1Dシミュレーションは高等な技だ

世の中、プリンターも３D、映画も３Dと３Dばっかりもてはやされているが、１Dとか２Dガスたることはないと思う。
今関わっている仕事でも1Dシミュレーションは通常の３Dシミュレーションと同等に実施されている。
下の発想が広がらないというのはまさにその通り、３Dは形状を作ることに眼がいってしまって、どのような形状にするのがベストがツールの形状作成方法に束縛される。できないことに挑戦する方向に向かわず、できることの中で完結することに集中しがちだ。
1Dシミュレーション - 設計力向上 - Tech-On！

製品を試作してみたら、思ったような機能、性能が得られず、対応に追われてしまう。このような事態に陥る理由の1つは、製品や部品の「詳細な形状」を先に考えて、それにとらわれて発想が広がらなくなることといわれる。特に、機械設計でそうなる危険性が高い。

私は機械設計屋なので下の「機械設計者はいきなり形状の検討から始める」っていう言葉は新鮮だ。

電気設計の場合は、例えばプリント回路基板（PCB）のレイアウトを検討する前に、回路を設計する段階がある。回路設計では、機能を発揮する回路を考えることが大事であり、部品の配置やPCBの形状は考えない。つまり機能の検討と、形状や配置の検討が分かれているのが当たり前である。しかし、機械設計は必ずしもそうではないため、電気設計者から見ると「機械設計者はいきなり形状の検討から始める」と不思議に思うことがあるようだ。

下のように書かれた言葉を見ると、２Dとか３Dって、決まった形状の強度とか温度を確認するためにツールだ。もし３Dの健常が瞬時に作れるのなら、発想のツールとして役立つのだが結果が出るのは形状や境界条件をインプットするのに早くて数時間後だ。通常は数日後。だから、いろいろな発想を元に結果を見て、決まった形状の確認には役に立つが、更に次のアイデアをふくらませるのには使いにくい。

製品の強度が十分か、使用中の温度がどうなるかといったシミュレーションは2Dや3Dの形状に基づく計算になるが、1Dシミュレーションは形状によらない、2Dや3Dのシミュレーションよりも抽象化したモデルを用いる（図1）。1D-CAEとも呼ばれる。
計算時にコンピュータに掛ける負荷は1Dシミュレーションの方が小さく、モデルを修正しながら何回も計算することで深い設計検討が可能になる。方程式を用いるため、電気、機械、流体、熱といったさまざまな分野が関わる現象を表現しやすいことも長所である。

しかし3Dシミュレーションは、必ずしも設計初期段階の検討には向かない。3Dシミュレーションを実行するには、3Dの形状が必要だからだ。精度の高い計算を実行するには、それだけきちんとした3D形状を使う必要があり、そのような3D形状が決まってくる時期は、通常は設計作業の終わりの方である。

「1D」とは何の次元か
　ところで3Dシミュレーションの「3D」が座標系の軸数を示すのに対して、「1Dシミュレーション」の「1D」が指すものはあいまいで、座標系の軸数を指すとは限らない。むしろ、形状に関する値を扱わなかったり、形状を定数（シミュレーションの計算を通して変化しない）として扱ったりといった状況を「1D」ということが多い。例えば、空間内での変化を考慮せず、時間のみを変数とした微分方程式で計算モデルを表現する場合は、たいていは1Dシミュレーションと呼ばれる。
日本計算工学会などでは「1D」という言葉で、数学的な次元よりも「ものごとの本質を的確に捉え、機能を見通しのよい形式でシンプルに表現すること」1）と、言ってみれば思想を表現する言葉と捉えることがある。

このようにこの記事を読んでいくと、３Dより昔ながらの１Dで考える事のほうが高等な気がしてきた。何のツールもない古代の人達が天文などの分野やダヴィンチなどの例を考えると、彼らがいかに天才だったかと改めて思う。彼らだけでなく生活の知恵的なものも古代からいろいろなことが創造されてきたことを考えると、科学の結果は進化したが、人間そのものはほんとうに進化しているのだろうかと思ってしまう。