مدیر زیرساخت شبیه‌سازی کیست؟
مدیر زیرساخت شبیه‌سازی یک جزء یا سرویس نرم‌افزاری است که محاسبات، حافظه و سایر منابع مورد نیاز برای اجرای یک شبیه‌سازی را مدیریت می‌کند. سازمان‌های مدرن برنامه‌هایی دارند که مکان‌ها و فرآیندهای دنیای واقعی را به صورت دیجیتالی شبیه‌سازی یا بازسازی می‌کنند. این سیستم‌های شبیه‌سازی باید حجم عظیمی از داده‌های بصری و صوتی را برای ایجاد صحنه‌های فراگیر تجزیه و تحلیل کنند. آنها همچنین ممکن است برای پردازش تغییرات داده‌های بلادرنگ و حفظ دقت شبیه‌سازی، به قدرت محاسباتی اضافی نیاز داشته باشند. مدیر زیرساخت شبیه‌سازی وظایف تخصیص منابع را انجام می‌دهد تا برنامه شبیه‌سازی بتواند به کارآمدترین شکل ممکن اجرا شود.
شبیه‌سازی فضایی چیست؟
مدیر زیرساخت شبیه‌سازی، فناوری‌ای است که از ایجاد شبیه‌سازی‌های فضایی دقیق پشتیبانی می‌کند. شبیه‌سازی فضایی یک تکنیک مدل‌سازی محاسباتی است که سیستم‌های پیچیده با اجزای فضایی یا جغرافیایی را به صورت دیجیتالی بازسازی می‌کند. این شامل ایجاد یک محیط مجازی است که رفتار دنیای واقعی را تقلید می‌کند و به کاربر امکان می‌دهد سناریوهای مختلف را بررسی کند. شبیه‌سازی عوامل مختلفی را در نظر می‌گیرد، مانند موارد زیر:
- شرایط محیطی
- ویژگی‌های جمعیتی
- تغییرات فیزیکی و شیمیایی
اصطلاح “فضایی” به این معنی است که مدل شبیه‌سازی هنگام تعامل با سایر مدل‌ها یا دنیای مجازی، به ویژگی‌های زمان و مکان متکی است. به عنوان مثال، قوطی‌های فلزی می‌توانند با گذشت زمان در یک محیط مجازی زنگ بزنند و هنگام ضربه زدن با چکش، فرورفته شوند.
مزایای مدیر زیرساخت شبیه‌سازی چیست؟
در اینجا برخی از مزایای استفاده از مدیر زیرساخت شبیه‌سازی آورده شده است.
- شبیه‌سازی مدل‌های پیچیده:
- با افزایش پیچیدگی شبیه‌سازی، حجم منابع محاسباتی مورد نیاز به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، شبیه‌سازی جریان ترافیک برای شهرهای بزرگ یا زنجیره‌های تامین در سطح کشور شامل تعاملات بلادرنگ بین صدها هزار موجودیت است.
- مدیر زیرساخت شبیه‌سازی به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد با مدیریت زیرساخت‌های زیربنایی، سیستم‌های پیچیده را شبیه‌سازی کنند. این کار بار کاری را به طور کارآمد در بین سرورها توزیع می‌کند تا توسعه‌دهندگان بتوانند بر شبیه‌سازی واقعی تمرکز کنند.
- مقیاس‌بندی شبیه‌سازی‌های خود:
- مدیر زیرساخت شبیه‌سازی مشکلات مقیاس‌بندی را حل می‌کند. برای انجام این کار، دنیای مجازی شما را به صورت فضایی تقسیم می‌کند و قطعات را در بین خوشه‌ای از نمونه‌های محاسباتی که در فضای ابری اجرا می‌شوند، توزیع می‌کند.
- نمونه‌های محاسباتی برای پردازش کل دنیای شبیه‌سازی به صورت موازی با هم کار می‌کنند. دنیای شبیه‌سازی شما به عنوان یک فضای یکپارچه واحد برای همه چیز در آن و برای همه مشتریانی که به آن متصل می‌شوند، ظاهر می‌شود.
- دیگر نیازی به ساده‌سازی شبیه‌سازی به دلیل محدودیت عملکرد سخت‌افزار ندارید. در عوض، می‌توانید ظرفیت محاسباتی بیشتری را در فضای ابری اضافه کنید.
- کاهش هزینه‌های شبیه‌سازی:
- به طور سنتی، سازمان‌ها مجبور بودند زیرساخت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری گران‌قیمتی را برای توسعه‌دهندگان فراهم کنند تا شبیه‌سازی‌ها را ایجاد و اجرا کنند. این امر منجر به سرمایه‌گذاری‌های کلان و هزینه‌های نگهداری مداوم می‌شد.
- در مقابل، مدیر زیرساخت شبیه‌سازی در فضای ابری اجرا می‌شود تا منابع را به طور کارآمد مدیریت کند. شما دقیقاً برای آنچه استفاده می‌کنید هزینه می‌پردازید و می‌توانید در صورت نیاز به طور خودکار مقیاس را بالا یا پایین ببرید.
- کاهش زمان توسعه:
- به طور سنتی، توسعه‌دهندگان مجبور بودند قبل از شروع شبیه‌سازی بصری، موتور مدل‌سازی، ماژول‌های حافظه، تجزیه و تحلیل داده‌ها و سایر تنظیمات را فراهم کنند. آنها همچنین مجبور بودند تنظیمات را به‌روزرسانی کنند و تغییرات محیطی را برای همگام شدن با فناوری ایجاد کنند. این امر هم زمان و هم تلاش‌های توسعه را افزایش داده است.
- استفاده از یک زیرساخت شبیه‌سازی مدیریت‌شده به شما امکان می‌دهد به جای وظایف نگهداری، بر توسعه محتوا و کدهای شبیه‌سازی تمرکز کنید.
برخی از موارد استفاده‌ای که به مدیر زیرساخت شبیه‌سازی نیاز دارند چیست؟
مدیر زیرساخت شبیه‌سازی به شما امکان می‌دهد سناریوهای پیچیده را به طور مقرون به صرفه و آسان شبیه‌سازی کنید. در ادامه، برخی از موارد استفاده مثال آورده شده است.
- برنامه‌ریزی رویداد:
- یک رویداد موفق به هماهنگی دقیق بین چندین طرف و پیش‌بینی عدم قطعیت‌ها متکی است. برنامه‌ریزی مناسب ماه‌ها یا هفته‌ها قبل از رویداد شروع می‌شود.
- برنامه‌ریزان رویداد سناریوهای مختلف دنیای واقعی، مانند شرایط ترافیکی، تعداد مهمانان و تأخیرها را شبیه‌سازی می‌کنند تا برای نتایج احتمالی آماده شوند و مشکلات را برطرف کنند.
- پاسخگویی به شرایط اضطراری:
- شرایط اضطراری، مانند بلایای طبیعی، تصادفات و آتش‌سوزی‌ها، خطرناک هستند و خسارات اقتصادی قابل توجهی را به همراه دارند.
- مدیر زیرساخت شبیه‌سازی به اولین پاسخ‌دهندگان امکان می‌دهد شرایط اضطراری را بازسازی کنند و پاسخ‌های مناسب را فرموله کنند. همچنین به مدیران شهر امکان می‌دهد سیستم‌های پاسخگویی موجود را آزمایش کنند و اطمینان حاصل کنند که برای یک سناریوی واقعی احتمالی آماده هستند.
- توسعه شهری:
- برنامه‌ریزی شهری مستلزم در نظر گرفتن عوامل مختلفی از جمله جمعیت‌شناسی، امکانات رفاهی، املاک و مستغلات، ترافیک، آموزش و محیط زیست است.
- توسعه‌دهندگان شهری باید اثرات متغیرهای مختلف را بر رشد و پایداری جمعیت‌های آینده پیش‌بینی کنند. آنها از مدیر زیرساخت شبیه‌سازی برای شبیه‌سازی یک محیط دنیای واقعی از طریق یک مدل ریاضی در مقیاس بزرگ برای دریافت پیش‌بینی‌های واقع‌بینانه استفاده می‌کنند.
- آموزش:
- مدیر زیرساخت شبیه‌سازی به اجرای برنامه‌های شبیه‌سازی آموزشی مانند شبیه‌سازی پرواز کمک می‌کند. با ظرفیت محاسباتی مقیاس‌پذیر، نرم‌افزار آموزشی می‌تواند پارامترهای بیشتری را برای بازتاب شرایط واقعی عملکرد یک هواپیما در دنیای واقعی شامل شود.
- به همین ترتیب، پزشکان در حال آموزش با استفاده از مدیر زیرساخت شبیه‌سازی، روش‌های جراحی را با همان شرایط دقیق شبیه‌سازی می‌کنند.
- توسعه بازی:
- توسعه‌دهندگان بازی از مدیر زیرساخت شبیه‌سازی برای آزمایش آثار خود با سناریوهای گیم‌پلی واقع‌بینانه استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند تعداد زیادی از اشیاء بازی را در بازی‌های واقعیت مجازی معرفی کنند و آنها را به منطق بازی متصل کنند.
مدیر زیرساخت شبیه‌سازی چگونه کار می‌کند؟
به جای شبیه‌سازی کل جهان، مدیر زیرساخت شبیه‌سازی چندین شبیه‌سازی موازی را در فضای ابری اجرا می‌کند. در ادامه، ویژگی‌ها و اجزای کلیدی مدیر زیرساخت شبیه‌سازی را شرح می‌دهیم.
- شبکه شبیه‌سازی:
- یک محیط شبیه‌سازی‌شده از موجودیت‌های متحرک یا ثابت مانند اتومبیل‌ها و درختان که در یک منطقه بزرگ پخش شده‌اند، تشکیل شده است. مدیر زیرساخت شبیه‌سازی دنیای شبیه‌سازی‌شده را به چندین بخش مربعی تقسیم می‌کند. هر بخش، که “شبکه شبیه‌سازی” نامیده می‌شود، موجودیت‌های درون مرزهای خود را کنترل می‌کند.
- برنامه‌های فضایی:
- برنامه‌های فضایی فردی شبکه‌های شبیه‌سازی را کنترل می‌کنند و منطق شبیه‌سازی را به موجودیت‌ها ارائه می‌دهند. هر برنامه فضایی کنترل کامل یک منطقه در شبکه، به نام “منطقه مالکیت” را بر عهده می‌گیرد.
- مدیر زیرساخت شبیه‌سازی منابع محاسباتی کافی را در اختیار هر برنامه فضایی قرار می‌دهد تا به طور جداگانه تصاویر را رندر کند، داده‌ها را پردازش کند و سایر وظایف شبیه‌سازی مجازی را انجام دهد. چندین برنامه فضایی ممکن است از همان واحد محاسباتی ابری پایه، مانند یک نمونه “Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)”، اجرا شوند.
- منطقه اشتراک:
- یک برنامه فضایی دید کاملی از موجودیت‌ها و محیط شبیه‌سازی‌شده در منطقه مالکیت خود دارد. با این حال، ممکن است به آگاهی از رویدادهای موجودیت در سایر بخش‌های دنیای شبیه‌سازی‌شده نیاز داشته باشد. در چنین مواردی، برنامه فضایی یک “منطقه اشتراک” ایجاد می‌کند.
- یک منطقه اشتراک به برنامه فضایی امکان می‌دهد رویدادها را از یک منطقه شبیه‌سازی‌شده مجاور که متعلق به سایر برنامه‌های فضایی است، دریافت کند. به عنوان مثال، یک ربات خودران می‌تواند از منطقه اشتراک برای دریافت اطلاعات زمین ۱۰۰ فوت جلوی خود استفاده کند.
- حرکت موجودیت:
- در یک دنیای شبیه‌سازی‌شده، موجودیت‌ها ممکن است از یک شبکه شبیه‌سازی به شبکه دیگر منتقل شوند. هنگامی که یک موجودیت بین مناطق مالکیت مختلف عبور می‌کند، یک برنامه فضایی جدید کنترل موجودیت را به دست می‌گیرد.
- به همین ترتیب، موجودیت‌ها همچنین می‌توانند بین مناطق مالکیت کنترل‌شده توسط برنامه‌های فضایی که از کارگران مختلف کار می‌کنند، منتقل شوند. در چنین مواردی، مدیر زیرساخت شبیه‌سازی ارتباطات شبکه را برای انتقال کنترل به یک برنامه فضایی جدید مدیریت می‌کند.
ویژگی‌های کلیدی که باید در یک مدیر زیرساخت شبیه‌سازی به دنبال آنها باشید چیست؟
یک مدیر زیرساخت شبیه‌سازی خوب به سازمان‌ها امکان می‌دهد سناریوهای پیچیده را بدون زحمت شبیه‌سازی کنند و شامل برخی از این ویژگی‌های کلیدی است.
- زیرساخت مدیریت‌شده:
- مدیر زیرساخت شبیه‌سازی‌ای را انتخاب کنید که به طور خودکار منابع محاسباتی، شبکه‌سازی و داده‌های لازم را فراهم می‌کند. این امر به شما امکان می‌دهد زمان آماده‌سازی را هنگام بازسازی سناریوهای دنیای فیزیکی در دنیای شبیه‌سازی‌شده کوتاه کنید.
- ادغام برنامه سفارشی‌شده:
- برخی از پروژه‌های شبیه‌سازی نیاز به اجرای برنامه‌های سفارشی در کنار منطق فضایی دارند. در چنین مواردی، مدیر زیرساخت شبیه‌سازی‌ای را انتخاب کنید که به شما امکان می‌دهد نرم‌افزار شبیه‌سازی خود را بارگذاری کنید و داده‌ها را با کد شبیه‌سازی تبادل کنید.
- پارتیشن‌بندی فضایی خودکار:
- پارتیشن‌بندی فضایی، دنیای شبیه‌سازی‌شده شما را به چندین بخش یکنواخت تقسیم می‌کند. یک مدیر زیرساخت شبیه‌سازی قوی این کار را به طور خودکار بر اساس پیکربندی‌های از پیش تعریف‌شده شما انجام می‌دهد.
- پشتیبانی از آگاهی موجودیت:
- یک مدیر زیرساخت شبیه‌سازی هوشمند اطمینان حاصل می‌کند که موجودیت‌ها علی‌رغم قرار گرفتن در شبکه‌های شبیه‌سازی‌شده مختلف، آگاهی فضایی خود را حفظ می‌کنند. این کار داده‌های جهانی را در همه نمونه‌های برنامه فضایی ذخیره می‌کند. این امر به موجودیت‌ها امکان می‌دهد بدون از دست دادن زمینه و آگاهی فضایی، از مناطق شبیه‌سازی‌شده مختلف عبور کنند.
