計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其應(yīng)用

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摘要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)被逐漸應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，成為分析和設(shè)計(jì)的重要途徑。本文首先從計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概述出發(fā)；總結(jié)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的步驟和關(guān)鍵技術(shù)；最后就計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了探討，希望為相關(guān)領(lǐng)域的研究者和工作者提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；仿真技術(shù)；應(yīng)用分析

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概述

所謂計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、以控制論與相似原理為方法，借助系統(tǒng)模型對(duì)設(shè)想的或真實(shí)的系統(tǒng)，進(jìn)行解析或半實(shí)物混合試驗(yàn)研究的一門綜合技術(shù)。被稱為繼科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)研究后的第三種認(rèn)識(shí)和改造世界的工具。該技術(shù)主要具有實(shí)用性高、靈活、經(jīng)濟(jì)以及安全等優(yōu)點(diǎn)。借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠?qū)σ恍?fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)以及評(píng)估[1]。總而言之，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)，憑借各種仿真理論來(lái)研究對(duì)象系統(tǒng)的一種技術(shù)。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的步驟

通常計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要包含以下幾個(gè)步驟：一是建立數(shù)據(jù)模型。建立數(shù)據(jù)模型的方法主要有歸納法、綜合集成法等分析法。通過(guò)建立特定對(duì)象有限邊界的數(shù)學(xué)模型，才能進(jìn)行系統(tǒng)仿真。要建立好該數(shù)學(xué)模型，就需要慎重考慮到特定對(duì)象仿真研究的預(yù)定目標(biāo)、檢驗(yàn)知識(shí)、觀測(cè)數(shù)據(jù)以及特定領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)等綜合因素。二是實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型也可以稱為數(shù)據(jù)模型化的程序化。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型主要包括兩個(gè)步驟，分別是設(shè)計(jì)仿真算法和編制仿真程序。由于傳統(tǒng)的模型程序化活動(dòng)具有很強(qiáng)的繁瑣性和復(fù)雜性，所以實(shí)現(xiàn)很困難，但是隨著軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步以及大量算法研究成果，當(dāng)前針對(duì)一些特定的領(lǐng)域，已經(jīng)能夠提供面向?qū)ο?、能夠交互操作并且具有自?dòng)編程能力和算法庫(kù)的商品化產(chǎn)品。三是仿真試驗(yàn)。仿真試驗(yàn)是系統(tǒng)仿真的另一個(gè)重要活動(dòng)內(nèi)容，仿真試驗(yàn)主要是根據(jù)預(yù)先設(shè)置的試驗(yàn)方案來(lái)運(yùn)行仿真模型，最終得到相關(guān)的仿真結(jié)果。

三、計(jì)算機(jī)仿真關(guān)鍵技術(shù)分析

1.智能仿真技術(shù)

智能仿真技術(shù)的前提是建立在知識(shí)的基礎(chǔ)上，并將人類的思維和思想作為背景的一種智能技術(shù)，然后將其引入整個(gè)建模和仿真的過(guò)程，進(jìn)而仿造出跟現(xiàn)實(shí)接近的景物和物體，滿足人們生活所需。

2.面向?qū)ο蟮姆抡婕夹g(shù)

由于人類自身具備很強(qiáng)的主觀意識(shí)，通過(guò)對(duì)圖片和動(dòng)畫進(jìn)行整合，從而清楚地獲取信息，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真。3.分布交互仿真技術(shù)該技術(shù)主要指的運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域中仿真設(shè)備的相互連接，成為一個(gè)集數(shù)學(xué)仿真、半實(shí)物仿真和人在回路中仿真為一體的交互式的仿真技術(shù)。進(jìn)而構(gòu)建時(shí)間跟空間相互耦合且虛擬的仿真環(huán)境。

四、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用分析

1.在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

縱觀我國(guó)各大領(lǐng)域，其中最早涉及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的軍事領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在各類武器裝備的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、研制階段、生產(chǎn)階段以及使用和維護(hù)階段。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要體現(xiàn)在將設(shè)計(jì)出來(lái)的武器裝備進(jìn)行仿真和試驗(yàn)，通過(guò)運(yùn)用該技術(shù)成功降低了武器裝備的風(fēng)險(xiǎn)；而在研制階段，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要被運(yùn)用于武器裝備的性能檢測(cè)和調(diào)試，以此來(lái)減少不必要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，促進(jìn)研制的順利開(kāi)展；在生產(chǎn)階段，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要是被用來(lái)檢測(cè)武器裝備的結(jié)構(gòu)部件和工位，實(shí)現(xiàn)了控制武器裝備質(zhì)量的目的；在使用和維護(hù)階段，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)建立仿真模式，有助于根據(jù)各種武器裝備的具有情況來(lái)制定預(yù)控措施，有利于全面對(duì)武器裝備的性能進(jìn)行評(píng)估。不僅如此，計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)還能用于戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境和軍事訓(xùn)練的仿真。仿真戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境主要利用三維戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境圖像、圖形庫(kù)（如：戰(zhàn)爭(zhēng)背景、戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)景、武器裝備、作戰(zhàn)人員）營(yíng)造逼真、危險(xiǎn)的立體作戰(zhàn)環(huán)境；還可以進(jìn)行模擬單兵訓(xùn)練以及近戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練等?？傊?，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域中，不僅有效的節(jié)約了武器裝備研發(fā)所需的時(shí)間，減少了不必要的成本投入，還有效保證了武器裝備的性能，從而促進(jìn)了軍事領(lǐng)域的快速發(fā)展。

2.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)運(yùn)用在教學(xué)領(lǐng)域的根本目的是為了提高課堂教學(xué)的質(zhì)量和效果。具體主要體現(xiàn)在，借助計(jì)算機(jī)仿真模型具有的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)效果跟教學(xué)試驗(yàn)仿真二者有效地結(jié)合起來(lái)，從而能夠?qū)⒛切┍緛?lái)抽象的內(nèi)容更加形象、直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，便于學(xué)生對(duì)課程的掌握，從而保證了教學(xué)質(zhì)量[2]。

3.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

在經(jīng)歷改革開(kāi)放后，我國(guó)工業(yè)技術(shù)取得顯著發(fā)展，特別是現(xiàn)代工業(yè)的誕生逐漸豐富了工業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)和項(xiàng)目，這也造就了工業(yè)領(lǐng)域跟其他領(lǐng)域相比更復(fù)雜。然而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的誕生，不僅提高了工業(yè)產(chǎn)品的安全性，還提高了其經(jīng)濟(jì)性。這主要因?yàn)橐蕾囉?jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠更快的發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目的規(guī)律和特點(diǎn)，從而為提高工業(yè)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)提供了可靠的理論依據(jù)。

4.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不斷成熟，其被應(yīng)用的范圍也在逐漸擴(kuò)大。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也被逐漸運(yùn)用到了醫(yī)學(xué)、交通、旅游等行業(yè)中。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，主要是應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)構(gòu)建生物學(xué)模型和三維視覺(jué)模型，不僅便于醫(yī)學(xué)工作人員直觀研究，還拓展了生命的研究機(jī)理。在交通領(lǐng)域中，主要是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)模擬交通仿真軟件平臺(tái)，從而有助于相關(guān)人員對(duì)交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)、工程等全面評(píng)估。在旅游領(lǐng)域中運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要體現(xiàn)在用其來(lái)預(yù)測(cè)某一景點(diǎn)的發(fā)展前景，也可以仿真景點(diǎn)模型，并借助多媒體軟件來(lái)播放，以此來(lái)吸引游客。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的誕生和應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，因此，相關(guān)領(lǐng)域還應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究，通過(guò)對(duì)仿真方法進(jìn)行深入研究，并積極借鑒并引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，逐漸提高我國(guó)仿真系統(tǒng)的性能，全面提高仿真技術(shù)水平，將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在更多的領(lǐng)域中。

參考文獻(xiàn)：

[1]高云紅.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其應(yīng)用[J].軟件，2013（11）：111-111.

[2]沈芳.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J].信息科技，2014（7）：232-234.

作者：王巖 單位：吉林建筑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心