
仿真科学与技术
仿真科学与技术是以建模与仿真理论为基础,建立并利用模型,用计算机系统,物理效应设备及仿真器作为工具,对对象进行分析,设计,运行和评估的一门 综合性,交叉性学科。
基本介绍
- 中文名:仿真科学与技术
- 基础:建模与仿真理论
- 作用:建立并利用模型
- 阶段:初级阶段等
套用领域
仿真已成为人类认识和改造客观世界的重要方法,在一些关係到国家实力和安全的关键领域,如航空航天、信息、生物、材料、能源、先进制造、农业、教育、军事、交通和医学等,发挥着不可或缺的作用。仿真科学与技术是工业社会由机械化向信息化时代前进中产生的新学科。它的发展经历了4个阶段。
发展阶段
初级阶段 在第二次世界大战后期,火炮控制与 飞行控制系统的研究孕育了仿真科学与技 术.从20世纪40~60年代,相继研製成功了 通用电子模拟计算机和混合模拟计算机, 属于模拟仿真阶段。
初级阶段
发展阶段
发展阶段
20世纪70年代,随着数字仿真机的诞 生,仿真科学与技术不但在军事领域得到 迅速发展,而且扩展到许多工业领域,相 继出现了一些从事仿真设备和仿真系统生 产的专业化公司,使仿真技术进入了产业化阶段。
成熟阶段 20世纪90年代,为了更好地实现信息 与仿真资源共享,促进仿真系统的互操作 和重用,以美国为代表的已开发国家在聚合 级仿真,分散式互动仿真,并行互动仿真 的基础上形成了高层体系结构(High Level Architecture,HLA),网路化仿真成为典 型特徵,标誌着仿真科学与技术进入成熟阶段。
成熟阶段
複杂系统仿真的新阶段 20世纪末和21世纪初,对广泛领域的 複杂性问题进行科学研究的需求进一步推 动仿真科学与技术的发展,仿真逐渐发展 成具有广泛套用领域的新兴的交叉学科. 仿真科学与技术在系统科学,控制 科学,计算机科学交叉融合中实现了跨越 和创新,极大地扩展了人类认知世界的能 力.它可以不受时空限制,观察和研究发 生或尚未发生的现象,以及在各种假想条 件下发生和发展过程的现象;可以深入到 一般科学及人类生理活动难以到达的巨观 或微观世界去进行研究和探索,从而为人 类认识世界和改造世界提供全新的方法和 手段. 经过近一个世纪的发展,仿真科学与 技术已形成独立的知识体系.它包括:由 仿真建模理论,仿真系统理论和仿真套用。
专业趋势
理论构成的理论体系。由系统,模型,套用领域专业知识综合而成的知识基础,由基于相似原理的仿真建模,基于整体论的 网路化,智慧型化,协同化,普适化的仿真 系统构建和全系统,全生命周期,全方位 的仿真套用思想综合而成的方法论. 本专题从几个典型领域介绍仿真科学 与技术的发展,以期得到计算机科学与技 术领域学者的关注. 国防大学胡晓峰教授的"体系仿真 的关键问题与发展趋势"一 文,对战争複杂体系建模与 仿真进行了讨论.由于战争 体系不能用传统科学的理 论加以解释,必须採用新的 複杂性科学理论和方法,所 以文章在体系理论,平行建 模,大尺度模型,探索性分 析仿真等方面进行了有益的 综述和分析. 西北工业大学康凤举教 授等的"海洋自然环境及人工系统仿真技 术综述"一文,对由海空,海表,海体和 海底等构成的海洋自然环境,以及由船 舶,水下航行器,海军军事装备和其它人 造海洋结构物等组成的海洋人工系统的建 模与仿真技术进行了综合分析,并对航 海,特别是数位化海洋和海军的C ISR系统的仿真研究,发展趋势进行了展望. 上海大学费敏锐教授等在"植物代谢 系统的仿真"的文章中,概述了国内 外植物代谢系统研究中,从分子生物学和 巨观角度进行建模与仿真的做法,论述了 其发展沿革,研究现状与不足之处,还 对多时空尺度建模及其仿真平台做出了展望。
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北京仿真中心柴旭东研究员和李伯虎院士的文章"複杂产品虚拟样机工程技术", 介绍了複杂产品虚拟样机工程的技术内涵 及其技术体系,并对具有自主智慧财产权的 複杂产品虚拟样机工程支撑平台/工具集 (COSIM)的系统组成,功能,主要技术 特点,突破的相关关键技术进行了说明. 清华大学範文慧副教授等在"分 布分层式协同仿真运行支撑环境"一文 中,对网路化仿真的国际标準IEEE 1516 (HLA)的发展情况进行 了介绍.其自主研发的, 基于H L A1.3规範的分布 式分层协同仿真支撑环 境(Multilayer Distributed Run-time Infrastructure, MD_RTI)的关键技术也 做了介绍. 仿真科学与技术学科 同套用领域结合紧密。
从某种意义上说, 计算机学科与仿真学 科是资讯时代产生的 孪生兄弟,他们各自 独立发展,又相互促 进,共同为中国科技 进步,经济发展作出 了并将继续作出应有 的贡献.
乎套用于当今社会的各个领域.在工业, 农业,国防,商业,经济,社会服务和文 化等众多领域,其系统论证,试验,设计,分析,维护,人员训练等层次成为不可 或缺的重要科学技术.由于中国人口众多, 资源紧缺,环境恶化,所面对的建设难度越 来越大,仿真科学与技术是我国走"科技含 量高,经济效益好,资源消耗低,环境污染 少,人力资源优势得到充分发挥的新型工业 化道路",实现我国可持续发展战略的必不可少的重要科学技术。
设定目的
为了适应本学科人才培养和学科建设的需要,国家应设定"仿真科学与技术"一级学科,下设仿真建模理论与方法、仿真系统与技术和仿真套用工程3个二级学科。
武汉大学开设的必要性1、建立仿真科学与技术本科专业非常必要,仿真已成为继理论研究、实验研究之后认识和和改造客观世界的第三种手段。社会对此方面的人才需求量大,且尚没有高等院校开办仿真科学与技术本科专业,设定该专业势在必行。
设定必要性
2、武汉大学计算机学院有良好的师资、教学条件基础,希望能成功申报此专业,并在以后的建设中为全国欲设立相应专业的学校起到示範作用。
同时专家还建议,能在课程体系中加强数理基础类课程,有针对性地对学生就业的主干行业,增设套用类课程。加强与课程体系配套的实验条件建设,增强与套用行业单位的合作。
设定意义
从某种意义上说,计算机学科与仿真学科是资讯时代产生的孪生兄弟,他们各自独立发展,又相互促进,共同为我国科技进步、经济发展作出了并将继续作出应有的贡献。