シミュレーション論 Ⅱ
第8回
シミュレーションの構築
今回の内容
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各自でオリジナルのシミュレーションを考え、概要・モデル
作成をおこなう
モデル化ができたら詳細を検討し、簡単な数値で仮計算
をおこなっておく
シミュレーションの構築
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今回は各自でやりたいシミュレーションのモデルを構築します。
対象・目的の決定
(講義でおこなったものを中心に、やってみたい
シミュレーションを考えてください)
↓
モデルの作成
(図的モデル→数式モデル)
↓
手法および使用ツールの決定
(モンテカルロ法、差分方程式の使用、ExcelかC言語か)
↓
詳しいモデルの作成と仮計算
(どのような結果が出そうか、手作業で簡単な計算)
シミュレーションの対象と目的
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各自でおこなうシミュレーションの対称と目的を決定してください
配布資料にシミュレーションの対象と目的を分かりやすくまとめて記述
してください
【例】
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待ち行列、在庫問題、二分法や遺伝的アルゴリズムによる最適解探索、
線形計画法、セルオートマトン、囚人のジレンマ、動的モデル(人口増
加・預金残高・捕食者-被食者の関係)、ランダムウォーク、マルチエー
ジェントシミュレーションなど
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これまで講義で習ったことをもとに、やってみたいシミュレーションを考
えてください
※ もちろん各自でオリジナルの課題を作成して構いません
図的モデルの作成
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シミュレーションの対象が決まったら、シミュレーションに必
要な要素およびそれらの相互関係を抽出し、モデル化を
おこなってください
図的モデルを利用して分かりやすく記述し、シミュレーショ
ン全体の流れや要素同士の関連を明確にしてください
図的モデルの種類:
ブロック線図、フローチャート、動的モデル図など
図的モデルの種類(1)
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ブロック線図
– 対象を構成する要素間に信号が流れる様子を図で表したモデル
– 要素は長方形のブロック、信号の入出力は矢印のついた枝、信
号の加え合わせ点は円記号で表す(加え合わせは正負の記号で
表す)
ブロック線図の例
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例)鍋に入っている水をバーナーで沸かし、温度を測って
ある一定の温度に保つ自動制御
– 構成要素:バーナー、鍋の湯、温度計
※このように出力を入力側に戻すことをフィードバックという
図的モデルの種類(2)
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フローチャート
– プログラムなどの処理の流れを表現するのによく使われる
– 処理の内容、条件分岐などを用いる
動的モデルの図的表現
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動的モデルの図的表現には様々なものがあるが、例とし
て以下のようなものを挙げておく
動的モデルの図的表現(2)
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変化の速さが蓄積量に比例する現象
– 銀行預金の残高計算
– 携帯電話利用者数の増加
など
例:銀行預金残高の図的モデル
数式モデルの作成
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図的モデルをもとにシミュレーションに必要な数式を作成
し、記述してください
言葉で表現しても、変数を定義して使っても構いません
【例】ヒーターによる湯温調整
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変化後の水温 = 現在の水温 + 水温調整
水温調整=(設定温度-測定した水温)×ヒーター能力×時間間隔
測定した水温=(5×時間間隔)前の水温
シミュレーション手法と使用ツール
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モデルが完成したら、どのような手法を使うのか、どのよう
なツールを利用するのかについて記述してください
実際に自分が作成できるものを念頭において記述してくだ
さい
【例】
モンテカルロ法を使用
Excelを用いて作成
C言語によるプログラム
など
モデルの仮計算
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全てが終了したら、数式モデルにいくつか数値を代入して
簡単な仮計算をおこなってください
シミュレーション結果どのような変化をするのか、数式モデ
ルが間違っていないか、どのパラメータを変化させれば結
果が変わるのか、などをあらかじめチェックしておいてくだ
さい
※ 実施にあたっては同じモデルを使って「様々な場合のシミュレー
ション」をおこなってください。そのためにどのパラメータを変化
させるか、などについても考えておいてください
第8回のレポート
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作成したモデルの概要(箇条書きの文章や図的モデル、数
式モデルなど)を出席カードに書いて提出してください。
次回はノートPCを使用します。
次回は今回作成したモデルをもとにシミュレーションを実施し、その内
容をもとに中間レポートを作成してもらいます。
(中間レポートの提出は後日)
ノートPCをお持ちでない方は自宅または情報演習室でシミュレーション
の作成取りかかっておいてください
(次回は分からないところの質問、およびレポート作成にあてます)
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