计算机仿真技术的发展概述及认识

计算机仿真技术的发展概述及认识计算机仿真技术的发展概述及认识

摘

要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。

本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。

关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展

一、

引言

计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。

二、

基本概念

模拟：（Simulation）应用模型和计算机开展地理过程数值和非数值分析。不是去求系统方程的解析解，而是从系统某初始状态出发，去计算短暂时间之后接着发生的状态，再以此为初始状态不断的重复，就能展示系统的行为模式。模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。

仿真：（Emulation）利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系七、

前景展望

近年来,

由于问题域的扩展和仿真支持技术的发展,

系统仿真方法学致力于更自然地抽取事物的属性特征,

寻求使模型研究者更自然地参与仿真活动的方法,

等等。在这些探索的推动下,

生长了一批新的研究热点:

1.面向对象仿真:

从人类认识世界模式出发,

使问题空间和求解空间相一致,

提供更自然直观,

且具可维护性和可重复性的系统仿真框架。

2.定性仿真:

用于复杂系统的研究,

由于传统的定量数字仿真的局限,

仿真领域引入定性研究方法将拓展其应用。定性仿真力求非数字化,

以非数字手段处理信息输入、建模、分析和结果输出,

通过定性模型推导系统定性行为描述。

3.智能仿真:

是以知识为核心和人类思维行为作背景的智能技术,

引入整个建模与仿真过程,

构造各处基本知识的仿真系统,

即智能仿真平台。智能仿真技术的开发途径是人工智能(如专家系统、知识工程、模式识别、神经网络等)

与仿真技术(如仿真模型、仿真算法、仿真语言、仿真软件等)

的集成化。因此,

近年来各种智能算法,

如模糊算法、神经算法、遗传算法的探索也形成了智能建模与仿真中的一些研究热点。

4.分布交互仿真:

是通过计算机网络将分散在各地的仿真设备互连,

构成时间与空间互相偶合的虚拟仿真环境。实现分布交互仿真的关键技术是:

网络技术、支撑环境技术、组织和管理。其中:

网络技术是实现分布交互仿真的基础,

支撑环境技术是分布交互仿真的核心,

组织和管理是完善分布交互仿真的信号。

5.可视化仿真:

用以为数值仿真过程及结果增加文本提示、图形、图象、动画表现,

使仿真过程更加直观,

结果更容易理解,

并能验证仿真过程是否正确。近年来还提出了动画仿真,

主要用于系统仿真模型建立之后动画显示,

所以原则上仍属于可视化仿真。

6.多媒体仿真:

它是在可视化仿真的基础上再加入声音,

就可以得到视觉和听觉媒体组合的多媒体仿真。

7.虚拟现实仿真:

是在多媒体仿真的基础上强调三维动画、交互功能,

支持触、嗅、味知觉,

就得到了VR

仿真系统。

八、

结论

与传统数学方法和物理实验方法相比，计算机仿真技术具有自己独特的优越性，面对复杂并且不宜用传统方法解决的问题，人们可以利用计算机对实际系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究。当在实际系统中进行试验研究比较困难或者根本无法实现时,

仿真技术就成为必然选择。因此，计算机仿真技术必定因为它的独特魅力而不断被人们所认识和发展。

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]合肥:

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