilgisayar kullanımını gerektirir. Gerçek sistemden toplanan bilgiler, bilgisayarda geliştirilen modellere uygulanarak sayısal birtakım sonuçlara ulaşmak hedeflenir. Bunların değerlendirilmesi ve yorumlanması yapılarak sistem performans ölçütlerine ait birtakım tahminlerde bulunulur. Benzetim modelleri aracılığı ile en kötü durum senaryoları da incelenebilir.
Eğitici bir ortamda simülasyonlar , gerçekteki olayların taklit veya kopyalarının güçlü bir teknikle öğretilmesidir. Simülasyonlar öğrencileri sadece motive etmezler , olayların gerçek ortamda nasıl bir tepki vereceğini de öğretir. Hemen hemen her defasında bir simülasyon, detayları değiştirerek veya hariç tutarak gerçekleri basitleştirir. Öğrenci olayların gerçek ortamlardaki hareketlerini gerçek ortamlara benzer ortamlarda öğrenir. Bu basitleştirilmiş dünyada öğrenciler, problemleri çözerler, prosedürleri öğrenirler, fenomenin karakteristiğini anlamaya başlarlar ve onların nasıl kontrol edildiğini veya farklı ortamlarda nasıl hareket ettiklerini öğrenirler.

Benzetimin temel amaçları
Bir benzetim çalışmasının temel amaçları şöyle sıralanabilir:

Bir gerçek hayat sistemini girdi ve çıktılarıyla matematiksel olarak ifade etmek
Gerçek sistemi, kurulan model üzerinden tanıyıp araştırmak, değişik kararları ve seçenekleri gerçek sistemde hiçbir değişiklik yapmadan deneyebilmek
Elde edilen bilgiler ışığında, sistemle ilgili ön görümlerde bulunabilmek ve uygulamaya esas olan kararları belirlemek

Benzetim ne zaman kullanılır?
Bir benzetim çalışması;

Sistem deney yapmaya uygun değilse,
Sistem henüz tasarım aşamasındaysa,
Sistem/Problem karmaşıksa,
Sistemin davranışı analiz edilecekse,
Bilgisayar mevcutsa kullanılır.

Simülasyon çalışmaları
Eski öğretim modellerinin tartışmasında dört safha vardır:

Öğrenciye bilgiyi tanıtmak
Öğrenciye bilgi edinirken rehberlik etmek
İfade düzgünlüğünde ve hatırlamayı geliştirmede alıştırmayı sağlamak
Öğrenmeyi belirlemek

Eğiticiler genellikle bu ilk iki safha ile meşgul olurlar. Bu tartışmanın amacı için simülasyonları iki ana gruba bölmek uygundur. Bunlardan biri bir şey hakkında bilgi veren, diğeri ise bir şeyin nasıl yapılacağını öğreten simulasyonlardır:
Birşey hakkında bilgi veren simülasyonlar fiziksel ve yöntemsel diye adlandırılan iki yan gruba ayrılır; birşeyin nasıl yapılacağını öğreten simülasyonlar da prosedürel ve işlevsel diye adlandırılan iki yan gruba ayrılır:

Bilgi veren simülasyonlar
- Fiziksel
- Yöntemsel
Öğretici simülasyonlar
- Prosedürel
- İşlevsel

Bu sınıflandırma çok kullanışlıdır. Çünkü simülasyonların manası hakkında yaygın bir karışıklık vardır. Simülasyon kelimesi farklı disiplinlerdeki insanlar için çok farklı çağrışımlar akla getirebilir. İnşaat mühendisleri ve ekonomistler için simülasyonun manası yöntem simülasyonlarını çağrştırdığı gibi eğitimciler ve diğer kullanıcılar için işlevsel, profesyonel kullanıcılar içinse fiziksel ve prosedürel simülasyonları çağrıştırırlar.
Bu kategoriler ardaki farklılıkları anlamak için çerçevelenmiş olmakla birlikte faydalıdırlar. Gerçekte çoğu simülasyon bu kategorilerin hiçbirinin içine tam olarak girmez, fakat birden çok tipteki simülasyonların kombinasyon veya sentezine kalacak olursa. Yine de bu sınıflandırma sistemi bazı karışıklıkların açıklanmasında yardımcı olur.

1. Bilgi veren simülasyonlar

1.1. Fiziksel simülasyonlar
Bilgisayar tabanlı fiziksel bir simülasyonda, bir öğrencinin elverişli bir ortamda öğrenmesi için fiziksel bir cisim veya fenomen ekranda temsil edilir. Buzulların hareketi, lens ve prizmalar arası ışığın hareketi veya güç çizgileri vasıtasıyla elektriğin nakledilmesi simülasyonun tipik örnekleridir.
Fiziksel bir simülasyon, örneğin, mekanik bir deneyde bir kurşunun hızının, açısının veya diğer paremetrelerini değiştirerek öğrencinin cisim hareketlerini izlemesini sağlayan bir program. Bu program kurşunun yolunu ve diğer grafiksel bilgileri gösterir. Öğrenci bu programla, cismin açısının sonsuza giderkenki hareketlerinde araştırma yapabilmesini sağlar, gerçek cisimlerle laboratuvarlarda fazla efor sarfetmeden deneyleri kolayca yapabilmelerini sağlar. Cisimlerin farklı durumlarda kolayca mukayese yapılabilmesini sağlar. Gerçek bir labaratuvar deneyinde öğrenciler sadece cisimlerin sınırlı hareketlerini izleyebilirler, diğer paremetrelerinin değişiminde ve sürtünmede hareketlerini kolayca izleyemezler.
Diğer tipik bir fiziksel simülasyonda, belli sıcaklık , basınç ve hacimlerdeki molekül hareketlerinin izlenmesi. Sıkıştırılmış gazlar arasındaki benzerliklerin araştırılmasında fiziksel simülasyonlar idealdir. Öğrenci bu simülasyonlarda sabit ve değişken hacim, basınç ve sıcaklıktaki kaplardaki gaz hareketlerini gözlemleyebilir.

1.2. Yöntem simülasyonlar
Yöntem simülasyonlar bir olay hakkında bilgi verme konusunda fiziksel simülasyonlara çok benzer. Yöntem simülasyonlar genelde kendi kendine açıkça karar veremediği bir olay hakkında metod veya genel düşünceyi vermek için kullanılır , ekonomi çalışmalarında, adaleti sağlamakta veya nüfusun artmasında veya azalmasında olduğu gibi.
Yöntem ve fiziksel simülasyonlar interaktif olmaları ile diğer simülasyonlardan farklıdırlar. Katılmak yerine işlevsel ve prosedürel simülasyonlarda, öğrenci başlangıçta değerleri seçer ve daha sonra olaya müdahale etmeksizin ne olduğunu izler. Öğrenci daha sonra işlemi sıfırlar ve değişik değerler vererek işleme devam eder.Sonuçlardaki değerlerin değişikliklerini izleyerek öğrenmeye başlar.
Ekonomistler, örneğin tahmin etmek için yöntem simülasyonları kullanırlar. Simülasyonun başlangıcında gelirden ne kadar parayı tahsis edeceklerine karar verirler. Ekonomistler değerleri işsizlik oranındaki paremetreler, uluslarası toplam üretim, üretimsel verimlilik , gelir vergisi oranları vb. değerler için alabilirler. Simülasyon daha sonra çalıştırılabilir. Yöntemi farklı başlangıç değerleri için paremetrelerde belirli zamanlar tekrarlayarak ve sonuçları karşılaştırarak olayın nasıl geliştiğini öğrenmeye başlarlar.
Catlab (Kinnear, 1982) yöntem simülasyon örneginde; öğrenciler bir dişi ve erkek kedinin ilk önce fiziksel karekterlerini (deri rengi gibi) seçmektedirler. Kediler çiftleşerek dokuz hafta sonra kedi yavruları olamaktadır. Yöntem; öğrenciler bunu hızlandırarak yavruların birkaç haftada yavrulamalarını sağladılar.Genetik kurallarında uyuştuğu gibi öğrenciler aynı genlerden doğan yavrular elde ettiler. Öğrenciler aynı anne, baba gibi yavrular elde edemediler, fakat bazı karekterlerinin uyuştuğu gözlendi.
Öğrenciler iki yeni kediyi çiftleştirmeyi seçerek yöntemi tekrarladılar. Orijinal anne, babayı ve hızlıca olgunlaşmış varsayarak onların yavrularının tüm neslini dahil ettiler. Bu simülasyonun amacı öğrencilere genetik kurallarını ve genetik araştırmaları öğretmek. Simülasyon kedilerin fiziksel karakterlerinin nasıl aktarıldığının beceri ve bilginin edindirlmesi ve test ederek değişik çiftleşme sonuçlarının diğer hipotezler arası gözlemlenmesi.

2. Öğretici simülasyonlar

2.1. Prosedürel simülasyonlar
Çoğu prosedürel simülasyonun amacı bir prosedürü oluşturan olayların sonuçlarını öğretmektir. Yaygın örnekleri; performasyondaki seyreklikler, kötü çalışan bir malzemeye teşhis koymak veya bir uzay mekiğini yere indirmek vb.
Prosedürel simülasyonlar sık sık fiziksel nesne simülasyonlar içerirler, çünkü öğrencilerin performansı örnek alınmalıdır işleyen gerçek prosedürlerde.
Her ne kadar roller arasındaki farkı görmek önemli olsada; Fiziksel simülasyonlarla, içinde fiziksel nesnelerin hareket ettirildiği bu tip simülasyonlar arasındaki karşıtlığı görmek önemlidir. Burda çeşitli simülasyonlardaki fiziksel nesneler, prosedürel ihtiyaçları karşılamak için gerekli iken fiziksel simülasyonlarda nesne öğretimin merkezindedir. Prosedürel simülasyonların başlıca özelliği öğrencilere bir şeyin nasıl yapıldığının öğretilmesi iken prosedürel bir simülasyonda bir şeyin nasıl çalıştığının öğretilmesidir. Procedürel simülasyonların önemli bir tipide tanı simülasyonudur.
Amacı öğrencileri problemlerin çözüm yolları ile tanıştırmak ve prosedürlerin ayarlanmasında çözümde karar vermektir.
Tüm bu prosedürel simülasyonlarda; öğrencinin işlemleri ile, gerçek dünyada olayın nasıl sonuçlanacağı hakkında geribesleme yaparak veya bilgi vererek bilgisayar programı işlem yapmaktadır. Bu yeni bilgiye dayanarak, öğrenciler ardışık hareketler kazanırlar ve diğer zamanlarda daha çok bilgi elde ederler. Örneğin tıpdaki bir tanı simülasyonunda olduğu gibi, öğrencinin hastaya yüksek ateş, deri kolerasyonu ve kendini güçsüz hissetmesi gibi teşhislerde hastaneye yatması gerektiğini anlatması.
Prosedürel simülasyonların başlıca karekteristiği, bir veya birden çok doğruları veya öğrencinin performansını öğrenirkenki bir dizi basamağı sunmaktır. Her ne kadar aynı sonuçlarda uzlaşmanın farklı yolları olsa da hepsinden eşit verim alınamaz. Prosedürel bir simülasyon bu farklı yolları araştırmayı ve sonuçları birleştirmeyi sağlar.

2.2. İşlevsel simülasyonlar
İşlevsel simülasyonlar farklı konumlardaki insanların davranışları ve görüşleri ile bir noktada birleşmelerini sağlar. Kuralların belirlenmesini öğreten prosedürel simülasyonlardan farklı olan işlevsel simülasyonlar genellikle konumlara farklı yaklaşımların sonuçlarının araştırmasında veya konumlarda farklı roller üstlenmelerinde öğrencilere izin verir.
Hemen hemen tüm işlevsel simülasyonlarda öğrenci simülasyonun gerekli bir parçasıdır ve daha önemli roller alır. Aynı programda birbirleri ile etkileşimli öğrenciler tarafından veya kişinin kurallarıyla oynanan bir bilgisayar oyununda öğrenciler tarafından farklı rolle ralınabilir. Bazı oyun tipleride işlevsel simülasyonlar gibi sınıflandırılabilirler, özellikle macera ve kumar oyunları.

Kaynak: onlinefizik.com

MsXLabs Üye Girişi