시뮬레이션

시뮬레이션은 ^[1]시간이 지남에 따라 실제 프로세스 또는 시스템의 작동을 모방하는 것입니다.시뮬레이션에는 모델의 사용이 필요합니다.모델은 선택된 시스템 또는 프로세스의 주요 특성 또는 동작을 나타내며, 시뮬레이션은 시간의 경과에 따른 모델의 진화를 나타냅니다.시뮬레이션을 실행하기 위해 컴퓨터가 사용되는 경우가 많습니다.

시뮬레이션은 성능 튜닝 또는 최적화를 위한 기술 시뮬레이션, 안전 엔지니어링, 테스트, 훈련, 교육 ^[2]및 비디오 게임 등 다양한 맥락에서 사용됩니다.시뮬레이션은 또한 자연^[2] 시스템이나 인간 시스템의 과학적 모델링과 함께 사용되어 경제학에서와 같이 ^[3]그 기능에 대한 통찰력을 얻습니다.시뮬레이션은 대안 조건과 행동 방침의 궁극적인 실제 효과를 보여주기 위해 사용될 수 있다.시뮬레이션은 실제 시스템에 접속할 수 없거나, 접근이 불가능하거나, 관여하는 것이 위험하거나 허용되지 않거나, 설계 중이지만 아직 구축되지 않았거나,^[4] 존재하지 않을 수도 있기 때문에 실제 시스템을 사용할 수 없는 경우에도 사용됩니다.

모델링 및 시뮬레이션의 주요 이슈에는 모델 구축에 사용된 주요 특성 및 동작의 관련 선택에 대한 유효한 정보 출처의 획득, 모델 내 근사치와 가정 단순화 사용, 시뮬레이션 결과의 충실도와 타당성이 포함된다.모델 검증 및 검증을 위한 절차 및 프로토콜은 시뮬레이션 기술 또는 실무, 특히 컴퓨터 시뮬레이션 작업에서 지속적인 학술 연구, 정제, 연구 및 개발 분야입니다.

분류 및 용어

외부 공간의 인간-인-더-루프 시뮬레이션

직접 수치 시뮬레이션 모델의 시각화.

역사적으로, 다른 분야에서 사용되는 시뮬레이션은 대부분 독립적으로 개발되었지만, 20세기 시스템 이론과 사이버네틱스에 대한 연구는 이러한 모든 분야에 걸친 컴퓨터 사용과 결합되어 어느 정도 통합되고 개념에 대한 보다 체계적인 견해가 이루어졌습니다.

물리적 시뮬레이션은 물리적 물체가 실제를 대체하는 시뮬레이션을 말합니다(일부^[5] 서클은 선택된 물리 법칙을 모델링하는 컴퓨터 시뮬레이션에 이 용어를 사용하지만, 이 기사는 그렇지 않습니다).이러한 물리적 개체는 종종 실제 개체 또는 시스템보다 작거나 저렴하기 때문에 선택됩니다.

인터랙티브 시뮬레이션은 비행 시뮬레이터, 항해 시뮬레이터 또는 주행 시뮬레이터와 같은 인간 오퍼레이터를 포함하는 특수한 종류의 물리적 시뮬레이션으로, 종종 인간-인-더-루프 시뮬레이션이라고 불립니다.

연속 시뮬레이션은 이산 시간 단계가 아닌 연속 시간 단계에 기초한 시뮬레이션으로, 미분 ^[6]방정식의 수치 적분을 사용합니다.

이산 사건 시뮬레이션은 상태가 이산 ^[7]시간에만 값을 변경하는 시스템을 연구한다.예를 들어, 전염병의 시뮬레이션은 민감한 개인이 감염되거나 감염된 개인이 회복될 때 즉시 감염자의 수를 바꿀 수 있다.

확률적 시뮬레이션은 일부 변수 또는 프로세스가 랜덤 변동의 대상이 되는 시뮬레이션이며 의사 난수를 사용하여 몬테카를로 기법을 사용하여 투영된다.따라서 경계 조건이 동일한 반복 런은 각각 특정 신뢰 구간 내에서 ^[6]서로 다른 결과를 생성합니다.

결정론적 시뮬레이션은 확률적이지 않은 시뮬레이션입니다. 따라서 변수는 결정론적 알고리즘에 의해 조절됩니다.따라서 동일한 경계 조건에서 반복되는 런은 항상 동일한 결과를 생성합니다.

하이브리드 시뮬레이션(또는 결합 시뮬레이션)은 연속 이벤트 시뮬레이션과 이산 이벤트 시뮬레이션 간의 혼합에 해당하며,^[8] 결과적으로 불연속성의 수를 줄이기 위해 두 순차 이벤트 간의 미분 방정식을 수치적으로 통합한다.

독립형 시뮬레이션은 단일 워크스테이션에서 단독으로 실행되는 시뮬레이션입니다.

분산 시뮬레이션은 여러 컴퓨터를 동시에 사용하여 서로 다른 자원(예를 들어 여러 사용자가 서로 다른 시스템을 운용하는 다중 사용자 또는 분산 데이터 세트)과의 접근을 보장하는 시뮬레이션입니다. 전형적인 예가 분산 인터랙티브 시뮬레이션(DIS)^[9]입니다.

병렬 시뮬레이션은 고성능 ^[10]컴퓨팅과 같이 워크로드를 여러 프로세서에 동시에 분산시킴으로써 시뮬레이션 실행 속도를 높입니다.

상호운용성 시뮬레이션은 여러 모델, 시뮬레이터(종종 연방으로 정의됨)가 네트워크를 통해 분산되어 로컬로 상호 운용되는 것입니다.고급 ^[11]^[12]아키텍처가 전형적인 예입니다.

서비스로서의 모델링 및 시뮬레이션은 ^[13]웹을 통해 서비스로서의 시뮬레이션에 액세스합니다.

모델링, 상호 운용 가능한 시뮬레이션 및 진지한 게임은 진지한 게임 접근법(^[14]예: 게임 엔진 및 참여 방법)이 상호 운용 가능한 시뮬레이션과 통합되는 곳입니다.

시뮬레이션 충실도는 시뮬레이션의 정확성과 실제 시뮬레이션을 얼마나 가깝게 모방하는지를 설명하는 데 사용됩니다.충실도는 크게 저, 중, 고 세 가지 범주 중 하나로 분류됩니다.충실도 수준에 대한 구체적인 설명은 해석의 대상이 되지만 다음과 같은 일반화를 할 수 있습니다.

낮음 – 시스템이 입력을 받아들여 출력을 제공하는 데 필요한 최소 시뮬레이션
중간 – 제한된 정확도로 자극에 자동으로 반응합니다.
높음 – 거의 구별이 불가능하거나 가능한 한 실제 시스템에 근접함

합성 환경은 인간 루프 시뮬레이션에 ^[17]포함될 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션입니다.

고장 분석에서의 시뮬레이션은 기기 고장의 원인을 식별하기 위해 환경/조건을 생성하는 시뮬레이션을 말합니다.이것이 장애의 원인을 특정하는 가장 빠르고 최선의 방법입니다.

컴퓨터 시뮬레이션

컴퓨터 시뮬레이션(또는 "sim")은 시스템의 구조를 확인하기 위해 연구할 수 있도록 컴퓨터 상에서 실제 또는 가상의 상황을 모델링하는 시도입니다.시뮬레이션의 변수를 변경함으로써 시스템의 동작에 대한 예측을 할 수 있다.이 도구는 ^[1]연구 대상 시스템의 동작을 가상적으로 조사하기 위한 도구입니다.

컴퓨터 시뮬레이션은 물리, 화학 및 ^[18]생물학에서 많은 자연 시스템과 경제 및 사회과학(예: 컴퓨터 사회학)에서 인간 시스템을 모델링하고 이러한 시스템의 작동에 대한 통찰력을 얻는 데 유용한 부분이 되었습니다.컴퓨터를 사용하여 시뮬레이션을 수행하는 것의 유용성에 대한 좋은 예는 네트워크 트래픽 시뮬레이션 분야에서 찾을 수 있습니다.이러한 시뮬레이션에서 모델 동작은 환경에 대해 가정된 초기 매개변수 세트에 따라 각 시뮬레이션을 변경합니다.

전통적으로 시스템의 공식 모델링은 일련의 매개 변수와 초기 조건에서 시스템의 동작을 예측할 수 있는 분석적 솔루션을 찾는 수학적 모델을 통해 이루어졌습니다.컴퓨터 시뮬레이션은 종종 단순한 폐쇄형 분석 솔루션이 불가능한 모델링 시스템의 부가물 또는 대체물로 사용됩니다.컴퓨터 시뮬레이션에는 여러 가지 유형이 있으며, 공통적인 특징은 가능한 모든 상태의 완전한 열거가 금지되거나 불가능한 모델의 대표적인 시나리오 샘플을 생성하려는 시도입니다.

컴퓨터 기반 시뮬레이션 모델링을 실행하기 위한 여러 소프트웨어 패키지(예: 몬테카를로 시뮬레이션, 확률적 모델링, 멀티ethod 모델링)가 존재하여 모든 모델링을 거의 쉽게 합니다.

"컴퓨터 시뮬레이션"이라는 용어는 사실상 모든 컴퓨터 기반 표현을 포함할 수 있습니다.

컴퓨터 공학

컴퓨터 공학에서 시뮬레이션은 다음과 같은 특수한 의미를 가집니다.앨런 튜링은 시뮬레이션이라는 용어를 사용하여 범용 기계가 ^[19]대상 이산 상태 기계의 상태 전이, 입력 및 출력을 기술하는 상태 전이 테이블(현대 용어에서 컴퓨터는 프로그램을 실행)을 실행할 때 일어나는 일을 가리켰다.컴퓨터는 실험 기계를 시뮬레이트합니다.따라서, 이론 컴퓨터 과학에서 시뮬레이션이라는 용어는 상태 전이 시스템 간의 관계이며, 운영 의미론 연구에 유용하다.

덜 이론적으로, 컴퓨터 시뮬레이션의 흥미로운 적용은 컴퓨터를 사용하여 컴퓨터를 시뮬레이션하는 것입니다.컴퓨터 아키텍처에서 시뮬레이터의 한 종류(일반적으로 에뮬레이터라고 함)는 불편한 유형의 컴퓨터(예: 아직 구축되지 않은 새로 설계된 컴퓨터나 더 이상 사용할 수 없는 오래된 컴퓨터) 또는 엄격하게 통제된 테스트 환경에서 실행되어야 하는 프로그램을 실행하기 위해 종종 사용됩니다(컴퓨터 참조).아키텍처 시뮬레이터 및 플랫폼 가상화).예를 들어 시뮬레이터는 프로그램이 타깃 머신에 다운로드되기 전에 마이크로 프로그램이나 때로는 상용 애플리케이션 프로그램을 디버깅하는 데 사용되었습니다.컴퓨터 동작이 시뮬레이션되기 때문에 컴퓨터 동작에 관한 모든 정보는 프로그래머가 직접 이용할 수 있으며 시뮬레이션의 속도와 실행은 자유롭게 변경할 수 있다.

시뮬레이터는 폴트 트리를 해석하거나 VLSI 로직 설계를 구성하기 전에 테스트하는 데도 사용할 수 있습니다.기호 시뮬레이션은 변수를 사용하여 알 수 없는 값을 나타냅니다.

최적화 분야에서 물리적 프로세스의 시뮬레이션은 종종 제어 전략을 최적화하기 위해 진화적 계산과 함께 사용됩니다.

교육 및 훈련 시뮬레이션

군사 시뮬레이터 pdf

시뮬레이션은 교육 ^[2]목적으로 광범위하게 사용됩니다.교육생들이 실제 장비를 사용하도록 허용하기에는 너무 비싸거나 너무 위험한 경우에 사용됩니다.이러한 상황에서는, 「안전한」가상 환경에서 귀중한 교훈을 얻으면서도, 실제와 같은 체험을 할 수 있습니다(또는 적어도 목표).대부분의 경우 안전이 중요한 시스템의 훈련 중 실수를 허용하는 것이 편리합니다.

교육 시뮬레이션은 훈련 시뮬레이션과 비슷합니다.그들은 특정 작업에 집중합니다.'마이크로월드'라는 용어는 학습자가 핵심 개념을 이해하는 데 도움이 되도록 현실적인 물체나 환경을 시뮬레이션하기보다는 추상적인 개념을 모델링하는 교육 시뮬레이션을 지칭하는 데 사용됩니다.일반적으로 사용자는 마이크로파 내에서 모델링되는 개념과 일치하는 방식으로 동작하는 일종의 구성을 만들 수 있습니다.Seymour Papert는 전자레인지의 가치를 제창하는 최초의 사람 중 하나이며, Papert가 개발한 로고 프로그래밍 환경은 가장 잘 알려진 전자레인지 중 하나입니다.

프로젝트 관리 시뮬레이션은 프로젝트 관리 기술 및 과학 분야의 학생과 전문가를 교육하기 위해 점점 더 많이 사용되고 있습니다.프로젝트 관리 훈련에 시뮬레이션을 사용하면 학습 유지율이 향상되고 학습 ^[20]^[21]프로세스가 향상됩니다.

사회 시뮬레이션은 일반적으로 고등학교 또는 대학 수준에서 인류학, 경제학, 역사학, 정치학 또는 사회학 과정의 사회 및 정치적 과정을 설명하기 위해 사회과학 교실에서 사용될 수 있다.예를 들어, 이들은 참가자들이 시뮬레이션된 사회에서 역할을 맡는 시민학적 시뮬레이션의 형태를 취하거나 협상, 동맹 형성, 무역, 외교 및 무력 사용에 참여하는 국제 관계 시뮬레이션의 형태를 취할 수 있다.이러한 시뮬레이션은 가상의 정치 시스템에 기초하거나 현재 또는 역사적 사건에 기초할 수 있다.후자의 예로는 바너드 칼리지의 역사 교육 ^[22]게임 시리즈가 있다.국립과학재단은 또한 과학과 수학 ^[23]교육을 다루는 리액션 게임 제작을 지원해 왔다.소셜 미디어 시뮬레이션에서 참가자들은 사설 환경에서 비평가 및 기타 이해관계자와의 커뮤니케이션을 훈련합니다.

최근 몇 년 동안 원조 및 개발 기관의 직원 교육에 소셜 시뮬레이션의 사용이 증가하고 있습니다.예를 들어 카라나 시뮬레이션은 유엔개발계획(UNDP)에 의해 처음 개발되었으며, 현재 세계은행이 취약하고 분쟁에 영향을 받는 ^[24]국가들에 대처하기 위한 훈련 스태프를 위해 매우 수정된 형태로 사용되고 있다.

시뮬레이션을 위한 군사 용도는 종종 항공기나 기갑 전투 차량을 포함하지만 소형 무기 및 기타 무기 시스템 훈련도 대상으로 할 수 있다.특히, 가상 총기 사거리는 대부분의 군사 훈련 과정에서 표준이 되었고, 이것이 무장 ^[25]전문가들에게 유용한 도구임을 암시하는 상당한 양의 데이터가 있습니다.

가상 시뮬레이션

가상 시뮬레이션은 시뮬레이션 장비를 사용하여 사용자를 위한 시뮬레이션 세상을 만드는 시뮬레이션의 범주입니다.가상 시뮬레이션을 통해 사용자는 가상 세계와 상호 작용할 수 있습니다.가상 세계는 통합된 소프트웨어 및 하드웨어 컴포넌트의 플랫폼에서 작동합니다.이와 같이 시스템은 사용자로부터의 입력(예를 들어 신체 추적, 음성/음성 인식, 물리 컨트롤러)을 받아 사용자로의 출력(예를 들어 시각 디스플레이, 청각 디스플레이, 촉각 디스플레이)^[26]을 생성할 수 있습니다.가상 시뮬레이션은 전술한 상호작용 모드를 사용하여 사용자에게 몰입감을 줍니다.

가상 시뮬레이션 입력 하드웨어

브라질 벨로호라이즌테에서 열리고 있는 비에날 도 오토모벨 전시회의 오토바이 시뮬레이터.

가상 시뮬레이션을 위해 사용자 입력을 수용하기 위해 사용할 수 있는 입력 하드웨어는 매우 다양합니다.다음 목록에서는 이들 중 몇 가지를 간략하게 설명합니다.

바디 트래킹:모션 캡처 방법은 사용자의 움직임을 기록하고 캡처한 데이터를 가상 시뮬레이션을 위한 입력으로 변환하는 데 자주 사용됩니다.예를 들어 사용자가 물리적으로 고개를 돌리면 모션이 시뮬레이션 하드웨어에 의해 어떤 방식으로든 포착되어 시뮬레이션 내에서 해당 시점의 변화로 변환됩니다.
- 포획복 및/또는 장갑을 사용하여 사용자 신체 부위의 움직임을 포착할 수 있습니다.이 시스템에는 다양한 신체 부위(예: 손가락)의 움직임을 감지하기 위한 센서가 내장되어 있을 수 있습니다.또는 이러한 시스템에는 외부 초음파, 광학 수신기 또는 전자파 센서에 의해 감지될 수 있는 외부 추적 장치 또는 마크가 있을 수 있습니다.일부 시스템에서는 내부 관성 센서도 사용할 수 있습니다.장치는 무선 또는 케이블을 통해 데이터를 전송할 수 있습니다.
- 또한 아이 트래커를 사용하여 눈의 움직임을 감지하여 시스템이 사용자가 어떤 순간을 보고 있는지 정확하게 판단할 수 있습니다.
물리 컨트롤러:물리적 컨트롤러는 사용자의 직접 조작을 통해서만 시뮬레이션에 입력을 제공합니다.가상 시뮬레이션에서 물리적 컨트롤러의 촉각 피드백은 여러 시뮬레이션 환경에서 매우 바람직합니다.
- 전방위 트레드밀을 사용하여 사용자가 걷거나 달릴 때 이동 상황을 포착할 수 있습니다.
- 가상 항공기 콕핏의 계기판과 같은 고충실도 계장은 사용자에게 몰입도를 높이기 위한 실제 제어장치를 제공한다.예를 들어 조종사는 시뮬레이션된 조종석에서 실제 장치의 실제 위성위치확인시스템 컨트롤을 사용하여 통합 조종석 시스템의 맥락에서 실제 장치를 사용하여 절차를 연습할 수 있습니다.
음성/음성 인식:이러한 형태의 상호작용은 시뮬레이션 내의 에이전트(예: 가상 사용자)와 상호작용하거나 시뮬레이션 내의 객체(예: 정보)를 조작하기 위해 사용될 수 있습니다.음성 상호작용에 의해 사용자의 몰입도가 높아질 수 있습니다.
- 사용자는 붐 마이크, 라펠 마이크 또는 전략적으로 배치된 마이크가 장착된 헤드셋을 사용할 수 있습니다.

사용자 입력 시스템에 대한 현재 조사

미래의 입력 시스템에 대한 연구는 가상 시뮬레이션에 대한 많은 가능성을 가지고 있습니다.BCI(Brain-Computer Interface)와 같은 시스템은 가상 시뮬레이션 사용자의 몰입도를 더욱 높일 수 있는 기능을 제공합니다.Lee, Keinrath, Scherer, Bischof, Pfurtscheller는^[27] 순진한 피험자가 BCI를 사용하여 가상 아파트를 비교적 쉽게 탐색하도록 훈련할 수 있음을 증명했습니다.BCI를 사용하여 피험자는 비교적 최소한의 노력으로 가상 환경을 자유롭게 탐색할 수 있다는 것을 발견했습니다.이러한 유형의 시스템은 미래의 가상 시뮬레이션 시스템에서 표준 입력 양식이 될 수 있습니다.

가상 시뮬레이션 출력 하드웨어

가상 시뮬레이션에서 사용자에게 자극을 주기 위해 사용할 수 있는 출력 하드웨어는 매우 다양합니다.다음 목록에서는 이들 중 몇 가지를 간략하게 설명합니다.

비주얼 디스플레이:시각적 디스플레이는 사용자에게 시각적 자극을 제공합니다.
- 고정 디스플레이는 기존 데스크톱 디스플레이에서 360도 랩어라운드 화면, 스테레오 3차원 화면까지 다양합니다.기존 데스크톱 디스플레이의 크기는 15~60인치(380~1,520mm)로 다양합니다.랩 어라운드 스크린은 일반적으로 Cave Automatic Virtual Environment(CAVE; 동굴 자동 가상 환경)로 알려져 있습니다.스테레오 3차원 화면은 디자인에 따라 특수 안경 유무에 관계없이 3차원 이미지를 생성합니다.
- 헤드마운트 디스플레이(HMD)에는 사용자가 착용한 헤드기어에 장착되는 소형 디스플레이가 있습니다.이러한 시스템은 가상 시뮬레이션에 직접 연결되어 사용자에게 보다 몰입적인 경험을 제공합니다.무게, 업데이트 속도 및 시야는 HMD를 구별하는 주요 변수 중 하나입니다.따라서 HMD가 무거울수록 시간이 지남에 따라 피로가 발생하기 때문에 바람직하지 않습니다.업데이트 속도가 너무 느리면 사용자의 빠른 헤드 턴에 대응할 수 있을 만큼 빠르게 디스플레이를 업데이트할 수 없습니다.느린 업데이트 속도는 시뮬레이션 멀미를 유발하고 몰입감을 방해하기 쉽습니다.주어진 순간 시야에서 보이는 세계의 각도 범위나 시야는 시스템마다 다를 수 있으며 사용자의 몰입감에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
청각 디스플레이:사용자가 소리를 듣고 공간적으로 현지화하는 데 도움이 되는 몇 가지 다른 유형의 오디오 시스템이 있습니다.특수 소프트웨어를 사용하여 3D 오디오 효과 3D 오디오를 제작하여 음원이 사용자 주변의 정의된 3차원 공간 내에 배치되는 듯한 착각을 일으킬 수 있습니다.
- 듀얼 채널 또는 멀티 채널 서라운드 사운드를 제공하기 위해 기존의 고정 스피커 시스템을 사용할 수 있습니다.하지만 외장 스피커는 3D 오디오 효과를 내는 데 ^[26]헤드폰만큼 효과적이지 않다.
- 기존의 헤드폰은 고정식 스피커를 대체할 수 있는 휴대용 헤드폰입니다.또한 실제 노이즈를 마스킹하고 보다 효과적인 3D 오디오 음향 ^[26]^{[dubious – discuss]}효과를 촉진할 수 있다는 이점도 있습니다.
햅틱 디스플레이:이러한 디스플레이는 사용자에게 촉각(햅틱 기술)을 제공합니다.이러한 유형의 출력을 포스 피드백이라고 부르기도 합니다.
- 촉각 타일 디스플레이는 팽창식 방광기, 진동자, 저주파 서브우퍼, 핀 액추에이터 및/또는 서모 액튜에이터와 같은 다양한 유형의 액추에이터를 사용하여 사용자를 위한 감각을 생성합니다.
- 엔드 이펙터 디스플레이는 사용자의 입력에 저항과 ^[26]힘으로 반응할 수 있습니다.이러한 시스템은 로봇 ^[28]장비를 사용하는 원격 수술의 의료 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
전정 디스플레이:이러한 디스플레이는 사용자에게 모션 시뮬레이터를 제공합니다.이들은 종종 운전 시뮬레이터나 비행 시뮬레이터와 같은 가상 차량 시뮬레이션을 위한 모션 베이스로 나타납니다.모션 베이스는 제자리에 고정되어 있지만 액추에이터를 사용하여 피칭, 요잉 또는 롤링 감지를 생성할 수 있는 방식으로 시뮬레이터를 이동합니다.시뮬레이터는 모든 축에서 가속감을 발생시키는 방식으로 이동할 수도 있습니다(예를 들어, 모션 베이스는 낙하감을 발생시킬 수 있습니다).

임상 의료 시뮬레이터

의료 시뮬레이터는 치료 및 진단 절차뿐만 아니라 의료 개념과 의사 결정을 의료 전문직 종사자에게 가르치기 위해 점점 더 개발 및 배치되고 있다.시뮬레이터는 채혈과 같은 기본부터 복강경 수술과^[29] 외상 치료까지 다양한 훈련 절차를 위해 개발되었습니다.또한 바이오메디컬 엔지니어링 문제를 해결하기 위해 새로운^[30] 장치를 프로토타입으로 제작하는 데에도 중요합니다.현재 시뮬레이터는 새로운 치료법,^[31] 치료법^[32] 및 의학 조기^[33] 진단을 위한 연구개발에 사용되고 있다.

많은 의료 시뮬레이터는 관련 ^{[citation needed]}해부학의 플라스틱 시뮬레이션에 연결된 컴퓨터를 포함합니다.이런 유형의 정교한 시뮬레이터는 주입된 약물에 반응하는 실물 크기의 마네킹을 사용하며 생명을 위협하는 비상 상황에 대한 시뮬레이션을 생성하도록 프로그래밍할 수 있다.

다른 시뮬레이션에서 절차의 시각적 구성요소는 컴퓨터 그래픽 기술에 의해 재생되며, 터치 기반의 구성요소는 사용자의 행동에 따라 계산된 물리적 시뮬레이션 루틴과 결합된 촉각적 피드백 디바이스에 의해 재생된다.이러한 종류의 의료 시뮬레이션에서는 현실성을 높이기 위해 환자 데이터의 3D CT 또는 MRI 스캔을 사용하는 경우가 많습니다.일부 의료 시뮬레이션은 널리 배포되도록 개발되었으며(표준 웹 브라우저를 통해 볼 수 있는 웹 지원 시뮬레이션^[34] 및 절차 시뮬레이션^[35] 등) 키보드와 마우스 같은 표준 컴퓨터 인터페이스를 사용하여 상호 작용할 수 있습니다.

플라시보

시뮬레이터의 중요한 의학적 응용은 아마도 시뮬레이터의 약간 다른 의미를 나타내지만 약물 효과의 시험에서 활성 약물을 시뮬레이션하는 처방인 위약 약물의 사용이다.

환자 안전 향상

환자의 안전은 의료업계의 관심사이다.환자들은 관리상의 실수로 인해 부상을 입거나 심지어 사망하는 경우도 있고, 최상의 관리 및 훈련 기준을 사용하지 못하는 경우도 있는 것으로 알려져 있다.시뮬레이션 기반 의료 교육을 위한 국가 어젠다 구축(Eder-Van Hook, Jackie, 2004)에 따르면, "예기치 못한 상황에서 신중하게 대응하는 의료 제공자의 능력은 전장, 고속도로 또는 병원과 상관없이 의료 응급 상황에서 긍정적인 결과를 창출하는 데 가장 중요한 요소 중 하나이다.응급실입니다.Eder-Van Hook(2004)은 또한 의료 착오로 인해 최대 98,000명이 사망하며 연간 3700만 달러에서 5000만 달러, 예방 가능한 부작용으로 인해 170억 달러에서 290억 달러의 비용이 발생한다고 지적했다.

시뮬레이션은 의료 전문가 ^[36]양성뿐만 아니라 환자의 안전을 연구하기 위해 사용되고 있습니다.의료에서 환자 안전 및 안전 개입을 연구하는 것은 어려운 일이다. 왜냐하면 개입이 의미 있는 차이를 만들었는지 확인하기 위한 실험 통제(즉, 환자 복잡성, 시스템/프로세스 분산)가 부족하기 때문이다(Groves & Manges, 2017).^[37]환자 안전을 연구하기 위한 혁신적인 시뮬레이션의 예는 간호 연구입니다.Groves et al. (2016)는 근무시간 변경 ^[36]보고서와 같은 시기 간호 안전 지향 행동을 조사하기 위해 높은 충실도 시뮬레이션을 사용했다.

그러나 임상 사례로 전환되는 시뮬레이션 개입의 가치는 여전히 ^[38]논란의 여지가 있다.니시사키씨는, 「시뮬레이션 트레이닝이, 프로바이더와 팀의 자기 효율과 마네킹의 능력을 향상시킨다는 좋은 증거가 있다.또한 절차 시뮬레이션이 임상 ^[38]환경에서 실제 운영 성능을 향상시킨다는 좋은 증거도 있습니다."그러나 시뮬레이션을 ^[38]통한 승무원 자원 관리 훈련을 입증할 수 있는 개선된 증거가 필요합니다.가장 큰 과제 중 하나는 ^[39]팀 시뮬레이션이 병상에서 팀 운영 성과를 향상시킨다는 것입니다.시뮬레이션 기반 훈련이 실제로 환자의 결과를 향상시킨다는 증거는 축적되는 속도가 느리지만, 오늘날 수술실로 전환되는 실제 경험을 제공하는 시뮬레이션의 능력은 ^[40]^[41]^[42]더 이상 의심의 여지가 없습니다.

침상에서 실습에 영향을 미치는 능력에 영향을 미칠 수 있는 가장 큰 요인 중 하나는 최전방 직원의 역량을 강화하는 능력이다(Stewart, Manges, Ward, 2015).^[39]^[43]시뮬레이션 교육을 사용하여 환자 안전을 개선하려는 시도의 또 다른 예는 JIT(Just-in-Time) 서비스 또는/또는 Just-in-place(Just-in-time) 서비스를 제공하는 환자 진료이다.이 훈련은 근무자가 교대 근무를 보고하기 직전 20분간의 모의 훈련으로 구성됩니다.한 연구는 때마침 훈련이 침상으로의 전환을 개선한다는 것을 발견했다.Nishisaki(2008)의 연구에서 보고된 결론은 시뮬레이션 훈련은 실제 사례에서 거주자의 참여를 향상시켰지만 서비스의 질을 희생하지는 않았다는 것이다.따라서 시뮬레이션 훈련을 통해 고도로 훈련된 거주자의 수를 늘림으로써 시뮬레이션 훈련이 사실상 환자 안전을 증가시킨다는 가설을 세울 수 있다.

의료 시뮬레이션 이력

최초의 의료 시뮬레이터는 인간 ^[44]환자의 단순한 모델이었다.

고대부터, 점토와 돌로 표현된 이러한 표현은 질병 상태의 임상적 특징과 인간에 대한 영향을 나타내기 위해 사용되었다.모델은 많은 문화와 대륙에서 발견되어 왔다.이러한 모델은 일부 문화(예: 중국 문화)에서 여성이 겸손의 사회적 법칙을 유지하면서 남성 의사와 상담할 수 있도록 하는 "진단" 수단으로 사용되어 왔습니다.모델은 오늘날 학생들이 근골격계와 장기 시스템의 ^[44]해부학을 배우도록 돕기 위해 사용된다.

2002년 SSH(Society for Simulation in Healthcare)는 의료에 의료^[45] 시뮬레이션을 적용하는 국제 전문가 간 발전의 리더가 되기 위해 결성되었다.

McGaghie 등은 시뮬레이션 기반 의학 교육 ^[46]연구에 대한 비판적 검토에서 "의료 전문직을 위한 시뮬레이션 강사를 교육, 평가 및 인증하기 위한 통일된 메커니즘"의 필요성을 인정했다.2012년에 SSH는 이러한 ^[47]요구를 충족시키기 위해 교육자에게 인식을 제공하기 위해 2개의 새로운 인증을 시험적으로 실시했습니다.

모델의 종류

액티브 모델

살아있는 해부학이나 생리를 재현하려는 활성 모델은 최근에 개발된 것입니다.유명한 "하비" 마네킹은 마이애미 대학에서 개발되었으며 촉진,^[48] 청진, 심전도를 포함한 심장학 검사의 많은 신체 소견을 재현할 수 있다.

인터랙티브 모델

최근에는 학생이나 ^[48]의사의 행동에 반응하는 인터랙티브 모델이 개발되고 있습니다.최근까지 이러한 시뮬레이션은 환자라기보다는 교과서에 가까운 2차원 컴퓨터 프로그램이었다.컴퓨터 시뮬레이션은 학생들이 판단을 할 수 있게 하고 오류를 범하게 할 수 있는 장점이 있다.평가, 평가, 의사결정, 오류 수정을 통한 반복학습 과정은 수동적 교육보다 훨씬 강력한 학습 환경을 조성합니다.

컴퓨터 시뮬레이터

3DiTeams 학습자는 가상 야전 병원에서 환자의 가슴을 타진하고 있습니다.

시뮬레이터는 임상 ^[49]기술에 대한 학생들의 평가를 위한 이상적인 도구로서 제안되어 왔다.환자의 경우, "사이버 테라피"는 높은 곳에 대한 두려움에서 사회적 ^[50]불안감까지 외상 경험을 시뮬레이션하는 세션에 사용될 수 있습니다.

모의 재난 훈련을 포함한 프로그래밍된 환자와 시뮬레이션된 임상 상황이 교육과 평가에 광범위하게 사용되어 왔습니다.이러한 "평생과 같은" 시뮬레이션은 비용이 많이 들고 재현성이 부족합니다.완전히 기능하는 "3Di" 시뮬레이터는 임상 기술의 교육 및 측정에 사용할 수 있는 가장 구체적인 도구입니다.게임 플랫폼은 이러한 가상 의료 환경을 조성하여 임상적 맥락에서 정보를 ^[51]^[52]학습하고 적용하기 위한 대화형 방법을 만들기 위해 적용되었습니다.

몰입형 질병 상태 시뮬레이션을 통해 의사나 HCP가 실제 질병이 어떤 느낌인지 경험할 수 있습니다.센서와 변환기를 사용하면 참가자에게 증상 효과를 전달하여 환자의 질병 상태를 경험할 수 있습니다.

이러한 시뮬레이터는 임상 ^[53]역량에 대한 객관적이고 표준화된 검사의 목표를 충족합니다.이 시스템은 "표준 환자"를 사용하는 검사보다 우수합니다. 이는 동일한 ^[54]객관적 결과를 재현할 뿐만 아니라 역량의 정량적 측정을 가능하게 하기 때문입니다.

엔터테인먼트 시뮬레이션

엔터테인먼트 시뮬레이션은 영화, 텔레비전, 비디오 게임(심각한 게임 포함), 테마 파크에서의 놀이기구 등 많은 크고 인기 있는 산업을 포함합니다.현대 시뮬레이션은 훈련과 군사에서 뿌리를 두고 있다고 생각되지만, 20세기에는 보다 쾌락적인 성격의 기업을 위한 통로가 되기도 했다.

영화 및 게임의 시각적 시뮬레이션 역사

초기 역사(1940년대와 1950년대)

최초의 시뮬레이션 게임은 1947년에 토마스 T. 골드미스 주니어와 에스틀 레이 맨에 의해 만들어졌을지도 모른다.이 게임은 목표물을 향해 미사일을 발사하는 것을 시뮬레이션한 간단한 게임이었다.비산물의 곡선과 속도는 여러 개의 노브로 조절할 수 있다.1958년, Willy Higginbotham에 의해 Tennis for Two라고 불리는 컴퓨터 게임이 만들어졌는데, 이 게임은 두 선수가 동시에 손 컨트롤을 사용하여 게임을 할 수 있고 오실로스코프에 ^[55]표시되었다.이것은 그래픽 디스플레이를 사용한 최초의 전자 비디오 게임 중 하나였다.

1970년대와 1980년대 초반

컴퓨터로 생성된 이미지는 1972년 A Computer Animated Hand에서 물체를 시뮬레이션하기 위해 영화에서 사용되었으며, 그 중 일부는 1976년 영화 Futureworld에서 큰 화면에 보여졌다.그 뒤를 이어 1977년 영화 스타워즈에서 젊은 스카이워커가 꺼버린 "타깃팅 컴퓨터"가 이어졌다.

영화 트론(1982)은 컴퓨터로 생성된 이미지를 몇 ^[56]분 이상 사용한 최초의 영화였다.

1980년대 기술의 진보로 3D 시뮬레이션이 더욱 널리 사용되게 되었고, 영화 및 가정용 컴퓨터용 최초의 와이어 프레임 3D 그래픽 게임 중 하나인 아타리의 배틀존(1980년)과 아콘소프트의 엘리트(1984년)와 같은 컴퓨터 기반 게임에 등장하기 시작했습니다.

가상 촬영 이전 시대(1980년대 초반 ~ 1990년대)

1980년대 기술의 진보로 인해 컴퓨터는 이전 수십 ^[57]년대보다 더 저렴해지고 성능이 향상되었으며, 이는 Xbox 게임과 같은 컴퓨터의 부상을 촉진했다.1970년대와 1980년대 초에 출시된 최초의 비디오 게임기는 1983년에 산업 붕괴의 희생양이 되었지만, 1985년에 닌텐도는 비디오 게임 ^[58]역사상 가장 많이 팔린 콘솔 중 하나가 된 닌텐도 엔터테인먼트 시스템을 출시했다.1990년대에 컴퓨터 게임은 심즈, 커맨드 앤 컨커와 같은 게임의 출시와 데스크톱 컴퓨터의 파워가 여전히 높아지면서 널리 인기를 끌었다.오늘날 월드오브워크래프트와 같은 컴퓨터 시뮬레이션 게임은 전 세계 수백만 명의 사람들에 의해 행해지고 있다.

1993년, 영화 쥬라기 공원은 거의 매끄럽게 시뮬레이션된 공룡들을 실제 액션 장면에 통합하면서 컴퓨터 그래픽을 광범위하게 사용한 최초의 인기 영화가 되었다.

이 사건은 영화 산업을 변화시켰다; 1995년, 영화 토이스토리는 컴퓨터로 만들어진 이미지만을 사용한 최초의 영화였고 새 천년에 이르러서는 컴퓨터가 만든 그래픽이 영화의 ^[59]특수 효과의 주요 선택이었다.

버추얼 시네마토그래피(2000년대 초반

2000년대 초반의 가상 촬영 기술의 등장은 이 기술이 없었다면 촬영이 불가능했을 영화들의 폭발적 증가로 이어졌다.전형적인 예로는 매트릭스 속편에 나오는 네오, 스미스 그리고 다른 캐릭터들의 디지털 룩과 반지의 제왕 3부작에서 물리적으로 불가능한 카메라의 광범위한 사용이 있다.

팬암(TV 시리즈)의 단말기는 2011~2012년 방영된 이 시리즈의 촬영 과정에서 존재하지 않게 되었고, 이 단말기는 실제 영상과 시뮬레이션 영상을 조합하여 가상 촬영으로 만들어졌으며, 이는 국내외에서 영화 예술가의 밥그릇이 되어 왔다.2000년대 초반부터 영화 스튜디오를 운영했습니다.

컴퓨터 생성 이미지는 "3D 컴퓨터 그래픽스 분야를 특수 효과에 적용하는 것"입니다.이 기술은 품질이 높고 제어가 가능하며 비용, 자원 또는 안전성 ^[60]때문에 다른 기술로는 불가능한 효과를 창출할 수 있기 때문에 시각 효과에 사용된다.컴퓨터 그래픽은 오늘날 많은 실사 영화, 특히 액션 장르에서 볼 수 있습니다.게다가, 컴퓨터로 만든 이미지는 점점 더 컴퓨터로만 만들어지고 있는 어린이 영화에서 손으로 그린 애니메이션을 거의 완전히 대체했다.컴퓨터로 생성된 이미지를 사용하는 영화의 예로는 Finding Nemo, 300과 Iron Man이 있다.

비필름 엔터테인먼트 시뮬레이션의 예

시뮬레이션 게임

시뮬레이션 게임은 다른 장르의 비디오 및 컴퓨터 게임과 달리 환경을 정확하게 표현하거나 시뮬레이션합니다.또한, 그것들은 플레이 가능한 캐릭터와 환경 사이의 상호작용을 사실적으로 표현합니다.이런 종류의 게임들은 보통 게임 ^[61]플레이 측면에서 더 복잡하다.시뮬레이션 게임은 모든 ^[62]연령대의 사람들 사이에서 엄청나게 인기를 끌고 있다.인기 있는 시뮬레이션 게임으로는 심시티와 타이거 우즈 PGA 투어가 있다.비행 시뮬레이터와 드라이빙 시뮬레이터 게임도 있습니다.

테마파크 놀이기구

시뮬레이터는 1930년대 ^[63]링크 트레이너 이후 엔터테인먼트에 사용되어 왔습니다.테마파크에서 처음 문을 연 현대식 시뮬레이터 놀이기구는 1987년 디즈니의 스타 투어였고 곧이어 1990년 유니버설의 펀타스틱 월드 오브 한나 바베라가 컴퓨터 ^[64]그래픽으로 완전히 이루어진 최초의 놀이기구였다.

시뮬레이터 라이드는 군사 훈련 시뮬레이터와 상업 시뮬레이터의 산물이지만 근본적인 면에서 다르다.군사훈련 시뮬레이터는 훈련병의 입력에 실시간으로 반응하는 반면, 라이드 시뮬레이터는 실제로 움직이는 것처럼 느껴지고 사전 녹음된 모션 ^[64]대본에 따라 움직인다.최초의 시뮬레이터 놀이기구 중 하나인 Star Tours는 3200만 달러가 들었고, 유압 모션 기반의 캐빈을 사용했다.그 움직임은 조이스틱으로 프로그램되었다.The Amazing Adventures of Spider-Man과 같은 오늘날의 시뮬레이터 놀이기구에는 3D 영상, 물리적 효과(물을 뿌리거나 향을 발생시키는 것), ^[65]그리고 환경을 통한 움직임과 같은 탑승자들이 경험하는 몰입도를 높이기 위한 요소들이 포함되어 있습니다.