辨計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是否屬于實(shí)驗(yàn)

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1、計(jì)算機(jī)仿真是否屬于實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)仿真與科學(xué)實(shí)驗(yàn)關(guān)系之探討論文摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真以其不可替代的優(yōu)勢在諸多領(lǐng)域起著不可或缺的作用。本文主要探討計(jì)算機(jī)仿真與科學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系，并認(rèn)為計(jì)算機(jī)仿真具備科學(xué)實(shí)驗(yàn)的要件和性質(zhì)，但具有一定的要求。即：計(jì)算機(jī)仿真是一種特殊的實(shí)驗(yàn)形式，這種實(shí)驗(yàn)是基于一定的研究領(lǐng)域之內(nèi)的。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī),仿真技術(shù),科學(xué)實(shí)驗(yàn),應(yīng)用領(lǐng)域。一、引論計(jì)算機(jī)仿真是一種非實(shí)物的仿真方法，是用計(jì)算機(jī)對一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為進(jìn)行動態(tài)演示，以評價或預(yù)測一個系統(tǒng)的行為效果，為決策提供信息的一種方法。它是解決較復(fù)雜的實(shí)際問題的一種有效途

2、徑。計(jì)算機(jī)仿真是基于一定理論基礎(chǔ)的一項(xiàng)系統(tǒng)科學(xué)，它有著完備的科學(xué)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。計(jì)算機(jī)仿真既不同于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，也不同于思想實(shí)驗(yàn)。它具有自己的特殊內(nèi)容和特殊本質(zhì)，是一種特殊的實(shí)驗(yàn)形式。在現(xiàn)代科學(xué)研究和日常生活的實(shí)踐中，計(jì)算機(jī)仿真發(fā)揮著不可或缺的實(shí)驗(yàn)作用。但與此同時，計(jì)算機(jī)仿真作為實(shí)驗(yàn)是有著嚴(yán)格的適用范圍的，它能否真正地模擬客觀現(xiàn)實(shí)要看其應(yīng)用的領(lǐng)域，因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是數(shù)學(xué)模型的建立，數(shù)學(xué)語言的高度形式化和計(jì)算機(jī)的普適性帶來極大的限制。對于那些不適合建立數(shù)學(xué)模型以及那些不適合編碼，難于量化的領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真是不能代替其他實(shí)驗(yàn)的重要

3、作用的。二、計(jì)算機(jī)仿真與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系1、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概念和組成計(jì)算機(jī)仿真也稱計(jì)算機(jī)模擬，是借助高速、大存貯量計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)，對復(fù)雜的真實(shí)系統(tǒng)和運(yùn)行過程或狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字模擬，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。仿真是對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿。仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近。仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統(tǒng)的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統(tǒng)的優(yōu)劣。計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)具備三個基本要素：系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)。所謂系統(tǒng)是指由相互制約的各個部分組成的具有一

4、定的整體。它具有特定的功能和性質(zhì)。即具有整體性的相關(guān)性。模型是用來描述系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系及系統(tǒng)與外界的關(guān)系。當(dāng)然，對系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系和外在聯(lián)系是很難完全準(zhǔn)確地描述的，因此只能是對系統(tǒng)進(jìn)行近似地描述。建立的模型是將系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系和它與外在聯(lián)系抽象出來。模型對系統(tǒng)某一層次特性的抽象描述包括：系統(tǒng)的組成；各組成部分之間的靜態(tài)、動態(tài)、邏輯關(guān)系；在某些輸入條件下系統(tǒng)的輸出響應(yīng)等。為了建立一個有效的仿真系統(tǒng)，一般都要經(jīng)歷建立模型、仿真實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理、分析驗(yàn)證等步驟。而計(jì)算機(jī)則是計(jì)算機(jī)仿真中最重要的仿真工具，是完成整個計(jì)算機(jī)仿真的物理設(shè)備。2、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的概念及其

5、特點(diǎn)《當(dāng)代自然辯證法教程》，[M].清華大學(xué)出版社，2005年1月科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)一定的科學(xué)研究目的，運(yùn)用一定的物質(zhì)手段（科學(xué)儀器和設(shè)備），在人為控制或變革客觀事物的條件下獲得科學(xué)事實(shí)的基本方法。作為控制或變革客觀事物的條件下進(jìn)行的觀察，科學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)由以下三部分構(gòu)成：（1）實(shí)驗(yàn)者：這是組織、設(shè)計(jì)和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的人，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識過程的主體。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡拇_定,實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)步驟的制訂，實(shí)驗(yàn)過程的操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理，沒有一個環(huán)節(jié)可以脫離實(shí)驗(yàn)者。（2）實(shí)驗(yàn)對象：這是實(shí)驗(yàn)者所要認(rèn)識的對象即認(rèn)識的客體。它們可以是自然物體也可以是自然現(xiàn)象，還可以是

6、人造物體或者現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)過程中對它們及其相關(guān)條件進(jìn)行控制和變革并以它們?yōu)檎J(rèn)識對象。（3）實(shí)驗(yàn)手段：由實(shí)驗(yàn)的儀器、工具、設(shè)備等客觀物質(zhì)條件組成，實(shí)驗(yàn)儀器是其中的主要組成部分。其作用主要表現(xiàn)為兩個方面：一方面是實(shí)驗(yàn)者意圖的物化，另一方面又現(xiàn)實(shí)對象的特征。科學(xué)實(shí)驗(yàn)具有如下的特點(diǎn)：（1）可以純化和簡化觀察的對象。（2）可以強(qiáng)化對象及其條件:人們利用各種實(shí)驗(yàn)手段，創(chuàng)造出地球上無法出現(xiàn)或幾乎無法出現(xiàn)的特殊條件，如超高溫、超高壓、超低溫、超真空等，從而發(fā)現(xiàn)對象在通常條件下沒有的性質(zhì)。（3）可以模擬研究對象的屬性及其變化過程：對那些時過境遷的現(xiàn)象以及無

7、法進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)的對象，運(yùn)用模擬方法可以間接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。（4）具有可重復(fù)性。（5）是一種經(jīng)濟(jì)可靠的認(rèn)識和變革自然的方法。3、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)屬于科學(xué)實(shí)驗(yàn)所謂計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn),是指把要研究問題的數(shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)換為能讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算的形式,或直接建立計(jì)算機(jī)仿真模型,在計(jì)算機(jī)上通過系統(tǒng)地變換參數(shù)作大量數(shù)值計(jì)算,通過分析比較從而做出某種結(jié)論或科學(xué)發(fā)現(xiàn).通過計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn),人們可以預(yù)先把握未來實(shí)踐的大致過程及其可能結(jié)果，從而為制定決策方案提供前瞻性的指導(dǎo)作用。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)又稱為計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。由以上分析可知，計(jì)算機(jī)仿真是人們研究和認(rèn)識客觀世界一種手段和方法，在計(jì)算

8、機(jī)仿真的應(yīng)用中:設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真模型并實(shí)施模擬實(shí)驗(yàn)過程的人員就是實(shí)驗(yàn)者;計(jì)算機(jī)仿真的研究對象是對客觀世界事物的抽象，是根據(jù)客觀事物的發(fā)展規(guī)律所建立起來的數(shù)學(xué)模型,這個