Modelamiento definiciones

Curso: Modelamiento y Simulacin Escuela: Ingeniera de Sistemas 2015-II

Ing. Csar Augusto Guzmn Valle Pg. 1

Qu es modelado y simulacin (M&S)?

En general un modelo puede ser entendido como una representacin, bien sea abstracta, anloga,

fenomenolgica o idealizada, de un objeto que puede ser real o ficticio.

Mediante el modelado se busca mejorar el conocimiento y la comprensin de un fenmeno o procesoy ello involucra el estudio de la interaccin entre las partes de un sistema y el sistema como untodo. Desde esta perspectiva es apropiado afirmar que las teoras estn integradas por dos grandeselementos conceptuales no del todo separables: a) Un formalismo, es decir, un aparato matemtico con

unas reglas operativas para calcular y b) una interpretacin, es decir, una ontologa que cuenta, en

correspondencia con el formalismo, cul es la imagen de los fenmenos, de los procesos y del mundo que

la teora pretende describir o explicar. El modelado permite, al nivel de la teora, acercar el formalismocientfico a su interpretacin con el fin de lograr una mejor comprensin, explicacin y descripcinde los sistemas estudiados. Sin embargo, uno de los desafos ms grandes de la ciencia en general, talcomo lo refiere el documento Science2020, es el de integrar las teoras, sus modelos y la experimentacin.

La efectividad de los modelos como herramientas de certidumbre cientfica o como instrumentos de garanta

para tomar decisiones sobre procesos de ingeniera, depende del nivel de correspondencia que pueda

lograrse, dentro de los rangos relevantes, entre el modelo y el sistema real representado; entre el

comportamiento observado al operar el modelo y el comportamiento observado de la experimentacin sobre

el sistema real.

Si hemos denominado modelo, en este contexto, a la representacin matemtica y /o computacionalde un sistema, podemos llamar simulacin a la operacin matemtica y computacional de un modeloque comprende la representacin temporal del comportamiento o la evolucin de un sistema paraformalizar, con tcnicas computacionales, la experimentacin artificial de un fenmeno o proceso.Es en este sentido que Shannon defini la simulacin como el proceso de disear un modelo de unsistema real y llevar a cabo experiencias con el mismo con la finalidad de comprender elcomportamiento del sistema o de evaluar nuevas estrategias, dentro de los lmites impuestos por uncriterio o conjunto de ellos, para el funcionamiento del sistema.

Por su parte Banks, Carson y Nelson, la definen como la imitacin de la operacin de un proceso delmundo real o sistema sobre el tiempo. La simulacin comprende la generacin de una historiaartificial de un sistema, y la observacin de tal historia artificial con el fin de extraer inferenciasconcernientes a las caractersticas de operacin del sistema real representado.

El rea de conocimiento del Modelado y Simulacin (M&S) constituye en s una disciplina vlida de estudio.

Se reconoce que el grado de comprensin que se puede obtener mediante esta disciplina es difcilmente

alcanzable utilizando otro enfoque disciplinar. Internacionalmente se ha convertido en los ltimos aos,

gracias a los avances particulares de la disciplina, en una ciencia autnoma, tal como ocurre en las

maestras de la Universidad de los Andes (Venezuela), Universidad Pontificia de Comillas (Espaa), Old



Dominion University (Estados Unidos), University of Central Florida (Estados Unidos) o Blekinge Institute of

Technology (Suecia), entre otras.

La importancia de la disciplina del Modelado y la Simulacin actualmente se evidencia en las tendencias de

las ciencias y reas en las cuales ella se aplica (Biologa, Ecologa, Economa, Ciencias Ambientales,

Ingeniera, Nanotecnologa, Ciencias sociales, por citar algunas), y tambin en las disciplinas bsicas que le

dan su soporte (Matemticas, Estadstica, Fsica y Ciencias de la Computacin).

Por ejemplo, en el documento BIO2010 del National Research Council of the National Academies de

Estados Unidos, en el que se consignan los lineamientos bsicos a seguir para la enseanza e

investigacin de la Biologa del siglo XXI, se recalca la importancia de la formacin interdisciplinaria para

enfrentar los nuevos problemas de esta disciplina. Se hace especial nfasis en la instruccin en

Matemticas, Fsica y las Ciencias de la Informacin, de sus mtodos, conceptos, herramientas y modelos,

como fundamentos para el ejercicio profesional e investigativo de los bilogos del siglo XXI. En el

documento Science 2020, que resalta el papel que desempearn las ciencias de la computacin en el

desarrollo general de las ciencias, se llega a considerar que las ciencias de la computacin, y en particular

el enfoque del modelado y la simulacin, jugarn un papel tan esencial en el desarrollo de las ciencias

naturales (ecologa, meteorologa, biologa) como el que la matemtica ha desempeado en el desarrollo de

la fsica.

En el contexto de la ingeniera, especialmente en las dos ltimas dcadas, ha cobradoimportancia la implementacin del modelado y la simulacin como una herramienta indispensable ytransversal para resolver problemas cientficos y tecnolgicos planteados desde las ingenieras desistemas, civil, qumica, industrial, biomdica, mecnica y otras. Todas las disciplinas de laingeniera -y as concluye al respecto el reporte de la National Science Foundation- debernincorporar los beneficios y ventajas que resultan del modelado y la simulacin, especialmente en loreferente a la optimizacin, el control, la cuantificacin de incertidumbres, el diseo de mecanismospara toma de decisiones y la respuesta a desafos en tiempo real, para su incorporacin al desarrolloen el mundo competitivo del siglo XXI.

Desde la propia disciplina de las Matemticas, especficamente desde el rea de la Matemtica Aplicada y

las Matemticas Industriales, se han obtenido a lo largo del ltimo siglo desarrollos orientados a la

utilizacin de sus herramientas, modelos y conceptos en las dems ciencias (exactas, no exactas y

aplicadas). La Matemtica Aplicada es fundamental como base para el desarrollo de los mtodos

numricos, modelos matemticos y simuladores para cualquier disciplina que los requiera. El inters de la

propia comunidad de matemticos en la aplicacin de su disciplina se evidencia en la creacin y

consolidacin de asociaciones internacionales en el rea de la Matemtica Aplicada y las Matemticas

Industriales como el ICIAM (International Council for Industrial and Applied Mathematics), IMU (International

Mathematical Union) o el CIMPA (International Center for Pure and Applied Mathematics), que tienen como

principal objetivo el avance de esta rea y la implementacin, en contextos disciplinares y aplicados, de

sus modelos a las dems ciencias.

Por otro lado, la perspectiva econmica y de optimizacin en temas relacionados con el desarrollo

sostenible, o la gestin de recursos naturales, resultan de suma importancia en el contexto actual, a nivel



nacional, regional e internacional. La aproximacin por Dinmica de Sistemas (System Dynamics) es uno de

los enfoques que ha sido empleado desde mediados del siglo pasado en este sentido. Otro ejemplo,

especficamente en el campo de la gestin de recursos pesqueros, lo da el prestigioso Instituto MIFIMA

(Mathematics, Informatics and Fisheries Management), en donde se desarrollan herramientas matemticas

y computacionales usando conocimientos tericos de la Teora del Control y los Sistemas Dinmicos.

En las ciencias econmicas ya se cuenta con una tradicin de ms de medio siglo en la implementacin de

modelos y simulaciones adaptados especialmente de la fsica, como el modelado de precios de mercado

utilizando ecuaciones de dispersin, el uso de las herramientas de la fsica estadstica en anlisis

financieros, la valoracin de derivados financieros usando la ecuacin de difusin de Fourier o el uso del

modelo del movimiento browniano para predecir y justificar tasas de inflacin y de inters. Ms reciente es la

certeza de que el edificio disciplinar de otras ciencias sociales requiere, para avanzar hacia teoras con

capacidad explicativa, descriptiva y predictiva formal, de la implementacin del modelado y la simulacin.

Esta conviccin ha sido impulsada por los avances en la matemtica de los algoritmos y por la

disponibilidad, cada vez ms generalizada, de equipos de cmputo con la capacidad para procesar grandes

cantidades de informacin a bajo costo. El objetivo central es el de tratar de desarrollar e implementar

modelos y simulaciones computacionales que permitan comprender la dinmica social en

cuestiones relacionadas con la formacin de opiniones, la demografa, la antropologa y la sociologa

matemtica, los modelos educativos y otras.

Fuente: http://www.utadeo.edu.co/es/link/maestria-en-modelado-y-simulacion-mms/26106/layout-1/que-es-modelado-y-simulacion-ms

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