關(guān)于計算機模擬技術(shù)及其應用

關(guān)于計算機模擬技術(shù)及其應用

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隨著第一臺計算機誕生以來，計算機技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，并且在各個領域都得到了廣泛的應用。計算機模擬技術(shù)作為計算機技術(shù)的重要組成部分，其應用范圍也在不斷的擴展。在計算機模擬技術(shù)產(chǎn)生之前，人們主要采用人工的辦法對一些對象進行模擬。而人工的模擬方法往往存在很多的缺點，如數(shù)據(jù)量小、參數(shù)修改困難、靈活性差、成本高、周期性長，并且模擬的效果也不是很理想。而且有些現(xiàn)象，對于人工無法模擬是無法實現(xiàn)和達到的。然而計算機模擬技術(shù)可以使模擬變得更加方便便捷、靈活，可控制性變得更強，并且對哪些人工模擬無法模擬的對象也可以很好的進行模擬。

1、計算機模擬技術(shù)

1.基本原理

算機模擬是一種針對具體對象的模擬過稱，根據(jù)不同的對象，模擬方法也個不相同，但是其中確有一定的規(guī)律可循。計算機模擬的一般步驟是：

第一，針對對模擬對象建立模型，建立的模型可分為是物理模型、數(shù)學模型或其他特定模型。模型的建立的好壞直接影響最終的效果，因此是計算機模擬中最為重要的步驟。

第二，依據(jù)模型編寫相應計算程序，或者借助計算機模擬軟件來實現(xiàn)對模型的具體的實現(xiàn)，生成可視化的效果，計算我們需要的數(shù)據(jù)。

第三，運算和數(shù)據(jù)分析處理過程，即在計算機上運行程序，得到并分析運行結(jié)果，并與所要模擬的對象進行比，檢測是否達到了預期的效果。

2.基本方法

計算機模擬方法根據(jù)是否建立模型可以分為兩大類：直接模擬法和模型模擬法。

直接模擬法：不依賴具體的模型，主要是通過計算機程序?qū)⒕唧w模擬現(xiàn)象的發(fā)生過程進行直觀再現(xiàn)。如在計算機用動畫的形式直觀的模擬網(wǎng)絡中兩臺計算機相互通信的不同階段過程過程。這中直接模擬法是計算機模擬中最簡單的模擬方法。

模型模擬法，這種方法是依靠具體的數(shù)學或物理模型，并通過對模型進行編程來實現(xiàn)模擬。它有空可以細分為以下兩種種方法：（1）確定的方法：該方法對模擬對象建立確定的模型，使得模擬出的結(jié)果也是確定的，并嚴格遵尋事先建立的模型。（2）隨機的方法：該方法也被稱為蒙特卡羅（Monte Carlo）［1］法。蒙特卡羅法的基本思想是：當要求解的問題是某事件出現(xiàn)的概率或者期望值時，它可以通過“試驗”的方法，得到該事件出現(xiàn)的概率或平均值，并用它作為求解問題的解。

2、計算機模擬技術(shù)的應用

1.工業(yè)應用

隨著工業(yè)信息化的發(fā)展，計算機模擬技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，具體應用領域包括航空航天［2］、交通運輸、通訊控制、工業(yè)控制、機械制造等諸多方面。計算機模擬是以計算機硬件和相應的軟件為基礎，以現(xiàn)代控制理論和相似原理為方法，借助相應系統(tǒng)模型對真實的或假設的系統(tǒng)進行模擬解析，從而指導生產(chǎn)實踐，控制產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造過稱提高生產(chǎn)產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。如在機械加工過程，利用計算機模擬技術(shù)，有助于發(fā)現(xiàn)其機理，為提高機械加工性能提供理論支持。如在工業(yè)控制領域，采用計算機模擬技術(shù)，可以對生產(chǎn)過程實行動態(tài)監(jiān)控，有助于中改進現(xiàn)實的流水線，縮短生產(chǎn)時間，提高經(jīng)濟效益。

2.軍事應用

在軍事演習中，直接使用先進武器進行演練，不但具有很大的危險性，而且相應的費用也非常昂貴。采用計算機模擬技術(shù)在可以很好解決這些問題，它在軍事上的運用主要有以下幾個方面：（1）模擬先進武器的作戰(zhàn)性能，如模擬導彈的飛行軌跡，計算其精確性。（2）虛擬現(xiàn)實技術(shù)［3］，虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機模擬一種現(xiàn)實的環(huán)境，并通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，使用戶與該環(huán)境進行自然交互。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在很大程度上解決真實作戰(zhàn)訓練危險和演練環(huán)境限制的問題。

3.經(jīng)濟學應用

在當今社會中，經(jīng)濟運行具有不可預測性。利用計算機模擬技術(shù)，依據(jù)基本的經(jīng)濟學原理，對經(jīng)濟運行進行模擬，可以有效的`控制經(jīng)濟運行。計算機模擬在經(jīng)濟學中的作用表現(xiàn)在：（1）能對復雜的內(nèi)部交互作用的經(jīng)濟系統(tǒng)進行研究和實驗。（2）能模擬各種不同方案，觀察這些方案對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為的不同影響。（3）能反映變量間的相互關(guān)系，確定哪些變量更加重要，以及它如何影響其他變量和整個系統(tǒng)。（4）能研究不同時期的動態(tài)聯(lián)系，反映系統(tǒng)隨時間的變化規(guī)律。

3、存在的問題

計算機模擬技術(shù)目前在各個領域都得到的廣泛的應用，技術(shù)得到了很大的提高，但也面臨著不少問題。

（1）模型建立較難：對某些物理過程想要建立合理的模型困難較大，并且模型建立以后相應的修改也很困難。

（2）沒有通用的規(guī)律：計算機模擬是針對對象的過程，模擬的問題可能千差萬別，具體模擬的方法間并沒有通用的規(guī)律。

（3）存在局限性：計算機模擬過程和實際的過程還是有一定的差異，很可能會遺漏掉最優(yōu)方案，運用范圍只限于能考察的情況，規(guī)模很大時，較難取得模擬細節(jié)。

（4）模擬系統(tǒng)的評價困難：模擬只是是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次的抽象屬性的模仿，模擬仿真是有層次的，既針對所要處理的客觀題，又針對處理者的需求層次，所以很難評價一個模擬系統(tǒng)的優(yōu)劣。

總之，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機模擬技術(shù)的應用范圍不斷的擴大，已經(jīng)成為科學研究中繼理論方法、試驗方法之后的第三種研究方法［4］。計算機模擬技術(shù)成為當今研究的一個熱點，它不僅可以模擬簡單直觀的現(xiàn)象，還可以對一些復雜隨機的現(xiàn)象進行模擬，更好的指導幫助人們在實際的工作。并且隨著信息化工業(yè)化進程的不斷推進，計算機模擬技術(shù)也將在各個領域起到越來越重要的作用。

來源：應屆畢業(yè)生網(wǎng)

審核編輯 ：李倩