計(jì)算機(jī)仿真作為剖析和研究系統(tǒng)運(yùn)行行為、揭示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種重要手段和方式，隨著系統(tǒng)科學(xué)研究的深入、控制理論、計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科。近些年來(lái)，隨著信息處理技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使仿真技術(shù)得到迅速發(fā)展。本文按照作者的研究體會(huì)，企圖從仿真的涵義入手，討論現(xiàn)代仿真方式、建模方式、仿真算法、可效度研究等，為在系統(tǒng)仿真中合理、有效地運(yùn)行仿真新技巧和新技術(shù)做一些探求。
仿真技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)并通過(guò)構(gòu)建模型進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一門多學(xué)科綜合性技術(shù)。它是它具有經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用、安全、可多次重用的優(yōu)點(diǎn)。
仿真是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某一層次具象屬性的模仿。人們借助這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，從中得到所需的信息，之后幫助人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的某一層次的問(wèn)題作出決策。仿真是一個(gè)相對(duì)概念，任何逼真的仿真都只能是對(duì)真實(shí)系統(tǒng)個(gè)別屬性的迫近。仿真是有層次的，既要針對(duì)所欲處理的客觀系統(tǒng)的問(wèn)題，又要針對(duì)提出處理者的需求層次，否則很難評(píng)價(jià)一個(gè)仿真系統(tǒng)的好壞。
傳統(tǒng)的仿真方式是一個(gè)迭代過(guò)程，即針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)某一層次的特點(diǎn)（過(guò)程），具象出一個(gè)模型，之后假定態(tài)勢(shì)（輸入），進(jìn)行試驗(yàn)，由試驗(yàn)者判讀輸出結(jié)果和驗(yàn)證模型，依據(jù)判定的情況來(lái)更改模型和有關(guān)的參數(shù)。這么迭代地進(jìn)行仿真物理實(shí)驗(yàn)室電腦，直至覺(jué)得這個(gè)模型已滿足試驗(yàn)者對(duì)客觀系統(tǒng)的某一層次的仿真目的為止。
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)原理
“仿真是一種基于模型的活動(dòng)”，它涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。成功進(jìn)行仿真研究的關(guān)鍵是有機(jī)、協(xié)調(diào)地組織施行仿真全生命周期的各種活動(dòng)。這兒的“各類活動(dòng)”，就是“系統(tǒng)建模”、“仿真建模”、“仿真實(shí)驗(yàn)”，而聯(lián)系那些活動(dòng)的要素是“系統(tǒng)”、“模型”、“計(jì)算機(jī)”。其中：系統(tǒng)是研究的對(duì)象，模型是系統(tǒng)的具象，仿真是通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)來(lái)達(dá)到研究的的。要素與活動(dòng)的關(guān)系如圖所示：
物理模型將研究對(duì)象的實(shí)質(zhì)具象下來(lái)，計(jì)算機(jī)再來(lái)處理那些經(jīng)過(guò)具象的物理模型，并通過(guò)輸出這種模型的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)詮釋研究對(duì)象的個(gè)別特質(zhì)，其實(shí)，這些詮釋可以是三維立體的。因?yàn)槿S顯示愈發(fā)清晰直觀，已為越來(lái)越多的研究者所采用。通過(guò)對(duì)這種輸出量的剖析，就可以愈發(fā)清楚的認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。通過(guò)這個(gè)關(guān)系還可以看出，物理建模的精準(zhǔn)程度是決定計(jì)算機(jī)仿真精度的最關(guān)鍵誘因。
從模型這個(gè)角度出發(fā)，可以將計(jì)算機(jī)仿真的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)大的步驟：模型的構(gòu)建、模型的轉(zhuǎn)換和模型的仿真實(shí)驗(yàn)。
模型的構(gòu)建
對(duì)于所研究的對(duì)象或問(wèn)題，首先須要依照仿真所要達(dá)到的目的具象出一個(gè)確定的系統(tǒng)，而且要給出這個(gè)系統(tǒng)的邊界條件和約束條件。在這以后，須要借助各類相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，把所具象下來(lái)的系統(tǒng)用物理的表達(dá)式描述下來(lái)，描述的內(nèi)容，就是所謂的“數(shù)學(xué)模型”。這個(gè)模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的核心。
系統(tǒng)的物理模型按照時(shí)間關(guān)系可界定為靜態(tài)模型、連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)模型、離散時(shí)間動(dòng)態(tài)模型和混和時(shí)間動(dòng)態(tài)模型;按照系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化形式可界定為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散風(fēng)波系統(tǒng)模型。
模型的轉(zhuǎn)換
所謂模型的轉(zhuǎn)換，即是對(duì)上一步具象下來(lái)的物理表達(dá)式通過(guò)各類適當(dāng)?shù)乃惴ê陀?jì)算機(jī)語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)才能處理的方式，這些方式所表現(xiàn)的內(nèi)容，就是所謂的“仿真模型”。這個(gè)模型是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，既可以自行開(kāi)發(fā)一個(gè)新的系統(tǒng)，也可以運(yùn)用現(xiàn)今市場(chǎng)上已有的仿真軟件。
模型的仿真實(shí)驗(yàn)
將上一步得到的仿真模型載入計(jì)算機(jī)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)運(yùn)行仿真模型，得到一系列的仿真結(jié)果，這就是所謂的“模型的仿真實(shí)驗(yàn)”。
仿真技術(shù)發(fā)展歷程
作為一種非常有效的研究手段，20世紀(jì)初仿真技術(shù)已得到應(yīng)用。諸如在實(shí)驗(yàn)室中建立水利模型，進(jìn)行水利學(xué)方面的研究。
40～50年代民航、航天和原子能技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了仿真技術(shù)的進(jìn)步。60年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為仿真技術(shù)提供了先進(jìn)的工具，加速了仿真技術(shù)的發(fā)展。借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)的仿真研究除了便捷、靈活，并且也是經(jīng)濟(jì)的。因而計(jì)算機(jī)仿真在仿真技術(shù)中占有重要地位。
50年代初，連續(xù)系統(tǒng)的仿真研究絕大多數(shù)是在模擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的。50年代中期，人們開(kāi)始借助數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)遂向模擬計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真兩個(gè)方向發(fā)展。在模擬計(jì)算機(jī)仿真中降低邏輯控制和模擬儲(chǔ)存功能以后，又出現(xiàn)了混和模擬計(jì)算機(jī)仿真，以及把混合模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)聯(lián)合在一起的混和計(jì)算機(jī)仿真。在發(fā)展仿真技術(shù)的過(guò)程中已研發(fā)出大量仿真程序包和仿真語(yǔ)言。
70年代后期，還研發(fā)成功專用的全數(shù)字并行仿真計(jì)算機(jī)。仿真技術(shù)來(lái)自于軍事領(lǐng)域，但它除了用于軍事領(lǐng)域，在許多非軍事領(lǐng)域也到了廣泛的應(yīng)用。諸如：在軍事領(lǐng)域中的訓(xùn)練仿真;商業(yè)領(lǐng)域中的商業(yè)活動(dòng)預(yù)測(cè)、決策、規(guī)劃、評(píng)估;工業(yè)領(lǐng)域中的工業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃、研制、評(píng)估及模擬訓(xùn)練;農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃、研制、評(píng)估，洪災(zāi)預(yù)報(bào)、環(huán)境保護(hù);在交通領(lǐng)域中的駕駛模擬訓(xùn)練和交通管理中的應(yīng)用;醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的臨床確診及醫(yī)用圖象辨識(shí)等。
仿真技術(shù)的種類
仿真建模
仿真建模是一門構(gòu)建仿真模型并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。建模活動(dòng)是在忽視次要誘因及不可檢測(cè)變量的基礎(chǔ)上，用化學(xué)或物理的方式對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行描述，因而獲得實(shí)際系統(tǒng)的簡(jiǎn)化或近似反映。
面向?qū)ο蟮姆抡?span style="display:none">Qg3物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
面向?qū)ο蠓抡媸钱?dāng)前仿真研究領(lǐng)域中最引人關(guān)注的研究方向之一，面向?qū)ο蠓抡婢褪菍⒚嫦驅(qū)ο蟮姆绞綉?yīng)用到計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域中，以形成面向?qū)ο蟮姆抡嫦到y(tǒng)。
智能仿真
智能仿真是把以知識(shí)為核心、人類思維行為作背景的智能技術(shù)引入整個(gè)建模與仿真過(guò)程，構(gòu)造智能仿真平臺(tái)。智能仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)途徑是人工智能與仿真技術(shù)的集成化。仿真技術(shù)與人工智能技術(shù)的結(jié)合，即所謂的智能化仿真;仿真模型中知識(shí)的抒發(fā)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，是在綜合仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、傳感技術(shù)等多種學(xué)科技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展上去的，其核心是建模與仿真，通過(guò)構(gòu)建模型，對(duì)人、物、環(huán)境及其互相關(guān)系進(jìn)行本質(zhì)的描述，并在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
分布仿真技術(shù)
分布仿真技術(shù)作為仿真技術(shù)的最新發(fā)展成果，它在高層體系結(jié)構(gòu)上（HLA，highlevel），構(gòu)建了一個(gè)在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)分布在不同地域上的各類仿真系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互操作和重用的框架及規(guī)范。HLA的基本思想就是使用面向?qū)ο蟮姆绞皆O(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不同層次和細(xì)度的對(duì)象模型，來(lái)獲得仿真部件和仿真系統(tǒng)高層次上的互操作性與可重用性。
云仿真技術(shù)
云仿真的概念是按照“云估算”的理念提出來(lái)的。云估算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)路以按需、易擴(kuò)充的形式獲得所需的服務(wù)。這些服務(wù)可以是與軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是其他任意的服務(wù)，包括仿真服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等特點(diǎn)。云仿真指通過(guò)網(wǎng)路以按需、易擴(kuò)充的形式獲得所需的仿真服務(wù)。
云仿真平臺(tái)是一種新型的網(wǎng)路化建模與仿真平臺(tái)，是仿真網(wǎng)格的進(jìn)一步發(fā)展。它以應(yīng)用領(lǐng)域的需求為背景，基于云估算理念，綜合應(yīng)用各種技術(shù)，包括復(fù)雜系統(tǒng)模型技術(shù)、高性能估算技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各種資源安全地按需共享與重用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上資源多用戶按需協(xié)同互操作，從而支持工程與非工程領(lǐng)域內(nèi)的仿真系統(tǒng)工程。
仿真技術(shù)新熱點(diǎn)
近些年來(lái)，因?yàn)閱?wèn)題域的擴(kuò)充和仿真支持技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)仿真方式學(xué)旨在于更自然地抽取事物的屬性特點(diǎn)，尋求使模型研究者更自然地參與仿真活動(dòng)的方式，等等。在這種探求的促進(jìn)下，生長(zhǎng)了一批新的研究熱點(diǎn)：
1、面向?qū)ο蠓抡妫簭娜祟愓J(rèn)識(shí)世界模式出發(fā)，使問(wèn)題空間和求解空間相一致，提供更自然直觀，且具可維護(hù)性和可重用性的系統(tǒng)仿真框架。
2、定性仿真：用于復(fù)雜系統(tǒng)的研究，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的定量數(shù)字仿真的局限，仿真領(lǐng)域引入定性研究方式將拓展其應(yīng)用。定性仿真力求非數(shù)字化，以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為剖析和結(jié)果輸出，通過(guò)定性模型推論系統(tǒng)定性行為描述。
3、智能仿真：是以知識(shí)為核心和人類思維行為作背景的智能技術(shù)，引入整個(gè)建模與仿真過(guò)程，構(gòu)造各處基本知識(shí)的仿真系統(tǒng)（KnowledgeBasedKBSS）,即智能仿真平臺(tái)。智能仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)途徑是人工智能（如專家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模式辨識(shí)、神經(jīng)網(wǎng)路等）與仿真技術(shù)（如仿真模型、仿真算法、仿真語(yǔ)言、仿真軟件等）的集成化。為此，近些年來(lái)各類智能算法，如模糊算法、神經(jīng)算法、遺傳算法的探求也產(chǎn)生了智能建模與仿真中的一些研究熱點(diǎn)。
4、分布交互仿真：是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路將分散在各地的仿真設(shè)備互連，構(gòu)成時(shí)間與空間相互偶合的虛擬仿真環(huán)境。實(shí)現(xiàn)分布交互仿真的關(guān)鍵技術(shù)是：網(wǎng)路技術(shù)、支撐環(huán)境技術(shù)、組織和管理。其中網(wǎng)路技術(shù)是實(shí)現(xiàn)分布交互仿真的基礎(chǔ)，支撐環(huán)境技術(shù)是分布交互仿真的核心，組織和管理是建立分布交互仿真的訊號(hào)。
5、可視化仿真：用以為數(shù)值仿真過(guò)程及結(jié)果降低文本提示、圖形、圖象、動(dòng)畫表現(xiàn)，使仿真過(guò)程愈發(fā)直觀，結(jié)果更容易理解，并能驗(yàn)證仿真過(guò)程是否正確。近些年來(lái)還提出了動(dòng)漫仿真（AAS）,主要用于系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建以后動(dòng)漫顯示，所以原則上仍屬于可視化仿真。
6、多媒體仿真：它是在可視化仿真的基礎(chǔ)上再加入聲音，就可以得到視覺(jué)和觸覺(jué)媒體組合的多媒體仿真。
7、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真：是在多媒體仿真的基礎(chǔ)上指出三維動(dòng)漫、交互功能，支持觸、嗅、味知覺(jué)，就得到了VR仿真系統(tǒng)。
現(xiàn)代仿真技術(shù)
現(xiàn)代仿真技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)展是將仿真活動(dòng)擴(kuò)充到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同環(huán)境中。Oren將上述思想加以總結(jié)，提出了現(xiàn)代仿真方式的概念框架。
概念框架圖中的“仿真問(wèn)題描述”對(duì)應(yīng)于“仿真建模”;“行為形成”對(duì)應(yīng)于“仿真實(shí)驗(yàn)”，只是將仿真輸出獨(dú)立于行為形成;“模型行為及其處理”相應(yīng)于輸出處理。
現(xiàn)代仿真技術(shù)的重要進(jìn)展主要彰顯
1、系統(tǒng)建模方面
傳統(tǒng)上，多通過(guò)實(shí)驗(yàn)辯識(shí)來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)模型。近十幾年來(lái)，系統(tǒng)辯識(shí)技術(shù)得到急速發(fā)展。在辯識(shí)方式上有頻域法、頻域法、相關(guān)剖析法、最小二除法等;在技術(shù)手段上有系統(tǒng)辯識(shí)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)辯識(shí)、系統(tǒng)模型參數(shù)辯識(shí)、系統(tǒng)模型檢驗(yàn)等。除此之外，近些年來(lái)還提出了用仿真方式確定實(shí)際系統(tǒng)模型的方式;基于模型庫(kù)的結(jié)構(gòu)化建模方式：面向?qū)ο蠼７绞降取７浅Ｊ菍?duì)象建模，可在泛型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型的拼合與重用。
2、仿真建模方面
不僅適應(yīng)計(jì)算機(jī)軟、硬件環(huán)境的發(fā)展而不斷研究新算法和開(kāi)發(fā)新軟件外，現(xiàn)代仿真技術(shù)采用模型與實(shí)驗(yàn)分離技術(shù)，即模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（data）。將模型分為參數(shù)模型和參數(shù)值，便于增強(qiáng)仿真的靈活性和運(yùn)行效率。
3、仿真實(shí)驗(yàn)方面
現(xiàn)代仿真技術(shù)將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)分開(kāi)。其中，實(shí)驗(yàn)架拿來(lái)定義條件，包括模型參數(shù)、輸入變量、觀測(cè)變量、初始條件、輸出說(shuō)明。這樣，當(dāng)須要不同方式的輸出時(shí)，毋須重新更改仿真模型，甚至毋須重新仿真運(yùn)行。正是因?yàn)楝F(xiàn)代仿真方式學(xué)的完善，非常是模擬可重用性（）、面向?qū)ο蠓绞剑ǎ┖蛻?yīng)用集成（App）等新技術(shù)的應(yīng)用，促使仿真、建模與實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一到一個(gè)集成環(huán)境這中，構(gòu)成一個(gè)和諧的人機(jī)交互界面。
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展方向
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也在不斷的發(fā)展之中。如借助網(wǎng)路技術(shù)實(shí)現(xiàn)異地仿真、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行的虛擬制造等。
網(wǎng)路化仿真
如今早已開(kāi)發(fā)下來(lái)的仿真系統(tǒng)，多數(shù)不能互相兼容，可移植性差，實(shí)現(xiàn)共享困難。較之于開(kāi)發(fā)的高成本和長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)在物未盡其用。解決這種問(wèn)題，第一就是采用兼容性好的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編撰仿真系統(tǒng)，第二就是采用網(wǎng)路化技術(shù)實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)共享。尤其是前者，在將來(lái)的仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中有著重要地位。實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)的網(wǎng)路共享，既可以在一定程度上防止重復(fù)開(kāi)發(fā)以節(jié)省社會(huì)資源，又可以通過(guò)適當(dāng)收費(fèi)以補(bǔ)償部份開(kāi)發(fā)成本。
虛擬制造技術(shù)
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的另一大方向就是在虛擬制造技術(shù)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展上去的一種先進(jìn)制造技術(shù)。它借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品出廠以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制等制造的本質(zhì)。這促使制造技術(shù)不再主要依靠經(jīng)驗(yàn)，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)制造的全方位預(yù)測(cè)，為機(jī)械制造領(lǐng)域開(kāi)辟了一個(gè)寬廣的新天地。
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)仿真的用途十分廣泛早已滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，不斷推動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展，為各行各業(yè)注入了一股新的活力。
交通領(lǐng)域
交通是由人、車、路和環(huán)境構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜人機(jī)系統(tǒng)，車禍的誘發(fā)誘因是多方面誘因的綜合。交通安全的評(píng)價(jià)，應(yīng)當(dāng)充分考慮人、車、路和環(huán)境諸方面誘因的作用和影響。本交通安全仿真是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的方式。該評(píng)價(jià)體系是通過(guò)構(gòu)建虛擬環(huán)境，并在這個(gè)虛擬環(huán)境中設(shè)計(jì)各類車禍誘發(fā)誘因，并對(duì)某區(qū)域和某路段的交通安全水平進(jìn)行全過(guò)程（設(shè)計(jì)后，施工中，營(yíng)運(yùn)后）的跟蹤和評(píng)價(jià)。
交通安全仿真及評(píng)價(jià)系統(tǒng)的核心部份就是計(jì)算機(jī)的仿真。該仿真過(guò)程不同與傳統(tǒng)的數(shù)值仿真，它是一種可視化的仿真。比如，對(duì)某路段的交通安全評(píng)價(jià)，不僅使用傳統(tǒng)的絕對(duì)數(shù)法和車禍率法來(lái)評(píng)價(jià)外，再將交通參與者的感知和行為也考慮進(jìn)去。在該虛擬環(huán)境中，可以選擇不同的運(yùn)載工具，設(shè)置不同的交通環(huán)境，以交通參與者或第二者的角度來(lái)進(jìn)行車禍的可能性試驗(yàn)與剖析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)路段的安全性的評(píng)價(jià)。同時(shí)為交通沒(méi)施的建設(shè)和改進(jìn)提供了根據(jù)，為交通車禍剖析提供了一種新的方式。
制造領(lǐng)域
車輛制造是機(jī)械行業(yè)的一個(gè)重要組成部份。它有好多實(shí)驗(yàn)課題，難度大、實(shí)地成本高，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的引入，有效的減輕了這一方面的問(wèn)題。如底盤方面，裝甲兵工程大學(xué)機(jī)械系的畢小平院士等完善了多缸汽油機(jī)起動(dòng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真模型，其仿真結(jié)果與實(shí)際檢測(cè)值比較吻合，可用于多缸汽油機(jī)的起動(dòng)性能仿真。四川理工學(xué)院的蔡憶昔實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)食道內(nèi)二氧化碳流動(dòng)的動(dòng)態(tài)仿真，直觀描述了瞬態(tài)過(guò)程，為多缸底盤換氣過(guò)程的研究提供了有效的技巧。車輛紊流方面，華南理工學(xué)院信息大學(xué)的呂明忠博士等成功的模擬出了車輛尾紊流的氣流分離和拖曳渦現(xiàn)象，完善了兩種車型的車輛外紊流空氣動(dòng)熱學(xué)模型，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，取得了滿意結(jié)果。碰撞實(shí)驗(yàn)方面，杭州學(xué)院動(dòng)力機(jī)械及汽車工程研究所的詹樟松博士依據(jù)車輛碰撞的車禍形態(tài)與乘員傷害之間的規(guī)律，構(gòu)建了乘員動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的物理模型，并開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的仿真軟件，該系統(tǒng)可部份取代實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行車輛被動(dòng)安全性能的研究。其他方面，比如，車輛工程大學(xué)的熊堅(jiān)對(duì)車輛的剎車過(guò)程進(jìn)行了仿真研究，一汽大眾車輛有限公司的姚革等通過(guò)仿真研究了車輛轉(zhuǎn)向的輕便性問(wèn)題等
教育領(lǐng)域
計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)又稱計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)或計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)，是近幾年在計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)中開(kāi)辟的新領(lǐng)域。它通過(guò)計(jì)算機(jī)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和中學(xué)生的操作有機(jī)地融合為一體，產(chǎn)生了一部活的、可操作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教科書和按照須要在頓時(shí)構(gòu)建的模擬實(shí)驗(yàn)室。
計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)打破了教與學(xué)、理論與實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)與課外的界限，它更加大調(diào)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)方式，更指出實(shí)驗(yàn)者的主動(dòng)學(xué)習(xí);通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，中學(xué)生對(duì)化學(xué)思想、方法、儀器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理的理解，都可以達(dá)到訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的目的，提高了中學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，增強(qiáng)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的水平。目前，模擬實(shí)驗(yàn)已成為現(xiàn)代化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要手段。
計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)用了人工智能、控制理論和班主任專家系統(tǒng)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)儀器完善其內(nèi)在模型，用計(jì)算機(jī)可操作的仿真方法，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
計(jì)算機(jī)仿真的發(fā)展，經(jīng)歷了簡(jiǎn)單原型、物理模型、通用編程語(yǔ)言、仿真專用語(yǔ)言、仿真結(jié)果的動(dòng)態(tài)顯示及可視化交互式仿真等一系列階段。計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展與應(yīng)用的歷程仿真物理實(shí)驗(yàn)室電腦，就是在實(shí)際應(yīng)用需求的牽引下，在不斷涌現(xiàn)出與發(fā)展的相關(guān)新技術(shù)的促進(jìn)下，融合新的建模與仿真方式學(xué)而不斷發(fā)展起來(lái)的。
目前，無(wú)論在科學(xué)研究還是技術(shù)開(kāi)發(fā)甚或工業(yè)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)仿真方式都顯示出強(qiáng)悍的威力。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的急速發(fā)展，多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、面向?qū)ο蠓绞健⒖梢暬c圖形界面等方面皆取得了巨大進(jìn)展，對(duì)系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的發(fā)展亦相應(yīng)地形成了廣泛與深刻的影響。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的區(qū)別？
虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽(tīng)、嗅覺(jué)等覺(jué)得，使人作為參與者通過(guò)適當(dāng)裝置，自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。使用者進(jìn)行位置聯(lián)通時(shí)，筆記本可以立刻進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回形成臨場(chǎng)感。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。
概括地說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)是人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新形式，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛越。
虛擬現(xiàn)實(shí)中的“現(xiàn)實(shí)”是泛稱在數(shù)學(xué)意義上或功能意義上存在于世界上的任何事物或環(huán)境，它可以是實(shí)際上可實(shí)現(xiàn)的，也可以是實(shí)際上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的或根本難以實(shí)現(xiàn)的。而“虛擬”是指用計(jì)算機(jī)生成的意思。為此，虛擬現(xiàn)實(shí)是指用計(jì)算機(jī)生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過(guò)使用各類特殊裝置將自己“投射”這個(gè)環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)特殊的目的，即人是這些環(huán)境的主宰。