系统仿真技术的发展方向

系统仿真技术是一项应用技术,由于受需求的拉动和由于近年来计算机、网络技术、图形图像技术、多媒体、软件工程、信息处理等技术发展的促进,计算机仿真研究的步伐加快,专家们提出了一系列新的技术方案。这些新技术代表了仿真技术发展的主要方向。

1.面向对象仿真(Object-Oriented Simulation)与基于Multi-Agent技术的仿真

面向对象仿真在理论上突破了传统仿真方法的观念,它根据组成系统的对象及其相互作用关系来构造仿真模型,模型的对象通常表示实际系统中相应的实体,从而弥补了模型与实际系统之间的差距,而且它分析、设计和实现系统的观点与人们认识客观世界的自然思维方式极为一致,因而增加了仿真研究的直观性和易理解性。面向对象的仿真具有内在的可扩充性和可重用性,因而为仿真大规模的复杂系统提供了极为方便的手段。面向对象的仿真容易实现与计算机图形学、人工智能/专家系统和管理决策科学的结合,从而可以形成新一代的面向对象的仿真建模环境,更便于在决策支持和辅助管理中推广和普及仿真决策技术。

基于Multi-Agent技术的物流系统集成建模方法是集成企业各种功能和模型的一种新的方法,Agent是指能够在复杂环境中执行任务的(半)自治实体,多Agent技术是当今计算机科学领域、信息工程领域和网络通信领域十分活跃的前沿方向之一,以其高度的并发性、强大的建模能力、对分布环境的适应性和良好的可扩充体系结构,得到广泛的应用。

Agent是并发执行的自主实体,具有逻辑规范的推理系统,采用语言行为协议和消息传递方式相互通信。Agent成员之间相互协同,相互服务,共同完成一个任务,其自身的目标和行为不受其他Agent成员的限制,它通过竞争或协商等手段协调解决各Agent成员的目标和行为之间的矛盾和冲突。将Agent技术和集成建模仿真技术结合,建立基于Agent的供应链物流集成模型,能够很好地反映供应链物流系统的动态性、敏捷性,从而满足企业物流业务流程中的各功能之间更高层次的相互协作的需求,已成为目前发展比较活跃的仿真建模方法之一。

2.可视化、多媒体与虚拟现实仿真技术

面向对象的仿真方法,提供了更为自然、直观的系统仿真框架,实施框架则要进一步探讨创建高逼真感觉的信息环境,使真实化环境、模型化的物理环境与用户融为一体,使研究主体——人产生身临其境的感觉,这种人机和谐的仿真环境的探索已广泛展开,诸如可视仿真(Visual Simulation)、多媒体仿真(Multi-media Simulation)、虚拟现实(Virtual Reality)等。

(1)可视仿真

系统仿真必须为参试人员提供高效、灵活的仿真分析环境。数据及其他形式的信息通过可视化处理创建仿真分析环境或仿真虚拟环境,可使参试人员通过视觉信息掌握系统中变量之间、变量与参数之间、变量与外部作用之间的变化关系,直接了解系统的静态与动态特性,通过信息系统展示的动态变化规律,深化对系统模型概念化和形象化的理解,而且可能获得启发和灵感,发现数据信息不能展示的现象。

(2)多媒体仿真

多媒体仿真是对传统意义上数字仿真概念内涵的扩展,它利用系统分析的原理和信息技术,以更接近自然的多媒体形式建立描述系统内在变化规律的模型,并在计算机上以多媒体的形式再现系统动态演变过程,从而获取有关系统的感性和理性认识。

(3)虚拟现实

虚拟现实是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境,给参与者产生各种感官信号,如视觉、听觉、触觉等,使参与者有身临其境的感觉,能体验、接受和认识客观世界中的客观事物。同时人与虚拟环境之间可以进行多维信息的交互作用,参与者从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的认识,从而深化概念和建造新的构想和创意。

3.分布式交互仿真(Distributed Interactive Simulation,DIS)

分布式交互仿真是计算机仿真技术与网络技术相结合的产物,是“采用协调一致的结构、标准、协议的数据库,通过局域网、广域网将分布在各地的仿真设备互联并交互作用,同时可由人参与交互作用的一种综合环境”。DIS系统在功能上主要有以下特点:分布性、交互性、实时性、集成性、开放性。

4.智能仿真

计算机仿真与人工智能和专家系统的结合使系统仿真进入了新的领域。知识库仿真系统可以达到领域专家处理问题的水平,自动建模与仿真程序生成可以取代部分仿真建模与编程人员的工作,智能化仿真决策系统可以辅助决策人员进行科学决策。

人工智能与计算机仿真的关系表现在人工智能可以帮助人们进一步认识仿真,并利用人工智能技术可以实现智能建模、智能仿真和智能仿真查询应用,使计算机仿真技术进入一个新的智能化仿真的阶段。