simulation.

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simulation. n.f., technique visant à remplacer un système réel par un modèle (notamment
informatique) pour l'étude de son comportement.

Historique.
La simulation est utilisée depuis fort longtemps, notamment pour l'étude de phénomènes
inaccessibles directement.
La sphère armillaire de Tycho Brahe (XVIe siècle) indiquait ainsi la position des étoiles
avec une précision inconnue jusque-là. Il s'agissait bien d'une simulation, même si le mot
n'était pas employé. La mécanique a toujours beaucoup utilisé la simulation (essais en
soufflerie ou en bassin de carène). Très souvent, l'expérimentation porte sur une
maquette. Dans les années trente et quarante, les progrès de l'électronique ont permis de
réaliser des calculateurs analogiques. Les grandeurs électriques fournies par ceux-ci
permettent une représentation des phénomènes étudiés. L'avènement de l'informatique a
donné sa pleine dimension à la simulation, tantôt en apparaissant comme le complément
nécessaire des techniques précédentes, tantôt en se substituant totalement à celles-ci.

Méthodes et techniques.
Le principe de la simulation est de travailler sur un modèle du système à étudier et non sur
le système lui-même. Un plan d'expérience est défini et appliqué au modèle. Après
extrapolation des résultats, on en tire des conclusions sur le comportement du système
réel. Plusieurs raisons fondent cette démarche. Soit le système réel est inaccessible à
l'observation directe, soit le coût de celle-ci ou les caractéristiques du système interdisent
une utilisation expérimentale (en raison des risques encourus par les êtres humains, par
exemple). Les avantages sont évidents. Chaque paramètre du modèle est parfaitement
identifié. On peut faire autant d'expériences que l'on souhaite en modifiant à chaque fois un
ou plusieurs paramètres, une ou plusieurs hypothèses ; on peut ajouter ou supprimer des
composants plus ou moins complexes. Les inconvénients existent cependant. On ne peut
être absolument certain qu'on n'a pas oublié de prendre en compte un élément ou une
interaction déterminants. On peut céder à la tentation de multiplier les variantes au risque
de se noyer dans une masse de résultats inexploitables. L'extrapolation du modèle au
système réel est parfois hasardeuse. Deux grandes méthodes sont employées. La
méthode déterministe consiste à décrire le phénomène par un ensemble d'équations
mathématiques, la méthode aléatoire, par un ensemble d'événements qui peuvent se
produire avec une certaine probabilité. Les deux méthodes sont souvent utilisées
conjointement dans la même simulation. Aujourd'hui, le modèle se présente sous la forme
d'un programme d'ordinateur. Il est exécuté sur des machines extrêmement puissantes,
depuis les stations de travail jusqu'aux supercalculateurs. Parfois, le problème est tellement
complexe qu'on doit faire travailler simultanément plusieurs de ceux-ci.

Applications.
La construction aéronautique ou navale fait largement appel à cette technique. Les
caractéristiques aérodynamiques d'une aile d'avion sont explorées par simulation en
ordinateur avant les essais en soufflerie, dont les résultats sont exploités grâce à
l'informatique. On a pu mettre au point des simulateurs remarquables qui reproduisent
notamment les cabines de pilotage d'un avion déterminé. L'action sur les commandes

fictives, dont cette cabine est équipée, déclenche des réactions simulées parfaitement
analogues à celles de l'appareil réel. Tous les instruments de bord, qu'ils soient traditionnels
ou informatisés (c'est notamment le cas de l'Airbus 320), réagissent comme dans l'avion
réel. Des réactions sonores ou des vibrations de cabine sont également reproduites, et des
images de synthèse font défiler des paysages reconstitués, permettant, par exemple, de
suivre les phases d'une approche de piste, de jour ou de nuit, par temps clair ou par
brouillard. La finesse de la simulation des paysages synthétiques, déjà remarquable, ne
cesse de s'améliorer. La simulation de l'atmosphère terrestre, circulation des masses d'air
chaud et froid et échanges entre elles, est indispensable pour la compréhension des
phénomènes qui s'y déroulent, compréhension qui elle-même permet des prévisions
météorologiques de plus en plus fiables.
Les chercheurs en chimie théorique ont abandonné les éprouvettes et les cornues pour
les ordinateurs.
Enfin, les services du ministère de l'Intérieur procèdent par simulation pour évaluer les
effets d'un nouveau mode de scrutin.
Les applications des méthodes de simulation intéressent en fait tous les secteurs où
l'expérimentation directe est impossible ou trop coûteuse.
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Les livres
simulation - exemple de simulation militaire, page 4790, volume 9
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