仿真科學與技術

仿真已成為人類認識和改造客觀世界的重要方法，在一些關係到國家實力和安全的關鍵領域，如航空航天、信息、生物、材料、能源、先進製造、農業、教育、軍事、交通和醫學等，發揮着不可或缺的作用。仿真科學與技術是工業社會由機械化向信息化時代前進中產生的新學科。它的發展經歷了4個階段。

在第二次世界大戰後期，火炮控制與 飛行控制系統的研究孕育了仿真科學與技 術.從20世紀40~60年代，相繼研製成功了 通用電子模擬計算機和混合模擬計算機， 屬於模擬仿真階段。

20世紀70年代，隨着數字仿真機的誕 生，仿真科學與技術不但在軍事領域得到 迅速發展，而且擴展到許多工業領域，相 繼出現了一些從事仿真設備和仿真系統生 產的專業化公司，使仿真技術進入了產業化階段。

成熟階段 20世紀90年代，為了更好地實現信息 與仿真資源共享，促進仿真系統的互操作 和重用，以美國為代表的發達國家在聚合 級仿真，分佈式交互仿真，並行交互仿真 的基礎上形成了高層體系結構(High Level Architecture，HLA)，網絡化仿真成為典 型特徵，標誌着仿真科學與技術進入成熟階段。

複雜系統仿真的新階段 20世紀末和21世紀初，對廣泛領域的 複雜性問題進行科學研究的需求進一步推 動仿真科學與技術的發展，仿真逐漸發展 成具有廣泛應用領域的新興的交叉學科. 仿真科學與技術在系統科學，控制 科學，計算機科學交叉融合中實現了跨越 和創新，極大地擴展了人類認知世界的能 力.它可以不受時空限制，觀察和研究發 生或尚未發生的現象，以及在各種假想條 件下發生和發展過程的現象;可以深入到 一般科學及人類生理活動難以到達的宏觀 或微觀世界去進行研究和探索，從而為人 類認識世界和改造世界提供全新的方法和 手段. 經過近一個世紀的發展，仿真科學與 技術已形成獨立的知識體系.它包括:由 仿真建模理論，仿真系統理論和仿真應用。

理論構成的理論體系。由系統，模型，應用領域專業知識綜合而成的知識基礎，由基於相似原理的仿真建模，基於整體論的 網絡化，智能化，協同化，普適化的仿真 系統構建和全系統，全生命週期，全方位 的仿真應用思想綜合而成的方法論. 本專題從幾個典型領域介紹仿真科學 與技術的發展，以期得到計算機科學與技 術領域學者的關注. 國防大學胡曉峯教授的"體系仿真 的關鍵問題與發展趨勢"一 文，對戰爭複雜體系建模與 仿真進行了討論.由於戰爭 體系不能用傳統科學的理 論加以解釋，必須採用新的 複雜性科學理論和方法，所 以文章在體系理論，平行建 模，大尺度模型，探索性分 析仿真等方面進行了有益的 綜述和分析. 西北工業大學康鳳舉教 授等的"海洋自然環境及人工系統仿真技 術綜述"一文，對由海空，海表，海體和 海底等構成的海洋自然環境，以及由船 舶，水下航行器，海軍軍事裝備和其它人 造海洋結構物等組成的海洋人工系統的建 模與仿真技術進行了綜合分析，並對航 海，特別是數字化海洋和海軍的C ISR系統的仿真研究，發展趨勢進行了展望. 上海大學費敏鋭教授等在"植物代謝 系統的仿真"的文章中，概述了國內 外植物代謝系統研究中，從分子生物學和 宏觀角度進行建模與仿真的做法，論述了 其發展沿革，研究現狀與不足之處，還 對多時空尺度建模及其仿真平台做出了展望。

北京仿真中心柴旭東研究員和李伯虎院士的文章"複雜產品虛擬樣機工程技術"， 介紹了複雜產品虛擬樣機工程的技術內涵 及其技術體系，並對具有自主知識產權的 複雜產品虛擬樣機工程支撐平台/工具集 (COSIM)的系統組成，功能，主要技術 特點，突破的相關關鍵技術進行了説明. 清華大學範文慧副教授等在"分 布分層式協同仿真運行支撐環境"一文 中，對網絡化仿真的國際標準IEEE 1516 (HLA)的發展情況進行 了介紹.其自主研發的， 基於H L A1.3規範的分佈 式分層協同仿真支撐環 境(Multilayer Distributed Run-time Infrastructure， MD_RTI)的關鍵技術也 做了介紹. 仿真科學與技術學科 同應用領域結合緊密。

從某種意義上説， 計算機學科與仿真學 科是信息時代產生的 孿生兄弟，他們各自 獨立發展，又相互促 進，共同為中國科技 進步，經濟發展作出 了並將繼續作出應有 的貢獻.

乎應用於當今社會的各個領域.在工業， 農業，國防，商業，經濟，社會服務和文 化等眾多領域，其系統論證，試驗，設計，分析，維護，人員訓練等層次成為不可 或缺的重要科學技術.由於中國人口眾多， 資源緊缺，環境惡化，所面對的建設難度越 來越大，仿真科學與技術是我國走"科技含 量高，經濟效益好，資源消耗低，環境污染 少，人力資源優勢得到充分發揮的新型工業 化道路"，實現我國可持續發展戰略的必不可少的重要科學技術。

為了適應本學科人才培養和學科建設的需要，國家應設置"仿真科學與技術"一級學科，下設仿真建模理論與方法、仿真系統與技術和仿真應用工程3個二級學科。

武漢大學開設的必要性1、建立仿真科學與技術本科專業非常必要，仿真已成為繼理論研究、實驗研究之後認識和和改造客觀世界的第三種手段。社會對此方面的人才需求量大，且尚沒有高等院校開辦仿真科學與技術本科專業，設置該專業勢在必行。

2、武漢大學計算機學院有良好的師資、教學條件基礎，希望能成功申報此專業，並在以後的建設中為全國欲設立相應專業的學校起到示範作用。

同時專家還建議，能在課程體系中加強數理基礎類課程，有針對性地對學生就業的主幹行業，增設應用類課程。加強與課程體系配套的實驗條件建設，增強與應用行業單位的合作。

從某種意義上説，計算機學科與仿真學科是信息時代產生的孿生兄弟，他們各自獨立發展，又相互促進，共同為我國科技進步、經濟發展作出了並將繼續作出應有的貢獻。