計算機仿真技術的發展及應用

王振澤

摘 要 隨著計算機技術和仿真技術的發展，仿真技術很好地解決了各學科發展中的問題，提高了工作效率，可以更加形象直觀地進行仿真實驗，節約了產品開發周期，降低了開發成本，提高了產品質量。計算機仿真技術被廣泛應用于生產生活中，并取得了較好的效益。本文通過對計算機仿真技術的發展進行分析，進而對計算機仿真技術的應用進行了探究，最后對計算機仿真技術的發展及應用進行了闡述，以期提高仿真技術對生產生活水平提高的推動作用。

【關鍵詞】計算機 仿真技術 發展 應用

1 計算機仿真技術簡介

隨著計算機技術的發展，計算機仿真成為可能，使用專門的軟件，借助多媒體技術可以給人身臨其境的感覺。仿真技術的發展，很大程度上得益于控制工程技術的發展，在控制工程中需要使用計算機進行仿真實驗。計算機仿真技術的應用能夠加快產品開發周期，提高產品質量，提高工作效率，減少經費開支。

2 計算機仿真技術原理

通常情況下，計算機不能夠對外界信息進行認知，因此需要建立相應的數學模型來反映事物的本質特點。

通過數學模型能夠清楚地反映出研究對象的特點，通過模型轉換，使用計算機算法等將數學模型轉化成計算機能夠處理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是計算機仿真的關鍵，再進行仿真實驗，通過仿真實驗對之前設置好的模型進行模擬，獲得仿真結果。對仿真實驗的結果進行評價通常采用反向驗證和置信通道法。

3 計算機仿真技術應用

隨著信息技術的發展，計算機仿真技術得到了廣泛的應用，改變著傳統的生產生活方式。計算機仿真在交通工程、制造領域、教育領域等都得到了較好的應用。

3.1 交通領域

人和車輛是交通的主要組成部分，要考慮安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通過虛擬技術，增加各種誘發因素，進而對某一路段的交通安全情況進行評價。

計算機仿真可以有效地對交通安全進性評價。仿真過程能夠實現可視化操作，能夠更加直觀地進行分析，不同于傳統的數值仿真。比如，對某路段進行交通安全評價時，傳統的絕對數和事故率方法可以進行評價， 還可以在虛擬環境中設置不同的交通工具，考慮人的行為感知的情況下，進行評價。

3.2 制造領域

制造業是國家的第二產業，對各行各業影響深遠，汽車制造是制造業的重要組成部分。實驗課題難度大，成本高。計算機仿真可以很好地解決這個問題，比如對碰撞試驗來說，通過建立相應的數學模型，可以對實驗過程進行模擬。

3.3 教育領域

使用計算機進行模擬仿真分析已經成為當前重要的研究方法，在教學模擬實驗中，采用多媒體可以很好地提高教學水平。計算機模擬實驗能夠在相關實驗設計思想和方法的指導下，改變傳統教與學、理論與實踐的關系，發揮研究人員的主動性。計算機仿真模擬可以加深對相關理論的理解，提高實驗水平。

3.4 計算機仿真技術在其他領域的應用

計算機不僅僅在交通、制造、教育領域得到大量應用，在軍事領域、消防、音樂等領域均有較廣泛的應用。通過計算機仿真，可以使用模擬駕駛器進行模擬，從而降低戰機、戰車、燃油的損耗，在進行軍事武器研發時，可以縮短研發周期，降低研發成本。計算機仿真在消防中的應用，可以對現場的溫度、空氣流動速度、火荷載、逃生路線等進行模擬，從而提高應對突發事件的能力，提高設計科學性。

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

網絡化仿真。仿真系統開發兼容性不強、開始周期長，費用昂貴，難以實現信息共享，隨著計算機技術和網絡技術的發展，計算機仿真技術取得了較大水平的提高。利用網絡技術的優勢，可以實現仿真系統共享。系統的網絡共享能夠提高資源的利用效率，避免不必要的重復開發，減少科研經費。

虛擬制造技術。虛擬制造技術發揮計算機仿真技術的虛擬現實技術的優勢，使用計算機完成對產品的管理和控制，虛擬制造技術已經成為計算機仿真技術發展的重要方向。

4.2 計算機仿真技術發展趨勢

隨著計算機技術和仿真技術的發展，仿真技術很好地解決了各學科發展中的問題，很大程度上提高了工作效率，更加形象直觀地進行仿真實驗，節約了產品開發周期，降低了開發成本，提高了產品質量。計算機軟硬件性能得到了較大水平的提高，進一步促進了仿真技術的發展。仿真技術主要朝著面向對象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向發展。

4.2.1 面向對象仿真建模

發揮計算機的符號處理能力，可以提高人們對仿真對象的認知速度，與傳統的人工建模有著較大的進步。面向對象的仿真建模，可以最大程度提高系統的建模能力。此外，面向對象的仿真建模操作難度小，更容易使用，可以發揮仿真技術的優勢。

4.2.2 分布式仿真

分布式仿真將不同分布位置的計算機通過網絡進行連接，形成時間空間相互禍合虛擬仿真環境。分布式仿真系統由幾個子模型組成。部分是仿真系統中，主要有動態、靜態數據分割技術、功能分割技術等。

4.2.3 智能仿真

在仿真的不同階段引入知識表達和處理技術，可以縮短仿真建模時間，提高模型效率，幫助用戶做出最優決策，及時修正模型，界面更加智能化，增加仿真系統的尋優能力。

4.2.4 其他仿真

一些仿真可以實現高度的可視化，對仿真過程進行形象展示，便于研究人員真實地對仿真過程進行分析，易于理解。動畫仿真能夠將聲音、視圖等元素加入其中，交互性更強。

5 結語

計算機仿真伴隨著其他學科的發展而快速發展，隨著計算機技術的快速發展，計算機仿真技術很好滴解決了其他學科的問題。計算機仿真經歷了從簡單的原型到物理模型，再到今天的動態顯示仿真過程，并可實現可視化操作。多媒體技術、人工智能、可視化等技術同仿真技術的結合，仿真技術的發展和應用將更加廣泛。在不遠的將來，計算機仿真技術在生產生活中會發揮更大的作用，促進社會經濟的發展。

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作者單位

公安海警學院 浙江省寧波市 315801