Simulador

Un simulador és un dispositiu que permet reproduir un sistema i el seu comportament de manera controlada. La simulació per ordinador té per objectiu modelitzar sistemes reals o hipotètics mitjançant programes informàtics, de manera que el seu funcionament pugui ser analitzat i sigui possible predir-ne l’evolució futura.

SIMUVEG. Simulador de conducció desenvolupat per SINTEC-INTRAS (Universitat de València). Utilitzat en avaluació de conductors, carreteres, dispositius IVIS i altres àrees.

TUTOR, un simulador mixt que permet recrear un autobús i un camió. Va ser desenvolupat per l'empresa Lander Simulation & Training Solutions, S.A. Va ser instal·lat l'any 2004 a l'INTA d'Espanya.

Aquest article o secció no cita les fonts o necessita més referències per a la seva verificabilitat.

L'article necessita algunes millores pel que fa a l'ortografia i la gramàtica.

L'article necessita algunes millores de redacció.

Els simuladors busquen recrear tant les sensacions físiques —com la velocitat, l’acceleració i la percepció de l’entorn— com també el comportament dels equipaments de la màquina o sistema que es vol simular. Per representar l’entorn exterior, s’utilitzen projeccions construïdes a partir de bases de dades topogràfiques; aquest escenari rep el nom de “entorn sintètic”. La generació de sensacions físiques pot requerir l’ús de mecanismes hidràulics complexos, controlats per ordinadors d’altes prestacions que, a partir de models matemàtics, reprodueixen moviments i forces de manera realista.

Thomas T. Goldsmith Jr. i Estle Ray Mann, creadors del primer joc de simulació,^[1] defineixen la simulació com “una tècnica numèrica per dur a terme experiments en un ordinador digital. Aquests experiments incorporen determinades relacions matemàtiques i lògiques necessàries per descriure el comportament i l’estructura de sistemes complexos del món real al llarg de períodes prolongats”.

Una definició més formal, proposada per R. E. Shannon, estableix que “la simulació és el procés de dissenyar un model d’un sistema real i realitzar-hi experiments amb la finalitat de comprendre’n el comportament o d’avaluar noves estratègies dins dels límits imposats per un criteri o conjunt de criteris determinats per al funcionament del sistema”.^[2]

Les qüestions clau en l’àmbit de la simulació inclouen l’obtenció d’informació fiable per seleccionar les característiques i comportaments rellevants, l’ús adequat d’aproximacions i suposicions simplificadores, i la garantia de fidelitat i validesa en els resultats obtinguts.

En essència, simular significa imitar un fenomen, un estat o un procés real. L’acte de simular implica representar de manera precisa les característiques fonamentals o els comportaments d’un sistema físic o abstracte seleccionat.

Classificació i terminologia

Al llarg de la història, les simulacions s’han desenvolupat de manera independent en diversos àmbits —com la física, l’enginyeria, l’economia o les ciències socials— sense un marc teòric unificat. Tanmateix, al segle XX, l’aparició de la Teoria de Sistemes i la Cibernètica, conjuntament amb la generalització de l’ús dels ordinadors, va impulsar una integració progressiva dels diferents enfocaments i va permetre establir una visió més estructurada i transversal del concepte de simulació.

Dins aquesta visió sistematitzada, els simuladors poden classificar-se d’acord amb diversos criteris. Un dels més tradicionals distingeix entre simulació física i simulació interactiva.

Simulació física

La simulació física es basa en la substitució d’un objecte o sistema real per un prototipus físic, generalment de dimensions reduïdes o de menor cost. Aquests models s’utilitzen per analitzar el comportament del sistema original sense haver de manipular-lo directament. És freqüent en camps com l’aerodinàmica (amb túnels de vent), l’arquitectura, la hidràulica o l’enginyeria estructural, on els prototipus permeten reproduir condicions reals a escala controlada.

Simulació interactiva

La simulació interactiva constitueix una categoria específica dins de la simulació física. En aquest cas, un operador humà participa activament en el desenvolupament de la simulació i interacciona amb el simulador en temps real. Aquesta modalitat inclou, per exemple, els simuladors de vol, conducció, navegació o operació de maquinària industrial. Els sistemes interactius combinen models físics o virtuals amb interfícies que permeten a l’usuari experimentar situacions operatives reals o d’entrenament, tot reproduint les respostes del sistema en funció de les accions de l’operador.

Etapes per dur a terme un estudi de simulació

• Definició del sistema

En aquesta etapa es determina què s’ha de simular i amb quin objectiu. Es tracta d’analitzar el context del problema, identificar els objectius generals i específics del projecte, establir els índexs o mètriques per mesurar l’eficàcia del sistema i definir clarament els límits i components del sistema que es vol modelar.

• Formulació del model

Un cop establerts els objectius i els resultats esperats, es construeix el model que representarà el sistema. Això implica:

• Identificar totes les variables rellevants.
• Definir les relacions entre aquestes variables.
• Elaborar diagrames o esquemes que descriguin el flux i la lògica del sistema.

Aquest model pot ser físic, matemàtic, lògic o conceptual, segons el tipus de simulació que es vulgui desenvolupar.

• Col·lecció de dades

Perquè el model funcioni correctament, cal recopilar totes les dades necessàries amb precisió i coherència. Això inclou informació quantitativa, qualitativa o experimental que descrigui el sistema real o el comportament que es vol simular.

• Implementació del model en la computadora

Depenent del tipus de simulació, el model pot:

• Construir-se com a prototipus físic, si es tracta d’una simulació física.
• Programar-se en un ordinador amb un llenguatge de programació (Fortran, Algol, Lisp, Python, C++, etc.) o amb un paquet de simulació (Vensim, Stella, Arena, Flexsim, etc.).

L’objectiu és obtenir una representació funcional del model que permeti generar resultats fiables.

• Verificació

En aquesta etapa es comprova que el model compleix amb les especificacions del seu disseny. És a dir, el model funciona correctament segons com ha estat construït, sense errors lògics ni inconsistències.

• Validació del sistema La validació consisteix a comparar el comportament del simulador amb el sistema real per assegurar que el model és representatiu i fiable. Alguns mètodes comuns inclouen:

• Opinió d’experts sobre els resultats de la simulació.
• Comparació amb dades històriques.
• Predicció de comportaments futurs.
• Provar escenaris que provoquen falles en el sistema real.
• Acceptació i confiança dels usuaris finals en els resultats generats pel model.

• Experimentació

Un cop validat, el model es fa servir per realitzar experiments, generar dades i analitzar l’impacte de canvis en les variables. També permet fer anàlisis de sensibilitat, per comprendre com diferents factors afecten el sistema.

• Interpretació dels resultats

Els resultats obtinguts s’analitzen per donar suport a la presa de decisions, especialment en situacions semi‑estructurades o complexes. L’objectiu és traduir els resultats de la simulació en conclusions pràctiques i aplicables.

• Documentació i informació

Per assegurar un ús correcte del simulador, cal preparar dos tipus de documentació:

• Tècnica: descriu el model, les variables, les equacions i els procediments utilitzats.
• Manual de l’usuari: proporciona instruccions clares per a l’operació del simulador i la interpretació dels resultats.

Aquesta documentació facilita tant la reproducció de l’estudi com l’aplicació pràctica del model.

Simulació de sensacions físiques

Per recrear les sensacions físiques, s’utilitzen mecanismes hidràulics i mecànics de gran complexitat, controlats per ordinadors d’altes prestacions. Aquests ordinadors, mitjançant models matemàtics avançats, poden reproduir de manera realista forces, velocitats i acceleracions que l’usuari percebria en el sistema real.

Per simular la percepció de l’entorn exterior, es projecten imatges generades a partir de bases de dades del terreny en grans pantalles o entorns immersius. Aquest conjunt d’elements visuals i sensorials forma l’anomenat “entorn sintètic”, que permet a l’usuari experimentar de manera realista la situació que el simulador representa.

Models de simulació

L'experimentació pot ser un treball de camp o de laboratori. El model de mètode utilitzat per a la simulació seria teòric, conceptual o sistèmic.

Després de confirmar la hipòtesi, podem dissenyar un teorema. Finalment si aquest és admès pot convertir-se en una teoria o en una llei.

Model teòric

El model teòric 'ha de contenir els elements que es necessiten per a la simulació. Un exemple amb treball de laboratori és un programa d'estadística amb ordinador que generi nombres aleatoris i que contingui els estadístics de la mitjana i les seves diferents versions: quadràtica-aritmètica-geomètrica-harmònica. A més ha de ser capaç de determinar la normalitat en termes de probabilitat de les sèries generades. La hipòtesi de treball és que la mitjana i les seves versions també determinen la normalitat de les sèries. És un treball experimental de laboratori. Si és certa la hipòtesi podem establir la seqüència teorema, teoria, llei. És el model principal de tota una investigació científica, gràcies a això podem definir o concloure la hipòtesi, les prediccions, etc.

Model conceptual

El model conceptual vol establir per un qüestionari i amb treball de camp, la importància de la discriminació o rebuig en una col·lectivitat i fer-ho per mitjà d'un qüestionari en forma d'una simulació amb una escala d'actitud. Després de veure si la població és representativa o adequada, ara la simulació és l'aplicació del qüestionari i el model és el qüestionari per confirmar o rebutjar la hipòtesi de si hi ha discriminació en la població i cap a quin grup de persones i en què qüestions. Gran part de les simulacions són d'aquest tipus amb models conceptuals.

Model sistèmic

El model sistèmic és més pretensiós i és un treball de laboratori. Es simula el sistema social en una de les representacions totals. L'anàlisi de sistemes és una representació total. Un pla de desenvolupament en el segment de transports amb un model d'ecologia humana, per exemple. L'èmfasi en la teoria general de sistemes és l'adequat en aquest tipus de simulacions. Aquest mètode, que és per a un sistema complex, és summament abstracte, no es limita a la descripció del sistema, sinó que ha d'incloure en la simulació les entrades i sortides d'energia i processos d'homeòstasi, autopoesi i retroalimentació.

Tant el programa d'estadística, com l'escala d'actitud, com el sistema total, són perfectes simulacions de la realitat i modelitzen tots els elements en les seves respectives hipòtesis de treball. Són també un microclima i l'ambient o l'escenari en els processos de simulació / experimentació. Altres propietats que han de contenir les simulacions que siguin repetibles indefinidament. Que evitin l'efecte d'aprenentatge que incita a l'enquestador a omplir ell mateix els qüestionaris i que es podrà evitar amb algun control, que siguin flexibles o millorables i que no sigui invasiu o canviar la població de les mostres successives.

Simulació per ordinador

És un intent de modelar situacions de la vida real per mitjà d'un programa d'ordinador, el que requereix ser estudiat per veure com és que treballa el sistema. Ja sigui per canvi de variables, potser prediccions fetes sobre el comportament del sistema.

La simulació per ordinador s'ha convertit en una part útil del modelatge de molts sistemes naturals en física, química i biologia, i sistemes humans com l'economia i les ciències socials (sociologia computacional).

Tradicionalment, el modelatge formal de sistemes ha estat a través d'un model matemàtic, que intenta trobar solucions analítiques a problemes que permeten la predicció del comportament d'un sistema d'un conjunt de paràmetres i condicions inicials. La simulació per ordinador és freqüentment usat com un accessori per, o substitució de, sistemes de modelatge per als quals les solucions analítiques de forma tancada simple no són possibles. Aquí hi ha molts tipus diferents de simulació per ordinador, la característica comuna que totes elles comparteixen és l'intent per generar una mostra d'escenaris representatius per a un model en què una enumeració completa de tots els estats possibles serien prohibitius o impossibles. Diversos paquets de programari existeixen per modelar per ordinador en el funcionament de la simulació es realitza sense esforç i simple (per exemple: la simulació Monte Carlo i el modelat estocàstic com el Simulador de Risc).

És cada vegada més comú escoltar sobre simulacions a moltes classes designades com a "ambients sintètics". Aquesta etiqueta ha estat adoptada en ampliar la definició de "simulació", que abasta virtualment qualsevol representació computada. També es pot dir que és simulació per ordinador quan poses: això ho vaig fer amb ordinador.

És precís ressaltar que el terme simulació per ordinador és més ampli que el de modelatge per ordinador, encara que aquest últim implica que tots els aspectes es modelen en la representació de l'ordinador, la simulació per ordinador també inclou generar entrades d'usuaris simulats per a executar un software d'ordinador real o un equip i només es modela una part del sistema. Un exemple d'això serien els simuladors de vol que poden executar tant màquines com software de vol real.

Exemples de simulació

Els jocs de simulació, a diferència d'altres gèneres de videojocs i jocs d'ordinador, representen o simulen un entorn amb precisió. A més, representen les interaccions entre els personatges i el medi ambient realista. Aquest tipus de jocs solen ser més complexes en termes de joc. Els jocs de simulació s'han tornat increïblement populars entre les persones de totes les edats i la indústria ha demostrat ser un dels pocs resistents a les condicions de recessió.

Els jocs de simulació més populars avui dia són:

• Els Sims
• Command and Conquer
• SimCity
• Black and White
• Tiger Woods PGA Tour
• Tony Hawk’s Pro Skater
• Need For Speed
• World of Warcraft

Pel·lícules

Una imatge generada per ordinador és "l'aplicació del camp de gràfics 3D per ordinador als efectes especials". Aquesta tecnologia s'utilitza per als efectes visuals, ja que són d'alta qualitat, controlable, i pot crear efectes que no serien factibles a través de qualsevol altra tecnologia, ja sigui per costos, recursos o per seguretat. Els gràfics generats per ordinador es poden veure en moltes pel·lícules d'avui, especialment les del gènere d'acció. A més, les imatges generades per ordinador han substituït gairebé del tot l'animació a mà en les pel·lícules per nens, que són cada vegada amb més freqüència, generades per ordinador. Entre els exemples de pel·lícules que utilitzen imatges generades per ordinador inclouen "Buscant en Nemo, 300 i Iron Man".

Simulació en l'enginyeria, tecnologia o simulació de processos

La simulació és una característica important en els sistemes d'enginyeria o qualsevol altre sistema que involucra molts processos. Actualment es una eina molt utilitzada ja que permet obtenir resultats d'escenaris reals amb un cost molt menor. Són molt freqüents les simulacions en sistemes elèctrics, electrònics, termodinàmica, dinàmica de fluids, aerodinàmica, resistència d'estructures estàtiques o amb càrregues dinàmiques (Sismes o mecanismes en moviment), dinàmica, mecanismes o comportament d'avant d'impactes.

Per exemple, en enginyeria elèctrica, les línies de retard poden ser utilitzats per a simular el retard de propagació i de desplaçament de fase causada per una línia de transmissió real. De la mateixa manera, les càrregues fictícies poden ser utilitzades per simular la impedància sense simulació de propagació. Un simulador pot imitar només algunes de les operacions i funcions de la unitat que permet la simulació.

La majoria de les simulacions d'enginyeria impliquen models matemàtics i la investigació assistida per ordinador. Hi ha molts casos, però, en què els models matemàtics no són fiables. La simulació de problemes de dinàmica de fluids, com per exemple, sovint requereixen tant simulacions matemàtiques i físiques.

Simulació en informàtica

A informàtica, la simulació té encara més gran significat especialitzat: Alan Turing va fer servir el termenat "simulació" per referir-se al que passa quan una ordinador digital corre una taula de d'estat (corre un programa) que descriu les transicions d'estat, les entrades i sortides d'una màquina subjecta a discret-estat. La simulació computada d'una màquina subjecta.

En programació, un simulador és sovint usat per executar un programa que ha de córrer en certs tipus d'inconvenients d'ordinador o en un rigorós controlador de prova d'ambient. Per exemple, els simuladors són freqüentment utilitzats per depurar un microprograma (micro-codi) o algunes vegades programes d'aplicació comercial. Atès que, l'operació d'ordinadors és simulada, tota la informació sobre l'operació d'ordinadors és directament disponible al programador, i la velocitat i execució pugui variar a voluntat.

Moltes vegades també s'utilitzen màquines virtuals com a simuladors d'ordinadors de manera que, si s'ha de treballar a molt baix nivell modificant el codi del sistema operatiu, és molt fàcil cometre algun error i deixar inutilitzat el SO. Si es treballa sobre un sistema operatiu de la màquina virtual, quan es produeixi algun problema irreparable d'aquest tipus, només caldrà reiniciar el PC, el sistema operatiu real estarà intacte i es podrà tornar a obrir la màquina virtual sense problemes.

Els simuladors poden ser usats per interpretar l'enginyeria de seguretat o la prova de disseny de lògica VLSI, abans que siguin construïts. En informàtica teòrica el terme "simulació" representa una relació entre els sistemes de transició d'estat. Això és usat en l'estudi de la semàntica operacional.

A l'àrea de les ciències són de gran ajuda, ja que els estudiants relacionen conceptes abstractes amb reals (el xoc de molècules) i també ajuda en el sentit dels recursos, ja que només s'ha de disposar de computadors i no amb tots els aparells d'un laboratori sencer.

Simulació virtual

La simulació virtual és una categoria que utilitza equipament de simulació per crear un món virtual i interactiu per a l'usuari. Els mons virtuals funcionen sobre plataformes de component s integrats de programari i maquinari. D'aquesta manera, el sistema pot acceptar aportacions de l'usuari (per exemple, seguiment corporal, reconeixement de veu, controladors físics, etc) i produir respostes (per exemple, una presentació visual, una presentació auditiva, una presentació hàptica, etc).^[3] Les simulacions virtuals utilitzen els modes de interacció mencionades per provocar una sensació de immersió a l'usuari.

Maquinari de simulació virtual d'entrada

Existeix una gran varietat de maquinari d'entrada disponibles per acceptar les interaccions del usuari per crear simulacions virtuals:

• Seguiment corporal: amb aquesta entrada, la simulació enregistra els moviments de la persona i tradueix aquestes dades per crear la simulació virtual.
  • Vestimenta i/o guants de captura de moviment: poden tenir sensors incorporats en el seu interior per detectar les moviments de diverses parts del cos, com per exemple amb els dits. Alternativament, poden tenir dispositius de seguiment exteriors o marques que poden ser detectades per ultrasons externs, receptors òptics o sensors electromagnètics. Alguns d'aquests sistemes també disposen de sensors inercials interns. Les unitats poden transmetre dades de forma inalàmbrica o a través de cables.
  • Rastrejadors oculars: serveixen per detectar la mobilitat de l'ull, de forma que el sistema pot determinar amb precisió cap a on mira l'usuari en cada moment.
• Controladors físics: proporcionen informació a la simulació mitjançant la manipulació directa per part de l'usuari.
  • Cintes de córrer omnidireccionals: capten la locomoció dels usuaris mentre caminen o corren.
  • Instrumentació d'alta fidelitat: proporciona controls reals per elevar el nivell de immersió. Per exemple, els pilots poden utilitzar els controls reals del sistema de posicionament global del dispositiu en una cabina simulada per ajudar-los a practicar en el context de sistema de cabina integrat.
• Reconeixement de veu o de so: es pot utilitzar per interactuar amb altres usuaris o persones virtuals i per manipular objectes en la simulació, com per exemple informació. La interacció vocal augmenta molt el nivell de immersió del usuari.
  • Auricular amb micròfons de braç, micròfons de solapa o la sala pot estar equipada amb micròfons estratègicament situats.

Investigació actual sobre els sistemes d'introducció de dades per l'usuari

La recerca sobre futurs sistemes d'entrada de dades és molt prometedora per a les simulacions virtuals. Sistemes com les interfícies cervell-ordinador (BCI, en anglès brain computer interfaces) ofereixen la possibilitat d'augmentar encara més el nivell d'immersió per als usuaris de simulacions virtuals. Lee, Keinrath, Scherer, Bischof i Pfutscheller^[4] van demostrar que es podia entrenar a subjectes ingenus perquè utilitzessin una BCI per navegar dintre d'un apartament virtual amb certa facilitat. Emprant la BCI, els autors van comprovar que els subjectes eren capaços de navegar lliurement per l'entorn virtual amb un esforç relativament mínim. És possible que aquest tipus de sistemes es converteixin en modalitats d'entrada estàndard en futurs sistemes de simulació virtual.

Maquinari de simulació virtual de sortida

Existeix una gran varietat de sortides hardware disponibles per oferir un estímul als usuaris en simulacions virtuals. En la següent llista es descriuen breument diversos d'aquests:

• Pantalla visual: proporcionen l'estímul visual a l'usuari.
  • Pantalles fixes: poden variar des d'una pantalla de sobretaula convencional a una pantalla envoltants de 360 graus o pantalles estereoscòpiques tridimensionals. Les pantalles convencionals poden variar en mida de 15 a 20 polzades (380 a 1520 mm). Les pantalles envoltants solen ser usades en el que es coneix com entorn virtual automàtic en coves (CAVE). Les pantalles tridimensionals estereoscòpiques produeixen imatges tridimensionals amb o sense ulleres especials, segons el disseny.
  • Cascos amb monitors individuals: petites pantalles muntades en un casc que porta l'usuari. Aquests sistemes es connecten directament a la simulació virtual per oferir una experiència més envoltant. El pes, la freqüència d'actualització i el camp de visió són algunes de les variables clau que diferencien entre diversos HMD. Naturalment, els més pesats no són desitjables perquè provoquen fatiga amb el temps. Si la freqüència d'actualització és massa lenta, el sistema no pot actualitzar les pantalles amb la rapidesa suficient per què es correspongui amb un gir ràpid del cap de l'usuari. Una freqüència d'actualització més lenta tendeix a provocar marejos i alterar la sensació d'immersió. El camp de visió o la extensió angular del món que es veu en un moment donat pot variar d'un sistema a un altre i s'ha comprovat que afectas a la sensació d'immersió del usuari.
• Visualització auditiva: existeixen diversos tipus de sistemes d'àudio per ajudar a l'usuari a sentir i localitzar sons espacials. Es poden fer servir programes informàtics especials per produir efectes d'àudio 3D per crear la il·lusió que les fonts de so estan situades en un espai tridimensional definit al voltant de l'usuari.
  • Sistemes d'altaveu convencionals: els fixes es poden utilitzar per proporcionar so envoltant multicanal o dual. No obstant, els altaveus externs no són tan eficaços per produir efectes d'àudio 3D.^[3]
  • Auriculars convencionals: ofereixen una alternativa portàtil als altaveus fixes. A més a més, tenen l'avantatge de tapar el soroll del món real i facilitar els efectes de so d'àudio 3D més eficaçment.
• Pantalla hàptica: proporcionen una sensació tàctil a l'usuari (tecnologia hàptica). Aquest tipus de sortida es denomina a vegades Force Feedback.
  • Les pantalles tàctils per rajoles.
  • Efectors finals: poden respondre a les entrades dels usuaris amb resistència i força Aquests sistemes se solen utilitzar en aplicacions mèdiques per cirurgies a distància que empren instruments robòtics.^[5]
• Pantalla vestibular: proporcionen una sensació de moviment a l'usuari. Solen manifestar-se com bases de moviment per la simulació virtual de vehicles, com simuladors de conducció o de vol. Les bases de moviment són fixes, però utilitzen actuadors per moure el simulador de forma que produeixi sensacions de capcineig, picada o balanceig. Els simuladors també es poden moure de forma que provoquin una sensació d'acceleració en tots els eixos (per exemple, la base de moviment pot produir la sensació de caiguda).

Simulació per a l’entrenament i la preparació de personal

Soldat en un simulador de prova de maneig.

La simulació s’utilitza en l’entrenament i la preparació tant de personal civil com militar, especialment quan l’ús d’equip real és massa car o perillós. En aquests casos, els aprenents poden adquirir experiència i aprendre lliçons valuoses en un entorn virtual segur, on és possible cometre errors sense posar en risc la seguretat ni els recursos. Aquesta pràctica és especialment important en sistemes crítics, on els errors en el món real podrien tenir conseqüències greus.

L’entrenament basat en simulació es classifica típicament en tres categories:

• Simulació “Live” (en viu): persones reals utilitzen equip real en situacions reals.
• Simulació “Virtual”: persones reals interactuen amb equips simulats dins d’entorns o mons virtuals.
• Simulació “Constructiva”: els actors i l’equip estan completament simulats dins d’un entorn virtual; els humans només intervenen indirectament, per exemple definint escenaris o supervisant la simulació.

En els estàndards de prova, les simulacions “en directe” d’alta fidelitat generen mostres realistes de rendiment potencial, mentre que les simulacions de baixa fidelitat ofereixen només indicacions o signes de rendiment possible. La distinció entre alta, moderada i baixa fidelitat és relativa i depèn del context específic i de la comparació que es vulgui fer.

Simulació per a l’ensenyament i l’aprenentatge

Aquest tipus de simulació és similar a la utilitzada en entrenament, però es centra en tasques d’aprenentatge específiques. Tradicionalment, els mestres utilitzaven vídeos per ensenyar als alumnes a observar, resoldre problemes i participar activament en les classes. Avui dia, aquests vídeos han estat en gran part substituïts per simulacions interactives, que incorporen vinyetes narratives animades: petits escenaris o històries basades en situacions reals o hipotètiques que envolten els estudiants en un context d’aprenentatge immersiu.

Aquestes simulacions permeten:

• Avaluar l’aprenentatge dels estudiants.
• Desenvolupar habilitats pràctiques i competències de resolució de problemes.
• Millorar la comprensió i la participació en la classe.
• Facilitar la tasca dels docents en la planificació i seguiment del progrés dels alumnes.

En resum, la simulació educativa combina elements visuals i interactius amb continguts pedagògics, oferint un entorn segur i atractiu per aprendre i experimentar sense riscos.

Simulació en les ciències naturals

Els experiments basats en tècniques com l'espectroscòpia de RMN (ressonància magnètica nuclear) proveeixen dades detallades sobre el comportament de la matèria. No obstant això, per interpretar aquests experiments i per obtenir una resolució més gran en espai i temps, hem de recórrer a models teòrics. La resolució analítica d'aquests models és impossible per a la majoria de sistemes d'interès pràctic. Per això, és necessari recórrer a la resolució numèrica d'aquests models en forma de simulacions. Una simulació busca recrear els elements que es consideren importants en la reproducció d'un fenomen observat empíricament. Exemples importants són la dinàmica molecular i la química computacional, ambdues utilitzades àmpliament per estudiar el plegament de proteïnes a la biofísica i les propietats mecàniques de polímers artificials a la ciència de materials.

Simulació biomecànica

Un simulador biomecànic s'utilitza per analitzar la dinàmica de caminar, estudiar el rendiment esportiu, simular procediments quirúrgics, analitzar les càrregues conjuntes, el disseny de dispositius mèdics, i el moviment animat humana i animal.

Simulació mèdica

La simulació mèdica s’ha consolidat com una eina essencial en l’ensenyament i la pràctica clínica, amb un creixement continu en el seu desenvolupament i aplicació. Aquests simuladors s’utilitzen per entrenar el personal sanitari en procediments diagnòstics i terapèutics, així com per desenvolupar habilitats de presa de decisions en situacions mèdiques complexes, tot en un entorn segur i controlat.

Els simuladors mèdics permeten practicar una àmplia gamma de procediments, des de tasques bàsiques fins a intervencions avançades, incloent:

• Transfusió de sang i maneig de fluids.
• Procediments quirúrgics, com la cirurgia laparoscòpica.
• Cures de traumatismes i atenció d’emergències.
• Auscultació cardíaca i pulmonar, i altres habilitats clíniques bàsiques.

Aquest tipus de simulació no només millora la competència tècnica, sinó que també reforça la presa de decisions, la coordinació de l’equip i la seguretat del pacient, sense exposar a risc la salut dels pacients reals.

Simuladors de navegadors per satèl·lit

L'única manera per posar a prova els receptors GNSS (comunament coneguts com de navegació per satèl·lit en el món comercial) és l'ús d'un simulador de constel·lacions RF. Un receptor que pot ser usat, per exemple, en un avió, es pot provar en condicions dinàmiques, sense la necessitat de fer-ho en un vol real. Les condicions de prova es poden replicar exactament, i hi ha un control total sobre tots els paràmetres de prova. Això no és possible en el "món real" utilitzant els senyals reals. Per als receptors de les proves que utilitzarà el nou Galileu (navegació per satèl·lit) no hi ha altra alternativa, perquè els senyals de veritat no existeixen encara.

Simulació en el sector de l'automòbil

La simulació en el sector de l'automòbil ofereix l'oportunitat de reproduir les característiques de vehicles reals en un entorn virtual. Aquest entorn virtual replica a la perfecció els factors externs i les condicions amb què interacciona un vehicle i un conductor, permetent a aquest sentir-se com si estigués assegut a la cabina del seu vehicle. Escenaris i esdeveniments molt diversos es repliquen amb suficient realitat com per garantir que els conductors se submergeix completament en l'experiència en lloc de simplement veure-ho com una experiència educativa.

Simulació en la robòtica

Un simulador de la robòtica s'utilitza per crear aplicacions integrades per un específic (o no) del robot sense dependre del "real" del robot. En alguns casos, aquestes aplicacions es poden transferir al robot real (o reconstruir) sense modificacions. simuladors de robòtica permeten la reproducció de situacions que no pot ser «creat» en el món real a causa del cost, temps, o la "singularitat" d'un recurs. El simulador també permet prototipat ràpid del robot. Molts simuladors robot funció motors de física per simular la dinàmica d'un robot.

Simulació i videojocs

• Videojoc d'estratègia
• Videojoc d'esports extrems