关于计算机模拟技术及其应用

关于计算机模拟技术及其应用

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随着第一台计算机诞生以来，计算机技术得到了飞速的发展，并且在各个领域都得到了广泛的应用。计算机模拟技术作为计算机技术的重要组成部分，其应用范围也在不断的扩展。在计算机模拟技术产生之前，人们主要采用人工的办法对一些对象进行模拟。而人工的模拟方法往往存在很多的缺点，如数据量小、参数修改困难、灵活性差、成本高、周期性长，并且模拟的效果也不是很理想。而且有些现象，对于人工无法模拟是无法实现和达到的。然而计算机模拟技术可以使模拟变得更加方便便捷、灵活，可控制性变得更强，并且对哪些人工模拟无法模拟的对象也可以很好的进行模拟。

1、计算机模拟技术

1.基本原理

算机模拟是一种针对具体对象的模拟过称，根据不同的对象，模拟方法也个不相同，但是其中确有一定的规律可循。计算机模拟的一般步骤是：

第一，针对对模拟对象建立模型，建立的模型可分为是物理模型、数学模型或其他特定模型。模型的建立的好坏直接影响最终的效果，因此是计算机模拟中最为重要的步骤。

第二，依据模型编写相应计算程序，或者借助计算机模拟软件来实现对模型的具体的实现，生成可视化的效果，计算我们需要的数据。

第三，运算和数据分析处理过程，即在计算机上运行程序，得到并分析运行结果，并与所要模拟的对象进行比，检测是否达到了预期的效果。

2.基本方法

计算机模拟方法根据是否建立模型可以分为两大类：直接模拟法和模型模拟法。

直接模拟法：不依赖具体的模型，主要是通过计算机程序将具体模拟现象的发生过程进行直观再现。如在计算机用动画的形式直观的模拟网络中两台计算机相互通信的不同阶段过程过程。这中直接模拟法是计算机模拟中最简单的模拟方法。

模型模拟法，这种方法是依靠具体的数学或物理模型，并通过对模型进行编程来实现模拟。它有空可以细分为以下两种种方法：（1）确定的方法：该方法对模拟对象建立确定的模型，使得模拟出的结果也是确定的，并严格遵寻事先建立的模型。（2）随机的方法：该方法也被称为蒙特卡罗（Monte Carlo）［1］法。蒙特卡罗法的基本思想是：当要求解的问题是某事件出现的概率或者期望值时，它可以通过“试验”的方法，得到该事件出现的概率或平均值，并用它作为求解问题的解。

2、计算机模拟技术的应用

1.工业应用

随着工业信息化的发展，计算机模拟技术在工业生产中得到了广泛应用，具体应用领域包括航空航天［2］、交通运输、通讯控制、工业控制、机械制造等诸多方面。计算机模拟是以计算机硬件和相应的软件为基础，以现代控制理论和相似原理为方法，借助相应系统模型对真实的或假设的系统进行模拟解析，从而指导生产实践，控制产品的生产与制造过称提高生产产量和产品质量。如在机械加工过程，利用计算机模拟技术，有助于发现其机理，为提高机械加工性能提供理论支持。如在工业控制领域，采用计算机模拟技术，可以对生产过程实行动态监控，有助于中改进现实的流水线，缩短生产时间，提高经济效益。

2.军事应用

在军事演习中，直接使用先进武器进行演练，不但具有很大的危险性，而且相应的费用也非常昂贵。采用计算机模拟技术在可以很好解决这些问题，它在军事上的运用主要有以下几个方面：（1）模拟先进武器的作战性能，如模拟导弹的飞行轨迹，计算其精确性。（2）虚拟现实技术［3］，虚拟现实技术利用计算机模拟一种现实的环境，并通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，使用户与该环境进行自然交互。采用虚拟现实技术在很大程度上解决真实作战训练危险和演练环境限制的问题。

3.经济学应用

在当今社会中，经济运行具有不可预测性。利用计算机模拟技术，依据基本的经济学原理，对经济运行进行模拟，可以有效的`控制经济运行。计算机模拟在经济学中的作用表现在：（1）能对复杂的内部交互作用的经济系统进行研究和实验。（2）能模拟各种不同方案，观察这些方案对系统的结构和行为的不同影响。（3）能反映变量间的相互关系，确定哪些变量更加重要，以及它如何影响其他变量和整个系统。（4）能研究不同时期的动态联系，反映系统随时间的变化规律。

3、存在的问题

计算机模拟技术目前在各个领域都得到的广泛的应用，技术得到了很大的提高，但也面临着不少问题。

（1）模型建立较难：对某些物理过程想要建立合理的模型困难较大，并且模型建立以后相应的修改也很困难。

（2）没有通用的规律：计算机模拟是针对对象的过程，模拟的问题可能千差万别，具体模拟的方法间并没有通用的规律。

（3）存在局限性：计算机模拟过程和实际的过程还是有一定的差异，很可能会遗漏掉最优方案，运用范围只限于能考察的情况，规模很大时，较难取得模拟细节。

（4）模拟系统的评价困难：模拟只是是对现实系统的某一层次的抽象属性的模仿，模拟仿真是有层次的，既针对所要处理的客观题，又针对处理者的需求层次，所以很难评价一个模拟系统的优劣。

总之，随着计算机技术的发展，计算机模拟技术的应用范围不断的扩大，已经成为科学研究中继理论方法、试验方法之后的第三种研究方法［4］。计算机模拟技术成为当今研究的一个热点，它不仅可以模拟简单直观的现象，还可以对一些复杂随机的现象进行模拟，更好的指导帮助人们在实际的工作。并且随着信息化工业化进程的不断推进，计算机模拟技术也将在各个领域起到越来越重要的作用。

来源：应届毕业生网

审核编辑 ：李倩