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ＩＣＴメディア編集Ⅱ　2025年12月12日

シミュレーション

シミュレーション（simulation）：

予測・設計・計画策定などのために、現実のモデルを作り、それを使って観測または実験すること。 1950年ごろから使われるようになった。

広義のシミュレーション：

システムのモデルを動かしてその挙動や性能を分析・検討する問題解決方法。

狭義のシミュレーション：

実験的方法のことでコンピュータ上のモデルを動かしてその挙動や性能を分析・検討する問題解決方法。コンピュータ・シミュレーションこと。

・シミュレーションを行う上で大変重要になるのが、コンピュータ上に如何にモデルを作成するかということである。シミュレーションで行う解析・評価の精度は、このモデリングによって決まるといっても過言ではない。

モデリング（モデル化）：

現実の世界の抽象化して，思考の世界に映す物，状態，システムの中のある部分を記述したもの

概念モデル，思考モデル

定式化（入出力の関係を数式化，法則化）

如何に正確にモデル化できるかが，シミュレーションの信頼性や精度の向上につながる．

モデル化によって，詳細な動きの解析や，予測などが可能となってくる．

（株価や物価の変動予測なども，如何に現実を反映した入出力関係のモデルとして記述できるかが重要）

モデリングにおける注意点

・モデルを構成するさいの概念を統一すること

・モデルの範囲を決定しておくこと

・モデルの範囲と構成要素は，どのようなシステムのどのような特性を調べるのかに依存する

モデリングの手順

１．構造決定

・対象としたシステムの構造を分析する

o モデルに取り込むべき要因を選択する

o 多くの要因から主要なものを選択する

・要因間の結合関係を分析する

o 関係の深い要因を選択する

２．関数関係の決定

・モデルの構造を分析した結果を定量化する

・モデルの変数間の関係を記述する（入出力の関係）：定式化，数式を作る．

シミュレーションのソフトウェア

・ シミュレーションを実行するためには、Ｃや FORTRAN、ＢＡＳＩＣ等のプログラミング言語を用いてプログラムを作成するのが１つの方法である。

・もう一つの方法は、シミュレーション言語やシミュレータを活用することである。これによってシミュレーションのモデル化、デバッグ、実行、分析等の一連の作業効率を大幅に改善できる。

以下に関連用語の説明を記載します。

システム：

システムというのは様々な要素が集まって何らかの目標に対して機能するように組織化されているものと定義されている。

モデル：

モデルというのは検討するシステムを記述・表現するものと定義されている。

モデルは本物のシステムを使わずに別にシステムを作り「本物のシステムのつもり」で取り扱い、本物のシステムで実験するときの事故等のリスクを回避するために使われている。

物理モデル：

物理モデルとはいうのは実際に実物と同じものを作ってみたり、縮小したものを作るモデルのことで、たとえば、商品の強度テストのモデルがあげられる。

数理モデル：

数理モデルというのはコンピュータを使って論理的に処理されるモデルのことである。シミュレーション（実験的方法）を使えば、モデルが満たさなくてはいけない条件が緩やかになりより本物のシステムの特徴を表現することができる。

確率的モデル：

モンテカルロ法

多数のランダムな数値実験を繰り返し行うことにより，近似解を統計的に求める方法。決定的な問題も確率現象に置き換えて適用できる。