Un sistema es cualquier objeto cuyas propiedades se desean estudiar, cualquier fuente potencial de datos.
Un experimento es el proceso de extraer datos de un sistema sobre el cual se ha ejercido una acción externa. No siempre es posible experimentar sobre un sistema real.
Un modelo es una representación de un sistema desarrollada para un propósito específico.
El modelo mental es el que usamos en nuestra vida cotidiana para comprender y predecir el comportamiento de los sistemas. Considerar que tu perro es juguetón constituye el modelo del comportamiento de un animal. Este modelo nos ayuda a responder cómo reaccionará el perro si lanzamos una pelota.
El modelo verbal describe el comportamiento mediante palabras. Por ejemplo un modelo verbal es: si giramos el grifo, entonces saldrá agua.
El modelo físico trata de imitar al sistema real, como por ejemplo la maqueta de un edificio.
En el modelo matemático las relaciones entre las magnitudes de interés del sistema son descritas mediante relaciones matemáticas. Por ejemplo muchas Leyes de la Naturaleza.
Cuando las relaciones matemáticas del modelo matemático son sencillas puede encontrarse una solución analítica del modelo. En la mayoría de los casos no es posible resolverlo analíticamente y se estudian con ayuda del ordenador aplicando métodos numéricos. Dicho experimento numérico sobre el modelado matemático es la simulación.
El conocimiento de un sistema que puede poseerse está clasificado en niveles:
- Nivel 0 - Fuente. Porción del mundo real, fuente de datos denominada sistema fuente.
- Nivel 1 - Datos. Base de datos de medidas y observaciones
- Nivel 2 - Generación. Procedimiento para reproducir los datos.
- Nivel 3 - Estructura. Recreación de los datos interconectados entre sí. Esto implica un conocimiento acerca de la estructura del sistema.
Los tres tipos de problemas relacionados con los niveles de conocimiento son:
Al hacer inferencia se dispone de una base de datos del comportamiento del sistema fuente y se trata de conseguir una representación del nivel 2(generación) o nivel 3(estructura), que permita recrear los datos de los que se dispone. Este proceso se denomina contrucción del modelo.
Ingeniería inversa consta de la inferencia y el diseño y requiere un gran número de observaciones del sistema a partir de la cual se diseña una estructura alternativa que tenga el mismo comportamiento.
Marco experimental: especificación de las condiciones bajo las cuales el sistema es observado o se experimenta con él. Establece el conjunto de experimentos para los cuales el modelo es válido, es la formulación operacional de los objetivos que motivan un proyecto de modelado y simulación. Traslada los objetivos a condiciones de experimentación más precisas para el sistema fuente y sus modelos.
Modelo: conjunto de instrucciones, reglas, ecuaciones o ligaduras para reproducir el comportamiento del sistema. Especificación del conocimiento del sistema al Nivel 2 o Nivel 3. Requiere disponer de un simulador capaz de obedecer las instrucciones y reglas, y de evaluar las ecuaciones.
Simulador: agente computacional capaz de ejecutar el modelo para generar su comportamiento.
Relación de modelado: denominada validez, se refiere a la relación entre el modelo, el sistema y el marco experimental. El concepto de validez responde a la pregunta de si es posible distinguir entre modelo y el sistema en el marco experimental.
Relación de simulación: denominada corrección del simulador, es la relación entre el simulador y el modelo.
La complejidad del modelo son los recursos requeridos por un determinado simulador para interpretar el modelo correctamente.
En el proceso de simplificación están implicados dos modelos: el modelo base y el modelo simplificado, siendo el modelo base es más capaz pero requiere más recursos. El punto importante es que ambos modelos sean igualmente válidos dentro del marco experimental particular de interés.