計算機模擬技術發展趨勢

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討論了計算機建模如何應用於船舶防腐的陰極保護系統的設計和優化。描述了計算機建模技術的發展情況和如何利用計算機建模進行腐蝕控制方法的模擬。下面是小編蒐集整理的相關內容的論文,歡迎大家閱讀參考。

計算機模擬技術發展趨勢

 摘要:計算機與模擬技術相結合,形成計算機模擬技術的新方法。隨著計算機技術的不斷髮展,計算機模擬技術被廣泛應用。文章通過介紹計算機模擬技術的發展以及計算機模擬技術在各個領域的應用,探討了計算機模擬技術的發展方向和趨勢。

 關鍵詞:計算機模擬;技術;應用;發展

一、計算機模擬技術簡介

計算機的模擬技術是一門新興的綜合性的技術,它運用專門的軟體,再通過數字作為傳播的介體傳達給人們。因此,當人們通過計算機媒體進行瀏覽觀賞時就能夠有身臨其境的感覺,可以自由選擇角度。一方面,模擬技術的應用得益於控制工程和系統工程的發展,在控制工程和系統工程中逐步探索計算機模擬技術;另一方面,計算機模擬技術可以逐步縮短開發週期,在提高產品質量的同時減少損失,並大大降低人工成本,工作效率逐步提高,在節約經費開支等方面發揮巨大的作用。

二、計算機模擬技術原理

一般情況下計算機是不能夠直接認知和處理的,所以就要求能夠建立一個能夠反映研究又容易被計算機處理的數學模型,可以用下圖來表示:通過了解觀察,可以更加清楚地認識到我們所要研究的物件,我們還可以看出,首先,模型的建立。把我們所抽出來的系統用數學的表達方式表示出來。其次,模型的轉換。模型轉換就是針對上一步抽象出來的數學表達方式通過各種適合的演算法以及計算機語言轉換成計算機能夠處理的形式,這就是通常所說的模擬模型。模型是計算機模擬的關鍵地方,實現了這個過程。再次,模型模擬實驗。將之前得到的模擬模型輸入計算機內,按照之前設定好的方案來進行模擬模型,獲得模擬的結果。模擬實驗是一個很簡單的事情。但是,如何對模擬的結果進行評價,需要分析模擬的可靠性。有的專家在文章中提出了檢驗模擬結果可靠性的兩種方法:模擬過程的反向驗證法和置信通道法。

三、計算機模擬技術應用

現在,計算機成為我們生活的一部分,計算機的廣泛應用改變著傳統的生活方式和交流方式,計算機加速了每個行業的發展,計算機的廣泛應用為我們的生活提供了便利。

(1)交通領域。

交通是一個複雜的人機系統,交通是否安全,要充分考慮上述四個因素的作用和影響。交通安全模擬以虛擬現實技術的方法為基礎。評價體系先建立虛擬環境,然後在這個虛擬環境中加入各種可以誘發事故的因素,最後再對某路段和某區域的交通安全水平施行全程的跟蹤與評價。計算機的模擬過程是交通安全模擬及評價系統的核心。該模擬過程是一種視覺化的模擬,與傳統的數值模擬不同。例如,評價某路段的交通安全時,不僅用傳統的絕對數法和事故率法來評價,還要考慮交通者的感知與行為。我們可以在這個虛擬的環境中,選擇不同的交通工具,設定不同的交通環境,分別從交通者和第三者的角度進行事故的可能性實驗及分析,最終實現對該路段的安全性評價。同時也是交管部門建設和完善交通設施的依據,是一種分析交通事故的新方法。

(2)製造領域。

汽車製造是機械行業的重要組成部分。大多實驗課題具有難度大、實地成本高的特點。引入計算機模擬技術,可以有效緩解上述問題。針對碰撞實驗,浙江大學研究所的詹樟鬆博士建立了乘員動力學響應的數學模型。在其他方面,汽車工程學院的熊堅利用模擬技術對汽車的制動過程進行了研究,一汽大眾公司的姚革等通過模擬技術研究了汽車轉向的輕便性問題。

(3)教育領域。

計算機模擬實驗是這幾年在計算機多媒體教學中增加的.新領域,還可以根據需要瞬間建立模擬實驗室。計算機模擬實驗強調了實驗的設計思想和實驗方法,打破了教與學、理論與實踐、課內與課外的界限,更加強調實驗者的主動性。通過計算機的模擬,加深學生對思想、方法、儀器的結構和設計原理的理解,還可以練習實驗技能,鞏固知識,提高學生實驗的興趣和實驗水平。現在,模擬實驗已經變成現代化實驗的重要手段。計算機模擬實驗系統充分運用人工智慧、控制理論和教師專家系統建立內在模型,利用可操作的模擬方式,實現了實驗教學的各個環節。

四、計算機模擬技術的發展方向和趨勢

4.1計算機模擬技術發展方向

(1)網路化模擬。

隨著計算機和網路的應用與發展,計算機模擬技術也在不斷的提高。目前的模擬系統存在開發時間長、成本高、不能相容,共享困難,可移植性差等問題。其次要利用網路技術實現模擬系統共享。系統共享在模擬系統的開發中及其重要。實現了網路共享,就可以避免社會資源的重複開發,還可以適當收費來補充開發成本。

(2)虛擬製造技術。

計算機模擬技術發展的另一方向是虛擬製造技術。虛擬製造技術是一種領先的製造技術。它運用計算機模擬技術和虛擬現實技術,藉助計算機實現對產品的管理、控制一條龍。

4.2計算機模擬技術發展趨勢

突飛猛進的計算機軟硬體技術帶動了模擬技術的飛速發展。近幾年,模擬技術領域的新技術、新成果展示了良好的發展前景。

(1)物件導向的模擬建模。

與傳統的人工建模相比有了很大的進步,它最大限度地調動了計算機的符號處理能力,加快了人們認識和轉換模擬物件的速度。這種方法可以充分提升系統的建模能力。最重要的是,模擬技術容易掌握和使用,實際操作的技術人員可以利用模擬技術更好地為系統服務。

(2)分散式模擬。

分散式模擬是通過計算機網路聯結分散在各地的模擬裝置,構成空間與時間互相耦合的虛擬模擬環境。分散式模擬系統可以理解為由多個子模型組成的模擬模型。在分散式模擬系統中,這方面的現有技術包括:動態、靜態資料分割技術,功能分割技術,避免通訊閉鎖技術等。

(3)智慧模擬。

在建模、模擬模型設計、模擬結果的分析和處理階段,引入知識表達及處理技術,使模擬、建模的時間縮短,在分析中提高模型知識的描述能力,引入專家知識和推理幫助使用者做出優化決策;運用智慧模擬可以及時修正、維護輔助模型,實現更好的智慧化人機介面,使計算機與人之間的溝通變得人性化,增加自動推理學習機制,從而增強模擬系統自身的尋優能力。

(5)其他模擬。

視覺化模擬更加形象直觀地顯示模擬全過程,有效辨別模擬過程的真實性和正確性,而且結果也簡單,方便理解。近期出現的動畫模擬本質上也屬於視覺化模擬。將聲音加入視覺化模擬,就同時得到了視覺和聽覺的多媒體模擬。而在多媒體模擬的基礎上,植入三維動畫,強調互動功能,又可以得到支援觸覺、嗅覺、味覺的虛擬現實模擬。隨著科技的不斷髮展,模擬技術將為人類更好的服務。

五、結語

計算機模擬技術是在實際需要的引導下,在不斷進步的計算機技術、多媒體技術等相關技術的支援下,融合了新的建模與模擬方法而逐漸進步發展起來的。計算機模擬技術的發展從簡單的原型到物理模型逐漸發展到動態顯示模擬結果再到現在的視覺化互動模擬。以後隨著計算機科學技術的迅猛發展,以及多媒體、虛擬現實、人工智慧、物件導向法、視覺化與圖形介面等方面對模擬技術的顯著影響,模擬技術的發展與應用都會取得優異的成績。我們完全相信,計算機模擬技術在我們的生活中應用越來越廣泛,對社會各行業的發展起到很好的促進作用,給生活帶來更多的便利。

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