Mitä hyötyjä simuloinnin avulla saadaan?

Virtuaalimaailma, digitaalinen kaksonen, mallinnus – simuloinnista voidaan käyttää montaa eri nimitystä. Mitä kaikkea on mahdollista simuloida ja mitä hyötyjä simuloinnin avulla saadaan?

Melkein mitä tahansa voidaan simuloida. Teollisuudessa simuloidaan esimerkiksi maailmaa ja koneita, maailman simuloinnissa mallinnetaan ympäristöä ja olosuhteita. Koneen simuloinnilla taas tarkoitetaan jonkin koneen ja sen mekaanisten tai fyysisten ominaisuuksien mallintamista.

Simulointia varten tarvitaan dataa. Datan kerääminen onnistuu esimerkiksi erilaisten sensoreiden avulla. Oikeassa maailmassa sensorit ovat fyysisesti kiinni jossakin koneessa, simuloiduissa ympäristöissä taas sensoritkin on simuloitava. Simuloidut sensorit toimivat rajapintana testattavan ohjelmiston ja simulaatiomaailman välillä. Sensorit tuottavat siis dataa mallinnetun koneen ja maailman vuorovaikutuksesta.

Simulointi on mahdollista toteuttaa esimerkiksi yhdistelemällä avoimen lähdekoodin ohjelmistoja ja kaupallisia ohjelmistoja. Nykyisin on olemassa lukematon määrä valmiita erilaisia frameworkeja, jotka ovat erikoistuneet tiettyihin tilanteisiin ja tehtäviin. Jotta mallinnus onnistuu suunnitellusti, on tärkeää valita tilanteeseen sopiva framework.

Mitä hyötyjä simuloinnin avulla on sitten mahdollista saada?

Ketterä testaaminen

Simulointi mahdollistaa ketterän kehityksen. Simuloinnin avulla testaus voidaan toteuttaa lähellä kehittäjää – tämä tuo säästöjä sekä nopeuttaa testaamista. Simulointia varten ei myöskään tarvita monimutkaisia prosesseja eikä esimerkiksi simuloitavan laitteen tarvitse testausvaiheessa olla välttämättä täysin valmis. Simulaatioympäristön voi pystyttää osaksi kehitysympäristöä, jolloin kehittäessä on mahdollista samanaikaisesti sekä testata että iteroida.

Monistamisella varmuutta testaamiseen

Simuloinnissa ei välttämättä aina tarvita oikeaa rautaa. Kun simulointi toteutetaan kokonaan ohjelmiston avulla, tulevat testaaminen ja monistaminen halvemmaksi. Mitä isommassa mittakaavassa ohjelmistoa testataan, sitä luotettavampia tulokset ovat. Lisäksi jos kehittäjiä on useampia, simulointi mahdollistaa kätevästi yhtäaikaisen testaamisen.

Simuloinnista on hyötyä myös koneoppimisessa ja mallien kouluttamisessa, sillä sen avulla on mahdollista saada hyödyllistä dataa koneoppimismallin kouluttamista varten. Simulaatio mahdollistaa synteettisen datan tuottamisen, esimerkiksi todellisen kameran optiset ominaisuudet voidaan mallintaa ja niiden perusteella on mahdollista luoda synteettisiä kuvia simuloidusta maailmasta. Kuvia voidaan käyttää hahmontunnistusalgoritmien opettamiseen ja testaamiseen.

Hankalien ja harvinaisten tilanteiden testaus

Usein hankalia ja harvinaisia tilanteita, joissa on kyse ääriolosuhteista, on vaikea testata todellisissa ympäristöissä ja oikeilla laitteilla. Simulaatioiden avulla voidaan kuitenkin keksiä rajaton määrä erilaisia tilanteita, joita voidaan toistaa.

Teollisuudessa on tärkeää, että työkoneet toimivat halutulla tavalla. Simuloimalla voidaan luoda esimerkiksi erilaisia vaaratilanteita, joissa automatisoitu työkone poikkeaa reitiltään tai kaatuu. Testauksen avulla riskialttiita tilanteita on oikeassa maailmassa mahdollista välttää.

Toisaalta harvinaisten tilanteiden simulointi tarkoittaa myös sitä, että erilaisten testiskenaarioiden määrä saattaa kasvaa valtavaksi. Esimerkiksi autoteollisuudessa testaamiseen vaikuttavat niin sääolosuhteet, muu liikenne kuin nopeus. Jotta testitulokset ovat luotettavia, simuloinnin on oltava tarpeeksi laadukasta ja vastattava reaalimaailmaa.

Ida Pellinen
Markkinointi- ja viestintäasiantuntija