EMULATION

利用模型復現實際系統中發生的本質過程，並通過對系統模型的實驗來研究存在的或設計中的系統，又稱模擬。這裡所指的模型包括物理的和數學的，靜態的和動態的，連續的和離散的各種模型。所指的系統也很廣泛，包括電氣、機械、化工、水力、熱力等系統，也包括社會、經濟、生態、管理等系統。當所研究的系統造價昂貴、實驗的危險性大或需要很長的時間才能了解系統參數變化所引起的後果時，模擬是一種特別有效的研究手段。模擬的重要工具是計算機。模擬與數值計算、求解方法的區別在於它首先是一種實驗技術。模擬過程包括建立模擬模型和進行模擬實驗兩個主要步驟。

20世紀初模擬技術已得到應用。例如在實驗室中建立水利模型，進行水利學方面的研究。40～50年代航空、航天和原子能技術的發展推動了模擬技術的進步。60年代計算機技術的突飛猛進，為模擬技術提供了先進的工具，加速了模擬技術的發展。

利用計算機實現對於系統的模擬研究不僅方便、靈活，而且也是經濟的。因此計算機模擬在模擬技術中佔有重要地位。50年代初，連續系統的模擬研究絕大多數是在模擬計算機上進行的。50年代中，人們開始利用數字計算機實現數字模擬。計算機模擬技術遂向模擬計算機模擬和數字計算機模擬兩個方向發展。在模擬計算機模擬中增加邏輯控制和模擬存儲功能之後，又出現了混合模擬計算機模擬，以及把混合模擬計算機和數字計算機聯合在一起的混合計算機模擬。在發展模擬技術的過程中已研製出大量模擬程序包和模擬語言。70年代後期，還研製成功專用的全數字并行模擬計算機（見全數字模擬計算機）。

模擬可以按不同原則分類：①按所用模型的類型（物理模型、數學模型、物理－數學模型）分為物理模擬、計算機模擬（數學模擬）、半實物模擬；②按所用計算機的類型（模擬計算機、數字計算機、混合計算機）分為模擬模擬、數字模擬和混合模擬；③按模擬對象中的信號流（連續的、離散的）分為連續系統模擬和離散系統模擬；④按模擬時間與實際時間的比例關係分為實時模擬（模擬時間標尺等於自然時間標尺）、超實時模擬（模擬時間標尺小於自然時間標尺）和亞實時模擬（模擬時間標尺大於自然時間標尺）；⑤按對象的性質分為宇宙飛船模擬、化工系統模擬、經濟系統模擬等。

模擬技術得以發展的主要原因，是它所帶來的巨大社會經濟效益。50年代和60年代模擬主要應用於航空、航天、電力、化工以及其他工業過程式控制制等工程技術領域。在航空工業方面，採用模擬技術使大型客機的設計和研製周期縮短20％。利用飛行模擬器在地面訓練飛行員，不僅節省大量燃料和經費（其經費僅為空中飛行訓練的十分之一），而且不受氣象條件和場地的限制。此外，在飛行模擬器上可以設置一些在空中訓練時無法設置的故障，培養飛行員應付故障的能力。訓練模擬器所特有的安全性也是模擬技術的一個重要優點。在航天工業方面，採用模擬實驗代替實彈試驗可使實彈試驗的次數減少80％。在電力工業方面採用模擬系統對核電站進行調試、維護和排除故障，一年即可收回建造模擬系統的成本。現代模擬技術不僅應用於傳統的工程領域，而且日益廣泛地應用於社會、經濟、生物等領域，如交通控制、城市規劃、資源利用、環境污染防治、生產管理、市場預測、世界經濟的分析和預測、人口控制等。對於社會經濟等系統，很難在真實的系統上進行實驗。因此，利用模擬技術來研究這些系統就具有更為重要的意義。