計算機仿真技術及其應用

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摘要：近年來，隨著科學技術的不斷進步，計算機仿真技術被逐漸應用到各個領域中，成為分析和設計的重要途徑。本文首先從計算機仿真技術的概述出發；總結了計算機仿真技術的步驟和關鍵技術；最后就計算機仿真技術的應用領域進行了探討，希望為相關領域的研究者和工作者提供參考和借鑒。

關鍵詞：計算機；仿真技術；應用分析

一、計算機仿真技術的概述

所謂計算機仿真技術，是以計算機技術為基礎、以控制論與相似原理為方法，借助系統模型對設想的或真實的系統，進行解析或半實物混合試驗研究的一門綜合技術。被稱為繼科學理論和實驗研究后的第三種認識和改造世界的工具。該技術主要具有實用性高、靈活、經濟以及安全等優點。借助計算機仿真技術能夠對一些復雜的系統進行分析、設計以及評估[1]。總而言之，計算機仿真技術就是利用計算機，憑借各種仿真理論來研究對象系統的一種技術。

二、計算機仿真技術的步驟

通常計算機仿真技術主要包含以下幾個步驟：一是建立數據模型。建立數據模型的方法主要有歸納法、綜合集成法等分析法。通過建立特定對象有限邊界的數學模型，才能進行系統仿真。要建立好該數學模型，就需要慎重考慮到特定對象仿真研究的預定目標、檢驗知識、觀測數據以及特定領域專家的經驗等綜合因素。二是實現數學模型。實現數據模型也可以稱為數據模型化的程序化。實現數據模型主要包括兩個步驟，分別是設計仿真算法和編制仿真程序。由于傳統的模型程序化活動具有很強的繁瑣性和復雜性，所以實現很困難，但是隨著軟件技術的不斷進步以及大量算法研究成果，當前針對一些特定的領域，已經能夠提供面向對象、能夠交互操作并且具有自動編程能力和算法庫的商品化產品。三是仿真試驗。仿真試驗是系統仿真的另一個重要活動內容，仿真試驗主要是根據預先設置的試驗方案來運行仿真模型，最終得到相關的仿真結果。

三、計算機仿真關鍵技術分析

1.智能仿真技術

智能仿真技術的前提是建立在知識的基礎上，并將人類的思維和思想作為背景的一種智能技術，然后將其引入整個建模和仿真的過程，進而仿造出跟現實接近的景物和物體，滿足人們生活所需。

2.面向對象的仿真技術

由于人類自身具備很強的主觀意識，通過對圖片和動畫進行整合，從而清楚地獲取信息，最終實現系統的仿真。3.分布交互仿真技術該技術主要指的運用計算機網絡實現不同區域中仿真設備的相互連接，成為一個集數學仿真、半實物仿真和人在回路中仿真為一體的交互式的仿真技術。進而構建時間跟空間相互耦合且虛擬的仿真環境。

四、計算機仿真技術的應用分析

1.在軍事領域中的應用

縱觀我國各大領域，其中最早涉及計算機仿真技術的軍事領域，主要體現在各類武器裝備的設計環節、研制階段、生產階段以及使用和維護階段。在設計環節，應用計算機仿真技術主要體現在將設計出來的武器裝備進行仿真和試驗，通過運用該技術成功降低了武器裝備的風險；而在研制階段，計算機仿真技術主要被運用于武器裝備的性能檢測和調試，以此來減少不必要的生產環節，促進研制的順利開展；在生產階段，計算機仿真技術主要是被用來檢測武器裝備的結構部件和工位，實現了控制武器裝備質量的目的；在使用和維護階段，運用計算機仿真技術來建立仿真模式，有助于根據各種武器裝備的具有情況來制定預控措施，有利于全面對武器裝備的性能進行評估。不僅如此，計算機仿真系統還能用于戰爭環境和軍事訓練的仿真。仿真戰爭環境主要利用三維戰爭環境圖像、圖形庫（如：戰爭背景、戰爭場景、武器裝備、作戰人員）營造逼真、危險的立體作戰環境；還可以進行模擬單兵訓練以及近戰術訓練等。總之，將計算機仿真技術應用在軍事領域中，不僅有效的節約了武器裝備研發所需的時間，減少了不必要的成本投入，還有效保證了武器裝備的性能，從而促進了軍事領域的快速發展。

2.計算機仿真技術在教育教學領域中的應用

將計算機仿真技術運用在教學領域的根本目的是為了提高課堂教學的質量和效果。具體主要體現在，借助計算機仿真模型具有的動態試驗效果跟教學試驗仿真二者有效地結合起來，從而能夠將那些本來抽象的內容更加形象、直觀地展現給學生，便于學生對課程的掌握，從而保證了教學質量[2]。

3.計算機仿真技術在工業領域中的應用

在經歷改革開放后，我國工業技術取得顯著發展，特別是現代工業的誕生逐漸豐富了工業領域的系統和項目，這也造就了工業領域跟其他領域相比更復雜。然而計算機仿真技術的誕生，不僅提高了工業產品的安全性，還提高了其經濟性。這主要因為依賴計算機仿真技術能夠更快的發展工業生產項目的規律和特點，從而為提高工業產品的各項性能指標提供了可靠的理論依據。

4.計算機仿真技術在其他領域中的應用

隨著計算機仿真技術的不斷成熟，其被應用的范圍也在逐漸擴大。近年來，計算機仿真技術也被逐漸運用到了醫學、交通、旅游等行業中。在醫學領域中，主要是應用計算機仿真技術來構建生物學模型和三維視覺模型，不僅便于醫學工作人員直觀研究，還拓展了生命的研究機理。在交通領域中，主要是利用計算機仿真技術來模擬交通仿真軟件平臺，從而有助于相關人員對交通規劃、設計、工程等全面評估。在旅游領域中運用計算機仿真技術主要體現在用其來預測某一景點的發展前景，也可以仿真景點模型，并借助多媒體軟件來播放，以此來吸引游客。

五、結語

綜上所述，計算機仿真技術的誕生和應用在很大程度上促進了社會的進步和發展，因此，相關領域還應繼續加強對該技術的研究，通過對仿真方法進行深入研究，并積極借鑒并引進國外先進的計算機仿真技術，逐漸提高我國仿真系統的性能，全面提高仿真技術水平，將該項技術應用在更多的領域中。

參考文獻：

[1]高云紅.計算機仿真技術及其應用[J].軟件，2013（11）：111-111.

[2]沈芳.計算機仿真技術的發展及其應用[J].信息科技，2014（7）：232-234.

作者：王巖 單位：吉林建筑大學網絡信息中心