计算机仿真技术的发展

　　计算机仿真就是建立系统数学模型， 并利用该模型在计算机上运行，进行系统科学实验研究的全过程。 自50年代初, 美国人Aaron借助大型的电子管计算机， 并利用最小二乘法进行滤波器这样的线性网络设计以来， 仿真技术的发展已近半个世纪。 计算机仿真应用早期局限在国防科技和军工部门(如航天，航空，核能等)， 而如今深入到科学研究，工程设计，辅助决策，系统优化等各个方面， 使人们的许多传统观念和方法产生了重大变革。计算机仿真技术被称为继科学理论和实验研究后的第三种认识和改造世界的工具，计算机技术的发展，计算数学的成熟， 使计算机仿真技术成为一种工程领域必不可少的重要设计手段，它的应用可以大大地缩短产品的开发周期和降低产品开发的成本， 从而提高产品的竞争力。

　　传统的设计方法往往是通过反复的试制样品(物理成型)和实验来分析该系统是否达到设计要求， 因此在设计过程中大量的人力和物力投入在样品的试制和试验上。 随着计算机仿真技术的发展， 在工程系统的设计开发中， 大量地采用了数字成型的方法， 即通过建立系统的数字模型， 通过计算机仿真使得大量的产品设计的问题的发现和解决在物理成型之前就得到处理， 从而极大地减少反复物理成型的人力和物力的投入， 使我们可以在最短的时间以最低的成本将新产品投放到市场， 是我们在竞争日益激烈的市场上占的先机。 正是由于计算机仿真技术的这种优越性， 在国外， 计算机仿真技术已经充分地被各大公司应用到产品的设计， 开发和改进中。

　　早期的计算机仿真技术需要仿真人员自己推导系统的数学模型， 应用编程语言将数学模型转化成为计算机能够直接运算的程序。 应用此法设计仿真程序， 不仅要求仿真人员须精通所采用的计算机语言， 还使他们将大量的时间和精力耗费在程序的编写和调试上， 而不能致力于对系统模型和仿真方法的研究。 为了使仿真人员摆脱复杂的程序设计， 从20世纪60~70年代， 就有人发展了面向仿真问题的仿真专用语言。它采用简单的方式(即仿真人员熟悉的描述问题的方式)来表达仿真中常用的算法或控制流程。早期的仿真语言有CSMP，CSSL，DSL，MIMC等， 应用十分广泛。 20世纪80年代美国一家软件公司推出一种面向科学和工程计算的语言。 它以矩阵运算为基础， 把计算，可视化及程序设计融合到了一个交互的工作环境中， 可以实现工程计算，算法研究，建模和仿真，数据分析及可视化，科学和工程绘图，应用程序开发等功能。这些通用的计算机仿真软件系统的主要特点是:

　　1. 提供了方便的数学模型建立工具，使用者可方便地在计算机上建立自己的数学模型。
　　2. 定义了一些典型，通用和专用的非线性函数，加速数学模型的建立过程。
　　3. 提供多种数值计算方法。
　　4. 提供灵活，方便和直观的多种输出格式。
　　5. 具有友好的窗口式人机界面等。

　　然而这些仿真语言的还是基于提供给仿真人员一种更方便的数学模型在计算机中的表达方式， 通过仿真语言这个中介， 使得仿真人员可以跟方便地把数学模型转化到计算机中去运算。 因此， 还是需要专门的仿真人员进行操作，因此数学模型的建立还是需要仿真人员来进行。