計算機仿真技術及其應用

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隨著計算機技術的發(fā)展和系統(tǒng)科學的全面開發(fā)，結合計算機技術、控制技術、圖像技術、三維技術等技術的進步，衍生了一門全新的科學技術——計算機仿真技術。計算機仿真技術在近些年不斷的發(fā)展，而且科學家在眾多的領域都聯合計算機機仿真技術進行開發(fā)，并取得了良好的成果。本文通過對計算機仿真技術的概況進行闡述，探討計算機仿真技術的應用。

一、計算機仿真技術的定義

計算機仿真技術通過對科研工程人員和系統(tǒng)操作管理人員進行研究，利用計算機多種軟件分析、設計、模擬實際環(huán)境，進行仿真的科學實驗的技術。計算機仿真技術比真實試驗更加省時省力，大大節(jié)約科研成本。所以計算機仿真技術一經推出，就受到人們極大的喜歡。

二、計算機仿真技術各階段的發(fā)展及未來發(fā)展的趨勢

計算機仿真技術根據計算機、圖形圖像、建模、三維、系統(tǒng)等技術的發(fā)展可以分為以下四個階段發(fā)展：

（1）模型試驗階段

（2）數字化仿真階段

（3）圖像化仿真階段

（4）虛擬現實技術階段計算機仿真技術在這四個階段里，每個階段的發(fā)展都各種特色及側重點。如模型試驗階段就是注重試驗建模；數字化仿真就是對計算機數字化設計；圖像化仿真注重運用圖像進行表達設計；虛擬現實技術采用特色設置配備三維技術，是仿真技術更加逼真。隨著社會的發(fā)展，計算機網絡技術的進步，結合人們的生活需求，計算機仿真技術越來越趨于人性化。在未來，計算機仿真技術會朝著幾個趨勢進行發(fā)展：分布式、協同式、沉浸式、網絡環(huán)境式的計算機仿真技術。如分布交互仿真就是運用計算機網絡技術把各地分散的仿真實驗進行串聯起來構建一個網站的仿真實驗環(huán)境。協同式仿真就是建立配合生產協同作用。沉浸式仿真就是滿足縱向信息分享的要求，使得數據更加直觀，更便于分析。網絡環(huán)境式仿真就是建立在虛擬網絡的仿真模式，這種就更具有普遍性。這幾個計算機仿真技術發(fā)展的方向，從縱向和橫向都有發(fā)展，至于多方位的滿足人們多計算機仿真技術的要求，這也加快了計算機仿真技術的推廣。

三、計算機仿真的步驟及技術核心

計算機仿真技術研發(fā)的步驟可以分為三大步：一是建立數學模型二是數據模型的程序化三是仿真實驗。第一步建立數學模型，即是科研這通過多方面的考究分析，建立起一個特定的具有邊際的數據模型來進行對象研究。第二步數據模型的程序化，即是對數據模型進行數字化及編程化。第三步仿真實驗即是對已經建好的模型，進行仿真式的模擬實驗，形成一個系統(tǒng)的仿真模式。經過這三大步奏，便能得到想要的仿真數據。計算機仿真的關鍵技術有面向對象的仿真、分布交互仿真、智能仿真三個主要關鍵技術。這三大關鍵技術，縱橫相互關聯的，而且是逐層遞進的關系。智能化仿真將是未來的發(fā)展趨勢，更能滿足人們的需求。

四、計算機仿真技術的應用

計算機仿真技術由于它的優(yōu)越性且高性能多樣性，越來越被各行各業(yè)看好，并應用與實際的生產中。如航空航天、航海、企業(yè)生產、地理勘探、交通運輸、農業(yè)、教育、軍事國防、還有各項的科研設計等等，都應用了計算機仿真技術。我們可以根據計算機仿真技術使用的功能及范圍，把計算機仿真技術的應用分為：系統(tǒng)的研發(fā)及理論研究應用、產品研發(fā)應用、人才培育應用。

（一）系統(tǒng)的研發(fā)及理論研究應用

在開發(fā)研究新的項目是，都需要到對各種數據進行分析，而計算機仿真技術就能應用在這些項目的研發(fā)中，通過仿真建模，便能對各個系統(tǒng)的研究，還有理論分析，收集各種數據。如：對航空航天技術的研究應用，主要是對火箭、航天飛船等模擬實驗，收集需要的數據等。軍事軍方領域應用，多先進的軍事設備、戰(zhàn)地環(huán)境進行模式實驗。（）產品研發(fā)應用計算機仿真技術應用于企業(yè)產品生產或者各種產業(yè)研發(fā)生產中，比如工業(yè)制造行業(yè)的仿真，根據企業(yè)生產的產品、建立產品模型、測量產品功能、外觀是否能滿足需求。醫(yī)學領域的仿真，對醫(yī)療設備或者仿真醫(yī)療試驗。這些技能節(jié)約研發(fā)成本，節(jié)約人力物力。而且還能提高科技人員的整體技能水平。

(三)人才培育及教育應用

計算機仿真在訓練和教育領域中的應用可以是多方面的，比如，在學校的實踐教學中，可以仿真虛擬的企業(yè)見習，豐富了實踐教學的內容，提高的效率、節(jié)約能源。在如航天員訓練等仿真實驗，一方面保證安全、而且還減低了成本，達到預期的效果。計算機仿真技術還在進一步的開發(fā)中，在未來，計算機仿真技術在更多的領域得到應用。

五、總結

隨著計算機技術、網絡技術、系統(tǒng)知識科學、控制技術的再發(fā)展，計算機仿真新技術會發(fā)展的突飛猛進。而且計算機仿真技術隱藏著巨大的效益，不管對于哪行哪業(yè)，未來計算機仿真技術必將達到產業(yè)化，這就使得計算機仿真技術在各個領域越來越廣泛的應用，為人類的發(fā)展，又翻開了一個全新的篇章。

作者：周玉濤 單位：吉林廣播電視大學遼源分校