模擬

隨著時間的推移模仿現實世界的過程或系統的運作

模擬(英語:simulation)或譯作仿真,泛指基於實驗訓練為目的,將原本的真實或抽象的選定系統流程,建立一個模型以表徵其關鍵特性(key characteristics)或者行為、功能,予以系統化公式化英語formulation,以便進行可對關鍵特徵做出模擬。模型表示系統自身,而模擬表示系統的時序行為。

電腦模擬常被用來研究模擬模型(simulation model)。模擬也被用於對自然系統或人造系統的科學建模以獲取深入理解。模擬可以用來展示可選條件或動作過程的最終結果。模擬也會用在因為無法接近、也可能太過於危險或不可接受的後果、或者設計了但還未建造、或者根本就不存在等原因而不能在真實的系統中達成的。[1] 模擬的關鍵是獲取相關選定的關鍵特性與行為的有效資訊源,模擬時使用簡化的近似或者假設,模擬結果的保真度(fidelity)與有效性。模型驗證(verification)與有效性(validation)的過程、協議是學術學習、改進、研究、開發模擬技術的熱點,特別是對計算機模擬

模擬保真度(Simulation Fidelity)用於描述模擬精度,模擬真實對應物有多近似:

  • 低保真:對系統的最小模擬,接受輸入產生輸出
  • 中等保真:對刺激能自動響應,有限精度
  • 高保真:接近不可辨識或者儘可能地接近真實系統

名稱

中國大陸自動控制領域過往把simulation翻譯為「仿真」,如「核電站仿真」、「電廠仿真」等;emulation則翻譯為「模擬」。而2002年全國科學技術名詞審定委員會公佈出版的《計算機科學技術名詞》(第二版)[2],卻將simulation翻譯為「模擬」、emulation翻譯為「仿真」,這造成了極大的混淆。

分類

  • 實體模擬英語Physical simulation:用物理實體來代替真實物體的模擬。如飛行模擬器駕駛模擬器英語Driving simulator
  • 計算機模擬
  • 連續模擬(Continuous simulation)
  • 離散事件模擬
  • 混合模擬(Hybrid Simulation)
  • 隨機模擬(Stochastic Simulation)
  • 確定性模擬(Deterministic Simulation)
  • 單機模擬(Stand Alone Simulation)
  • 分佈式模擬(Distributed Simulation)
  • 並行模擬(Parallel Simulation)
  • 互操作模擬(Interoperable Simulation)
  • 建模與模擬(Modeling & Simulation)
  • 人在環中模擬(Human in the loop simulation)
  • 失敗分析模擬(Simulation in failure analysis)

用途

訓練

 
太空人的訓練,模擬在外太空的環境
 
訓練飛行駕駛的模擬器

預測

娛樂

參考資料

  1. ^ Sokolowski, J.A.; Banks, C.M. (2009). Principles of Modeling and Simulation. Hoboken, NJ: Wiley. p. 6. ISBN 978-0-470-28943-3
  2. ^ 《計算機科學技術名詞》,科學出版社 ,2002-1。ISBN 9787030097255