從1929年美國空軍第一臺林克飛行訓練模擬器誕生算起，仿真作為一門專門技術已有近百年發展歷史。中國仿真技術的發展始於20世紀50年代，已有近70年的發展歷程。至21世紀初，仿真作為一門獨立學科，正在逐步形成獨立的知識體系。利用仿真技術開展基於模型的實驗，人們可以突破物理時空的限制，在人類生理條件難以企及的時空條件下開展工作，從而拓展瞭認識世界的能力。仿真技術自誕生之日起，就在社會生活和國防領域發揮瞭重要作用，對科學研究起到瞭重要的支撐作用。接下來，本文就仿真學科的基本知識領域的內涵進行簡要介紹，希望能夠幫助大傢更加系統的瞭解相關概念！

1、仿真基本概念與基礎知識

仿真基本概念一直為仿真界關註，但未形成一致共識。特別是沒有如計算學科那樣系統提出蘊含學科基本思想的重要概念體系。當前國外已開始瞭仿真本體的研究，可為該知識領域的梳理提供基礎。仿真核心概念包括系統、模型、仿真系統、仿真建模、仿真實驗，基本概念有集總模型、狀態、行為、相似、互操作、數學模型、物理模型、虛擬實踐、評估等，此外還有大量的相關概念。

2、仿真方法論

仿真方法論研究仿真是什麼，仿真在科學體系中的位置、作用，仿真方法體系，仿真方法與其他方法的關系，仿真研究范式等。仿真方法論基於唯物辯證法、還原論、整體論與系統論等一般科學方法論原則。作為第3種認識、改造世界的重要手段，從方法論的角度認識仿真有著重要的理論意義。

3、DEVS理論

DEVS在一般動態系統概念的基礎上建立瞭一個完備的形式化建模與仿真框架，為仿真模型提供瞭一個嚴格的數學基礎，使離散事件系統的模型可以進行數學化操作[30]。DEVS有許多擴展形式，可滿足多種目的。DEVS是數學化的、應用廣泛的仿真理論，代表仿真基礎理論發展的方向。

4、仿真模型理論

仿真模型理論是所有仿真建模方法的基礎，包括仿真建模基本要求、仿真建模方法論、模型分類、建模基本原理、模型可信性、系統抽象、模型簡化、集總模型、模型靈敏度、模型分辨率、模型分解與組合、模型互操作、模型重用、模型范式、多態模型、模型同態同構等概念。

5、仿真建模方法

仿真建模方法是在仿真方法論和仿真模型理論基礎上，建立符合仿真應用要求的、通用或各領域專用模型的方法。

6、連續系統仿真

這是仿真學科中一個成熟的知識領域，內容豐富，應用廣泛。連續系統仿真用以微分方程為主的方程來描述系統，通過解方程組，導出系統行為。

7、離散事件系統仿真

離散事件系統仿真也是仿真學科中一個應用廣泛、成熟的知識領域。這類系統中引起狀態變化的原因是事件，事件發生的時間是離散的、瞬時的。事件的產生、管理和處理是仿真的核心。

8、隨機系統仿真

隨機系統受某些不確定因素的作用。隨機系統的模型與實際隨機過程的輸入–輸出關系和因果關系在統計意義下等價。通訊網絡系統仿真是典型的隨機系統仿真。

9、定性仿真

定性仿真旨在以非數字手段進行建模和分析，利用定性模型推導、演繹系統的定性行為。定性仿真比較貼近人的思維方式，在知識處理方面有其獨到之處，拓展瞭仿真的應用領域。

10、面向對象仿真

面向對象仿真以直觀的方式描述客觀世界中存在的事物及它們之間的關系，其建模方式接近人類的自然思維方式，既便於客觀描述被仿對象，也便於人們理解模型，且具有面向對象技術內在的可擴充性和可重用性，形成瞭一個不同於之前的傳統仿真技術的知識領域。面向對象仿真在現代仿真技術中有著承前啟後的重要地位。

11、系統動力學方法

系統動力學分析常用於研究已有的大規模系統，這些系統牽涉到復雜的因果關系，正是這種關系形成瞭變量之間的反饋環路。運用系統動力學的方法和分析技術可以描述一個系統的結構，進行政策分析，其應用包括實體系統、人類的決策步驟、人口和經濟/商業進程等。

12、並行與分佈仿真

並行與分佈仿真利用多機處理系統進行仿真，從而增大計算求解的規模。並行仿真更多追求仿真計算的高性能，而分佈仿真更多專註於仿真應用之間的互操作性。它們的區別主要在兩方面：一是使用的硬件環境；二是仿真程序之間的關系。並行仿真常使用緊耦合的多處理機系統，處理機之間的通訊延遲相對較小，交互的消息短而頻繁。分佈仿真通常在松耦合的多計算機系統上運行，計算機之間通訊延遲比較大，消息傳遞頻率相對較低，運行在不同計算機上的仿真程序一般不相同，但處於同一個虛擬時空內，通過數據交換來滿足互操作的要求。分佈仿真歷經瞭SIMNET，DIS，ALSP，HLA，LVC一體化等技術發展階段。

13、實時與半實物仿真

實時與半實物仿真是仿真中比較成熟的一個知識領域。該領域包括實時數字仿真算法、半實物仿真技術、人在回路模擬器、嵌入式仿真等知識單元。

實時性是進行半實物仿真的必然要求。由於允許在系統中接入部分實物，這類仿真通常具有較高的精度和可信度，常用於復雜裝備的設計與測試。

14、VV&A及可信度評估

該領域包括表述仿真過程及結果的質量評價，質量控制的概念和方法，VV&A原則與工作模式，VV&A操作實施規范，VV&A過程模型，仿真環境和真實環境的一致性分析等。基本概念包括VV&A、可信性、可信度與逼真度。該領域知識單元的構成還需要進一步梳理，其核心是模型一致性驗證，發展方向是面向大型復雜仿真系統的可信度評估。VV&A研究重點已從仿真模型的校核轉向仿真系統的全生命周期VV&A。

15、仿真系統

該知識領域內容廣泛，可分為3個層次：

（1）仿真系統一般理論與技術：包括仿真系統的定義與分類、仿真系統體系結構理論、仿真系統設計理論和仿真系統全壽命管理理論等。

（2）應用領域仿真系統理論與技術：用於指導特定應用領域仿真系統研制，因領域不同而不同。

（3）構建仿真系統的支撐技術；包括開發支撐技術、運行支撐技術、仿真系統標準與規范等。

16、仿真軟件

仿真軟件是聚焦仿真的專門軟件，它的特點是面向問題、面向用戶。從形態上看，仿真軟件包括仿真程序包、仿真語言、仿真平臺、一體化建模與仿真環境、智能化建模與仿真環境等。

17、仿真計算機

仿真計算機包括通用電子模擬計算機、混合模擬計算機、全數字仿真機、實時仿真工作站、高性能仿真計算機等，是仿真學科的一個傳統領域[32]。早期的模擬計算機、全數字仿真計算機目前已沒有實際的應用，但仿真的許多方法和思想起源於此，因此其知識對理解仿真技術的發展很有好處。而針對復雜系統，高性能仿真計算機是未來發展的一個主要方向。

18、仿真可視化

可視化是仿真中的重要環節。仿真的一個重要作用是產生數據用於分析，仿真實驗中產生的數據量可能非常巨大，需要以便於人理解的方式加以呈現，便於人們快速察看並認知其中蘊含的規律。仿真可視化正是用於解決這一問題，將仿真中的數字信息轉化成圖形、圖像、文字等，便於研究人員觀察和理解被仿真的過程、現象、事物等，從而促進科學研究或工程活動。

19、仿真實驗設計

該知識領域關註如何使用好仿真系統，是目前需要大力發展的領域。仿真實驗設計的目標是在保證實驗有效性前提下，盡量減少實驗次數以節約仿真時間。目前，針對復雜系統仿真過程中存在大量不確定因素的情況，根據運行過程中在線數據挖掘和效能評估結果來調整優化下一階段試驗方案等方法，是該領域的研究前沿。

20、仿真結果分析

仿真的目標是分析。將仿真結果分析作為單獨知識領域有其必要性。該領域知識區分成數據分析和評估兩大類。

21、領域仿真應用工程

應用領域仿真工程指針對軍事、社會、經濟、交通等領域的需求，應用仿真理論、方法與技術而進行仿真的工程活動，與應用領域的特征密切相關。該知識領域包括仿真工程生命周期、仿真工程管理、仿真工程標準、仿真產業、仿真需求工程等，是仿真學科知識體系中比較薄弱的環節。

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