ことのはの散策

シミュレーション, 数値シミュレーション, 実験，実機試験
　

                                                                                      上智大学　伊藤 潔

                                                                                            2006年8月4日

　対象となる物，システム，現象(phenomenon)を分析（analysis）するために，下記の図のように，実機試験，実験，数式モデル，システムモデルによる方法が行われます．

　「実機試験」は，対象の物，システム，現象をそのもの自体 ，すなわち，real machine, real system 「実機」を動かして実測して調べることです．

　experiment 「実験」は，『現実の物，システム，現象を， (縮小して）物理的な装置上で，あるいは，物理的に等価なものの上で，測定して実験すること』です．

　equation model, analytical model 「数式モデル，解析モデル」は，『現実の物，システム，現象を表す数式を用いる方法』である．この数式には，対象によって，その通りを表現する「厳密式」 を使う場合と，多くの場合，「近似式」を使う場合があります．
　
　この数式を解析的に解いて解を得るexact solution method 「厳密解法」と，それができないため，数式を近似的に解くapproximate solution method 「近似解法」があります．

　数式モデルを使うもののうち，numerical simulation 「数値シミュレーション」は，数式を数値的に解く方法で，『動的な対象の動特性を表す式を数値的に示してその動特性を明示的に示すこと』 です．「動特性を示す」というのは，時間軸を横軸にとり，縦軸に時間的な変化を示すことが挙げられます．分野によって，数値シミュレーションをシミュレーションと呼んでいる場合もあります．

　simulation 「シミュレーション」は，『対象となる物，システム，現象の挙動を調べるために，対象自体という現物や実機ではなく，物，システム，現象を，コンピュータ内部で模擬的な情報としてモデル化し，このモデルの挙動を調べること』です．すなわち，『対象の振る舞いをコンピュータ上の情報とその関係から成るモデルにしておき，このモデルを，コンピュータ上で振る舞わせること』です．
　同僚のDr. Gonsalvesは，シミュレーションの定義を次のように述べています．"Simulation is the art of conducting an experiment in a virtual environment."
　
　例えば，情報システムのシステムモデルでは，模擬的な情報のモデル化とシミュレーションを，次のように行います．

�@現実のものの流れや情報の流れを，模擬的な情報の流れとしてモデル化

�Aその流れの中で，各種リソース（装置，タスク，サーバ，モジュール，プログラムなど．容量をもつ）を模擬したものにアクセス

�Bそのアクセスの際の詳細な動作ではなく，abstract 「抽象」として，それにかかるアクセス時間の見積もりを入れてモデル化

�C模擬的な情報の流れを，模擬的な時刻上で発生させてシミュレーション

　下図を参照して，実機，実験，数式モデル，シミュレーションの位置付けについて述べます．

　対象システムのdevelopment 「開発」中に，性能を調べることは，pre-evaluation 「事前評価」で，performance evaluation 「性能評価」，performance estimation 「性能見積もり」と言われます．

　対象システムの開発後に，性能を調べることは，post-evaluation 「事後評価」で，performance evaluation 「性能評価」，performance measurement 「性能測定」と言われます．

　実機試験は，後者で，シミュレーション，数式モデル，実験は，前者で行われることが多いです．


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