
【化】 computer simulation
計算機模拟(Computer Simulation)是指通過數學模型和算法在數字環境中複現真實系統運行過程的技術手段。根據《牛津高階英漢雙解詞典》的釋義,其英文對應術語"simulation"特指"a model of a set of problems or events that can be used to teach someone how to do something"(用于教學的系統問題或事件模型)。
該技術包含三個核心要素:
在工程應用領域,美國機械工程師協會(ASME)V&V40指南強調,有效的計算機模拟必須通過實驗數據驗證(verification)和實際場景校驗(validation)雙重确認流程。當前該技術已廣泛應用于飛行器設計(NASA技術報告NASA/CR-2022-224478)、新藥研發(FDA建模與仿真指南)及氣候變化預測(IPCC第六次評估報告)等關鍵領域。
計算機模拟(Computer Simulation)是指利用計算機程式構建數學模型,模仿真實系統或過程的行為,通過數值計算和算法分析來預測結果、研究規律或優化決策。以下是詳細解釋:
定義
計算機模拟基于數學方程和邏輯規則,将現實中的物理、生物、社會等系統抽象為數字化模型,通過運算推演系統在特定條件下的動态變化。
與仿真的區别
模拟(Simulation)通常指純數字化的模型推演,而仿真(Emulation)可能包含硬件與軟件的交互,例如飛行模拟器同時涉及軟件模型和物理駕駛艙。
離散事件模拟
針對隨機事件驅動的系統(如排隊系統、物流調度),按事件發生的時間點逐步推進運算。
連續系統模拟
用微分方程描述連續變化的系統(如流體力學、氣候模型),通過時間切片計算狀态演變。
蒙特卡洛模拟
基于概率統計的隨機抽樣方法,用于風險評估(如金融投資、核物理實驗)。
基于代理的模拟
通過定義個體(Agent)的行為規則,研究群體互動(如交通擁堵、生态系統演化)。
科學研究
工程與制造
醫學與生物
社會與經濟
優勢
局限性
計算機模拟已成為現代科學研究、工程設計和商業決策的核心工具,其本質是通過“數字孿生”技術實現現實世界的虛拟映射與預測。
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