시뮬레이션이란? 프로세스 그리고 모델링

 

 

프로세스 그리고 모델링

 

 

 

 

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오늘은 주로 프로세스에 대해서 알아보기로 해요.

 

프로세스란 말은 시스템이 변한다는 것을 말하는 것으로 시스템에 시간이라는 개념이 추가된 용어예요. 

 

생각해 보면 우리가 알고 있는 모든 시스템은 변한다는 거예요. 

 

 

 

우주도 변하고

 

사람도 시간이 흐르면서 늙어 가고

 

사람들이 만들어 놓은 공장도 주문량이나 운영조건에 따라 상황이 변해가고

 

날씨나 교통상황은 물론 여러분이 먹는 식료품의 가격이나 주식시장의 주가지수, 환율도 계속 변화하고

 

생명이 없는 돌이나 바닷물도 시간이 지나면서 변화하고 있어요.

 

온 세상의 모든 것들은 끊임 없이 변화하고 또 변화되고 있어요.

 

서로가 서로에게 영향을 미치면서...

 

 

 

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귀엽지요?

 

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바다 속에서도...

 

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다 같이 힘을 합쳐서...

 

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그래서 우리는 프로세스라는 용어를  시스템 + 시간  이라는 개념으로 이해하기로 해요.

 

Google 번역기로 process를 번역해 봐도 가공하다, 저장하다, 복사하다, 기소하다, 행진하다 등으로 나오는데요

 

아마도 사람이 주체가 되어서 뭔가를 하는 것을 말하고자 하는 것 같아요.

 

 

 

하지만 사람이 주체가 되지 않는 프로세스도 많아요.

 

예를 들면 태양의 에너지가 우주로 확산되는 태양에너지 전달 프로세스

 

컴퓨터가 주어진 조건에 따라 자료를 처리하는 자료처리 프로세스

 

그리고 사슴이나 소가 먹은 음식물이 어떻게 소화되는지를 알고싶을 경우에는 사슴이나 소의 소화 프로세스 등

 

우리가 알고 싶은 대상을 구분지어 형식화 하는 시스템과 같이 다양한 관점에서 사용할 수 있는 용어가 프로세스랍니다.

 

다만 시스템과 다른 점은 프로세스로 규정된 대상이 시간의 흐름에 따른 변화가 수반된다는 것을 포함하는 점이예요.

 

 

 

 

 

아래 그림은 18세기 중반에 작성된 전라도 지방의 지도예요.

 

아마도 첫 번째 시간에 모델의 사례를 설명하면서 보여드린 것 같아요.

 

 

 

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갑자기 왠 지도냐구요?

 

우리가 지금 공부하고 있는 시뮬레이션을 위키에게 물었을 때 이렇게 답한거 기억죠?

 

 

 

'시뮬레이션이란 현실세계의 프로세스나 시스템의 시간에 따른 거동(behavior, operation)을 모방하는 것으로, 

 

시뮬레이션을 수행하기 위해서는 우선 모델(model)이 개발되어야 하고,

 

이 모델은 대상이 되는 물리적 또는 추상적 시스템 또는 프로세스의 핵심 특성이나 행태/기능을 표현한다...  

 

 

 

여기서 프로세스나 시스템을 시뮬레이션 하기 위해서는 모델이 개발되어야 한다고 했는데

 

그 모델에 대해서 설명하려고 하는 거예요.

 

 

모델은 대상이 되는 물리적 또는 추상적 시스템 또는 프로세스의 핵심 특성이나 행태/기능을 표현한다... 고 했는데

 

지도는 3차원 현실세계의 지형 지물을 2차원 평면으로 추상화 하여 그려낸 모델의 하나랍니다.

 

 

지도에 보면 전라도 지역만 지도에 포함 시키고 경상도나 충청도는 제외 시켰지요?

 

이와 같이 모델은 우리가 알고자 하는 부분만을 대상으로 한정해서 그려 내구요 그 밖의 것들은 배제한답니다.

 

그리고 지도에서 보면 큰 강이나 산, 큰 도읍들만 표시하고 작은 동네나 실개천 등은 생략했지요?

 

이와 같이 모델은 필요에 따라 상세화의 정도를 정하여 제작한답니다.

 

 

즉 모델에는 대상 시스템이나 프로세스의 모든 것이 반영되는 것이 아니라는 점을 기억해야 해요.

 

필요하다면 특정 마을만을 대상으로 하여 마을에 있는 집들이나 실개천도 표현할 수 있겠지요.

 

 

 

 

아래 그림은 미국 독립전쟁 때 수행한 영국군과의 전투를 설명하려고 만든 지도인데요

 

전쟁을 수행하기 위한 작전계획을 지도에 나타내고 있어요.

 

 

 

 

 

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그런데 이러한 지도는 왜 만들었을까요?

 

해당 지역의 지형 지물에 관한 정보를 전달하기 위해서 만들었겠지요.

 

 

 

그런데 정확한 정보를 전달하기 위해서는 이러한 지도를 만드는 사람과 이를 판독하는 사람과 서로간의 약속이 필요해요.

 

그래서 현대에 와서는 척도, 방위, 등고선, 여러가지 기호 등을 이용하여 두 지점간의 정확한 거리나 방향을 알 수 있도록 하고 있어요.

 

그런데 지도를 보면 3차원 현실세계의 지형 지물을 점토나 뭐 그런걸 이용해서 모양을 똑같이 만든 것이 아니고

 

2차원 평면 위에 선이나 기호 등을 통해서 표현하고 있지요?

 

 

 

이와 같이 정해진 표현 형식에 따라 대상 시스템이나 프로세스의 상황을 명료하게 개념적으로 표현하기 위하여 만들어진 것을

 

모델이라고 하고 이러한 모델을 만드는 과정을 모델링(modeling) 또는 모델화 작업이라고 하는 거예요.

 

이 때 3차원 지형지물을 척도, 방위 표시, 등고선 등의 모델화 방법을 이용해서 2차원 지도로 그려내는 것을 추상화 한다고 하는데

 

추상화 한다는 것은 사람들이 인식할 수 있도록 개념화 한다는 것을 뜻하지요.

 

모델링을 정리해서 이야기 하면 "대상이되는 프로세스 또는 시스템을 모델링 방법을 이용해서 모델을 만든느것" 이라고 할 수 있답니다.

 

 

 

 

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어디서 한 번 본 그림이지요?

 

이러한 의사소통을 위한 모델은 그림 형태로 되어 있는 것들이 많아요. 

 

 

우리가 집을 지을 때 만드는 설계도도 모델의 한 종류인데,  필요예 따라서 조감도, 평면도, 배관도, 배선도 등 여러가지 관점에 따라서 만들어서 쓰고 있어요.

 

그런데 이러한 모델들을 그림으로 표현하는 것은 그럴만 한 이유가 있어서 그렇답니다.

 

 

 

모델의 직관적 이해  즉, 모델을 보는 사람이 직관적으로 모델이 포함하고 있는 정보를 이해하지 못한다면

 

훌륭한 모델이라고 볼 수 없다는 거지요. 

 

만약에 위의 지도나 설계도를 서술적으로 말로 풀어서 표현한다면 얼마나 판독하기 힘들겠어요?

 

 

 

 

그럼 이러한 의사소통을 위한 모델은 어떤 것들이 있을까요?

 

플로우차트는 여러분들도 잘 아는 프로세스 맵이라고 할 수 있어요.

 

 

 

Source: asq.org via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

 

그 밖에도 여러가지가 있는데 그냥 이런 것들이 있구나 하고 보고 지나가면 되요.

 

 

( Function/Activity  Model )

 

IDEF Modeling Method에 관해서는 아래 주소에서 자세한 내용을 확인할 수 있어요.

 

한글로 되어 있구요 무엇보다 비지니스 프로세스 분석을 위한 모델링의 개념을 잘 설명하고 있답니다. ㅎㅎㅎ

 

http://step.co.kr/entry/IDEF-Methods-for-Knowledge-Engineers-and-Evolutionary-Enterprise

 

 

 

 

Source: asq.org via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

 

( Class Diagram )

 

Source: agilemodeling.com via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

(Sequence Diagram )

 

 

Source: uml-diagrams.org via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

 

 

그리고 사람간의 의사소통을 위한 모델 외에도 시스템의 특성을 파악하기 위한 물리적 모델들도 있어요.

 

우선 실물 모델이 있는데요, 시스템의 특성을 충분히 반영하기 어려운 경우에는 실물을 그냥 모델로 쓰는 거예요.

 

 

 

 

모델을 만들기는 하는데 크기가 너무 작거나 커서 똑같이 만들기가 힘든 경우에는 스케일(scale, 척도) 모델이라고

 

진짜와 형태는 비슷하지만 그 그키를 크거나 작게 만들어서 실험을 하기도 해요. 

 

아래 그림은 진짜 비행기 대신에 좀 작게 만들어서 어느 정도로 바람의 영향을 받는지를 알아보는 풍동실험 장면이래요.

 

안타깝게도 비행기의 꼬리가 잘려 나갔네요.

 

 

 

Source: wordlesstech.com via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

 

그리고 유추모델이라고 하는 것이 있는데요.

 

물리적 모델의 일종으로 모양이 같지는 않지만 실험하고자 하는 특성을 잘 나타내는 모델을 만들어서 실험하는 것인데요

 

예를 들자면 회로기판(Circuit test board) 같은 것이 있구요

 

이는 대상 시스템의 전기적 전자적 특성을 보드 위에 구성한 후 실험을 하는 방법이 되겠지요.

Source: thinkgeek.com via Ignacio on Pinterest

 

 

 

 

 

 

또 다른 유추모델로는 시스템의 특정 부분만을 실험하기 위해서 만드는 모델이 있는데

 

예를 들어 신발 바닥의 마모성을 알아보기 위해서는 신발  전체를 만드는 것이 아니라 바닥만 만들어서 테스트를 한다거나

 

신발 윗부분의 재질에 대한 내구성을 알아보기 위해서는 동일한 재질의 천을 가지고 모델을 만드는 것이지요.

 

 

Source: sodhoppers.com via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

지금까지 이야기 한 모델의 종류를 정리해 보면 아래 그림과 같아요.

 

지금까지 우리는 두번 째 단계인 물리적 모델까지 이야기를 했구요 사람들간의 의사소통을 위해서

 

다이아그램 형식으로 만들어진 몇 가지 모델들을 알아봤어요.

 

 

 

 

 

Source: Uploaded by user via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

수학적 모델이나 컴퓨터를 이용한 모델은 어려워 보인다구요?

 

그렇지 않아요 오늘 이야기는 여기까지 이야기 하구요 

 

다음 시간에는 계속해서 왜 시뮬레이션을 해야하는지에 대해서 이야기 해 드릴께요.

 

 

 

 

아~ 참    우리 친구들이 헛갈려 하는 몇 가지만 더 오늘 이야기를 해야겠네요...

 

 

 

아래 그림은 비행기 조종 시뮬레이터(simulator) 라고 하는 것인데요.

 

시뮬레이터라는 것은 시뮬레이션하고는 다르게 마치 조종을 하는 상황을 경험할 수 있는 기구라는 뜻이예요.

 

실제로 조종하는 것은 아니지만 비슷하게 흉내를 내는 장치라고 해서 시뮬레이터(simulator)라고 하는 거지요.

 

 

 

Source: thefancy.com via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

아래의 시뮬레이터는 여러분들도 타본 경험이 있는 시뮬레이터 게임기일거예요.

 

 

 

Source: bmigaming.com via Kwanghyun on Pinterest

 

 

 

 

 

 

그리고 아래의 컴퓨터 게임은 어디선가 많이 본듯한 그림이지요?

 

네이버 검색에서 시뮬레이션 하고 다섯 글자만 쳐도 밑으로 여러가지 관련검색어가 뜨는데요...

 

 

시뮬레이션게임,

 

전략시뮬레이션게임,

 

비행시뮬레이션게임,

 

연애 시뮬레이션 게임,

 

육성시뮬레이션게임 등등

 

 

 

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시뮬레이션 게임이라는 것이 무엇인지에 대한 엄밀한 정의는 없는 것 같은데, 

 

아마도 현실세계의 다양한 상황을 흉내 내서 게임을 목적으로 만든 컴퓨터 게임을 말하는 것 같아요.

 

 

주로 전쟁 수행이나 비지니스 환경에서 업무를 수행하는 것을 흉내낸 전략 게임,

 

아기를 키우거나 연애를 하는 등의 역할수행을 흉내 낸 연애.육성 게임,

 

그리고 학습 지원을 위한 교육용 게임 등으로 분류 할 수 있는데

 

혼자서 하는 게임도 있고 여러명이 같이 네트워크를 통해서 하는 게임도 있지요.

 

 

여럿이 하는 게임중에는 바둑 같이 서로 순서에 따라서 한 번씩 플레이를 하는 게임도 있고 

 

상대방이 잠자는 동안에도 밤 새워서 혼자서 작업을 할 수있는 게임도 있다는거 다 알고 있지요?  ㅎㅎㅎ

 

 

 

그런데 우리가 컴퓨터로 바둑을 둔다거나 테트리스 게임을 한다고 해서 바둑 시뮬레이션 게임

 

또는 벽돌깨기 시뮬레이션 게임이라고 하지 않는것과 마찬가지로 

 

앞서 말한 게임들도 현실세계 또는 상상의 세계를 흉내내서 비슷한 환경을 제공할 뿐이고 

 

이미 정해진 시나리오 안에서 게임이 수행될 뿐 무엇인가를 알아보기 위한 실험을 할 수는 없다는 거 다 알고계시지요?

 

 

 

즉 우리가 알아본 바와 같이 관심이 있는 시스템이나 프로세스를 모델화 하고 그 모델을 대상으로 실험을 수행 하는

 

엄밀한 의미에서 시뮬레이션은 아닌거예요.

 

그럼 다음 시간에 또 봐요.

 

 

 

 

 

 

Quiz !!!

지금 현재 세계인구는 약 70억명 정도로 추산되고 있어요.

 

아래 그림은 지난 20세기동안 인구의 증감을 그래프로 표시한 것인데요.

 

 

 

여기서 문제. 

 

2050년에 세계인구는 어마나 될까요?

 

이를 알아보려면 어떤 방법이 있을까요?

 

선생님한테 여쭤보면 안다구요? ㅎㅎㅎㅎ

 

이 글 밑에 있는 "좋아요"를 한 번씩 눌러주시면 다음 시간에 친절하게 알려드릴께요.   Bye !