--- title: "Cidades, infraestrutura e operações · Simulações · Hipótese da simulação" url: https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/cities-operations description: "Tráfego, filas, cadeias de suprimento, água, energia e o ambiente construído. Parte de uma taxonomia das simulações que as pessoas realmente rodam." license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ credit: "Ross Allan Dahl, Hipótese da simulação (simulation-hypothesis.com)" --- [Simulações](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations)domínio 10 de 18 # Cidades, infraestrutura e operações Tráfego, filas, cadeias de suprimento, água, energia e o ambiente construído. A pesquisa operacional nasceu do problema de mover pessoas, bens e recursos com eficiência, e a simulação é sua principal ferramenta. Estas estão entre as simulações mais executadas na indústria e no governo, embora você raramente as veja. ## Movimento ### Fluxo de tráfego Carros como motoristas individuais, como células em uma estrada que se movem por regras ou como um fluido escoando pela rede. Pergunta que responde: Por que surgem congestionamentos sem causa aparente, e este cruzamento vai aliviar um? Deixa de fora: As manias de cada motorista se anulam na média; o efeito de um motorista errático se perde. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o desktop ou pequeno cluster de uma autoridade de trânsito municipal Desde: 1955 A teoria de fluidos do tráfego de Lighthill e Whitham [Executar o modelo interativo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/run#toy-traffic) [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Corpos ### Transporte e uso do solo Onde as pessoas moram, trabalham e compram, e como se deslocam entre esses lugares, ao longo de anos e décadas. Pergunta que responde: Se construirmos esta linha férrea, como a cidade vai mudar em torno dela? Deixa de fora: Mudanças sociais de décadas são difíceis de prever só a partir de padrões históricos. Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de servidores de uma agência de planejamento metropolitano Desde: 1964 Modelo de Ira Lowry de uso do solo e transporte em uma metrópole [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Corpos ### Crescimento urbano Cidades se espalhando pela terra, célula a célula. Pergunta que responde: Onde esta cidade vai crescer nos próximos trinta anos? Deixa de fora: As células crescem por regras fixas; a política real e a posse de terras são mais difíceis de codificar. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o desktop de um departamento de planejamento, minutos por cenário Desde: 1979 Os modelos celulares de mudança geográfica de Waldo Tobler [Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)piso: Campos ### Evacuação e resposta a emergências Pessoas saindo de edifícios, estádios ou regiões, e equipes de socorro indo no sentido contrário. Pergunta que responde: Quanto tempo leva para esvaziar o edifício, e onde as pessoas ficam presas? Deixa de fora: O pânico e o esmagamento em multidões são simplificados; as evacuações reais são mais complexas. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um desktop ou pequeno cluster, minutos por cenário Desde: 1995 O modelo de força social para multidões de pedestres, de Dirk Helbing [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos ### Simulação de redes de transporte público Ônibus e trens cumprindo uma tabela de horários, com passageiros escolhendo rotas e fazendo baldeações. Pergunta que responde: Se mudarmos esta tabela de horários ou esta rota, quanto tempo os passageiros economizam? Deixa de fora: Pressupõe que os passageiros conhecem e seguem o melhor caminho, quando muitos tomam o mais familiar. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor de uma agência de transporte público, minutos por cenário Desde: 1970 já em 1970, os primeiros modelos computacionais de horários de ônibus e trens [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos ### Simulação de aplicativos de transporte e de despacho Uma frota de veículos associada aos pedidos de passageiros à medida que chegam, com motoristas se reposicionando entre as corridas. Pergunta que responde: De quantos veículos precisamos, e quanto tempo os passageiros vão esperar? Deixa de fora: Pressupõe que os motoristas seguem as sugestões do sistema de despacho, o que motoristas reais nem sempre fazem. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor na nuvem de uma empresa, minutos por cenário urbano Desde: 2000 já em 2000, os primeiros estudos de simulação do despacho dinâmico de veículos [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos ### Simulação de embarque em aeronaves Passageiros andando e guardando bagagens em um corredor estreito, simulados sob diferentes ordens de embarque para achar o jeito mais rápido de encher um avião. Pergunta que responde: Que ordem de embarque enche uma aeronave mais rápido? Deixa de fora: Os passageiros reais ignoram ordens e viajam em grupos, o que desfaz esquemas idealizados. Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado milhares de execuções de embarque, cada uma em segundos. Desde: 2002 O estudo baseado em simulação de Van Landeghem e Beuselinck sobre como reduzir o tempo de embarque de passageiros em aviões. [fonte](https://doi.org/10.1016/s0377-2217%2801%2900294-6) [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Populações ### Simulação do lado ar de aeroportos Aeronaves taxiando, em fila nas pistas e estacionadas nos portões, com regras de controladores e clima, para medir quanto tráfego um aeroporto aguenta. Pergunta que responde: Quantos voos por hora este aeroporto aguenta antes que os atrasos disparem? Deixa de fora: As decisões de controladores e pilotos são reduzidas a regras, e atrasos em outros aeroportos se propagam de formas que o modelo deixa de fora. Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado de minutos a horas em uma estação de trabalho. Desde: 1981 A flexible simulation model of airport airside operations, Transportation Research Part A. [fonte](https://doi.org/10.1016/0191-2607%2881%2990047-9) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações ### Simulação de tráfego de elevadores Passageiros chegando a andares aleatórios, com picos de manhã, ao meio-dia e à noite, e cabines que param e são despachadas por uma regra de controle, para dimensionar os elevadores de um edifício. Pergunta que responde: Quantos elevadores e que regra de despacho mantêm curto o tempo de espera no pico da manhã? Deixa de fora: As chegadas de passageiros seguem padrões medidos ou supostos, e uma mudança no uso do edifício pelos inquilinos os desfaz. Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado de segundos a minutos em um laptop. Desde: 1993 A simulação de tráfego de elevadores de Siikonen, na revista Simulation. [fonte](https://doi.org/10.1177/003754979306100409) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações ### Frotas de veículos autônomos compartilhados Uma frota de táxis sem motorista atendendo pedidos em uma cidade, com cada viagem, espera, trajeto vazio e tempo parado acompanhados, para medir os veículos necessários, o custo e o congestionamento. Pergunta que responde: Quantos carros autônomos compartilhados poderiam substituir os carros particulares em uma cidade, e o que isso faria com o trânsito? Deixa de fora: Se as pessoas aceitariam dividir corridas, e o que fariam com o tempo economizado, é presumido e não conhecido. Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado de horas a dias em uma estação de trabalho ou cluster para uma região metropolitana. Desde: 2014 Os cenários baseados em agentes de Fagnant e Kockelman sobre as implicações de viagem e ambientais de veículos autônomos compartilhados. [fonte](https://doi.org/10.1016/j.trc.2013.12.001) [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Populações ### Simulação acelerada de espaço aéreo Voos passando por setores e pontos de passagem em um céu simulado, muito mais rápido que o tempo real, para testar rotas, desenho de setores e regras para controladores. Pergunta que responde: Quanto tráfego extra um novo desenho de setor ou estrutura de rotas consegue comportar com segurança? Deixa de fora: A carga de trabalho e o julgamento dos controladores são representados por regras simples, então o limite real de um setor movimentado pode ser menor. Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado de minutos a horas em uma estação de trabalho por dia de tráfego. Desde: 1964 A teoria de filas de Price na simulação em tempo acelerado do controle de tráfego aéreo, em Navigation. [fonte](https://doi.org/10.1002/j.2161-4296.1964.tb02094.x) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações ## Filas e logística ### Cadeias de suprimentos Mercadorias se movendo de fornecedores por fábricas, armazéns e lojas, com atrasos e faltas que ecoam de volta pela cadeia. Pergunta que responde: Por que uma pequena mudança na demanda provoca uma grande oscilação na produção da fábrica? Deixa de fora: Pressupõe reposição racional; compras de pânico e estocagem quebram o modelo. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor de uma empresa, minutos por cenário Desde: 1958 Os modelos de dinâmica industrial de Jay Forrester sobre as oscilações das cadeias de suprimentos [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Corpos ### Linhas de fabricação Máquinas, operários, buffers e quebras em uma linha de produção. Pergunta que responde: Onde está o gargalo, e vale a pena comprar a máquina nova? Deixa de fora: Panes raras e fatores humanos são aproximados a partir de médias. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de planejamento de uma fábrica, minutos por execução Desde: 1961 A linguagem inicial de simulação de eventos discretos de Geoffrey Gordon [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Corpos ### Filas e sistemas de atendimento Clientes ou passageiros chegando, esperando e sendo atendidos: aeroportos, centrais de atendimento, portos. Pergunta que responde: De quantos guichês precisamos para manter a espera abaixo de dez minutos? Deixa de fora: Pressupõe que as pessoas fazem fila e se comportam de forma previsível; furar fila e desistir variam na vida real. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um desktop, minutos por cenário Desde: 1961 já em 1961, as primeiras ferramentas gerais de simulação de eventos discretos começam a modelar filas [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Corpos ### Fluxo de pacientes em hospitais Pacientes passando por pronto-socorros, enfermarias, centros cirúrgicos e alta. Pergunta que responde: Onde os pacientes esperam, e o que liberaria leitos? Deixa de fora: Picos raros, como eventos com múltiplas vítimas, ficam fora de seus padrões normais. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de um hospital, minutos por cenário Desde: 1965 já em 1965, as primeiras simulações de eventos discretos de ambulatórios hospitalares [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos ### Simulação de armazéns e centros de distribuição Robôs, esteiras, separadores e prateleiras de armazenamento movendo mercadorias por um armazém. Pergunta que responde: Esse armazém consegue separar e despachar pedidos rápido o bastante no pico de demanda? Deixa de fora: Pressupõe que o equipamento funciona como especificado; congestionamentos e quebras reais são mais difíceis de prever por completo. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor de uma empresa de logística, minutos por cenário Desde: 1988 já em 1988, as primeiras simulações de eventos discretos de armazéns automatizados [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos ### Roteamento de entregas de última milha Veículos de entrega e entregadores roteados por ruas da cidade para deixar muitos pacotes no menor tempo. Pergunta que responde: Qual é a melhor ordem e rota para entregar tudo hoje? Deixa de fora: O tráfego, o clima e as entregas perdidas reais mudam o plano mais do que o modelo supõe. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor de uma empresa de entregas, minutos por dia de rotas Desde: 1964 as primeiras soluções em computador do problema de roteamento de veículos [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Corpos ### Simulação de risco no cronograma de projetos Durações de tarefas sorteadas ao acaso numa rede de projeto para dar a dispersão das datas de conclusão, em vez de uma única estimativa de caminho crítico. Pergunta que responde: Qual a probabilidade de um projeto terminar dentro do prazo? Deixa de fora: Presume-se que as durações das tarefas sejam independentes, embora os atrasos reais sejam correlacionados. Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado dezenas de milhares de sorteios de cronograma, baratos. Desde: 1963 Os métodos Monte Carlo e o problema PERT, de Van Slyke. [fonte](https://doi.org/10.1287/opre.11.5.839) [Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Regras ### Coordenação de frotas de robôs de armazém Centenas de robôs móveis levam prateleiras até os separadores, e suas rotas, engarrafamentos e recargas são simuladas para dimensionar uma frota antes de construí-la. Pergunta que responde: De quantos robôs e de que regras de roteamento um armazém precisa para despachar seus pedidos de pico? Deixa de fora: Robôs reais quebram, os humanos trabalham de forma irregular e os pedidos chegam em rajadas difíceis de prever. Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado horas em uma estação de trabalho por layout e dia de pedidos. Desde: 2008 O relato de D'Andrea sobre a coordenação de centenas de veículos autônomos em centros de distribuição. [fonte](https://doi.org/10.1109/tepra.2008.4686677) [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Populações ### Gêmeos digitais de cadeias de suprimentos Um modelo vivo dos fornecedores, fábricas, estoque e transporte de uma empresa, mantido em sincronia com seus dados, usado para testar o que uma interrupção causaria. Pergunta que responde: Se um porto ou fornecedor falhar amanhã, quanto tempo até as prateleiras esvaziarem e qual é a solução mais barata? Deixa de fora: Os dados de fornecedores além do primeiro nível costumam estar ausentes, então dependências ocultas continuam ocultas. Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado de horas a dias em um cluster na nuvem para muitos cenários de interrupção. Desde: 2020 O gêmeo digital de cadeia de suprimentos de Ivanov e Dolgui para gerenciar riscos de ruptura e resiliência. [fonte](https://doi.org/10.1080/09537287.2020.1768450) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Populações ### Simulação de terminais de contêineres Navios, guindastes, caminhões e pilhas no pátio de um porto, com chegadas e tempos de atendimento aleatórios, para descobrir onde os contêineres fazem fila e de quantos guindastes se precisa. Pergunta que responde: Onde este terminal engarrafa, e quanto ajudaria mais um guindaste ou portão? Deixa de fora: Os horários de chegada dos navios variam com o clima e os portos anteriores de formas difíceis de modelar, e as decisões de empilhamento no pátio são simplificadas. Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado de minutos a horas em uma estação de trabalho. Desde: 1975 Borovits and Ein-Dor's computer simulation of a seaport container terminal. [fonte](https://doi.org/10.1177/003754977502500204) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações ### Simulação de processos de construção Equipes e máquinas como caminhões, escavadeiras e guindastes trabalhando em ciclos repetidos em um canteiro, com durações aleatórias, para achar gargalos e custo. Pergunta que responde: Quantos caminhões por escavadeira concluirão esta terraplenagem mais depressa? Deixa de fora: Clima, quebras e variação humana são difíceis de incluir, então o cronograma costuma ser otimista demais. Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado de segundos a minutos em um laptop. Desde: 1977 O método CYCLONE de Halpin para modelar processos em canteiros de obras. [fonte](https://doi.org/10.1061/jcceaz.0000712) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações ## Infraestrutura ### Redes elétricas Geração, linhas e demanda equilibradas segundo a segundo, inclusive como as falhas se propagam em cascata. Pergunta que responde: A rede elétrica aguenta mais energia eólica e solar, e uma única falha poderia causar um apagão numa região? Deixa de fora: Falhas em cascata raras em muitas redes ligadas são difíceis de antecipar por completo. Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o servidor do centro de controle de um operador de rede elétrica, segundos por cenário Desde: 1956 já em 1956, os primeiros programas digitais de fluxo de carga substituem os analisadores de rede físicos [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações ### Redes de água e drenagem Água fluindo por tubulações, bombas, esgotos e ralos. Pergunta que responde: Os bueiros vão dar conta de uma tempestade mais forte? Deixa de fora: Tubulações envelhecidas e vazamentos são difíceis de conhecer com exatidão, então os resultados dependem do estado presumido. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de uma companhia de água, minutos por cenário Desde: 1968 já em 1968, os primeiros modelos hidráulicos digitais de redes de distribuição de água [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos ### Energia e luz natural em edifícios Calor, ar e luz em um edifício ao longo de um ano inteiro de clima. Pergunta que responde: Quanta energia este projeto vai consumir, e o interior é confortável? Deixa de fora: O comportamento real dos ocupantes raramente corresponde às rotinas supostas. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o desktop de um escritório de projetos, de minutos a horas por edifício Desde: 1977 os primeiros programas de energia de edifícios dos EUA depois da crise do petróleo de 1973 [Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos ### Interdependência de infraestruturas Energia, água, comunicações e transporte ligados, de modo que uma falha em um se espalha para os outros. Pergunta que responde: O que falha em seguida quando acaba a energia? Deixa de fora: Exige dados detalhados de cada sistema ligado, que raramente estão todos disponíveis ao mesmo tempo. Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado um cluster de pesquisa, minutos por cenário Desde: 2001 A estrutura de infraestruturas interdependentes de Rinaldi, Peerenboom e Kelly [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos ### Simulação de coleta e tratamento de resíduos Lixo e recicláveis coletados por caminhões em rotas e depois separados e processados em usinas de tratamento. Pergunta que responde: Dá para coletar todo o lixo a tempo, e onde deve ficar a próxima estação de tratamento? Deixa de fora: Pressupõe que as famílias separam o lixo corretamente, o que nem sempre fazem. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de uma prefeitura, minutos por cenário Desde: 1974 já em 1974, os primeiros modelos computacionais de rotas de coleta de lixo urbano [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Corpos ### Redes de aquecimento e resfriamento urbanos Água quente ou gelada levada por tubulações de uma central a muitos edifícios ao mesmo tempo, para aquecê-los e resfriá-los. Pergunta que responde: A rede consegue entregar calor suficiente no dia mais frio do ano? Deixa de fora: Pressupõe que tubos e bombas funcionam como projetados; redes reais vazam e assoreiam ao longo de décadas. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de um engenheiro de concessionária de energia, minutos por cenário Desde: 1979 já em 1979, os primeiros modelos hidráulicos e térmicos de redes de aquecimento urbano [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos ### Transitórios eletromagnéticos em sistemas de potência Surtos rápidos de tensão e corrente em uma rede, causados por raios, chaveamentos e faltas, acompanhados microssegundo a microssegundo para proteger equipamentos. Pergunta que responde: O que acontece com uma rede elétrica nos primeiros milissegundos de uma falha ou de um raio? Deixa de fora: Linhas e equipamentos são modelados com aproximações dependentes da frequência, e os dados dos componentes costumam ser incompletos. Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado resolução de redes por passos de tempo, em passos abaixo do microssegundo. Desde: 1969 A solução em computador digital de Dommel para transitórios eletromagnéticos em redes monofásicas e polifásicas. [fonte](https://doi.org/10.1109/tpas.1969.292459) [Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Campos ### Modelos de planejamento de capacidade de sistemas de energia A escolha de usinas, combustíveis e redes ao longo de décadas, encontrada minimizando o custo sob limites de demanda e de emissões. Pergunta que responde: Que mistura de tecnologias de energia atende à demanda da forma mais barata sob um limite de carbono? Deixa de fora: A previsão perfeita e as suposições de demanda fixa dão transições organizadas, mas irreais. Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado grandes programas lineares ao longo de décadas e regiões. Desde: 1981 Fishbone and Abilock's linear-programming model for energy systems analysis. [fonte](https://doi.org/10.1002/er.4440050406) [Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Regras ### Mercados de eletricidade baseados em agentes Geradores de energia como agentes adaptativos dando lances em um leilão, para descobrir como regras de preço, estratégias e poder de mercado moldam os preços. Pergunta que responde: Geradores aprendem a elevar preços em um leilão de eletricidade? Deixa de fora: As regras de aprendizado dos agentes são presumidas, e operadores humanos não são tão simples. Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado muitas execuções de aprendizado de agentes. Desde: 2001 A análise experimental de Bower e Bunn de leilões de preço uniforme versus discriminatórios no mercado de eletricidade da Inglaterra e do País de Gales. [fonte](https://doi.org/10.1016/s0165-1889%2800%2900036-1) [Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Teoria dos jogos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-game-theory)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)piso: Populações ### Modelos de apagões em cascata Linhas de energia desarmando uma após a outra enquanto a carga se desloca para as demais, simuladas para descobrir como pequenas falhas viram apagões regionais. Pergunta que responde: Como uma pequena falha em uma rede elétrica cresce até virar um apagão? Deixa de fora: A resposta do operador e os ajustes de proteção são simplificados, e as cascatas raras exigem amostragem enorme. Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado muitas cascatas de Monte Carlo em um modelo de rede. Desde: 2002 Os pontos críticos e transições em um modelo de transmissão de energia para apagões em cascata, de Carreras e colegas. [fonte](https://doi.org/10.1063/1.1505810) [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações ### Cossimulação de rede elétrica inteligente A rede elétrica, as casas, as baterias, os painéis solares e seus controladores são simulados cada um separadamente e rodados juntos, para testar como o sistema inteiro se comporta sob diferentes estratégias. Pergunta que responde: Como um esquema de controle de milhares de baterias residenciais afeta a rede local? Deixa de fora: O comportamento das famílias é representado por perfis de carga sintéticos, que deixam de fora padrões raros de uso que sobrecarregam a rede. Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado horas em uma estação de trabalho para um dia de um distrito. Desde: 2011 O mosaik, de Schütte e colegas, uma estrutura para simulação modular de componentes ativos em redes inteligentes. [fonte](https://doi.org/10.1109/sgms.2011.6089027) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações ### Transientes em redes de gasodutos Ondas de pressão e de fluxo em uma rede de tubos, compressores e válvulas conforme a demanda muda, para que os operadores programem o suprimento e mantenham o gás circulando sem vazamentos nem faltas. Pergunta que responde: Como a pressão em uma rede de gás vai responder quando um grande consumidor desliga ou a mistura de gases muda? Deixa de fora: A demanda é incerta e os tubos são tratados como unidimensionais, então efeitos locais nas junções são simplificados. Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado de minutos a horas em uma estação de trabalho. Desde: 1970 O programa Pipetran de Distefano para simular a dinâmica de redes de gasodutos. [fonte](https://doi.org/10.55274/r0010038) [Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Campos ## Telecomunicações e internet ### Planejamento de redes móveis Sinais de rádio de antenas de celular se espalhando por uma cidade ou região, mapeados em relação a quantas chamadas e conexões de dados cada antena precisa suportar. Pergunta que responde: Onde deve ir o próximo mastro, e quem ligar vai ter sinal ali? Deixa de fora: Edifícios e clima reais espalham os sinais de rádio de modo mais imprevisível do que o modelo de terreno supõe. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor de planejamento de uma operadora, minutos por área Desde: 1978 já em 1978, as primeiras ferramentas de planejamento de cobertura e capacidade de redes celulares [Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Campos ### Resiliência da espinha dorsal e dos cabos da internet Rotas de dados pelos enlaces de backbone e cabos submarinos da internet, testadas contra cortes e quedas. Pergunta que responde: Se este cabo ou ponto de troca falhar, a conexão de quem cai? Deixa de fora: As decisões reais de roteamento durante uma queda dependem de acordos comerciais que o modelo não vê. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um servidor de pesquisa ou de operadora, minutos por cenário Desde: 1995 já em 1995, os primeiros estudos de falhas e resiliência do roteamento da internet [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Regras ### Simulação de instalações de data centers Servidores, sistemas de refrigeração e alimentação elétrica dentro de um data center, equilibrados com os trabalhos de computação que eles executam. Pergunta que responde: Este data center vai continuar frio e alimentado à medida que adicionamos mais servidores? Deixa de fora: Os equipamentos reais envelhecem e falham de modos que os modelos médios suavizam. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o servidor próprio de uma operadora, minutos por cenário Desde: 1999 já em 1999, os primeiros modelos de dinâmica de fluidos computacional do resfriamento de data centers [Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Campos ### Simulação de constelações de banda larga por satélite Centenas ou milhares de satélites se movendo em órbita, passando sinais entre si e para usuários em terra. Pergunta que responde: Essa constelação consegue dar a todos em terra uma conexão rápida e estável? Deixa de fora: O clima, o relevo e a interferência reais reduzem a cobertura que só a geometria prevê. Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o cluster de planejamento de uma operadora, horas por cenário Desde: 1997 já em 1997, as primeiras simulações de órbita e cobertura para redes de telefonia por satélite [Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Corpos ### Engenharia de tráfego de telecomunicações Chamadas e conexões de dados chegando ao acaso, dimensionadas em relação às linhas e aos equipamentos disponíveis para transportá-las. Pergunta que responde: De quantos circuitos ou canais precisamos antes que quem liga comece a ouvir sinal de ocupado? Deixa de fora: Pressupõe chegadas aleatórias e independentes, o que deixa de valer durante um grande evento compartilhado. Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado o desktop de uma operadora, segundos por cenário Desde: 1917 A teoria de tráfego de Agner Krarup Erlang para centrais telefônicas [Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Regras ### Simulação de rede de sensores de cidade inteligente Milhares de pequenos sensores pela cidade informando dados de trânsito, qualidade do ar, água ou iluminação por uma rede sem fio. Pergunta que responde: Leituras suficientes dos sensores vão chegar, e quanto tempo as baterias vão durar? Deixa de fora: Os sensores reais derivam, falham sem aviso e saem da rede com mais frequência do que o modelo supõe. Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o servidor do departamento de TI de uma cidade, minutos por cenário Desde: 2010 já em 2010, os primeiros estudos de simulação de redes de sensores sem fio em escala de cidade [Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Regras ### Modelos de propagação de vermes na internet Hospedeiros simulados em uma rede são infectados por código que se espalha sozinho, usando estratégias de varredura medidas e limites de largura de banda. Pergunta que responde: Com que rapidez um verme poderia infectar a internet vulnerável? Deixa de fora: As defesas e a velocidade de correção são presumidas. Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado Execuções baratas no estilo epidêmico Desde: 2002 How to 0wn the Internet in your spare time (2002) [fonte](https://www.usenix.org/legacy/events/sec02/full%5Fpapers/staniford/staniford.pdf) [Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Regras ### Simulação de redes veiculares Carros trocando mensagens enquanto um simulador de tráfego os movimenta, para testar alerta de colisão e comboios por rádio. Pergunta que responde: Os carros vão trocar avisos de forma confiável enquanto dirigem? Deixa de fora: A sombra de rádio causada por outros veículos e edifícios é apenas aproximada. Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado simuladores acoplados de tráfego e de pacotes. Desde: 2011 A simulação de rede e de tráfego rodoviário acopladas nos dois sentidos, de Sommer, German e Dressler. [fonte](https://doi.org/10.1109/tmc.2010.133) [Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações [◂ Engenharia e tecnologia](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/engineering)[Mentes, cérebros e mundos artificiais ▸](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/minds-computation)