Bài 29. Mô phỏng trong giải quyết vấn đề

Nội dung lý thuyết

1. Mô phỏng và lợi ích của mô phỏng

Khái niệm:

  • Kĩ thuật mô phỏng (gọi ngắn là mô phỏng) là kỹ thuật tái tạo sự kiện, sự vật, hệ thống, quá trình trong điều kiện thử nghiệm để phục vụ nghiên cứu hoặc đào tạo.

  • Mục tiêu: Xây dựng mô hình của hệ thống trong điều kiện thử nghiệm (mô hình ảo) để khảo sát, nghiên cứu hoặc thực hiện các tương tác.

Ứng dụng:

  • Xuất hiện trong nhiều lĩnh vực của khoa học và đời sống.

  • Trong Tin học: Sử dụng công cụ CNTT (phần cứng + phần mềm) để tạo mô hình ảo, phần mềm mô phỏng.

Vai trò của mô phỏng:

  • Giải quyết bài toán, kiểm tra giả thuyết, định hướng giải pháp...

  • Tạo cơ sở để thực hiện tương tác thay vì thực nghiệm thực tế.

Lợi ích của mô phỏng:

  • Hiệu quả và chi phí: Giảm chi phí thiết bị, mẫu thử, có thể thay thế các giai đoạn lập mô hình hoặc kiểm tra thực tế.

  • Kết quả nhanh: Có thể đưa ra kết quả trong vài giây/phút.

  • Khả năng tùy chỉnh: Dễ thay đổi tham số, cải tiến hoặc phát triển sản phẩm.

  • Giảm thiểu rủi ro: Tránh các thiệt hại từ thí nghiệm thực tế, nhất là thí nghiệm nguy hiểm.

  • Hỗ trợ đào tạo: Mô phỏng các tình huống phức tạp, nguy hiểm trong môi trường an toàn (vật lý, hóa học, sinh học…).

Một số hệ thống mô phỏng

2. Mô phỏng trong thực tế

Lĩnh vực kỹ thuật:

  • Giúp xác định các lỗi tiềm ẩn, tối ưu hóa thiết kế, giảm nhu cầu mẫu vật thật.

  • Dùng để kiểm tra tính an toàn, độ bền, hiệu suất thiết bị.

  • Hình 29.2: Sử dụng mô phỏng trong cơ khí chế tạo máy.

Sử dụng mô phỏng trong cơ khí chế tạo máy

Y tế và y học:

  • Mô phỏng quy trình, kỹ thuật y khoa.

  • Dự đoán khả năng lây lan dịch bệnh, tác dụng thuốc, đánh giá hiệu quả điều trị.

  • Hình 29.3: Mô phỏng tác dụng của thuốc trong cơ thể.

Mô phỏng tác dụng của thuốc trong cơ thể

Công nghiệp giải trí và trò chơi điện tử:

  • Dựng lại môi trường, hiệu ứng chân thực trong phim ảnh.

  • Mô phỏng nhân vật, trò chơi, tạo ra trò chơi video hấp dẫn.

Môi trường và nghiên cứu khoa học:

  • Phòng thí nghiệm ảo cho các lĩnh vực vật lý, hóa học, sinh học...

  • Quan sát chuyển động thiên thể, biến đổi lực địa chất, chu kỳ sống sinh vật...

  • Hỗ trợ dự đoán biến đổi khí hậu, tác động tới hệ sinh thái.

Quân sự:

  • Diễn tập chiến thuật, đánh giá hiệu quả phương án.

  • Mô phỏng chiến tranh, huấn luyện sử dụng vũ khí, khí tài.