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技術(shù)文章
仿真器的進步步伐
點擊次數(shù)：2536 發(fā)布時間：2009-7-15
仿真器是仿真技術(shù)的集中體現(xiàn),，是系統(tǒng)仿真的實踐表現(xiàn)，也是系統(tǒng)仿真為社會服務(wù)
的主要形式之一,，也是仿真學(xué)科的重要組成部分,，在仿真工程專業(yè)的教學(xué)中已出現(xiàn)仿真器。
仿真器是采用系統(tǒng)仿真技術(shù)構(gòu)造的某一真實系統(tǒng)的相似系統(tǒng),，仿真器多數(shù)用于訓(xùn)練,，
也愈來愈多的用于設(shè)計研究，用于輔助決策,。由于真實系統(tǒng)的專業(yè),、規(guī)模、功能的不同,，
仿真器的專業(yè),、規(guī)模、功能有著很大的不同,。
到目前為止,，仿真器的應(yīng)用已廣泛深入到各種行業(yè)，各種領(lǐng)域,，如軍事,、交通、能
源,、經(jīng)濟,、教育等領(lǐng)域。從載人航天到海中潛艇,，均有仿真器的應(yīng)用,。
各種的保障模擬器和保障仿真系統(tǒng),。這些模擬器不僅用于技能訓(xùn)練，也用于戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練,。
交通運輸上有民航的飛行模擬器,，民航的逃逸救生模擬器，zui近還出現(xiàn)了反恐訓(xùn)練
的模擬器,。鐵路的駕駛模擬器,，船舶的駕駛模擬器,，汽車駕駛模擬器,，汽車事故的推演分
析系統(tǒng)等，解決一般的駕駛的訓(xùn)練,，并進一步向復(fù)雜情況下的駕駛訓(xùn)練和事故分析等用途
發(fā)展,。
能源工業(yè)中以電廠仿真模擬器較多，它有核反應(yīng)堆,、熱力鍋爐,、汽輪機、發(fā)電機,、
電網(wǎng)的仿真,。石油化工系統(tǒng)的各種流程、各種化工裝置的仿真,，這類仿真器不僅解決了正
常狀態(tài)下操作人員的訓(xùn)練仿真,，而且已向事故預(yù)防、事故處理,、安全分析及對策的深層次
仿真發(fā)展,。
由于一般的仿真器，對其結(jié)構(gòu)體系,、關(guān)鍵技術(shù),、生產(chǎn)使用都已經(jīng)比較成熟了。在設(shè)
計,、制造時,，研制者主要精力是放在獲取實現(xiàn)性能的先進技術(shù)的方面，隨著的需求發(fā)展和
技術(shù)的進步,，仿真器的發(fā)展會更加迅速,。這里不對先進的支撐技術(shù)研究，而是在對未來仿
真器的設(shè)計思想上提出一些建議：
1．復(fù)雜系統(tǒng)的仿真器
過去的仿真器無論規(guī)模多大,，大部分仍是簡單系統(tǒng)的仿真器,。復(fù)雜系統(tǒng)是不能用還
原法研究的系統(tǒng)，是部分之和不等于總體的系統(tǒng),。復(fù)雜系統(tǒng)中的非線性,、自組織性,、突變
性、自相似性等眾多簡單系統(tǒng)不具備的特性,，目前還是仿真的難題,。研究復(fù)雜性的方法可
以是理論分析和實驗方法，其中仿真實驗的方法是主要實驗方法之一,，仿真可以遵循常規(guī)
的思路――建模仿真,，也可以直接按照復(fù)雜系統(tǒng)的構(gòu)成形成一個人造的復(fù)雜系統(tǒng)，使其與
原型復(fù)雜系統(tǒng)相似,，這種方法就是構(gòu)建自身是復(fù)雜系統(tǒng)的仿真系統(tǒng),。
2．輔助決策性的仿真器
過去的仿真器分為訓(xùn)練型和工程研究型，前者是為了培養(yǎng)人才,，后者是為了科研創(chuàng)
新,。由于信息技術(shù)的發(fā)展，日益需求輔助決策型的仿真系統(tǒng),，輔助決策方法不一定采用仿
真方法,，可以采用計算方法，大量的輔助決策系統(tǒng)是以科學(xué)計算為核心,。但是對于多元,、
關(guān)系復(fù)雜的問題，常常因為計算量過大,，不收斂等而失敗,。構(gòu)建仿真系統(tǒng)，進行仿真實驗,，
從中得出問題的解,，并配合評估系統(tǒng)給出供決策所需要的信息，是一個很好的思路,。如政
策制定的輔助決策系統(tǒng),，作戰(zhàn)指揮的輔助決策系統(tǒng)，安全事故處理的輔助決策系統(tǒng),，它們
都是以實時,，甚至是超實時的仿真系統(tǒng)為主要結(jié)構(gòu)。
3．綜合型,、多功能,、具有分布式交互的能力的仿真器
單一功能的仿真器日益滿足了社會需要，它以功能單一,，效率高,，服務(wù)于各種培訓(xùn)、
訓(xùn)練中心。但是它功能單一,，僅解決一個方面的訓(xùn)練問題,，如軍事應(yīng)用中，我們解決單獨的駕駛,，單獨的射擊,，單獨的通訊等，但一旦需要進行綜合性的訓(xùn)練,，如戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練,，就需
要幾個方面合成一個系統(tǒng)，以一個武器裝備去參加更大規(guī)模的作戰(zhàn)訓(xùn)練,，這樣就出現(xiàn)了綜
合性的仿真器,，綜合性仿真器可以在單一仿真器上增加網(wǎng)絡(luò)接口，或的數(shù)據(jù)通訊硬件,、
軟件,，改造仿真器中部分軟件實現(xiàn)信息集成,。單一仿真器在設(shè)計時是否留有分布式交互的
接口就十分有意義了,。建議有可能綜合的仿真器，都應(yīng)事先留好網(wǎng)絡(luò)接口,，以適應(yīng)綜合的
需要,。
4．智能仿真器
過去的模擬器都是以確定的需求來設(shè)計生產(chǎn)，如訓(xùn)練的條例條令,，工藝生產(chǎn)流程文
件,，安全生產(chǎn)的規(guī)章制度等，因而訓(xùn)練科目化,、程序化的思路很清晰,，它的考評軟件的編
制有足夠的依據(jù)。在工程型仿真器中,，實驗方案有詳細的設(shè)計,，試驗的狀態(tài)會嚴格的控制，
得到的結(jié)果有科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法,，從而得到有價值的結(jié)果,。在決策型、復(fù)雜系統(tǒng)仿真中,，
將出現(xiàn)大量人的因素介入,，如果全部采用真實人，常常數(shù)量上不能滿足,，而且真人的狀態(tài)
十分復(fù)雜,，盡管從體質(zhì)、個性、文化水平,、反映能力上都相似的兩個人,，對同一狀態(tài)的反
映可能截然相反。所以復(fù)雜系統(tǒng)的仿真器中,，必然要引入仿真人的智能部分的模型,，如作
戰(zhàn)仿真中智能兵力，它以裝備性能為基礎(chǔ),，以作戰(zhàn)原則,、作戰(zhàn)編成為指導(dǎo)，以多種的人工
智能技術(shù)為手段,，實現(xiàn)仿真器中虛擬人的行為仿真,。人工智能技術(shù)和仿真器的結(jié)合將產(chǎn)生
智能仿真器，滿足復(fù)雜仿真的需要,。
綜合仿真以及具有人的智能仿真的各種仿真器,，它們有可能成為今后仿真器的發(fā)展方向
的主要形式之一,，也是仿真學(xué)科的重要組成部分,，在仿真工程專業(yè)的教學(xué)中已出現(xiàn)仿真器。
仿真器是采用系統(tǒng)仿真技術(shù)構(gòu)造的某一真實系統(tǒng)的相似系統(tǒng),，仿真器多數(shù)用于訓(xùn)練,，
也愈來愈多的用于設(shè)計研究，用于輔助決策,。由于真實系統(tǒng)的專業(yè),、規(guī)模、功能的不同,，
仿真器的專業(yè),、規(guī)模、功能有著很大的不同,。
到目前為止,，仿真器的應(yīng)用已廣泛深入到各種行業(yè)，各種領(lǐng)域,，如軍事,、交通、能
源,、經(jīng)濟,、教育等領(lǐng)域。從載人航天到海中潛艇,，均有仿真器的應(yīng)用,。
各種的保障模擬器和保障仿真系統(tǒng),。這些模擬器不僅用于技能訓(xùn)練，也用于戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練,。
交通運輸上有民航的飛行模擬器,，民航的逃逸救生模擬器，zui近還出現(xiàn)了反恐訓(xùn)練
的模擬器,。鐵路的駕駛模擬器,，船舶的駕駛模擬器,，汽車駕駛模擬器,，汽車事故的推演分
析系統(tǒng)等，解決一般的駕駛的訓(xùn)練,，并進一步向復(fù)雜情況下的駕駛訓(xùn)練和事故分析等用途
發(fā)展,。
能源工業(yè)中以電廠仿真模擬器較多，它有核反應(yīng)堆,、熱力鍋爐,、汽輪機、發(fā)電機,、
電網(wǎng)的仿真,。石油化工系統(tǒng)的各種流程、各種化工裝置的仿真,，這類仿真器不僅解決了正
常狀態(tài)下操作人員的訓(xùn)練仿真,，而且已向事故預(yù)防、事故處理,、安全分析及對策的深層次
仿真發(fā)展,。
由于一般的仿真器，對其結(jié)構(gòu)體系,、關(guān)鍵技術(shù),、生產(chǎn)使用都已經(jīng)比較成熟了。在設(shè)
計,、制造時,，研制者主要精力是放在獲取實現(xiàn)性能的先進技術(shù)的方面，隨著的需求發(fā)展和
技術(shù)的進步,，仿真器的發(fā)展會更加迅速,。這里不對先進的支撐技術(shù)研究，而是在對未來仿
真器的設(shè)計思想上提出一些建議：
1．復(fù)雜系統(tǒng)的仿真器
過去的仿真器無論規(guī)模多大,，大部分仍是簡單系統(tǒng)的仿真器,。復(fù)雜系統(tǒng)是不能用還
原法研究的系統(tǒng)，是部分之和不等于總體的系統(tǒng),。復(fù)雜系統(tǒng)中的非線性,、自組織性,、突變
性、自相似性等眾多簡單系統(tǒng)不具備的特性,，目前還是仿真的難題,。研究復(fù)雜性的方法可
以是理論分析和實驗方法，其中仿真實驗的方法是主要實驗方法之一,，仿真可以遵循常規(guī)
的思路――建模仿真,，也可以直接按照復(fù)雜系統(tǒng)的構(gòu)成形成一個人造的復(fù)雜系統(tǒng)，使其與
原型復(fù)雜系統(tǒng)相似,，這種方法就是構(gòu)建自身是復(fù)雜系統(tǒng)的仿真系統(tǒng),。
2．輔助決策性的仿真器
過去的仿真器分為訓(xùn)練型和工程研究型，前者是為了培養(yǎng)人才,，后者是為了科研創(chuàng)
新,。由于信息技術(shù)的發(fā)展，日益需求輔助決策型的仿真系統(tǒng),，輔助決策方法不一定采用仿
真方法,，可以采用計算方法，大量的輔助決策系統(tǒng)是以科學(xué)計算為核心,。但是對于多元,、
關(guān)系復(fù)雜的問題，常常因為計算量過大,，不收斂等而失敗,。構(gòu)建仿真系統(tǒng)，進行仿真實驗,，
從中得出問題的解,，并配合評估系統(tǒng)給出供決策所需要的信息，是一個很好的思路,。如政
策制定的輔助決策系統(tǒng),，作戰(zhàn)指揮的輔助決策系統(tǒng)，安全事故處理的輔助決策系統(tǒng),，它們
都是以實時,，甚至是超實時的仿真系統(tǒng)為主要結(jié)構(gòu)。
3．綜合型,、多功能,、具有分布式交互的能力的仿真器
單一功能的仿真器日益滿足了社會需要，它以功能單一,，效率高,，服務(wù)于各種培訓(xùn)、
訓(xùn)練中心。但是它功能單一,，僅解決一個方面的訓(xùn)練問題,，如軍事應(yīng)用中，我們解決單獨的駕駛,，單獨的射擊,，單獨的通訊等，但一旦需要進行綜合性的訓(xùn)練,，如戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練,，就需
要幾個方面合成一個系統(tǒng)，以一個武器裝備去參加更大規(guī)模的作戰(zhàn)訓(xùn)練,，這樣就出現(xiàn)了綜
合性的仿真器,，綜合性仿真器可以在單一仿真器上增加網(wǎng)絡(luò)接口，或的數(shù)據(jù)通訊硬件,、
軟件,，改造仿真器中部分軟件實現(xiàn)信息集成,。單一仿真器在設(shè)計時是否留有分布式交互的
接口就十分有意義了,。建議有可能綜合的仿真器，都應(yīng)事先留好網(wǎng)絡(luò)接口,，以適應(yīng)綜合的
需要,。
4．智能仿真器
過去的模擬器都是以確定的需求來設(shè)計生產(chǎn)，如訓(xùn)練的條例條令,，工藝生產(chǎn)流程文
件,，安全生產(chǎn)的規(guī)章制度等，因而訓(xùn)練科目化,、程序化的思路很清晰,，它的考評軟件的編
制有足夠的依據(jù)。在工程型仿真器中,，實驗方案有詳細的設(shè)計,，試驗的狀態(tài)會嚴格的控制，
得到的結(jié)果有科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法,，從而得到有價值的結(jié)果,。在決策型、復(fù)雜系統(tǒng)仿真中,，
將出現(xiàn)大量人的因素介入,，如果全部采用真實人，常常數(shù)量上不能滿足,，而且真人的狀態(tài)
十分復(fù)雜,，盡管從體質(zhì)、個性、文化水平,、反映能力上都相似的兩個人,，對同一狀態(tài)的反
映可能截然相反。所以復(fù)雜系統(tǒng)的仿真器中,，必然要引入仿真人的智能部分的模型,，如作
戰(zhàn)仿真中智能兵力，它以裝備性能為基礎(chǔ),，以作戰(zhàn)原則,、作戰(zhàn)編成為指導(dǎo)，以多種的人工
智能技術(shù)為手段,，實現(xiàn)仿真器中虛擬人的行為仿真,。人工智能技術(shù)和仿真器的結(jié)合將產(chǎn)生
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綜合仿真以及具有人的智能仿真的各種仿真器,，它們有可能成為今后仿真器的發(fā)展方向