計算機仿真技術(shù)發(fā)展趨勢論文

　　摘要：計算機與仿真技術(shù)相結合，形成計算機仿真技術(shù)的新方法。隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機仿真技術(shù)被廣泛應用。文章通過(guò)介紹計算機仿真技術(shù)的發(fā)展以及計算機仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應用，探討了計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢。

　　關(guān)鍵詞：計算機仿真；技術(shù)；應用；發(fā)展

　　1計算機仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

　　計算機的仿真技術(shù)是一門(mén)新興的綜合性的技術(shù)，它運用專(zhuān)門(mén)的軟件，再通過(guò)數字作為傳播的介體傳達給人們。因此，當人們通過(guò)計算機媒體進(jìn)行瀏覽觀(guān)賞時(shí)就能夠有身臨其境的感覺(jué)，可以自由選擇角度。一方面，仿真技術(shù)的應用得益于控制工程和系統工程的發(fā)展，在控制工程和系統工程中逐步探索計算機仿真技術(shù)；另一方面，計算機仿真技術(shù)可以逐步縮短開(kāi)發(fā)周期，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)減少損失，并大大降低人工成本，工作效率逐步提高，在節約經(jīng)費開(kāi)支等方面發(fā)揮巨大的作用。

　　2計算機仿真技術(shù)原理

　　一般情況下計算機是不能夠直接認知和處理的，所以就要求能夠建立一個(gè)能夠反映研究又容易被計算機處理的數學(xué)模型，可以用下圖來(lái)表示：通過(guò)了解觀(guān)察，可以更加清楚地認識到我們所要研究的對象，我們還可以看出，首先，模型的建立。把我們所抽出來(lái)的系統用數學(xué)的表達方式表示出來(lái)。其次，模型的轉換。模型轉換就是針對上一步抽象出來(lái)的數學(xué)表達方式通過(guò)各種適合的算法以及計算機語(yǔ)言轉換成計算機能夠處理的形式，這就是通常所說(shuō)的仿真模型。模型是計算機仿真的關(guān)鍵地方，實(shí)現了這個(gè)過(guò)程。再次，模型仿真實(shí)驗。將之前得到的仿真模型輸入計算機內，按照之前設置好的方案來(lái)進(jìn)行仿真模型，獲得仿真的結果。仿真實(shí)驗是一個(gè)很簡(jiǎn)單的事情。但是，如何對仿真的結果進(jìn)行評價(jià)，需要分析仿真的可靠性。有的專(zhuān)家在文章中提出了檢驗仿真結果可靠性的兩種方法：仿真過(guò)程的反向驗證法和置信通道法。

　　3計算機仿真技術(shù)應用

　　現在，計算機成為我們生活的一部分，計算機的廣泛應用改變著(zhù)傳統的生活方式和交流方式，計算機加速了每個(gè)行業(yè)的發(fā)展，計算機的廣泛應用為我們的生活提供了便利。

　�。�1）交通領(lǐng)域。

　　交通是一個(gè)復雜的人機系統，交通是否安全，要充分考慮上述四個(gè)因素的作用和影響。交通安全仿真以虛擬現實(shí)技術(shù)的方法為基礎。評價(jià)體系先建立虛擬環(huán)境，然后在這個(gè)虛擬環(huán)境中加入各種可以誘發(fā)事故的因素，最后再對某路段和某區域的交通安全水平施行全程的跟蹤與評價(jià)。計算機的仿真過(guò)程是交通安全仿真及評價(jià)系統的核心。該仿真過(guò)程是一種可視化的仿真，與傳統的數值仿真不同。例如，評價(jià)某路段的交通安全時(shí)，不僅用傳統的絕對數法和事故率法來(lái)評價(jià)，還要考慮交通者的感知與行為。我們可以在這個(gè)虛擬的環(huán)境中，選擇不同的交通工具，設置不同的交通環(huán)境，分別從交通者和第三者的角度進(jìn)行事故的可能性實(shí)驗及分析，最終實(shí)現對該路段的安全性評價(jià)。同時(shí)也是交管部門(mén)建設和完善交通設施的依據，是一種分析交通事故的新方法。

　�。�2）制造領(lǐng)域。

　　汽車(chē)制造是機械行業(yè)的重要組成部分。大多實(shí)驗課題具有難度大、實(shí)地成本高的特點(diǎn)。引入計算機仿真技術(shù)，可以有效緩解上述問(wèn)題。針對碰撞實(shí)驗，浙江大學(xué)研究所的詹樟松博士建立了乘員動(dòng)力學(xué)響應的數學(xué)模型。在其他方面，汽車(chē)工程學(xué)院的熊堅利用仿真技術(shù)對汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了研究，一汽大眾公司的姚革等通過(guò)仿真技術(shù)研究了汽車(chē)轉向的輕便性問(wèn)題。

　�。�3）教育領(lǐng)域。

　　計算機模擬實(shí)驗是這幾年在計算機多媒體教學(xué)中增加的新領(lǐng)域，還可以根據需要瞬間建立模擬實(shí)驗室。計算機模擬實(shí)驗強調了實(shí)驗的設計思想和實(shí)驗方法，打破了教與學(xué)、理論與實(shí)踐、課內與課外的界限，更加強調實(shí)驗者的主動(dòng)性。通過(guò)計算機的模擬，加深學(xué)生對思想、方法、儀器的結構和設計原理的理解，還可以練習實(shí)驗技能，鞏固知識，提高學(xué)生實(shí)驗的興趣和實(shí)驗水平�，F在，模擬實(shí)驗已經(jīng)變成現代化實(shí)驗的重要手段。計算機模擬實(shí)驗系統充分運用人工智能、控制理論和教師專(zhuān)家系統建立內在模型，利用可操作的仿真方式，實(shí)現了實(shí)驗教學(xué)的各個(gè)環(huán)節。

　　4計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢

　　4.1計算機仿真技術(shù)發(fā)展方向

　�。�1）網(wǎng)絡(luò )化仿真。

　　隨著(zhù)計算機和網(wǎng)絡(luò )的應用與發(fā)展，計算機仿真技術(shù)也在不斷的提高。目前的仿真系統存在開(kāi)發(fā)時(shí)間長(cháng)、成本高、不能兼容，共享困難，可移植性差等問(wèn)題。其次要利用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現仿真系統共享。系統共享在仿真系統的開(kāi)發(fā)中及其重要。實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )共享，就可以避免社會(huì )資源的重復開(kāi)發(fā)，還可以適當收費來(lái)補充開(kāi)發(fā)成本。

　�。�2）虛擬制造技術(shù)。

　　計算機仿真技術(shù)發(fā)展的另一方向是虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)是一種領(lǐng)先的制造技術(shù)。它運用計算機仿真技術(shù)和虛擬現實(shí)技術(shù)，借助計算機實(shí)現對產(chǎn)品的管理、控制一條龍。

　　4.2計算機仿真技術(shù)發(fā)展趨勢

　　突飛猛進(jìn)的計算機軟硬件技術(shù)帶動(dòng)了仿真技術(shù)的飛速發(fā)展。近幾年，仿真技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)、新成果展示了良好的發(fā)展前景。

　�。�1）面向對象的仿真建模。

　　與傳統的人工建模相比有了很大的進(jìn)步，它最大限度地調動(dòng)了計算機的符號處理能力，加快了人們認識和轉換仿真對象的速度。這種方法可以充分提升系統的建模能力。最重要的是，仿真技術(shù)容易掌握和使用，實(shí)際操作的技術(shù)人員可以利用仿真技術(shù)更好地為系統服務(wù)。

　�。�2）分布式仿真。

　　分布式仿真是通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )聯(lián)結分散在各地的仿真設備，構成空間與時(shí)間互相耦合的虛擬仿真環(huán)境。分布式仿真系統可以理解為由多個(gè)子模型組成的仿真模型。在分布式仿真系統中，這方面的現有技術(shù)包括：動(dòng)態(tài)、靜態(tài)數據分割技術(shù)，功能分割技術(shù)，避免通訊閉鎖技術(shù)等。

　�。�3）智能仿真。

　　在建模、仿真模型設計、仿真結果的分析和處理階段，引入知識表達及處理技術(shù)，使仿真、建模的時(shí)間縮短，在分析中提高模型知識的描述能力，引入專(zhuān)家知識和推理幫助用戶(hù)做出優(yōu)化決策；運用智能仿真可以及時(shí)修正、維護輔助模型，實(shí)現更好的智能化人機界面，使計算機與人之間的溝通變得人性化，增加自動(dòng)推理學(xué)習機制，從而增強仿真系統自身的尋優(yōu)能力。

　�。�5）其他仿真。

　　可視化仿真更加形象直觀(guān)地顯示仿真全過(guò)程，有效辨別仿真過(guò)程的真實(shí)性和正確性，而且結果也簡(jiǎn)單，方便理解。近期出現的動(dòng)畫(huà)仿真本質(zhì)上也屬于可視化仿真。將聲音加入可視化仿真，就同時(shí)得到了視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的多媒體仿真。而在多媒體仿真的基礎上，植入三維動(dòng)畫(huà)，強調交互功能，又可以得到支持觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)的虛擬現實(shí)仿真。隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，仿真技術(shù)將為人類(lèi)更好的服務(wù)。

　　5結語(yǔ)

　　計算機仿真技術(shù)是在實(shí)際需要的引導下，在不斷進(jìn)步的計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的支持下，融合了新的建模與仿真方法而逐漸進(jìn)步發(fā)展起來(lái)的。計算機仿真技術(shù)的發(fā)展從簡(jiǎn)單的原型到物理模型逐漸發(fā)展到動(dòng)態(tài)顯示仿真結果再到現在的可視化交互仿真。以后隨著(zhù)計算機科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及多媒體、虛擬現實(shí)、人工智能、面向對象法、可視化與圖形界面等方面對仿真技術(shù)的顯著(zhù)影響，仿真技術(shù)的發(fā)展與應用都會(huì )取得優(yōu)異的成績(jì)。我們完全相信，計算機仿真技術(shù)在我們的生活中應用越來(lái)越廣泛，對社會(huì )各行業(yè)的發(fā)展起到很好的促進(jìn)作用，給生活帶來(lái)更多的便利。

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