計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其應(yīng)用

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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)科學(xué)的全面開發(fā)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、圖像技術(shù)、三維技術(shù)等技術(shù)的進(jìn)步，衍生了一門全新的科學(xué)技術(shù)——計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在近些年不斷的發(fā)展，而且科學(xué)家在眾多的領(lǐng)域都聯(lián)合計(jì)算機(jī)機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，并取得了良好的成果。本文通過對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概況進(jìn)行闡述，探討計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的定義

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)通過對(duì)科研工程人員和系統(tǒng)操作管理人員進(jìn)行研究，利用計(jì)算機(jī)多種軟件分析、設(shè)計(jì)、模擬實(shí)際環(huán)境，進(jìn)行仿真的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)比真實(shí)試驗(yàn)更加省時(shí)省力，大大節(jié)約科研成本。所以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)一經(jīng)推出，就受到人們極大的喜歡。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)各階段的發(fā)展及未來發(fā)展的趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)根據(jù)計(jì)算機(jī)、圖形圖像、建模、三維、系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展可以分為以下四個(gè)階段發(fā)展：

（1）模型試驗(yàn)階段

（2）數(shù)字化仿真階段

（3）圖像化仿真階段

（4）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)階段計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在這四個(gè)階段里，每個(gè)階段的發(fā)展都各種特色及側(cè)重點(diǎn)。如模型試驗(yàn)階段就是注重試驗(yàn)建模；數(shù)字化仿真就是對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)；圖像化仿真注重運(yùn)用圖像進(jìn)行表達(dá)設(shè)計(jì)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)采用特色設(shè)置配備三維技術(shù)，是仿真技術(shù)更加逼真。隨著社會(huì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，結(jié)合人們的生活需求，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)越來越趨于人性化。在未來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)會(huì)朝著幾個(gè)趨勢(shì)進(jìn)行發(fā)展：分布式、協(xié)同式、沉浸式、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境式的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。如分布交互仿真就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把各地分散的仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行串聯(lián)起來構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)站的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境。協(xié)同式仿真就是建立配合生產(chǎn)協(xié)同作用。沉浸式仿真就是滿足縱向信息分享的要求，使得數(shù)據(jù)更加直觀，更便于分析。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境式仿真就是建立在虛擬網(wǎng)絡(luò)的仿真模式，這種就更具有普遍性。這幾個(gè)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的方向，從縱向和橫向都有發(fā)展，至于多方位的滿足人們多計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的要求，這也加快了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的推廣。

三、計(jì)算機(jī)仿真的步驟及技術(shù)核心

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研發(fā)的步驟可以分為三大步：一是建立數(shù)學(xué)模型二是數(shù)據(jù)模型的程序化三是仿真實(shí)驗(yàn)。第一步建立數(shù)學(xué)模型，即是科研這通過多方面的考究分析，建立起一個(gè)特定的具有邊際的數(shù)據(jù)模型來進(jìn)行對(duì)象研究。第二步數(shù)據(jù)模型的程序化，即是對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行數(shù)字化及編程化。第三步仿真實(shí)驗(yàn)即是對(duì)已經(jīng)建好的模型，進(jìn)行仿真式的模擬實(shí)驗(yàn)，形成一個(gè)系統(tǒng)的仿真模式。經(jīng)過這三大步奏，便能得到想要的仿真數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵技術(shù)有面向?qū)ο蟮姆抡?、分布交互仿真、智能仿真三個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。這三大關(guān)鍵技術(shù)，縱橫相互關(guān)聯(lián)的，而且是逐層遞進(jìn)的關(guān)系。智能化仿真將是未來的發(fā)展趨勢(shì)，更能滿足人們的需求。

四、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)由于它的優(yōu)越性且高性能多樣性，越來越被各行各業(yè)看好，并應(yīng)用與實(shí)際的生產(chǎn)中。如航空航天、航海、企業(yè)生產(chǎn)、地理勘探、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、教育、軍事國防、還有各項(xiàng)的科研設(shè)計(jì)等等，都應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。我們可以根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)使用的功能及范圍，把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用分為：系統(tǒng)的研發(fā)及理論研究應(yīng)用、產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用、人才培育應(yīng)用。

（一）系統(tǒng)的研發(fā)及理論研究應(yīng)用

在開發(fā)研究新的項(xiàng)目是，都需要到對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就能應(yīng)用在這些項(xiàng)目的研發(fā)中，通過仿真建模，便能對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的研究，還有理論分析，收集各種數(shù)據(jù)。如：對(duì)航空航天技術(shù)的研究應(yīng)用，主要是對(duì)火箭、航天飛船等模擬實(shí)驗(yàn)，收集需要的數(shù)據(jù)等。軍事軍方領(lǐng)域應(yīng)用，多先進(jìn)的軍事設(shè)備、戰(zhàn)地環(huán)境進(jìn)行模式實(shí)驗(yàn)。（）產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)或者各種產(chǎn)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)中，比如工業(yè)制造行業(yè)的仿真，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品、建立產(chǎn)品模型、測(cè)量產(chǎn)品功能、外觀是否能滿足需求。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的仿真，對(duì)醫(yī)療設(shè)備或者仿真醫(yī)療試驗(yàn)。這些技能節(jié)約研發(fā)成本，節(jié)約人力物力。而且還能提高科技人員的整體技能水平。

(三)人才培育及教育應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真在訓(xùn)練和教育領(lǐng)域中的應(yīng)用可以是多方面的，比如，在學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)中，可以仿真虛擬的企業(yè)見習(xí)，豐富了實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，提高的效率、節(jié)約能源。在如航天員訓(xùn)練等仿真實(shí)驗(yàn)，一方面保證安全、而且還減低了成本，達(dá)到預(yù)期的效果。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)還在進(jìn)一步的開發(fā)中，在未來，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

五、總結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)知識(shí)科學(xué)、控制技術(shù)的再發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真新技術(shù)會(huì)發(fā)展的突飛猛進(jìn)。而且計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)隱藏著巨大的效益，不管對(duì)于哪行哪業(yè)，未來計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)必將達(dá)到產(chǎn)業(yè)化，這就使得計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，為人類的發(fā)展，又翻開了一個(gè)全新的篇章。

作者：周玉濤 單位：吉林廣播電視大學(xué)遼源分校