Simulační programovací jazyk

Za simulační programovací jazyk první generace je považován strojový kód. Jedná se o nejnižší a nejprimitivnější úroveň zápisu programu. Pokud se podíváme na takto zapsaný program, zjistíme, že se skládá z velkého množství velmi jednoduchých instrukcí a pro člověka tedy není příliš srozumitelný. Také práce s ním je značně zdlouhavá a vzhledem k malé přehlednosti se snadno dají udělat chyby, které se následně velmi špatně hledají. Nicméně ve strojovém kódu lze efektivně naprogramovat některé matematické algoritmy.
Postupem času se vyvinulo množství rozličných programovacích simulačních jazyků, které tvoří jakousi „uživatelsky příjemnou“ nadstavbu stojící mezi strojovým kódem a programátorem.

Programovací jazyk druhé generace, assembler, se používá pro programování ve strojovém kódu pomocí symbolických adres, kde jsou jednotlivé instrukce prezentovány mnemotechnickými identifikátory. Assembler je logicky svázán s typem procesoru, ale v jádru všechny nabízejí stejné možnosti, to jest základní matematické operace, přesuny hodnot mezi pamětí a registry a srovnávání hodnot. Programování v assembleru je náročnější a zdlouhavější než ve vyšších jazycích, ale přináší značně efektivní výsledky v podobě úspory paměti a zkrácení doby běhu programu. Těchto výhod se často využívá kombinací strojových rutin naprogramovaných v assembleru a vyšších jazyků.

Jazyky užívající syntaxe vhodné pro řešení daného problému. Psaní skutečného programu dle této synataxe jazyka a logiky modelu se u těchto programovacích jazyků považuje dokonce za nutnost.

Příkladem jsou: Cobol, Fortran, BASIC, Pascal, C, Lisp.

Jsou jazyky, jež jsou upraveny pro psaní simulačních programů. Stále je nutné dodržovat předem definovanou syntaxi příslušného simulačního jazyka.

Příkladem je: SIMSCRIPT, GPSS, SIMULA, MODSIM, ECSL, MOR/DS.

Jde o jazyky vyznačující se používáním ikon a zástupných symbolů. Program je tvořen v pozadí často bez vědomí uživatele.

Příkladem může být: Xcell+, SIMPROCESS, SIMUL8.

Nejčastěji se udává členění založené na charakteru časové množiny a změn proměnných. To umožňuje simulační jazyky rozdělit do třech hlavních skupin: spojité, diskrétní a kombinované.

Pohlížejí na model jako na sled náhodných událostí způsobující změnu stavu. Vyznačují se použitím přesně definovaných a matematicky ohodnocených událostí. Důležitou součástí jazyků založených na diskrétních událostech je schopnost generovat pseudo-náhodná čísla a proměnné z různých rozdělení pravděpodobnosti. Do skupiny diskrétních simulačních jazyků řadíme:

• AutoMod
• eM-Plant
• Arena
• GASP
• GPSS
• Simprocess
• Plant Simulation
• Simio software – pracuje s diskrétními událostmi, spojitými, a simulacemi založených na využívání agentů.
• SimPLE++
• SimPy
• SIMSCRIPT II.5,
• Simula
• Java modelovací nástroje,
• Poses++, simulační systém založený na základě diskrétních událostí s modelováním Petriho sítě.

Nahlíží na model jakožto na soubor diferenciálních rovnic.

• ACSL (Advanced Continuous Simulation Language) podporují textové či grafické specifikace modelu
• DYNAMO
• MyM, kompaktní notace specifikuje spojité modely, simulační a vizualizační část prostředí MyM
• SimApp, jednoduchá simulace dynamických a kontrolních systémů
• Simgua, nástroje podporující Visual Basic [5]
• SLAM (Simulation Language for Alternative Modeling)
• VisSim

• AMESim,
• AnyLogic, obsahuje nástroje podporující systémovou dynamiku, simulace založené na diskrétních událostech, modelování multiagentních simulací
• Modelica, veřejně dostupný objektově orientovaný jazyk určený pro modelování kompletních fyzikálních systémů
• EL (EcosimPro Language) – Spojité modelování na základě diskrétních událostí
• Saber-Simulator – schopnost pracovat s diskrétními událostmi. Simuluje fyzikální jevy v různých oblastech inženýrství (např.: vodní, elektronické, mechanické oblasti, apod.)
• Simulink – možnost diskrétní či spojité simulace.
• SPICE – simulace analogových obvodů
• Z simulační jazyk
• Scilab obsahuje simulační balíček s názvem Scicos
• XMLlab – simulace využívající jazyk XML
• Flexsim – 3D simulační software pro zpracování spojitých, diskrétních událostí, nebo systémů založených na agentech.
• Simio software pro diskrétní, spojité události, a simulace založené na agentech.
• EICASLAB – spojité a diskrétní události, diskrétní události schopnost specificky se věnovat podpoře automatické kontroly a řízení designu.
• TRUE kombinovaný jazyk pro diskrétní i spojité události
• EJS je prostředí, jež z jeho vlastního jazyka automaticky generuje kód v jazyce JAVA (XML soubory)

Další významnou skupinu tvoří simulační programy používané v akademických kruzích a určené pro výuku a pochopení tvorby simulace. Jde o programy, které jsou jednoduché se základními funkcemi. Využití počítačových simulací ve výuce přináší možnosti hlubšího pochopení dané problematiky v kratším čase a s menšími nároky na edukační schopnosti studentů (např. představivost a obrazotvornost). Počítačové simulace tedy napomáhají zvýšení efektivity výukového procesu.
Na druhou stranu se od samotného počátku využívání počítačových simulací ve výuce studentům vštěpuje zásada, že na výsledky simulace nelze pohlížet s absolutním přístupem, ale vždy s určitou obezřetností a s kontrolou alespoň orientačního výpočtu na základě dosavadních poznatků z teoretického studia. Je třeba mít vždy na paměti, že počítačem poskytnuté výsledky simulace jsou odrazem použitého simulačního modelu. Vytvořit přitom simulační model s takovou přesností, aby jeho chování za všech okolností zcela odpovídalo realitě, je nemožné. Tato skutečnost ovšem není výukovému procesu na obtíž, spíše naopak. Při vytváření výukového simulačního modelu jsou totiž vždy některé jeho „reálné“ vlastnosti záměrně potlačeny nebo zjednodušeny s ohledem na sledované výukové cíle.
Příkladem jazyků, jež studentům pomáhají pochopit průběch a fungování simulace, jsou například jazyky těchto programů: Simprocess (pro diskrétní simulace), Multisim (elektronická laboratoř), Excel (statické, dynamické simulace založené na bázi náhodných proměnných), NetLogo (určené pro Multiagentní simulace) apod.
Klíčem k úspěchu jakéhokoli výukového programu je dobrý scénář. První, na kom závisí úspěch vytvářené aplikace, je tedy zkušený pedagog, který musí mít jasno v tom, co a jakými prostředky chce svým studentům pomocí simulace vysvětlit. Základem scénáře je obvykle nějaký výukový text – skripta, kapitola v učebnici apod.

Další dělení simulačních programovacích jazyků může být dělení na základě metody jejich tvorby. Pak rozeznáváme těchto sedm skupin:

• Simulační metody vytvořené na základě metody „udělej si sám“

Do této skupiny řadíme například níže uvedené simulační programy. Fortran, Pascal, C, C++

• Předepsané knihovny

O něco jednodušší jsou jazyky vytvořené na základě předepsaných knihoven. Řadíme sem např.: GASP, SIMON

• Simulační programovací jazyky

Do této kategorie spadají takové jazyky, které byly určeny výhradně na simulaci. Příkladem jsou: ECSL, SIMAN, SIMSCRIPT, SIMULA, MOR/DS (výukový)

• Vývojové diagramy

Simulace odrážející nějaký vývoj. Jde např.: GPSS, HOCUS

• Programové generátory

Na základě programových generátorů byly stvořeny tyto jazyky: CAPS/ECSL, DRAFT, SIGMA, VS7

• Vizuální interaktivní simulační systémy

Vizuálních interaktivních systémů využívá k tvorbě např.: SEE-WHY, SIMAN/CINEMA

• Vizuální interaktivní modelové systémy

Do skupiny vizuálních interaktivních systémů řadíme: Witness, Xcell+, SimFactory, SIMUL8, SIMPROCESS