计算机仿真技术的发展概述及认识
计算机仿真技术
计算机仿真技术计算机仿真技术（Computer Simulation Technology）是指利用计算机模拟系统或过程的方法，通过数学模型和仿真软件来探索和研究实际系统的行为。
在计算机仿真技术的支持下，研究者可以通过对虚拟系统的模拟和观察，对真实世界中的复杂系统进行分析、测试和验证，以获取数据并获得新的洞察力。
一、计算机仿真技术的发展历程计算机仿真技术的发展可以追溯到20世纪早期，当时计算机的出现为仿真技术提供了强大的计算能力，但由于硬件设备和软件工具的限制，计算机仿真技术的应用受到了一定的限制。
随着计算机技术的迅猛发展和计算能力的不断提高，计算机仿真技术得到了广泛应用，并在各个领域取得了显著成果。
二、计算机仿真技术的应用领域1. 工程领域计算机仿真技术在工程领域的应用非常广泛。
例如，在建筑工程中，可以利用计算机仿真技术对建筑物的结构进行模拟，以确保其稳定性和安全性；在电力系统中，可以利用计算机仿真技术模拟电力网络的运行情况，进行负荷分析和故障诊断等。
2. 制造业计算机仿真技术在制造业中的应用也非常重要。
通过对生产线、工艺流程等进行仿真模拟，可以提高生产效率、降低成本，并优化生产过程。
3. 医学领域计算机仿真技术在医学领域的应用也越来越广泛。
例如，在手术模拟中，医生可以使用计算机仿真技术进行手术前的演练，以提高手术的准确性和安全性；在药物研发中，也可以利用计算机仿真技术进行药物分子的模拟，以加快研发过程。
4. 交通运输计算机仿真技术在交通运输领域的应用可以帮助人们更好地规划交通路线、优化交通模型，并提高交通的效率和安全性。
5. 军事领域计算机仿真技术在军事领域中的应用也非常重要。
通过对战场环境的模拟和训练，可以提高士兵的训练质量和作战能力，同时减少因真实演习而产生的风险。
三、计算机仿真技术的优势和挑战1. 优势（1）降低成本和风险：利用计算机仿真技术可以在虚拟环境中进行实验和测试，降低了成本和风险，同时减少了对实际系统的依赖性。
计算机仿真技术的应用及其发展
计算机仿真技术的发展及其应用摘要：作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了60多年的发展，已广泛应用于国民经济和社会生活中。
并与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一新的研究方法。
计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。
近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。
本文系统全面地介绍了计算机仿真技术，阐述了计算机仿真技术的概念、原理、优点，简要介绍了计算机仿真技术的发展历程，文章最后重点探讨了现代仿真技术的研究热点，即计算机仿真技术在社会各个领域中的应用：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等。
关键词：计算机仿真；发展；应用；模拟一、前言仿真技术(simulation Technology)已有半个多世纪的发展史了，在这半个多世纪里，仿真技术的发展从简单到复杂、从理论到实践、从辅助学科到解决重大工程问题的必要手段。
仿真技术在计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理技术、控制论、系统工程等相关技术和理论的支持、交叉、融合下，逐渐形成了一门交叉科学，成为认识客观世界的一种重要的方法。
仿真技术最早主要应用于军事方面，比如航天器、航海模拟、高能武器等。
随着国民经济的发展，仿真技术被迅速地推广应用到国民经济的每个领域，成为系统工程中的科学方法和有力工具。
二、计算机仿真技术简介计算机仿真技术是一门崭新的综合性信息技术，它通过专用软件，整合图像、声音、动画等，将三维的现实环境、物体模拟成多维表现形式的计算机仿真，再由数字媒介作为载体传播给人们。
当人们通过该媒体浏览观赏时就如身临其境一般。
并且可以选择任意角度，观看任意范围内的场景或选择观看物体的任意角度。
正是由于对身临其境的真实感和对超越现实的虚拟性，以及建立个人能够沉浸其中、超越其上、进出自如、具有交互作用的多维信息系统的追求，推动了计算机仿真技术在安全领域中的应用与发展。
中国计算机仿真行业发展概况市场容量及未来发展趋势分析
中国计算机仿真行业发展概况市场容量及未来发展趋势
分析
一、中国计算机仿真行业的发展概况
近几年来，计算机仿真行业在我国的发展势头十分迅猛，在工程计算
领域，普遍采用计算机仿真技术和设备，已经成为当今社会发展的需求，
对社会的发展产生了重要的影响。
仿真技术可以模拟或操控复杂的现实物理系统，从而达到预测未来情
况事件的目的，从而起到一定的预防作用，更有助于实现高效、安全的科
学处理。
由于计算机仿真技术的应用范围极广，仿真系统的应用也在不断拓展，从硬件的自控系统，到单机或网络多机控制，再到多媒体，仿真技术已经
发展成为一种新型的网络技术。
计算机仿真有很多广泛的应用，如建筑工程、航空航天、陆海空三位
一体、海洋工程、计算流体动力学、机械设计、电子设计、核技术等等。
二、中国计算机仿真行业的市场容量
根据国家统计局（NBS）的统计数据，2024年度中国计算机仿真市场
总规模为1.923亿元，同比增长22.5%，不断推动着中国计算机仿真行业
发展，仿真技术的推广有力支撑了中国整个经济发展。
从地区上来看，2024年计算机仿真技术的整体发展趋势呈现东部重
点发展，2024年度东部占据了中国计算机仿真总规模的62.5%。
计算机仿真的发展方向
计算机仿真的发展方向
计算机仿真可以被定义为在特定计算机模拟环境中，使用特定程序，以模拟实际情况的过程。
目前，随着计算机技术的发展，计算机仿真已经成功应用于各种行业和领域，正在发挥重要作用，不断推动着科学技术的发展。
今天，计算机仿真已经成为研究领域中不可或缺的工具，其发展方向也在不断地演变。
首先，加强硬件仿真技术的研究。
目前的计算机仿真技术已经普及到不同的行业和领域，但由于硬件仿真的处理器体系结构受到计算机性能的限制，其效率不能得到满足。
因此，需要对硬件仿真技术进行进一步的研究，提高其处理器体系结构的效能，以满足实际应用的要求。
其次，更好地利用虚拟现实技术。
虚拟现实技术是新一代信息技术，可以真实地呈现计算机模拟的环境。
借助虚拟现实技术，可以获得更深入的视角，更好地理解计算机仿真的过程和模拟结果。
因此，在计算机仿真发展方面，虚拟现实技术将是重要的工具。
此外，也需要加强大数据技术的研究。
目前，计算机仿真已经发展到能够处理大量数据，并基于这些数据做出更准确、更可靠的模拟结果。
第一讲 计算机仿真技术概述
研究一个系统主要目的是弄清系统各个组成部分之 间 的 关 系 ， 系 统 及 其 组 成 部 分 的 动 态 特 性 (dynamic characteristics)，并通过适当的策略(strategy)改善系统的 特性。为达到此目的，必须做以下几项工作：系统建模、 系统仿真、系统分析和综合。
根据系统模型的分类
(1)连续系统仿真，系统模型中的状态变量是连续变化的。
(2)离散系统仿真，系统模型中的状态变量只在模型某些离 散时刻由于某事件而发生变化。
1.2.2 仿真模型与仿真研究 仿真模型
图1-3 仿真模型分类
计算机Байду номын сангаас真三要素与过程
仿真是一个建模——实验——分析——修改模型——再实验——分 析……不断反复的过程，因此，良好的人一机交互性(Human-computer interaction)是系统仿真的重要特性。对动态系统的计算机仿真而言，仿真 三个要素包括系统、模型和计算机。三者之间的关系如图1-4所示。相应 仿真过程可划分为三个基本活动：建模，模型实现和模型试验。三者之 间的关系见图1-5。
以航空、航天、武器系统过去曾经是仿真技术应用的最主要领 域，一直到现在仍然占据着很大的比重。
(2)仿真技术在应用上的经济性也是被采用的十分重要的因素，
几乎所有大型的发展项目，如阿波罗登月计划、战略防御系统、 计算机集成制造系统都十分重视仿真技术的应用，这是因为， 这些项目投资极大，有相当的风险，而仿真技术的应用可以较 小的投资换取风险上的大幅度降低。
计算机仿真技术的发展及其应用
计算机仿真技术的发展及其应用摘要计算机技术作为信息技术核心经历了长期的发展和完善的过程，并广泛应用于社会的各个领域中。
21世纪，计算机技术与仿真相结合，形成了计算机仿真技术这一崭新的信息综合技术。
本文系统简要介绍了计算机仿真技术，分析了计算机仿真技术的概念与意义以及计算机仿真技术在教育领域、交通运输领域与机械制造领域等方面的应用。
文章最后重点探讨了计算机仿真技术在在未来的发展方向，主要表现在计算机仿真技术网络化与虚拟制造技术两个方面。
关键词计算机仿真；发展；应用1 计算机仿真技术的内涵及意义计算机仿真技术是它作为系统仿真的重要组成部分，利用相关信息处理软件，规整图片、音频、视频等要素，将现实生活中的事物模拟成多方面的计算机仿真形式，并由信息媒介传播给人们。
人们利用计算机仿真技术观察某个事物时，不仅可以选择不同的视觉角度，还可以选择任意的观察环境，具有真实与虚拟相结合的特殊属性。
这种属性满足了人们观察事物时自由进出、多方面信息交融的需求。
计算机仿真技术的重要意义主要体现在两个方面。
一方面，计算机仿真技术与计算机工程的发展相辅相成，密不可分。
特别是对计算机控制工程与系统工程的开发，计算机仿真技术起到了举足轻重的作用。
另一方面，计算机仿真技术作为一种实用型商业信息分析工具，在节约投资成本、缩短生存时间、降低风险损失、打造高质量产品等方面发挥着不可替代的作用。
2 计算机仿真技术的应用计算机仿真技术的应用范围涵盖社会生活的诸多方面，并为不同行业的发展均起到了不同程度的推动作用，为不同行业的发展注入了新的动力，其应用领域主要包括以下几个方面：为各行各业注入了一股新的活力。
2.1 计算机仿真技术在教育领域的应用近几年来，学校越来越重视学生的实践操作能力，计算机模拟实验则成为学生学习与考核的重要手段。
计算机模拟实验作为物理、计算机等教学领域开发的新项目，能够利用信息技术把教学设施、课程内容、教学指导和实践操作有机地结合为一个整体，构建了一个根据实际教学需要的可操作临时模拟实验平台，极大地促进了学生实践能力的培养。
计算机仿真技术的研究与应用实践
计算机仿真技术的研究与应用实践计算机仿真技术是一种通过计算机模拟生物、物理、化学等系统的方法。
该技术可以为科学、工程等领域提供一种重要的工具，促进了相关领域的研究和发展。
本文将探讨计算机仿真技术的研究和应用实践。
一、计算机仿真技术的发展历程计算机仿真技术的起源可以追溯到20世纪50年代。
当时，仿真主要是在数字计算机中完成的，它可以帮助研究人员解决简单的物理和化学问题。
50年代后期，计算机仿真技术向其他领域拓展，其应用范围也逐渐拓宽。
随着计算机技术的不断推陈出新，仿真技术的精度和模拟范围也得到了显著提高。
在生物、物理、化学、航空航天、机械、能源等领域，计算机仿真技术的应用越来越广泛。
二、计算机仿真技术的应用实践1. 生物仿真生物仿真是计算机仿真技术的一个分支领域，它广泛应用于生物学研究中。
通过计算机模拟生物系统，可以对生物体内的生理和生化过程进行研究。
生物仿真还可以用于了解生物体在不同条件下的行为和反应，从而为生物学研究提供更深入的理解和探索。
2. 物理仿真物理仿真是计算机仿真技术中的重要分支领域之一。
它主要用于物理学研究，包括固体摩擦、空气阻力、弹性碰撞等等。
物理仿真还可以用于优化工程问题，例如在汽车工业中，可以对车辆在不同路况下的行驶情况进行仿真，来优化车辆的设计和性能。
3. 化学仿真化学仿真用于研究化学反应过程。
计算机可以模拟不同环境下的化学反应，以及元素和分子的行为和运动。
例如，化学仿真可以用于研究分子运动、蛋白质结构和生物分子交互。
4. 航空航天仿真航空航天仿真是计算机仿真技术中的重要分支领域之一。
在航空航天领域，仿真技术可以模拟航空航天器的运行过程，并通过对飞行器的模拟，研究和优化其设计和性能。
航空航天仿真可以协助工程师在发射前预测航天器的行为和反应，并通过仿真来减轻工程师的工作，提高发射的安全性和成功率。
5. 机械仿真机械仿真是计算机仿真技术中的重要分支领域之一。
它可以模拟机械系统的运行情况，从而帮助机械工程师优化设计和性能，提高机械效率。
计算机仿真技术的发展概述及认识
计算机仿真技术的发展概述及认识1960年代至1970年代，计算机仿真技术开始广泛应用于工程领域，涉及机械、航空、电子等多个行业。
仿真技术的应用使得工程师们能够在计算机中设计和测试各种产品和系统的性能，从而节省了大量的时间和成本。
1980年代至1990年代，计算机仿真技术开始在更多的领域得到应用，如汽车、能源、医疗等。
同时，仿真技术的应用也不仅限于产品的设计和测试，还包括了过程的优化、决策的支持等更高层面的应用。
2000年代至今，计算机仿真技术得到了进一步的发展和应用。
随着计算机硬件的不断升级和仿真软件的不断改进，仿真模型能够更加精确地模拟真实世界，仿真结果也能够更加准确地反映系统的行为。
认识计算机仿真技术的重要性和价值，主要有以下几个方面：1.提供决策支持：计算机仿真技术可以帮助人们模拟和评估不同决策方案的效果，从而提供决策的依据。
例如，在城市规划中，可以通过仿真模拟不同道路布局对交通拥堵的影响，以支持道路规划决策。
2.提高系统性能：通过仿真技术，可以发现系统中的瓶颈和问题，并提出相应的优化方案。
例如，在生产线上，可以通过仿真模拟不同的工艺流程和资源分配方案，以提高生产效率和质量。
3.降低成本和风险：通过仿真技术，可以在实际系统建成之前进行虚拟测试和优化，从而避免了实际系统建设和运行中可能出现的问题，减少了成本和风险。
例如，在核电站建设中，可以通过仿真模拟不同的设计方案，以确保系统的安全性和可靠性。
4.推动科学研究：计算机仿真技术不仅可以用于工程实践，还可以作为科学研究的工具。
通过仿真技术，科学家们可以模拟和研究各种自然现象和物理过程，从而深入理解其背后的机制。
总之，计算机仿真技术在工程设计、决策支持、系统优化、成本控制、风险管理等方面具有重要的应用价值。
随着计算机硬件和软件技术的不断进步，计算机仿真技术将会在更多领域得到应用，并为人们提供更多的便利和支持。
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2012年5月
计算机仿真技术的发展概述及认识
摘 要：随着经济的发展和社会的进步，计算机技术高速发展，使人类社会进入了信息时代，计算机作为后期新秀渗入到人们生活中的每一个领域，给人们的生活带来了前所未有的变化。作为新兴的技术，计算机技术在人类研究的各个领域起到了只管至关重要的作用，帮助人类解决了许多技术难题。在科研领域，计算机技术与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术，作为人们科学研究的一种新型方法，被人们应用到各个领域，用来解决人们用纯数学方法或者现实实验无法解决的问题，对科研领域技术成果的形成有着积极地促进作用。
计算机仿真(Computer Simulation) (或称系统仿真—System simulation) 作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。本文根据作者的研究体会, 试图从仿真的含义入手, 讨论现代仿真方法、建模方法、仿真算法、可信度研究等, 为在系统仿真中合理、有效地运行仿真新方法和新技术做一些探索。计算机仿真的实质是建立系统模型并放到计算机上进行实验，即面向研究对象利用计算机建立实验环境。
在1992年度美国提出的22项国家关键技术中，仿真技术被列为第16项；在21项国防关键技术中，被列为第6项。甚至把仿真技术作为今后科技发展战略的关键推动力。我国计算机仿真技术的研究与应用的发展也非常迅速。20世纪50年代开始，自动控制领域首先采用仿真技术；60年代，在开展连续系统仿真的同时，开展对离散事件系统的仿真进行研究。70年代，我国训练仿真器获得迅速发展，我国自行设计的飞行模拟器、机车培训仿真、化工过程培训仿真器等相继研制成功，并形成一定市场，在操作人员培训中起到了很大作用。后来随着仿真技术水平的不断提高，又建设了一批水平高、规模大的半实物仿真系统。从90年代我国又开始了对分布交互仿真、虚拟现实等先进仿真技术的研究，并取得了一定的成果。这时期，计算机仿真研究成果的典型代表是：陈宗海、戴路、沈廉共同研究的一种化工过程计算机仿真培训系统开发平台。他们针对当时石油化工过程计算机仿真培训控制系统开发的特点及存在的问题，借鉴智能工程技术，在一组486微机上建立了一套新型的仿真开发平台，全套系统用C语言编制，通过多次应用知识库系统已初具规模，在对苯二甲酸，对二甲苯工艺计算机培训系统的开发中全面应用，使仿真培训系统的开发周期缩短了三分之二，人工工作量减少了百分之七十。特别是近20年来，随着系统工程与科学的迅速发展，仿真技术已经从传统的工程领域扩展到非工程领域，在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统、教育训练系统也得到了广泛的应用。西安交大的胡峰认为：“现代的仿真建模模型分析方法是现代科学的基本研究方法之一。通过对实际系统抽象的或本质的描述,构造出与实际系统之间存在同构或同态关系的、简化的数学模型或物理模型,以模型分析与模型实验为基础,达到对实际系统的认识、控制和优化。总之,针对不同研究对象建立合适的仿真模型是顺利进行系统仿真实验的关键一环。无论是定量建模方法、网络图建模方法,还是基于模糊逻辑的定性建模技术,乃至以人工神经网络理论为基础的各种具有自学习功能的建模方法,都已成为计算机仿真理论的重要组成部分。”可见，在仿真之前，用不同的建模方法会直接影响到计算机仿真在控制系统的应用效果，因此必须要结合建模的最佳方案来进行计算机仿真。下表是建模与仿真的历史发展：
关键词：计算机仿真；模拟；仿真技术；发展
Discussionand understanding of the development of computer simulation technology
Abstract:In the field of scientific research, computer technology and simulation technology is the combination of computer simulation technology as a new method of scientific research applied to various fields, used to solve the problems of pure mathematical methods or practical experiments can not be solved, has a positive role in promoting the formation of scientific researchand technological achievements.
Key words:Computer simulation;Simulation;Simulation technology;Development
一、引言
计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。
仿真的三要素和三项基本活动
物理仿真：按照实际系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验研究。直观形象，逼真度高，但代价高，周期长。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的。
半物理仿真：即物理数学仿真，一部分以数学模型描述，并把它仿真计算模型，一部分以实物方式引入仿真回路。针对存在建立数学模型困难的子系统的情况，必须使用此类仿真，如航空航天、武器系统等研究领域。
本文在计算机仿真技术的理论思想基础上，分析了计算机仿真技术产生的基本原因，也就是人们用计算机模拟解决问题的优点所在，讨论了模拟、仿真、实验、计算机仿真之间的联系和区别，介绍了计算机仿真技术的发展历程，并查阅相关资料介绍了计算机仿真技术在不同领域的应用，分析并预测了计算机仿真的未来发展趋势。经过查阅大量数据资料并加以分析对比，这对于初步认识计算机仿真技术具有重要意义。
In the theory of computer simulation technology based on the idea of computer simulation technology to produce the basic reason people use computer simulation to solve the problem of the advantages of where to discuss the links and differences between modeling, simulation, experiments, computer simulation, the course of development of computer simulation technology, and access to relevant information on the application of computer simulation technology in different areas, analyze and forecast the future trends of computer simulation. Upon review of a large number of data and the analysis and comparison of great significance for an initial understanding of the computer simulation technology.
计算机仿真：（Computer emulation）借助高速、大存储量数字计算机及相关技术，对复杂真实系统的运行过程或状态进行数字化模拟的技术。计算机仿真是用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。
计算机仿真技术：（Computer simulation technology）利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具。
数字仿真（计算机仿真）：首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化为仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。现代计算机仿真由仿真系统的软件/硬件环境，动画与图形显示、输入/输出等设备组成。
四、计算机仿真技术发展
计算机仿真方法的产生是与电子计算机技术的发明和应用紧密相联的。1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生，到四十年代末期首台模拟式电子计算机就被用于三自由度飞机系统的仿真。五十年代末期到六十年代,由于宇航科技发展的迫切需要，美国科研人员又创造了混合计算机系统，这使得人们能对较复杂系统的行为进行仿真研究。[计算机仿真，早期称蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题方法，其原理可以追溯到1773年法国自然科学家Buffon为估计 值所进行的物理实验。Krallman, H在1980的KYBERNETES著名刊物上认为：“计算机仿真的前景及限制取决于人类思想的概念。我们的目的是要提出在人工智能领域中关于思想的理解，并将它和各种哲学体系的认识论中所形成的关于人类思想的各种概念进行比较。如果这样的体系能对有关课题的大量问题作出回答的话，那么我们会去接受这样的体系及其认识论，并认为这体系是合理、可靠的”。因而，我们之所以接受计算机仿真是因为其对客观规律的正确反映，符合哲学的唯物论。