论计算机仿真方法.pdfVIP

2 自然辩证法研究 VO1．13，No．4，1997 i易／真 易、 论计算机仿真方法 √ 曹 伟△张忠利△姜 斌 李醒飞 丁 摘要 本文讨论了计算机仿真方法的四种基本类型，提 出了其具有方法论意义的一般模式。 同时，本文还论述了计算机仿真方法的特点及其在科研中的作用，并论证 了其在科学方法论体系 中的独立地位 。 缺的一种手段。 1 概述 计算机仿真方法在各种工程领域和非工程领域 中有许多成功应用的范例，其成效十分显著，影响 计算机仿真 (Computer Simulation)又称计 也很大 。 算机模拟 (Computer Analogy)或计算机 实验。 在宇航工业中，有著名的 “阿波罗 登月仿真 所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而 系统 该系统包括混合计算机、运动仿真器、月球 在 电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验 (仿真 仿真器、驾驶舱、视景系统等，可实现在计算机上 实验)研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿 预先对登月计划进行分析、设计与检验，同时还可 真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认 对宇航员进行仿真操作训练 (共进行五年)，从而 识其规律的一种研究方法。计算机仿真方法有时也 大大降低了实际登月的风险系数 “。 称计算机仿真技术，这二者有时又简称计算机仿真。 在非工程领域，著名的例子有罗马俱乐部建立 计算机仿真方法的产生是与电子计算机技术的 的 “世界模型 仿真系统。该系统选择五个能影响 发明和应用紧密相联 的。1946年2月世界上第一台电 世界未来发展的重要因素，即人 口增 长、工业发 子计算机 ENIAC在美国诞生，到四十年代末期首 展、环境污染、资源消耗和食品供应，来预测世界 台模拟式电子计算机就被用于三 自由度飞机系统的 未来发展 的趋 向并据此提 出了 “零增 长方案 C23。 仿真。五十年代末期到六十年代， 由于宇航科技发 尽管该模型仿真的最后结果引起 了世界范 围的广泛 展的迫切需要，美国科研人员又创造了混合计算机 争论，但其研究方法却具有开创性。在非工程系统 系统 (由数学计算机和模拟计算机通过一套混合接 的仿真中，我国科学家建立的中国人 口模型仿真系 口联接而成)，这使得人们能对较复杂系统的行 为 统也获得很大的成 功，在国内外学术界颇有影响。 进行仿真研究。七十年代 以来，随着数字计算机运 该仿真系统成功地预测了未来一百年我国人 口发展 算速度的大大提高以及相应的仿真软件的不断完 的趋势，为制定科学的人 口政策提供 了理论依据 。 善，数字计算机仿真得到很快发展，其应用范围也 上述计算机仿真方法的成功范例，大大提高 了 由各种工程领域扩展到非工程领域 进入 九十年 这一方法在科学研究和技术开发中的地位，引起科 代，计算机仿真技术又朝向智能化仿真 (仿真技术 学界和工业界的广泛关注与重视。 与人工智能相结合)、分布式并行处理仿真、仿真 支持系统等方向发展。 目前，无论在科学研究还是 2 计算机仿真方法的基本类型 技术开发抑或工业设计中，计算机仿真方法都显示 出强大的威力，已成为人们研究复杂系统时不可或