計算機模擬

計算機模擬是應用電子計算機對系統的結構、功能和行為以及參與系統控制的人的思維過程和行為進行動態性比較逼真的模仿。它是一種描述性技術，是一種定量分析方法。通過建立某一過程和某一系統的模式，來描述該過程或該系統，然後用一系列有目的、有條件的計算機模擬實驗來刻畫系統的特徵，從而得出數量指標，為決策者提供有關這一過程或系統得定量分析結果，作為決策的理論依據。

系統就是一些具有特定功能的、相互間以一定規律聯繫著的物體所組成的一個總體。顯然，系統是一個廣泛的概念，毫無疑問它在現代科學研究和工程實踐中扮演著重要的角色。不同領域的問題均可以用系統的框架來解決。但究竟一個系統是由什麼構成的，這取決於觀測者的觀點。例如，這個系統可以是一個由一些電子部件組成的放大器；或者是一個可能包括該放大器在內的控制迴路；或者是一個有許多這樣迴路的化學處理裝置；或者是一些裝置組成的一個工廠；或者是一些工廠的聯合作業形成的系統，而世界經濟就是這個系統的環境。

一個系統可能非常複雜，也可能很簡單，因此很難給“系統”下一個確切的定義。因為這個定義不但能夠足以概括系統的各種應用，而且又能夠簡明地把這個定義應用於實際。但無論什麼系統一般均具有4個重要的性質，即整體性、相關性、有序性和動態性。

首先，必須明確系統的整體性。也就是說，它作為一個整體，各部分是不可分割的。就好像人體，它由頭、身軀、四肢等多個部分組成，如果把這些部分拆開，就不能構成完整的人體。至於人們熟悉的自動控制系統，其基本組成部分(控制對象、測量元件、控制器等)同樣缺一不可。整體性是系統的第一特性。

其次，要明確系統的相關性。相關性是指系統內部各部分之間相互以一定的規律聯繫著，它們之間的特定關係形成了具有特定性能的系統。有時系統各要素之間的關係並不是簡單的線性關係，而呈現出複雜的非線性關係。也正是由於這種非線性，才構成了我們這個多彩的世界。對於複雜的非線性關係，必須研究其複雜性與整體性。再以人體為例，人的雙眼視敏度是單眼視敏度的6～10倍。此外，雙眼有立體感，而單眼卻無此特點。這就是一種典型的非線性特徵，因此相關性是系統的第二特性，也是如今系統研究的主要問題。

除整體性和相關性外，系統還具有有序性和動態性。比如，生命是一種高度有序的結構，它

所具有的複雜功能組織，與現代化大工業生產的“裝配線”非常相似，這是一種結構上的有序性，對任何系統都是適用的。又如圖1.1.1所示，一個非平衡系統如果經過分支點A、B到達C，那麼對C態的解釋就必須暗含著對A態和B態的了解。這就是系統的動態性。

建立系統概念的目的在於深入認識並掌握系統的運動規律。因此不僅要定性地了解系統，還要定量地分析、綜合系統，以便能更準確地解決工程、自然界和現代社會中的種種複雜問題。定量地分析、綜合系統最有效的方法是建立系統的模型，並使用高效的數值計算工具和演演算法對系統的模型進行解算。

採用模型法分析系統的第一步是建立系統的數學模型，所謂數學模型就是把關於系統的本質部分信息，抽象成有用的描述形式，因此抽象是數學建模的基礎。數學在建模中扮演著十分重要的角色，馬克思說過：“一種科學只有在成功地運用數學時，才算達到完善的地步。”例如集合的概念是建立在抽象的基礎上的，共同的基礎使集合論對於建模過程非常有用。這樣，數學模型可以看成是由一個集合構造的。

數學模型的應用無論是在純科學領域還是在實際工程領域中都有著廣泛的應用，但通常認為一個數學模型有兩個主要的用途：首先，數學模型可以幫助人們不斷地加深對實際物理系統的認識，並且啟發人們去進行可以獲得滿意結果的實驗；其次，數學模型有助於提高人們對實際系統的決策和干預能力。

數學模型按建立方法的不同可分為機理模型，統計模型和混合模型。機理模型採用演繹方法，運用已知定律，用推理方法建立數學模型；統計模型採用歸納法，它根據大量實測或觀察的數據，用統計的規律估計系統的模型；混合模型是理論上的邏輯推理和實驗觀測數據的統計分析相結合的模型。按所描述的系統運動特性和運用的數學工具特徵，數學模型可分類為線性、非線性、時變、定常、連續、離散、集中參數、分佈參數、確定、隨機等系統模型。

計算機模擬是用計算機科學和技術的成果建立被模擬的系統的模型，並在某些實驗條件下對模型進行動態實驗的一門綜合性技術。它具有高效、安全、受環境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優點，已成為分析、設計、運行、評價、培訓系統（尤其是複雜系統）的重要工具。

模擬是對現實系統的某一層次抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到所需的信息，然後幫助人們對現實世界的某一層次的問題做出決策。模擬是一個相對概念，任何逼真的模擬都只能是對真實系統某些屬性的逼近。模擬是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個模擬系統的優劣。

傳統的模擬方法是一個迭代過程，即針對實際系統某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然後假設態勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結果和驗證模型，根據判斷的情況來修改模型和有關的參數。如此迭代地進行，直到認為這個模型已滿足試驗者對客觀系統的某一層次的模擬目的為止。

模型對系統某一層次特性的抽象描述包括：系統的組成；各組成部分之間的靜態、動態、邏輯關係；在某些輸入條件下系統的輸出響應等。根據系統模型狀態變數變化的特徵，又可把系統模型分為：連續系統模型——狀態變數是連續變化的；離散（事件）系統模型——狀態變化在離散時間點（一般是不確定的）上發生變化；混合型——上述兩種的混合。

計算機模擬技術和用於模擬的計算機（簡稱模擬機）都應充分反映上述的模擬的特點及滿足模擬工作者的需求。

用於模擬的計算機。20世紀50年代的模擬機大部分是以電子模擬計算機為主機實現的，在部分特殊應用領域內也有以液壓機、氣壓機或阻抗網路作為主要模擬設備的。由於電子模擬計算機的精度較差等缺點，從70年代初開始，數字模擬混合模擬機得到發展。從70年代末起，以數字機為主機的各種各樣專用和通用模擬機得到普及和推廣。由於高性能工作站、巨型機、小巨機、軟體技術和人工智慧技術取得引人矚目的進展，在80年代內人們對智能化的模擬機寄予希望，也在綜合集成數字模擬和模擬模擬的優勢的基礎上，設計出在更高層次上的數字模擬混合模擬機，在一些特定的模擬領域內，這種智能模擬機和高層次的數字模擬模擬機都取得令人鼓舞的結果。

隨計算機技術的飛速發展，在模擬機中也出現了一批很有特色的模擬工作站、小巨機式的模擬機、巨型機式的模擬機。80年代初推出的一些模擬機，SYSTEM10和SYSTEM100就是這類模擬機的代表。

為了建立一個有效的模擬系統，一般都要經歷建立模型、模擬實驗、數據處理、分析驗證等步驟。為了構成一個實用的較大規模的模擬系統，除模擬機外，還需配有控制和顯示設備。

刊名：計算機模擬

Computer Simulation

主辦：中國航天科工集團公司第十七研究所

周期：月刊

出版地：北京市

語種：中文

開本：大16開

ISSN 1006-9348

CN 11-3724/TP

郵發代號 82-773

創刊年：1984

中國期刊網來源刊

《計算機模擬》是由中國航天科工集團公司主管, 由航天科工集團十七所主辦。98年起已列入國家科技部中國科技論文統計源期刊，同時被各種文摘資料庫引錄，如中國導彈與控制文摘、電子文摘等引錄。也是全國核心期刊。內容函蓋國內、外模擬技術各領域研究的理論與技術新成果。刊出文章中近幾年來國家資金項目大約佔20%～30%左右。另外期刊質量取決於編委，我刊的編委是由模擬業界專家：院士、研究員、教授等組成。

《計算機模擬雜誌》被以下資料庫收錄：中國科學引文資料庫(CSCD—2008)。

《計算機模擬雜誌》期刊榮譽：Caj-cd規範獲獎期刊。

本刊組織的欄目有：模擬技術綜述、軍事領域模擬、人工智慧與系統分析、航空、航天領域模擬、化工領域模擬、汽車模擬、分佈互動式實時模擬、模擬應用與研究、過程的建模與驗證、模擬培訓系統、虛擬模擬、模擬方法與演演算法等20多個欄目。

辦刊宗旨：《計算機模擬》雜誌提供有關於論文查詢、模擬活動的動態、模擬產品展示、模擬用戶需求等。如今，發展我國模擬技術，勇攀世界科技高峰，業已成為模擬界的行動口號。整個科技界都要按照自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來的要求，以求真務實的科學態度和只爭朝夕的奮鬥精神，為建設創新型國家作出不懈努力。因此，本站和《計算機模擬》雜誌進一步要將自身打造成為一個有利於自主創新的園地，促進模擬技術交流和發展。

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11、正文要求結構嚴謹、問題集中，論點明確，敘述精闢、文字簡練、語句通暢，無錯別字，篇幅短小精悍[文章的長度應在5000至6000字（A4紙五號字五頁左右）]。