⑴ 什麼是模擬系統
系統模擬(system simulation)就是根據系統分析的目的,在分析系統各要素性質及其相互關系的基礎上,建立能描述系統結構或行為過程的、且具有一定邏輯關系或數量關系的模擬模型,據此進行試驗或定量分析,以獲得正確決策所需的各種信息。
計算機試驗常被用來研究模擬模型(simulation model)。模擬也被用於對自然系統或人造系統的科學建模以獲取深入理解。模擬可以用來展示可選條件或動作過程的最終結果。
模擬也可用在真實系統不能做到的情景,這是由於不可訪問(accessible)、太過於危險、不可接受的後果、或者設計了但還未實現、或者壓根沒有被實現等。
模擬的主要論題是獲取相關選定的關鍵特性與行為的有效信息源,模擬時使用簡化的近似或者假定,模擬結果的保真度(fidelity)與有效性。模型驗證(verification)與有效性(validation)的過程、協議是學術學習、改進、研究、開發模擬技術的熱點,特別是對計算機模擬。
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模擬科學與技術在控制科學、系統科學、計算機科學等學科中孕育發展,並在各行各業的實際應用中成長,已經成為人類認識與改造客觀世界的重要方法手段,在一些關系國家實力和安全的國防及國民經濟等關鍵領域。
如航空航天、信息、生物、材料、能源、先進製造、農業、教育、軍事、交通、醫學等領域,發揮著不可或缺的作用。經過近一個世紀的發展,「模擬科學與技術」已形成獨立的知識體系,包括由模擬建模理論、模擬系統理論和模擬應用理論構成的理論體系。
由系統、模型、計算機和應用領域專業知識綜合而成的知識基礎;由基於相似原理的模擬建模,基於整體論的網路化、智能化、協同化、普適化的模擬。
近年來,結合計算機、通信和人工智慧技術的發展,模擬科學與技術呈現出許多新的趨勢。如系統模擬可視化得到快速發展並廣泛應用,系統模擬可視化應包括:科學可視化、數據可視化、信息可視化以及知識可視化,是系統模擬的結果展示與人機交口的重要內容。
在國防和軍工領域模擬科學與技術的助推作用更為明顯,已廣泛用於武器研究、作戰指揮、軍事訓練等,尤其在我國飛行器設計相關領域的發展取得了令世界矚目的成就。
和平年代部隊的多兵種的協同作戰、作戰指揮等能力的提升模擬系統是其重要的平台支撐,作戰指揮模擬服務於作戰指揮分析或作戰指揮訓練的虛擬環境,通過滿足作戰指揮分析和訓練需求來實現價值。
量子信息、量子計算、量子通信發展迅速,復雜量子動力學系統的建模與模擬是量子力學系統行為描述的基礎,可以更好地探索和掌握量子系統的內部特性。
建模、行為描述和知識表達是模擬科學與技術的基礎,隨著智能化及智慧化發展的需要,針對模擬對象的過程建模、行為描述和屬性表達的全方位的知識獲取,已成必須。