淺析計算機仿真技術(shù)及其應(yīng)用

張鵬

摘 要：仿真技術(shù)是計算機仿真技術(shù)的簡稱，它結(jié)合了多個領(lǐng)域的技術(shù)，為我國許多領(lǐng)域提供了技術(shù)支持，對于我國多個領(lǐng)域的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。相對于其他計算機技術(shù)，仿真技術(shù)對計算機硬件的要求更高，實施步驟更加嚴(yán)謹(jǐn)，流程也更加規(guī)范。根據(jù)相關(guān)資料表述，仿真技術(shù)已經(jīng)成為了當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的計算機技術(shù)，它將一些虛擬的圖形或者信息在計算機上具象化，使人們更好地對產(chǎn)品進行直觀判斷和修正。仿真技術(shù)最重要的意義在于，將人腦中的虛擬數(shù)據(jù)和參數(shù)轉(zhuǎn)化為計算機中的具體圖形和全景影像，實現(xiàn)了抽象物質(zhì)的具象化。文章從高中生的角度出發(fā)，結(jié)合相關(guān)專業(yè)知識，對計算機仿真技術(shù)及其應(yīng)用作一個淺析。

關(guān)鍵詞：計算機；仿真技術(shù)；應(yīng)用；高中生

與發(fā)達國家相比，我國計算機仿真技術(shù)出現(xiàn)的時間較晚，普及的時間也較短，沒有形成完善成熟的技術(shù)體系和管理體系，卻依舊對我國各個領(lǐng)域的發(fā)展有著極為重要的推進作用。仿真技術(shù)如今已經(jīng)在人們生活的多個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，使人們能夠以一種模擬的方式去作出最正確的決策，達到節(jié)省時間成本和人力成本的效果，促進社會經(jīng)濟的高速有序發(fā)展。

一、計算機仿真技術(shù)的實現(xiàn)步驟

計算機仿真技術(shù)是一門至關(guān)重要的模擬技術(shù)，它能夠?qū)⒁恍?shù)學(xué)參數(shù)和原始數(shù)據(jù)運用在計算機程序中，計算機程序通過這些數(shù)學(xué)參數(shù)或原始數(shù)據(jù)將三維圖形或是立體圖像投影的生成，人們能夠直觀地通過圖形作出有效準(zhǔn)確的判斷和決策，最大限度地節(jié)省了人們時間和精力。要想全面客觀計算機仿真技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用，首先要知道仿真技術(shù)產(chǎn)品的實現(xiàn)步驟，了解仿真技術(shù)如何對原始數(shù)據(jù)與相關(guān)數(shù)學(xué)參數(shù)實現(xiàn)，才能夠更加深入清晰的理解仿真技術(shù)在多個領(lǐng)域中的應(yīng)用?？偟膩碚f，仿真技術(shù)有三大步驟，以下分別對這三個步驟進行逐一介紹：

（1）建立數(shù)據(jù)模型。建立數(shù)據(jù)模型是計算機仿真技術(shù)的初始步驟。實現(xiàn)仿真技術(shù)的首要條件就是建立數(shù)據(jù)模型，這就要求工作人員必須收集有效科學(xué)的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)特定的數(shù)學(xué)方法將這些數(shù)據(jù)建立模型。只有將數(shù)學(xué)模型正確有效地建立起來，才能夠獲得研究所需要的原始數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進一步地轉(zhuǎn)化為三維圖形或是立體圖形。這些特定的數(shù)學(xué)方法包括歸納法、演繹推理法等等，通過發(fā)現(xiàn)這些基本數(shù)據(jù)中的最原始規(guī)律，使這些數(shù)據(jù)建立科學(xué)合理的數(shù)據(jù)模型，再將這些模型進一步地演化。需要注意的是，完成這一步驟就需要建立特定的數(shù)據(jù)模型，絕不能夠忽視了各種規(guī)律而采用不符合數(shù)學(xué)要求的歸納方法，最終難以對數(shù)據(jù)進行有效地仿真。

（2）實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型。實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型是計算機仿真技術(shù)產(chǎn)品的最關(guān)鍵步驟。實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型可謂承上啟下，是對一種特定程序的有效實現(xiàn)。換句話說，數(shù)學(xué)模型的建立其實是數(shù)據(jù)模型的程序化與規(guī)范化，將數(shù)學(xué)模型建立，等同于將數(shù)學(xué)模型編制成一種可用的程序。實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型，就相當(dāng)于將仿真算法和仿真程序編制出來，是實現(xiàn)仿真實驗的前提，如果沒有數(shù)學(xué)模型的支持，那么仿真試驗將沒有辦法進行。事實上，傳統(tǒng)的模型是非常復(fù)雜，非常繁瑣的，數(shù)學(xué)模型則較為簡單和有效，為實現(xiàn)仿真實驗打下了良好的基礎(chǔ)。

（3）進行仿真實驗。進行仿真實驗是計算機仿真技術(shù)的最重要步驟。仿真實驗其實并不復(fù)雜，人們只需要使用特定的計算機程序，將數(shù)學(xué)模型載入其中，就能夠?qū)⑦@些數(shù)學(xué)參數(shù)和數(shù)據(jù)用最三維圖形或是立體圖形的方式表達出來。這一步驟的實現(xiàn)，使仿真模型能夠被人們直觀地了解，為仿真實驗提供了有效的技術(shù)基礎(chǔ)。在工業(yè)生產(chǎn)的多個領(lǐng)域中，人們不斷地用仿真實驗去得出相應(yīng)地數(shù)據(jù)，對成果加以總結(jié)和修正，不斷地改進相關(guān)的技術(shù)，為該領(lǐng)域的進步打下了良好的基礎(chǔ)。

二、計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用

仿真技術(shù)需要先建立數(shù)據(jù)模型，再實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型，最后進行多次仿真實驗，對實驗之后的數(shù)據(jù)加以總結(jié)或進行不斷地修正。仿真技術(shù)幾乎不會被運用到日常生活中，因為這種技術(shù)對人們的日常生活沒有太大的幫助。仿真技術(shù)的主要作用是為生產(chǎn)領(lǐng)域提供技術(shù)支持，因此仿真技術(shù)在人們生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用極為廣泛。計算機仿真技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常頻繁，在多個生產(chǎn)領(lǐng)域均有應(yīng)用，以下列舉三個生產(chǎn)領(lǐng)域進行分析和說明：

（一）軍事領(lǐng)域

軍事領(lǐng)域是我國最早應(yīng)用仿真技術(shù)的重要領(lǐng)域。由于軍事領(lǐng)域涉及到的技術(shù)太多太多，如軍事武器的設(shè)計、生產(chǎn)、研發(fā)以及使用和維護，如果沒有仿真技術(shù)的支持，那么政府即便花費無數(shù)的人力、物力和財力也沒有辦法快速發(fā)展軍事領(lǐng)域。事實上，仿真技術(shù)為軍事領(lǐng)域的各個流程提供了一種模擬路徑，使其在采用數(shù)據(jù)之后，使用仿真實驗不斷地對這些武器的生產(chǎn)和研發(fā)進行修正與管理，最終得出最精確的參數(shù)和最準(zhǔn)確的決策。

（二）教育教學(xué)領(lǐng)域

仿真技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域也有著極為重要的應(yīng)用。相對于軍事領(lǐng)域，仿真技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域顯得沒有那么重要，僅僅是為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)知識。傳統(tǒng)的課堂沒有仿真技術(shù)的支持，教師沒有辦法把抽象的概念轉(zhuǎn)化為具象的信息，學(xué)生難以直觀有效地了解授課內(nèi)容。采用了仿真技術(shù)以后，教師能夠?qū)⑦@些概念和信息轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w直觀的圖形，使學(xué)生能夠直觀地了解和有效地接收這些信息，提升自己的理科水平。

（三）工業(yè)領(lǐng)域

工業(yè)領(lǐng)域也是非常依賴計算機仿真技術(shù)的一大領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域中，產(chǎn)品的生產(chǎn)同樣包括許多個環(huán)節(jié)，如果對所有設(shè)計的產(chǎn)品加以生產(chǎn)，那么將花費無數(shù)的時間和人力財力，明顯是不劃算的。仿真技術(shù)支持工業(yè)領(lǐng)域的工作人員反復(fù)進行仿真實驗，通過仿真實驗得到許多有用的數(shù)據(jù)和參數(shù)，并對這些產(chǎn)品加以修正和改進，最終研制出更加理想的產(chǎn)品。仿真技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，極大降低了工業(yè)生產(chǎn)的成本，也減少了工業(yè)污染的產(chǎn)生，使產(chǎn)品更具經(jīng)濟性和安全性。

綜上所述，仿真技術(shù)雖然沒有在日常生活中被人們頻繁使用，卻在生產(chǎn)領(lǐng)域被人們廣泛應(yīng)用。在軍事領(lǐng)域、教育教學(xué)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域等多個領(lǐng)域中，人們均用仿真技術(shù)對產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、研制以及使用等多個流程進行模擬實驗，得到有用的數(shù)學(xué)參數(shù)，并將產(chǎn)品不斷優(yōu)化和改進。仿真技術(shù)是生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)支持，極大促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，未來的仿真技術(shù)將更加先進，將更好地造福人類。

參考文獻：

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