計算機仿真技術的應用

崔勝

摘 要 計算機與仿真技術相結合，形成計算機仿真技術的新方法。隨著計算機技術的不斷發展，計算機仿真技術被廣泛應用。文章通過介紹計算機仿真技術的發展以及計算機仿真技術在各個領域的應用，探討了計算機仿真技術的發展方向和趨勢。

【關鍵詞】計算機仿真 技術 應用 發展

1 計算機仿真技術簡介

計算機的仿真技術是一門新興的綜合性的技術，它運用專門的軟件，再通過數字作為傳播的介體傳達給人們。因此，當人們通過計算機媒體進行瀏覽觀賞時就能夠有身臨其境的感覺，可以自由選擇角度。一方面，仿真技術的應用得益于控制工程和系統工程的發展，在控制工程和系統工程中逐步探索計算機仿真技術；另一方面，計算機仿真技術可以逐步縮短開發周期，在提高產品質量的同時減少損失，并大大降低人工成本，工作效率逐步提高，在節約經費開支等方面發揮巨大的作用。

2 計算機仿真技術原理

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能夠反映研究又容易被計算機處理的數學模型。

2.1 模型的建立

把我們所抽出來的系統用數學的表達方式表示出來。

2.2 模型的轉換

模型轉換就是針對上一步抽象出來的數學表達方式通過各種適合的算法以及計算機語言轉換成計算機能夠處理的形式，這就是通常所說的仿真模型。

2.3 模型仿真實驗

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進行仿真模型，獲得仿真的結果。

3 計算機仿真技術應用

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傳統的生活方式和交流方式，計算機加速了每個行業的發展，計算機的廣泛應用為我們的生活提供了便利。

3.1 交通領域

交通是一個復雜的人機系統，交通安全仿真以虛擬現實技術的方法為基礎。評價體系先建立虛擬環境，然后在這個虛擬環境中加入各種可以誘發事故的因素，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。計算機的仿真過程是交通安全仿真及評價系統的核心。該仿真過程是一種可視化的仿真，與傳統的數值仿真不同。

3.2 制造領域

汽車制造是機械行業的重要組成部分。大多實驗課題具有難度大、實地成本高的特點。引入計算機仿真技術，可以有效緩解上述問題。針對碰撞實驗，浙江大學研究所的詹樟松博士建立了乘員動力學響應的數學模型。在其他方面，汽車工程學院的熊堅利用仿真技術對汽車的制動過程進行了研究，一汽大眾公司的姚革等通過仿真技術研究了汽車轉向的輕便性問題。

3.3 教育領域

計算機模擬實驗是這幾年在計算機多媒體教學中增加的新領域，還可以根據需要瞬間建立模擬實驗室。計算機模擬實驗強調了實驗的設計思想和實驗方法，打破了教與學、理論與實踐、課內與課外的界限，更加強調實驗者的主動性。通過計算機的模擬，加深學生對思想、方法、儀器的結構和設計原理的理解，還可以練習實驗技能，鞏固知識，提高學生實驗的興趣和實驗水平。

4 計算機仿真技術的發展方向和趨勢

4.1 計算機仿真技術發展方向

4.1.1 網絡化仿真

隨著計算機和網絡的應用與發展，計算機仿真技術也在不斷的提高。目前的仿真系統存在開發時間長、成本高、不能兼容，共享困難，可移植性差等問題。其次要利用網絡技術實現仿真系統共享。系統共享在仿真系統的開發中及其重要。實現了網絡共享，就可以避免社會資源的重復開發，還可以適當收費來補充開發成本。

4.1.2 虛擬制造技術

計算機仿真技術發展的另一方向是虛擬制造技術。虛擬制造技術是一種領先的制造技術。它運用計算機仿真技術和虛擬現實技術，借助計算機實現對產品的管理、控制一條龍。

4.2 計算機仿真技術發展趨勢

突飛猛進的計算機軟硬件技術帶動了仿真技術的飛速發展。近幾年，仿真技術領域的新技術、新成果展示了良好的發展前景。

4.2.1 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步，它最大限度地調動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。

4.2.2 分布式仿真

分布式仿真是通過計算機網絡聯結分散在各地的仿真設備，構成空間與時間互相耦合的虛擬仿真環境。分布式仿真系統可以理解為由多個子模型組成的仿真模型。

4.2.3 智能仿真

運用智能仿真可以及時修正、維護輔助模型，實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，增加自動推理學習機制，從而增強仿真系統自身的尋優能力。

4.2.4 其他仿真

可視化仿真更加形象直觀地顯示仿真全過程，有效辨別仿真過程的真實性和正確性，而且結果也簡單，方便理解。近期出現的動畫仿真本質上也屬于可視化仿真。將聲音加入可視化仿真，就同時得到了視覺和聽覺的多媒體仿真。而在多媒體仿真的基礎上，植入三維動畫，強調交互功能，又可以得到支持觸覺、嗅覺、味覺的虛擬現實仿真。隨著科技的不斷發展，仿真技術將為人類更好的服務。

5 結語

計算機仿真技術是在實際需要的引導下，在不斷進步的計算機技術、多媒體技術等相關技術的支持下，融合了新的建模與仿真方法而逐漸進步發展起來的。計算機仿真技術的發展從簡單的原型到物理模型逐漸發展到動態顯示仿真結果再到現在的可視化交互仿真。以后隨著計算機科學技術的迅猛發展，以及多媒體、虛擬現實、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的顯著影響，仿真技術的發展與應用都會取得優異的成績。我們完全相信，計算機仿真技術在我們的生活中應用越來越廣泛，對社會各行業的發展起到很好的促進作用，給生活帶來更多的便利。

參考文獻

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作者單位

長江大學計算機科學學院 湖北省荊州市 434102endprint