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title: "Engenharia e tecnologia · Simulações · Hipótese da simulação"
url: https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/engineering
description: "Fluxo de ar sobre asas, estruturas sob carga, chips antes da fabricação, robôs antes da construção."
license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
credit: "Ross Allan Dahl, Hipótese da simulação (simulation-hypothesis.com)"
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[Simulações](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations)domínio 9 de 18

# Engenharia e tecnologia

Ar sobre asas, estruturas sob carga, chips antes da fabricação, robôs antes de serem construídos.

Quase nada é construído hoje sem ser simulado antes. Nos últimos cinquenta anos, a simulação substituiu a maioria dos protótipos físicos. A forma mais antiga, o modelo físico em escala, ainda está em uso.

## Fluxo

### Aerodinâmica

Ar escoando sobre asas, carros, prédios e turbinas eólicas.

Pergunta que responde: Quanto arrasto, quanta sustentação, e onde o escoamento se descola?

Deixa de fora: A turbulência é modelada, não resolvida, então o detalhe fino da separação é aproximado.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado um cluster HPC universitário ou corporativo, dias por caso Desde: 1962 Método de painéis de Hess e Smith para formas de aeronaves

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Turbulência

Cada vórtice de um escoamento turbulento resolvido diretamente, do maior redemoinho ao menor.

Pergunta que responde: O que a turbulência realmente faz, para que modelos mais baratos possam aproximá-la?

Deixa de fora: Limitado a números de Reynolds modestos; os escoamentos reais superam as maiores máquinas.

Roda em: cerca de 10^17 FLOPS aproximado um supercomputador nacional, uma grande parte, por semanas Desde: 1972 A primeira simulação numérica direta em 3D, de Orszag e Patterson

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Modelos físicos em escala reduzida

Túneis de vento, tanques de ondas, modelos de rios e mesas vibratórias: as simulações mais antigas, ainda usadas para conferir as numéricas.

Pergunta que responde: O escoamento real bate com o que o computador previu?

Deixa de fora: Os efeitos de escala fazem com que um modelo pequeno nem sempre se comporte como a coisa em tamanho real.

Roda em: nenhum computador. sem computação digital; ar e água de verdade, ou uma mesa vibratória, no lugar Desde: 1871 Frank Wenham construiu um dos primeiros túneis de vento

[Análogo físico](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-analogue)piso: Campos

### Simulação de cavitação

Bolhas se formando e colapsando com violência em líquido de movimento rápido, em hélices de navios, bombas e válvulas.

Pergunta que responde: Onde a cavitação vai corroer esta hélice ou bomba, e como projetamos para evitá-la?

Deixa de fora: O colapso de bolhas acontece em escalas mais finas do que a maioria das simulações pode se dar ao luxo de resolver em toda parte.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado um cluster universitário ou de estaleiro, horas por caso Desde: 1988 já em 1988, os primeiros modelos computacionais de escoamento com cavitação em torno de hélices

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Escoamento multifásico e em dutos

Petróleo, gás, água e lamas se movendo juntos por dutos, poços e plantas de processamento.

Pergunta que responde: O duto vai operar sem problemas, ou golfadas de líquido e gás vão sufocá-lo?

Deixa de fora: A formação súbita de golfadas (slugs) ainda é uma das coisas mais difíceis de prever com confiança.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de uma empresa de energia, horas por caso de oleoduto Desde: 1979 já em 1979, os primeiros modelos de escoamento multifásico para dutos de petróleo e gás offshore

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de acreção de gelo

Gotículas de água super-resfriada congelando em asas de aeronaves e pás de turbinas eólicas, em voo ou ao vento.

Pergunta que responde: Quanto gelo vai se formar, e o degelo vai dar conta?

Deixa de fora: O tamanho real das gotículas de nuvem e o gelo de fase mista variam mais do que as condições-padrão de teste supõem.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado um cluster de laboratório aeroespacial, horas por caso de formação de gelo Desde: 1988 já em 1988, os primeiros códigos computacionais de formação de gelo apoiam a certificação de aeronaves

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Redes neurais informadas por física

Uma rede neural é treinada para que suas saídas satisfaçam ao mesmo tempo uma equação diferencial governante e os dados observados.

Pergunta que responde: Uma rede consegue aprender a solução de uma EDP com pouca ou nenhuma malha?

Deixa de fora: O treinamento é lento e pouco confiável para problemas rígidos ou turbulentos.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado Treinamento baseado em gradiente com diferenciação automática Desde: 2017 Physics informed deep learning, part I (2017) [fonte](https://arxiv.org/abs/1711.10561)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Operadores neurais

Uma rede aprende o mapa de uma função, como uma condição de contorno, para a solução de uma EDP, de modo que novas entradas são respondidas de uma só vez.

Pergunta que responde: Um modelo treinado consegue resolver instantaneamente toda uma família de EDPs?

Deixa de fora: Exige muitas execuções do solucionador para o treinamento e extrapola mal.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado Geração cara de dados, depois inferência rápida Desde: 2019 DeepONet: learning nonlinear operators (2019), followed by Fourier neural operators (2020) [fonte](https://arxiv.org/abs/1910.03193)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Simuladores aprendidos com redes de grafos

Uma rede neural de grafos treinada com dados de simulação avança partículas ou nós de malha no tempo para imitar fluidos, tecidos e sólidos.

Pergunta que responde: Uma rede neural consegue substituir um solucionador de física para fluidos e objetos deformáveis?

Deixa de fora: Os erros se acumulam em execuções longas e a conservação não é garantida.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado Treinamento com dados de solucionadores, simulação mais rápida Desde: 2020 Learning to simulate complex physics with graph networks (2020) [fonte](https://arxiv.org/abs/2002.09405)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)piso: Campos

### Solucionadores de fluidos aprendidos

Uma rede convolucional substitui a etapa de projeção de pressão de um solucionador de fluidos em grade para acelerar a simulação de fumaça e líquidos.

Pergunta que responde: Uma rede treinada consegue tornar muito mais rápido um solucionador de escoamento incompressível?

Deixa de fora: A estabilidade e a precisão só são testadas em escoamentos parecidos com os do treinamento.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado Treinamento com dados de solucionadores, inferência rápida Desde: 2016 Accelerating Eulerian fluid simulation with convolutional networks (2016) [fonte](https://arxiv.org/abs/1607.03597)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Autômatos de gás em rede para escoamento de fluidos

Partículas saltando em uma rede com regras simples de colisão que reproduzem, em larga escala, o escoamento de um líquido ou gás, sem nenhuma equação de mecânica dos fluidos embutida.

Pergunta que responde: O escoamento de um fluido pode emergir de regras simples de partículas em uma rede?

Deixa de fora: O ruído de partículas discretas e a falta de invariância galileana limitam a precisão, e é por isso que foi substituído.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado regras bit a bit em uma rede com milhões de sítios. Desde: 1986 Os autômatos de gás em rede de Frisch, Hasslacher e Pomeau para a equação de Navier-Stokes. [fonte](https://doi.org/10.1103/physrevlett.56.1505)

[Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)piso: Regras

### Simulação de escoamento com o método de Boltzmann em rede

Fluido representado por distribuições de velocidades de partículas em uma rede, que fluem e colidem para dar o escoamento em geometrias complexas, como rocha porosa ou vasos sanguíneos.

Pergunta que responde: Como um fluido escoa por uma geometria muito complicada?

Deixa de fora: O método se limita a números de Mach baixos, e o tratamento das fronteiras exige cuidado.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado bilhões de células de rede em hardware gráfico ou de cluster. Desde: 1988 O uso da equação de Boltzmann por McNamara e Zanetti para simular autômatos de gás em rede. [fonte](https://doi.org/10.1103/physrevlett.61.2332)

[Teoria de campos na rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-lattice)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação direta de gás rarefeito

Moléculas de um gás rarefeito movidas e colididas ao acaso, onde o gás é rarefeito demais para ser um fluido contínuo, como no limite do espaço ou dentro de canais minúsculos.

Pergunta que responde: Como um gás rarefeito escoa em volta de um veículo no limite da atmosfera?

Deixa de fora: Cada partícula simulada representa trilhões de reais, então o ruído estatístico é alto em baixas velocidades.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado bilhões de partículas simuladas. Desde: 1963 A simulação direta de Bird da aproximação ao equilíbrio translacional em um gás de esferas rígidas. [fonte](https://doi.org/10.1063/1.1710976)

[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Moléculas

### Simulação de grandes vórtices em parques eólicos

Ar turbulento passando por um parque eólico, com as forças de cada rotor somadas, para ver como as esteiras interagem e reduzem a potência das turbinas a jusante.

Pergunta que responde: Quanta potência um parque eólico perde para as próprias esteiras?

Deixa de fora: As pás das turbinas são substituídas por discos de força, e o terreno e a estabilidade atmosférica mudam os resultados.

Roda em: cerca de 10^16 FLOPS aproximado execuções de simulação de grandes vórtices em um domínio de vários quilômetros com dezenas de turbinas. Desde: 2010 A simulação de grandes vórtices de camadas limite de arranjos de turbinas eólicas totalmente desenvolvidas, de Calaf, Meneveau e Meyers. [fonte](https://doi.org/10.1063/1.3291077)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Interação fluido-estrutura

Um fluido em movimento e um corpo que se deforma resolvidos juntos, para prever batimento, vibração e flutter em asas, pontes e válvulas.

Pergunta que responde: Como uma estrutura flexível se move no escoamento ao redor?

Deixa de fora: O movimento da malha e os fortes efeitos de massa adicionada tornam o acoplamento caro e, às vezes, instável.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado solucionadores acoplados de fluido e sólido iterados a cada passo. Desde: 1974 O método lagrangiano-euleriano arbitrário de Hirt, Amsden e Cook para escoamentos em todas as velocidades. [fonte](https://doi.org/10.1016/0021-9991%2874%2990051-5)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Simulação de grandes vórtices da dinâmica de incêndios

Gás quente e fumaça de um incêndio em uma sala, túnel ou edifício, resolvidos como um escoamento turbulento movido por empuxo térmico, com combustão simples, para ver como o calor e os gases se espalham.

Pergunta que responde: Em quanto tempo a fumaça vai encher este corredor, e quando as pessoas deixarão de enxergar a saída?

Deixa de fora: A química da combustão e a fuligem são simplificadas, e combustíveis, janelas e móveis reais são descritos só de forma aproximada.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado dias em um cluster para um grande incêndio em edifício. Desde: 2000 O manual do usuário do Fire Dynamics Simulator, de McGrattan e colegas, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA. [fonte](https://doi.org/10.6028/nist.ir.6469)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

## Estruturas e máquinas

### Análise estrutural

Pontes, prédios, aeronaves e peças sob carga, calor e vibração.

Pergunta que responde: Onde está o ponto fraco, e quanta margem sobra?

Deixa de fora: Pressupõe materiais e cargas idealizados; defeitos reais são tratados com margens, não com física.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado uma estação de trabalho de engenharia ou pequeno cluster, horas por caso Desde: 1956 O método estrutural para aeronaves de Turner, Clough, Martin e Topp

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de colisões

Veículos se deformando numa colisão, com ocupantes virtuais dentro.

Pergunta que responde: Como proteger as pessoas lá dentro?

Deixa de fora: A lesão do ocupante é estimada com modelos de bonecos, não com a variabilidade do tecido humano real.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado o cluster HPC de uma montadora, horas por caso de colisão Desde: 1979 já em 1979, códigos explícitos de elementos finitos de laboratórios nacionais modelam impactos de veículos

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Dinâmica de múltiplos corpos

Máquinas como peças rígidas ligadas por dobradiças, molas e engrenagens: suspensões, motores, braços de robô.

Pergunta que responde: O mecanismo vai se mover como projetado, e para onde vão as cargas?

Deixa de fora: As peças são tratadas como rígidas ou levemente flexíveis, e deixam de fora modos finos de vibração.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um desktop de engenharia, de minutos a horas Desde: 1971 O método computacional de análise de mecanismos de Sheth e Uicker

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Acústica e vibração

Ondas sonoras em salas, motores e cidades, e vibração em estruturas.

Pergunta que responde: Este salão vai ter boa qualidade acústica, e esta ponte vai ressoar de modo audível?

Deixa de fora: Tem dificuldade com baixas frequências, onde os efeitos de onda dominam sobre os raios.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado uma estação de trabalho ou pequeno cluster, horas por caso Desde: 1968 Krokstad e colegas modelaram a acústica de salas por traçado de raios

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Fadiga e crescimento de trincas

O dano lento de uma estrutura por milhões de pequenos ciclos de carga, acompanhado como trincas que crescem e por fim falham.

Pergunta que responde: Quantos anos ou horas de voo até que esta peça precise ser trocada?

Deixa de fora: As falhas reais de fabricação são mais variadas do que as trincas iniciais idealizadas supõem.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado uma estação de trabalho de engenharia ou pequeno cluster, horas por peça Desde: 1968 já em 1968, os primeiros códigos computacionais de vida em fadiga pela mecânica da fratura

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Tribologia e mecânica de contato

Atrito, desgaste e lubrificação entre superfícies em movimento em mancais, engrenagens e juntas.

Pergunta que responde: Quanto tempo vai durar este rolamento, e quanta energia o atrito desperdiça?

Deixa de fora: A rugosidade da superfície em escala microscópica é aproximada, não medida em cada peça.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um desktop de engenharia, horas por caso de contato Desde: 1970 já em 1970, os primeiros modelos computacionais de lubrificação elastohidrodinâmica

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Otimização topológica

Material acrescentado e removido de um espaço de projeto sob cargas até surgir a forma rígida mais leve, com furos e escoras que o engenheiro nunca desenhou.

Pergunta que responde: Qual é a forma mais leve que ainda suporta esta carga?

Deixa de fora: As formas ótimas muitas vezes são difíceis de fabricar e podem ser frágeis diante de cargas que não foram consideradas.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado soluções de elementos finitos dentro de um laço de otimização com milhões de variáveis. Desde: 1988 Bendsoe and Kikuchi's generation of optimal topologies in structural design using a homogenisation method. [fonte](https://doi.org/10.1016/0045-7825%2888%2990086-2)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Modelagem de fraturas por peridinâmica

Um sólido representado como pontos que interagem à distância, de modo que trincas começam, se ramificam e se juntam sem nenhum caminho de trinca definido de antemão.

Pergunta que responde: Como uma trinca escolhe seu caminho em um material frágil?

Deixa de fora: O alcance da interação e a lei de falha precisam ser calibrados para o material.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado execuções sem malha com milhões de nós. Desde: 2000 A reformulação da teoria da elasticidade para descontinuidades e forças de longo alcance, de Silling. [fonte](https://doi.org/10.1016/s0022-5096%2899%2900029-0)

[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Modelagem de detritos orbitais e de colisões de satélites

Satélites, fragmentos e estágios de foguetes acompanhados por décadas de colisões e decaimento para descobrir se se alimentam de si mesmos e fecham órbitas úteis.

Pergunta que responde: Quantas colisões até que os detritos tornem uma órbita inutilizável?

Deixa de fora: Pequenos fragmentos não rastreados, lançamentos futuros e o comportamento de mitigação são incertos.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado longas execuções de Monte Carlo sobre muitas populações de órbitas. Desde: 1978 Kessler e Cour-Palais, a frequência de colisão de satélites artificiais e a criação de um cinturão de detritos. [fonte](https://doi.org/10.1029/ja083ia06p02637)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Regras

### Cossimulação de modelos ligados

Simulações separadas de um motor, uma caixa de câmbio, um controlador e uma bateria, cada uma construída em sua própria ferramenta, são rodadas juntas trocando dados em passos de tempo combinados.

Pergunta que responde: A máquina inteira funciona quando todos os modelos de subsistemas, construídos por equipes diferentes, rodam juntos?

Deixa de fora: Trocar dados em passos fixos acrescenta erro numérico, e um acoplamento rígido pode se tornar instável.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado horas em uma estação de trabalho para um ciclo de veículo. Desde: 2011 Blochwitz and colleagues' Functional Mock-up Interface for tool-independent exchange of simulation models. [fonte](https://doi.org/10.3384/ecp11063105)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)piso: Regras

## Eletrônica e computadores

### Simulação de circuitos

Cada tensão e corrente de um circuito eletrônico, transistor por transistor.

Pergunta que responde: O circuito funciona, e quanta energia consome?

Deixa de fora: Os modelos de componentes são aproximações ajustadas; o silício real varia de chip para chip.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um desktop de engenharia, minutos por bloco de chip Desde: 1973 SPICE, o programa geral de simulação de circuitos de Nagel e Pederson, em Berkeley

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações

### Simulação de lógica de chips

O projeto de um chip digital executado um ciclo de clock por vez antes de ser fabricado.

Pergunta que responde: O chip calcula o resultado correto antes de o custo de fabricação ser incorrido?

Deixa de fora: O tempo é aproximado; uma simulação que funciona ainda pode falhar depois de fabricada.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado uma estação de trabalho de projeto ou um pequeno cluster de servidores, horas por execução Desde: 1965 já em 1965, os primeiros simuladores em nível de portas verificam projetos de lógica digital

[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Regras e estados](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-rules)piso: Regras

### Eletromagnetismo

Ondas de rádio, luz e campos em torno de antenas, circuitos e dispositivos ópticos.

Pergunta que responde: Quão bem esta antena irradia, e este dispositivo vaza interferência?

Deixa de fora: Detalhes geométricos finos perto do limite da malha são suavizados.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado uma estação de trabalho ou cluster, horas por projeto Desde: 1966 O método de diferenças finitas no domínio do tempo, de Kane Yee

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de redes de computadores

Pacotes fluindo por roteadores, enlaces e protocolos.

Pergunta que responde: A rede aguenta o dobro do tráfego?

Deixa de fora: Simplifica peculiaridades do hardware real e padrões de tráfego vistos em redes de produção.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um desktop ou pequeno servidor, de minutos a horas Desde: 1964 A análise de filas de redes de pacotes de Leonard Kleinrock

[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)piso: Regras

### Emulação e máquinas virtuais

Uma máquina imitando outra com exatidão, instrução por instrução, de modo que o software dela roda sem alterações.

Pergunta que responde: Dá para rodar esse sistema antigo ou futuro no hardware que temos?

Deixa de fora: Roda mais devagar que o hardware real, a menos que seja otimizado com cuidado.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um computador desktop, em tempo real ou mais rápido Desde: 1963 já em 1963, os primeiros simuladores de conjunto de instruções testam projetos de computadores antes de existirem

[Regras e estados](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-rules)piso: Regras

### Simulação de dispositivos semicondutores

Elétrons e átomos dopantes dentro de um único transistor, antes de ele virar um modelo em nível de circuito.

Pergunta que responde: Como a forma e a dopagem deste transistor mudam a maneira como ele chaveia?

Deixa de fora: Simplifica efeitos quânticos que mais importam nos menores tamanhos de transistor.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de uma empresa de semicondutores, horas por dispositivo Desde: 1964 Modelo numérico de Gummel para um transistor bipolar

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Primeiros princípios](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-first-principles)piso: Átomos

### Gêmeos digitais de redes

Uma cópia virtual de uma rede de comunicação, mantida em sincronia com a real, usada para testar mudanças antes de aplicá-las.

Pergunta que responde: O que aconteceria com a rede se esta mudança fosse feita?

Deixa de fora: A fidelidade depende da telemetria, e a escala é limitada.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado Modelos em nível de pacotes ou aprendidos Desde: 2021 Digital twin networks: a survey (2021) [fonte](https://doi.org/10.1109/JIOT.2021.3079510)

[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Regras

### Simulação de litografia óptica

Luz passando por uma máscara sobre um filme fotossensível para prever os padrões de circuito impressos em um chip, incluindo o borrão e a química do fotorresiste.

Pergunta que responde: O padrão de uma máscara vai ser impresso num chip como pretendido?

Deixa de fora: A química do fotorresiste e os efeitos estocásticos de fótons em tamanhos minúsculos são aproximados.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado simulação de chip completo para uma camada. Desde: 1975 O modelo de exposição de resiste na litografia óptica de Dill. [fonte](https://doi.org/10.1109/t-ed.1975.18158)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de processos de semicondutores

As etapas de fabricação de um transistor, implantação, difusão e oxidação, acompanhadas para prever perfis de dopagem e formas antes do modelo do dispositivo.

Pergunta que responde: Que perfil de dopantes e que forma uma dada receita de fabricação produz?

Deixa de fora: Os modelos de defeitos pontuais e de interfaces precisam ser calibrados para cada novo processo.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado soluções de difusão e reação em duas ou três dimensões. Desde: 1979 Antoniadis and Dutton's models for computer simulation of complete IC fabrication processes. [fonte](https://doi.org/10.1109/t-ed.1979.19452)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Átomos

### Modelagem térmica de processadores

Calor fluindo pelas camadas de um chip e de seu encapsulamento, movido pela potência variável dos blocos funcionais, para achar pontos quentes e definir a limitação de desempenho.

Pergunta que responde: Onde um processador superaquece quando sua carga de trabalho muda?

Deixa de fora: O modelo usa estimativas de potência, e os detalhes do encapsulamento e da refrigeração são agrupados.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado uma rede térmica compacta que roda em segundos. Desde: 2003 A microarquitetura sensível à temperatura com um modelo térmico compacto, de Skadron e colegas. [fonte](https://doi.org/10.1145/859618.859620)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Cálculo da estrutura de bandas de cristais fotônicos

Luz em um arranjo periódico de dielétrico, resolvida para as frequências que podem e as que não podem se propagar, para projetar guias de onda e filtros.

Pergunta que responde: Que cores de luz uma estrutura periódica consegue bloquear?

Deixa de fora: Supõe-se periodicidade perfeita, então a desordem, as perdas e o tamanho finito são acrescentados à parte.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado resoluções de autovalores por ondas planas para cada vetor de onda. Desde: 1990 A demonstração de Ho, Chan e Soukoulis de uma banda proibida fotônica em estruturas dielétricas periódicas. [fonte](https://doi.org/10.1103/physrevlett.65.3152)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Modelagem térmica de chips empilhados

Calor passando por camadas de silício empilhadas na vertical e resfriadas por líquido entre elas, resolvido com rapidez suficiente para definir o projeto da pilha.

Pergunta que responde: Uma pilha de chips com canais de líquido de arrefecimento consegue manter cada camada abaixo de seu limite?

Deixa de fora: Os chips reais têm pontos quentes muito menores que as células do modelo, então as temperaturas de pico podem ser subestimadas.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado minutos em uma estação de trabalho. Desde: 2010 O modelo térmico transiente compacto 3D-ICE, de Sridhar e colegas, para chips 3D com refrigeração líquida entre camadas. [fonte](https://doi.org/10.1109/iccad.2010.5653749)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

## Robótica e autonomia

### Simulação de robôs

Robôs com sensores e motores simulados em um motor de física, treinados ou testados antes de tocar o mundo real.

Pergunta que responde: Um controlador aprendido na simulação vai funcionar no robô real?

Deixa de fora: Contato e atrito no mundo real ainda são difíceis de reproduzir com exatidão.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um desktop com GPU, em tempo real ou mais rápido Desde: 1983 já em 1983, os primeiros simuladores de programação offline planejam braços robóticos industriais

[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Corpos

### Teste de veículos autônomos

Software de direção autônoma percorrendo milhões de quilômetros virtuais em cenários raros e perigosos.

Pergunta que responde: Como o sistema lida com a situação que acontece uma vez em um milhão de quilômetros?

Deixa de fora: Os cenários raros do mundo real ainda são difíceis de captar, por mais quilômetros virtuais que se rodem.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado uma frota de servidores de GPU na nuvem, rodando em paralelo Desde: 2004 apoio de simulação aos primeiros desafios americanos de veículos autônomos

[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos

### Robótica de enxame

Muitos robôs simples se coordenando por regras locais, muitas vezes emprestadas dos insetos.

Pergunta que responde: Cem robôs baratos conseguem fazer o que um caro não consegue?

Deixa de fora: Robôs simulados simples não captam o ruído real dos sensores nem os limites das baterias.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um laptop, simulando de dezenas a centenas de robôs Desde: 1989 Os primeiros trabalhos de Gerardo Beni sobre inteligência de enxame e robótica celular

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos

### Gêmeos digitais

Uma simulação mantida continuamente em sincronia com uma máquina, usina ou prédio reais, usando seus dados de sensores ao vivo.

Pergunta que responde: O que está prestes a falhar, e o que acontece se mudarmos esta configuração?

Deixa de fora: A precisão é limitada pelos dados de sensores fornecidos a ele; lacunas e desvios se acumulam.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um servidor na nuvem atualizando continuamente um modelo de usina Desde: 2002 Michael Grieves propôs emparelhar um produto com um modelo virtual vivo

[Eventos discretos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-discrete-event)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Corpos

### Mobilidade de veículos exploradores planetários

As rodas e o braço de um rover interagindo com solo solto e rocha em outro mundo, antes de ele chegar a rodar por lá.

Pergunta que responde: O rover vai ficar preso, e seu braço consegue alcançar a amostra?

Deixa de fora: O solo extraterrestre é conhecido só de um punhado de locais de pouso, então seu comportamento é extrapolado.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o cluster de uma agência espacial, horas por caso de terreno Desde: 1997 simulações de roda e solo que apoiaram o primeiro rover marciano bem-sucedido

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)piso: Corpos

### Controle de exoesqueletos e próteses

Uma máquina vestível e um corpo humano se movendo juntos, com o sistema de controle ajustado antes de uma pessoa vesti-la.

Pergunta que responde: O dispositivo vai ajudar o movimento de quem o usa, ou atrapalhar?

Deixa de fora: Corpos simulados raramente captam com exatidão a lesão ou a marcha de uma pessoa em particular.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o desktop de um laboratório de pesquisa, em tempo real por ensaio Desde: 1990 já em 1990, as primeiras simulações de controle de exoesqueletos motorizados em laboratórios de pesquisa

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)piso: Corpos

### Ambientes de aprendizado de robôs em paralelo em GPU

Milhares de robôs simulados rodam ao mesmo tempo numa só GPU, para que uma política de aprendizado por reforço possa treinar em minutos.

Pergunta que responde: Com que rapidez uma política de robô pode ser aprendida com simulação paralela em massa?

Deixa de fora: A física de contato é simplificada, então a transferência exige cuidado.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado Milhares de ambientes de física em paralelo na GPU Desde: 2021 Isaac Gym: high performance GPU-based physics simulation for robot learning (2021) [fonte](https://arxiv.org/abs/2108.10470)

[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Corpos

### Treinamento simulação-para-real com randomização de domínio

Uma política é treinada em um simulador cuja aparência e física variam ao acaso, para funcionar no mundo real.

Pergunta que responde: Uma política treinada só em simulação funciona em um robô real?

Deixa de fora: As faixas de aleatorização precisam cobrir a lacuna real, que é difícil de conhecer.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado Grandes execuções de treinamento aleatorizadas Desde: 2017 Domain randomization for transferring deep neural networks from simulation to the real world (2017) [fonte](https://arxiv.org/abs/1703.06907)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Corpos

### Simulação de física diferenciável

Um motor de física escrito de modo que gradientes voltem por contatos e movimento, permitindo ajustar projetos ou controladores por descida do gradiente.

Pergunta que responde: Como este controlador ou projeto deve mudar para melhorar o resultado?

Deixa de fora: Os gradientes através de contatos rígidos são ruidosos ou enganosos.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado Passagens para trás por muitos passos de simulação Desde: 2016 A differentiable physics engine for deep learning in robotics (2016) [fonte](https://arxiv.org/abs/1611.01652)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Corpos

### Geração adversarial de cenários de direção

Um otimizador perturba as trajetórias de outros usuários da via em cenas gravadas para achar situações em que um sistema de direção autônoma falha.

Pergunta que responde: Que situações realistas fazem uma pilha de autonomia falhar?

Deixa de fora: Um cenário que faz o sistema falhar pode quase nunca ocorrer em estradas reais, então diz pouco sobre a frequência das falhas.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado Muitas execuções de simulação em malha fechada Desde: 2021 AdvSim: generating safety-critical scenarios for self-driving vehicles (2021) [fonte](https://arxiv.org/abs/2101.06549)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Corpos

### Simuladores de direção abertos com modelos de sensores

Um mundo em motor de jogo com tráfego, clima e câmeras e lidar simulados, para desenvolver e testar a condução autônoma.

Pergunta que responde: Como um sistema de direção veria e agiria em condições variadas?

Deixa de fora: O realismo dos sensores e do tráfego não corresponde com exatidão ao do mundo real.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado Renderização em tempo real em GPUs Desde: 2017 CARLA: an open urban driving simulator (2017) [fonte](https://arxiv.org/abs/1711.03938)

[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Regras e estados](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-rules)piso: Corpos

### Locomoção de robôs com pernas aprendida

Uma política de aprendizado por reforço é treinada em um simulador de física para fazer um robô com pernas andar e correr, e depois é levada para a máquina real.

Pergunta que responde: Um robô consegue aprender a andar em simulação e manter o equilíbrio em chão de verdade?

Deixa de fora: O contato do pé, os atrasos dos motores e a maciez do chão diferem do modelo, então uma política que funciona em simulação pode falhar na máquina.

Roda em: cerca de 10^16 FLOPS aproximado de horas a dias de tempo de GPU por passada. Desde: 2018 A aprendizagem sim-to-real de locomoção ágil para robôs quadrúpedes, de Tan e colegas. [fonte](https://arxiv.org/abs/1804.10332)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Locomoção humanoide aprendida

Um controlador neural é treinado em simulação para que um robô bípede de forma humana ande sobre vários tipos de terreno, usando o histórico de seus próprios sentidos para se adaptar.

Pergunta que responde: Um humanoide consegue andar ao ar livre em escadas, grama e ladeiras usando uma política aprendida sem nenhum teste real?

Deixa de fora: Quedas de um humanoide em tamanho real são perigosas e caras, então os testes são cautelosos e os limites da política não são mapeados.

Roda em: cerca de 10^17 FLOPS aproximado dias em um cluster de GPUs. Desde: 2023 A locomoção humanoide no mundo real com aprendizado por reforço, de Radosavovic e colegas. [fonte](https://arxiv.org/abs/2303.03381)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Simulação de voo de drones

Pequenas aeronaves com rotores, sensores e câmeras voando por cenas renderizadas sob vento e física simulados, para desenvolver autonomia e testá-la com segurança.

Pergunta que responde: Este software de voo vai manter o drone estável e evitar obstáculos antes mesmo de ele sair do chão?

Deixa de fora: A aerodinâmica perto do chão, em rajadas e entre obstáculos é simplificada, então casos extremos só aparecem em um drone real.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado tempo real em uma GPU de nível de jogos, ou milhares de execuções em paralelo. Desde: 2017 O AirSim, de Shah e colegas, simulação visual e física para veículos aéreos e terrestres. [fonte](https://arxiv.org/abs/1705.05065)

[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Corrida de drones aprendida

Uma política de controle é treinada em simulação para pilotar um quadricóptero por um circuito de corrida no limite da velocidade e depois é voada na aeronave real.

Pergunta que responde: Um controlador aprendido consegue voar mais rápido que um piloto campeão humano?

Deixa de fora: O percurso é conhecido e bem iluminado, então não se mostra que a política funcione em lugares desconhecidos ou em condições ruins.

Roda em: cerca de 10^16 FLOPS aproximado dias de treinamento em GPU em simulação. Desde: 2023 As corridas de drones em nível de campeão com aprendizado por reforço profundo, de Kaufmann e colegas. [fonte](https://doi.org/10.1038/s41586-023-06419-4)

[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Simulação de robôs macios

Um robô feito de material emborrachado é modelado como um sólido deformável por elementos finitos com rapidez suficiente para controlá-lo em tempo real.

Pergunta que responde: Como deve variar a pressão do ar nas câmaras para que o braço macio alcance um dado ponto?

Deixa de fora: As propriedades da borracha mudam com a temperatura e a idade, e a velocidade do modelo exige uma malha grosseira.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado tempo real em uma estação de trabalho. Desde: 2013 O controle de robôs macios elásticos baseado em elementos finitos em tempo real, de Duriez. [fonte](https://doi.org/10.1109/icra.2013.6631138)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Simulação de sensores táteis

As imagens de toque que um sensor de pele baseado em câmera captaria ao ser pressionado contra objetos são renderizadas na simulação, para que mãos de robô aprendam a sentir.

Pergunta que responde: Um robô consegue aprender a manusear objetos pelo tato sem gastar sensores reais?

Deixa de fora: A deformação macia do gel é renderizada de forma aproximada, então as diferenças entre simulação e realidade são maiores para texturas finas.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado tempo real em uma GPU de nível de jogos. Desde: 2020 O TACTO de Wang e colegas, um simulador rápido e de código aberto para sensores táteis baseados em visão. [fonte](https://arxiv.org/abs/2012.08456)

[Tempo real](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-real-time)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Corpos

## Voo espacial e energia

### Trajetórias de espaçonaves

Trajetos pela gravidade do Sol, dos planetas e das luas, incluindo assistências gravitacionais.

Pergunta que responde: Qual é a rota mais barata até esta lua, e quando lançamos?

Deixa de fora: Pressupõe gravidade conhecida e nenhuma perturbação; a navegação real ainda exige correções de curso.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um laptop, segundos por trajetória candidata Desde: 1959 os primeiros cálculos de trajetória para as primeiras missões à Lua

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Entrada atmosférica

Uma nave atingindo a atmosfera a muitos quilômetros por segundo, com a onda de choque e o calor ao redor.

Pergunta que responde: O escudo térmico vai sobreviver?

Deixa de fora: A química de escoamentos raros em velocidade extrema ainda é uma fonte ativa de incerteza.

Roda em: cerca de 10^15 FLOPS aproximado um cluster HPC nacional ou universitário, horas por caso Desde: 1958 já em 1958, os primeiros cálculos de aquecimento na reentrada de mísseis balísticos

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Baterias e células de combustível

Íons e elétrons se movendo pelos eletrodos e pelo eletrólito enquanto uma célula carrega e envelhece.

Pergunta que responde: Como tornar a recarga mais rápida sem acelerar a degradação da bateria?

Deixa de fora: O envelhecimento ao longo de milhares de ciclos ainda é extrapolado, não totalmente simulado.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado um cluster universitário, horas por projeto de célula Desde: 1993 O modelo de bateria de eletrodo poroso de Doyle, Fuller e Newman

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Primeiros princípios](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-first-principles)piso: Campos

### Simulação de motores de foguete

Gás de combustão quente se expandindo pela tubeira de um motor de foguete, e o calor que ele despeja nas paredes que precisam resistir a ele.

Pergunta que responde: Quanto empuxo este motor produz, e a tubeira e as paredes vão sobreviver ao calor?

Deixa de fora: A instabilidade de combustão, em que a própria chama começa a oscilar, ainda é difícil de prever.

Roda em: cerca de 10^16 FLOPS aproximado uma parte do supercomputador de uma agência ou empresa espacial, horas por caso Desde: 1968 já em 1968, os primeiros modelos computacionais de câmaras de combustão de foguetes

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação térmica e de energia de espaçonaves

Calor e energia elétrica circulando por um satélite conforme mudam a luz solar, a sombra e os equipamentos de bordo.

Pergunta que responde: Cada parte da espaçonave vai ficar dentro de sua temperatura segura e de seu orçamento de energia?

Deixa de fora: Pressupõe que as superfícies envelhecem e se degradam como esperado, o que anos em órbita nem sempre confirmam.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de um engenheiro de satélites, minutos por caso de órbita Desde: 1965 já em 1965, os primeiros modelos de balanço térmico para satélites em órbita

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Simulação da produção de parques solares e eólicos

Sol ou vento ao longo de um ano comparados com os painéis ou turbinas de um parque para prever quanta energia ele vai produzir.

Pergunta que responde: Quanta eletricidade esta usina vai realmente gerar, e vale a pena construí-la?

Deixa de fora: Um único ano de tempo incomum ainda pode se afastar bastante da média de longo prazo.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado o desktop de uma construtora, minutos por terreno Desde: 1981 já em 1981, a primeira avaliação computacional do recurso eólico para escolher locais de parques eólicos

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Campos

### Risco de colisão em megaconstelações

Dezenas de milhares de satélites em órbitas baixas compartilhadas são acompanhados contra os detritos existentes para estimar aproximações próximas, manobras de desvio e o efeito de falhas.

Pergunta que responde: Quantas colisões uma megaconstelação acrescentaria, e com que rapidez precisa retirar os satélites que falham?

Deixa de fora: As taxas futuras de lançamento, de falha e o comportamento dos operadores são suposições, e pequenos fragmentos não rastreados são mal conhecidos.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado dias em um cluster para décadas de evolução orbital. Desde: 2017 O estudo de Radtke e colegas sobre como as megaconstelações interagem com o ambiente de detritos espaciais. [fonte](https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.11.021)

[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Regras

### Probabilidade de colisão em conjunção

As órbitas previstas de dois objetos, com suas incertezas, são usadas para calcular a chance de que se choquem quando passarem perto.

Pergunta que responde: Vale a pena acionar os propulsores para evitar esta aproximação?

Deixa de fora: As incertezas de órbita muitas vezes são subestimadas, e uma probabilidade isolada depende muito da forma suposta do erro.

Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado segundos por conjunção, executados sobre milhares de objetos. Desde: 1999 A análise de Alfriend e colegas sobre erros na probabilidade de colisão. [fonte](https://doi.org/10.1023/a:1010056509803)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Regras

## Fabricação e processamento de materiais

### Fundição e solidificação de metais

Metal fundido enchendo um molde e solidificando, acompanhado para ver onde preenche mal ou encolhe e vira defeito.

Pergunta que responde: Esta peça fundida vai encher direito, e onde vão se formar os defeitos?

Deixa de fora: As condições reais do forno e do molde variam mais do que um único vazamento simulado.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de uma firma de engenharia, horas por caso Desde: 1985 já em 1985, as primeiras simulações computacionais desse processo de fabricação

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de soldagem

Metal fundindo, se misturando e esfriando na estreita zona em volta de uma solda, com as tensões que empenam a peça acabada.

Pergunta que responde: A solda vai aguentar, e quanto a peça vai se deformar depois?

Deixa de fora: Pressupõe condições de soldagem limpas e estáveis, que a soldagem manual nem sempre oferece.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de uma firma de engenharia, horas por caso Desde: 1975 já em 1975, as primeiras simulações computacionais desse processo de fabricação

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de manufatura aditiva

Uma peça construída camada por camada por uma fonte de calor em movimento, acompanhando o aquecimento, a fusão e a tensão residual que isso deixa.

Pergunta que responde: A peça pronta vai empenar ou trincar, e como ela deve ser orientada na mesa de impressão?

Deixa de fora: Simulações de peças inteiras em resolução real ainda são lentas demais para a maioria dos cronogramas de produção.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de uma firma de engenharia, horas por caso Desde: 1995 já em 1995, as primeiras simulações computacionais desse processo de fabricação

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Conformação e estampagem de metais

Chapa metálica ou tarugo quente prensados, estampados ou forjados até a forma final.

Pergunta que responde: O metal vai trincar ou enrugar antes de chegar à forma final?

Deixa de fora: Pressupõe uma chapa inicial uniforme; lotes reais de material variam mais que isso.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado o cluster de uma firma de engenharia, horas por caso Desde: 1980 já em 1980, as primeiras simulações computacionais desse processo de fabricação

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de usinagem

Uma ferramenta de corte removendo metal em forma de cavacos, com as forças, o calor e o desgaste que isso produz.

Pergunta que responde: Com que rapidez podemos cortar sem quebrar a ferramenta nem estragar o acabamento da superfície?

Deixa de fora: O desgaste de ferramentas ao longo de muitas peças ainda é estimado sobretudo pela experiência passada, não por primeiros princípios.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o cluster de uma firma de engenharia, horas por caso Desde: 1982 já em 1982, as primeiras simulações computacionais desse processo de fabricação

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Simulação de moldagem por injeção

Plástico fundido enchendo as cavidades de um molde e esfriando até sua forma final.

Pergunta que responde: O molde vai encher de modo uniforme, e onde vai empenar ou apresentar defeitos?

Deixa de fora: Os lotes reais de plástico variam em exatamente como escoam, mais do que os dados-padrão do material supõem.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado o cluster de uma firma de engenharia, horas por caso Desde: 1976 já em 1976, as primeiras simulações computacionais desse processo de fabricação

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

[◂ Comportamento humano e sociedade](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/human-society)[Cidades, infraestrutura e operações ▸](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/cities-operations)