[转帖]论仿真技术在知识经济发展中的地位

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　　专家论坛

　　[编者按] 游景玉：现任国家仿真控制工程技术研究中心主任，广东亚仿科技股份有限公司总裁，从事实时仿真和自动控制工程技术的研究工作三十七年，近年来不断创新，潜心研究仿真技术与控制技术及其在改造传统行业方面的应用，亲临科研实践，带领年轻科技人员进行多项研究、开发，推动多领域应用，取得多项成果，本刊将连续三期发表游景玉博士论述仿真控制工程技术的文章。

　　论仿真技术在知识经济发展中的地位

　　国家仿真控制工程技术研究中心主任 游景玉博士

　　【摘要】随着计算机技术和信息技术等高新技术的快速发展，仿真技术也得到迅速的推动，并在高技术的发展中越显其重要作用。本文着重研究在知识经济环境中仿真技术发展的方向、内容和特点;预测推动仿真技术产业化的策略;力争在知识经济中找对地位。因此，作者从仿真技术定义的丰富和变化，仿真技术研究的内容和成果分析，仿真技术广泛的应用和推广，其对软科学的推动、发展的特点和趋势，以及仿真技术在知识经济中角色等方面进行论述，从而得出仿真技术大有可为的结论。

　　【关键词】 仿真技术 高技术 产业化 知识经济

　　引言

　　尽管仿真技术已经很快发展，但在若干问题上仍然存在不同的见解。

　　比如，有人说仿真技术是要花费很多钱，所以它的成果只是荣誉性的。这种看法与当今把每台核电站仿真机以1000多万美金，飞机仿真机以1500~2000万美金的价格从美国、加拿大引进到中国的现实相矛盾，也具体说明了仿真技术的成果仍然形成了一个高价位的高科技产品和产业。

　　又如，有人说在市场经济的环境里，仿真技术的产值搞不大，相关的市场在萎缩;也有人认为仿真技术是21世纪战略性技术，仿真技术肯定会大发展。

　　当前，一场以高技术为中心的新的科技革命正在蓬勃发展，对整个社会经济发展将产生重大影响。世界的经济向知识(智力)经济过渡，信息技术迅猛发展与知识经济来临之际，对仿真技术将有什么作用，仿真技术将会有什么地位，如何迎接机遇，都应尽快考虑，这是业界的大事。

　　鉴于上述，作者经过几年的反复观察、研究、分析和思考写下本文。

　　1. 从仿真技术定义变化中考查

　　自从仿真概念出现以来，仿真的定义随着技术和应用的发展不断深化。

　　比如，牛津英文字典中初期的仿真定义是："To imitate conditions of situation with a model for convenience or training"。后来变为："The technique of imitating the

　　behavior of some situation or system (economic, mechanical, etc.) by means of an analogous model,

　　situation, or apparatus, either to gain information more conveniently or to train personnel"。

　　1993年7月，国内在《火炬计划基本概念及相关名词术语解释》中，对仿真技术作了很详细的定义，见参考文献[7]。关于仿真技术的定义，到目前为止，就很难用简单的语言描述。国内外学者从不同角度作了描述，可归纳如下几点：

　　● 仿真技术是出自对系统的研究，是通过用系统模型对真实系统或设计中的系统进行试验，以达到分析、研究和设计该系统的目的;

　　● 仿真技术是以计算机为基础，计算机能力提高了，仿真技术水平也提高，使之有能力去描述更复杂的系统;

　　● 仿真技术随需求发展，提出了大量共同性的理论、方法和技术问题，致使仿真逐步形成了一门独立的学科;

　　● 仿真技术已成为计算机应用的一个重要的领域;

　　● 仿真技术应用范围十分广泛，无孔不入的一门综合性学科，已广泛应用于航空、航天、通信、船舶、交通运输、军事、化工、生物　　　　、医学、社会经济系统等自然科学与社会科学的各个领域，其重要性已广为人知;

　　● 仿真技术用于揭示已知对象和未知对象的内在特性、分系统之间的关系和运作规律，以研究已知和预测未知;

　　● 仿真技术是高技术领域中的关键技术之一。

　　2. 仿真技术主要研究的内容和成果分析

　　2.1 仿真技术主要研究的内容

　　仿真技术虽是计算机应用的一个重要的领域，但也有其自身作为一门专有技术的研究内容，有问题和难点，也有发展方向和规律，形成了仿真技术的主体技术。这些技术又在广泛而丰富的需求中深化和发展。仿真技术的研究内容最少应包括总体技术、仿真支撑软件技术与工具、建模技术和应用技术，表1归纳了这些仿真技术的研究内容：

　　表1：仿真技术的研究内容 总体技术 ①学科的理论研究;②仿真技术的发展与开拓;③仿真技术与支撑技术的关系;④系统的分析与划分;⑤仿真技术在信息技术和产业中的地位研究;⑥大型仿真系统研究

　　仿真支撑软件技术与工具 ①支撑软件理论与方法;②仿真支撑软件技术;③面向对象支撑技术;④面向各项领域的共性工具软件;⑤专用的工具软件;⑥软件系统结构;⑦实时数据库

　　建模技术 ①仿真对象与系统分析;②建模理论与方法;③仿真算法与语言;④验证方法与标准

　　应用技术 ①应用领域开拓研究;②应用软件系统;③应用的相关技术;④应用系统实现方法

　　2.2 从仿真技术的成果分析

　　近几年来，国内外仿真技术领域取得了丰硕的成果，体现出重大的社会效益和经济效益。主要的成果例举如下：

　　2.2.1 仿真支撑系统的发展

　　70年代末，国际上一些国家在实现仿真技术产业化过程中，强化了仿真支持系统的概念。因此，仿真支撑系统已经不仅是仿真领域关键的技术之一，而且是"解放"仿真系统开发者和使用者的最重要手段。它不仅赋予仿真系统以生命力，同时也是实现仿真技术产业化的基础。在应用过程中，它是实现仿真目标和解决问题的概括和总结，它支撑了仿真系统的整个生命周期，包括对仿真对象分析、仿真模型的表达、仿真模型的生成和运行、仿真过程的调试和修改、实时运行、仿真数据的存储、恢复及跨平台的联合运行。因此，近几年来，国内外已经十分重视对仿真支撑系统的研究，也出现了不少成果。从科技进步角度来分析，主要表现为：

　　(1)开放性和构件概念，包括：构件命名服务(Component Name Services)、构 件对象服务(Component Object Services)等为构件客户服务。

　　(2)提供通用数据表示方法，让集成工具之间共享信息。

　　(3)支撑范围扩大，表示在支撑仿真应用在网络上的实现。

　　(4)支撑多媒体技术的应用，使仿真系统的人机界面得以改善。

　　2.2.2 面向对象的仿真技术

　　近十几年来，面向对象仿真(Object Oriented Simulation，简称OOS)研究、开 发和应用有很大的进展，在广泛的领域里，各种各样的模型是由OOS语言(或称编程工具)和开发环境中出现。由于OOS为系统建模提供了灵活的方法，它的基本特性使之不同于传统的仿真方法，而且适用于大型的更为复杂更分散的仿真系统，以及基于网络的仿真系统。而且，支撑OOS的工具已不少实现商品化了。例如：

　　(1)由于国际间多国合作的出现，对共享仿真环境的需求扩大，网络仿真技术被用在基于共享的仿真环境，如虚拟工厂教学系统，它允许学生单独工作或组成虚拟的队、建造工厂、预测产品需求、计划生产、制定日程进度等

　　(2)面向对象仿真在处理复杂系统模型时，是一个极好的工具。将这类模型分成几个子模型，做到仿真程序结构与真实系统结构相似。如解决互相联系的异步电动机组的仿真控制问题等。

　　3. 仿真技术应用领域的快速扩大

　　近几年世界上应用仿真技术去解决科技、生产、社会各方面问题的事例层出不穷，使仿真技术的应用能力拓展，渗透性增加，无处不在，无孔不入。例举几项：

　　(1)仿真技术在工业系统的多种应用取得了巨大的社会和经济效益;

　　(2)利用仿真技术来模拟人们不断增加对海港、船舶的到达方式，海港运作方式的变化需求，用于实现海港现代化管理或新建海港选择和投资考察;

　　(3)应用质量工程及仿真提高巨型计算机系统的性能。性能评估在计算机的设计、开发、配置、调节中是一个重要环节，应用质量工程和仿真技术来提高巨型计算机系统性能;

　　(4)应用仿真技术，开展语言系统研究，取得重要成果;

　　(5)仿真技术在制造业中应用和发展近几年来在国内也取得很好的成果，仿真技术在制造业的应用是从产品设计到制造，以至测试维护的整个生命周期中，计算机仿真技术贯穿始终;

　　(6)虚拟现实技术的应用范围扩大。它在医疗领域中开始应用，虚拟教学、虚拟会议系统等取得一定效果，虚拟现实技术与娱乐的结合更有广泛市场。

　　4. 从软科学技术发展展望仿真技术的作为

　　软科学技术是为管理和决策服务的科学技术，或者可以定义为帮助人更直接、有效、全面和系统地使用迅速发展的各类科学技术知识，并进行科学管理和科学决策的科学。从软科学技术的应用性表现来说，如果说科学的研究是基础研究的话，软科学技术则是应用研究，产生的专家系统则是技术开发。

　　医学和工程领域管理决策的专家系统的研究成果几年后将被投入使用。例如美国许多大公司都开始用代理人软件，帮助做许多种经营工作。这意味着类似"仿真脑"的系列产品将要出现，仿真技术在管理和决策方面的应用将推向各个领域。在仿真各种管理与决策系统的过程中，仿真技术将快速发展，产业化的步伐将加快。

　　软科学技术是有前途的。在人类知识每5年翻一番的情况下，任何人如果不*电脑处理事务，也就是说不*"看不见的头"，是无法妥善、有效处理的。如果说软科学技术会成为21世纪的先导和骨干高科技，推动软科学技术发展的仿真技术也是分析复杂问题，提示相互关系，仿真人脑管理和决策的骨干高科技之一。

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　　5. 仿真技术发展的特点和趋势

　　近几年，以计算机技术、通讯技术与传感技术为主导的信息技术的飞快发展，为仿真技术的发展进入一个崭新的环境打下了良好基础。仿真技术的发展将出现新概念、新应用和新的地位。由目前发展情况分析，有如下值得注意的特点：

　　(1)仿真技术是一门独立的学科，但它离不开计算机技术。只要计算机技术在飞快地发展，仿真技术就一定随之快速发展;

　　(2)仿真技术作为信息技术族内的成员，它不仅自身发展快，而且与信息技术各项发展结合也快，它们永远面对新问题、组织新技术、形成新的系统工程。因此，仿真技术是不断研究新现象、分析新规律、揭示相关系统、找出解决方法的强有力工具;

　　(3)在知识经济来临、知识管理的形成和发展中，仿真技术是最好的工具。它将被更多人了解和掌握。美国很多大公司开始用"代理人软件"代替人类做多种经营工作。预计类同"仿真脑"系列的产品将会被成批生产，用以代替人们进行管理和决策;

　　(4)仿真技术的应用领域越来越广，在信息技术发展中，将出现独特的地位;

　　(5)目前，在全世界软件产业快速进展的环境中，仿真支撑软件，各种工具软件(包括专用仿真语言)，乃至于通用的应用软件、商品化的周期缩短;

　　(6)面向对象的技术和应用发展较快，一方面推动仿真概念变化，另一方面适应复杂、非线性应用的能力增大;

　　(7)由于网络技术的发展，为异地、异国应用提供了可能，将对仿真技术提出新的挑战，也推动了发展。预计仿真技术和网络技术的结合，将出现新的概念，并扩大应用范围;

　　(8)仿真技术在培训领域中已有了丰硕的成果，比如：核电站、飞机的仿真机等都是培训所必需的仿真系统产品。

　　6. 知识经济的特征和仿真技术的地位

　　人类在经历了漫长的农业经济、工业经济时代后，正迎接着知识经济时代的来临。1997年，人们第一次提出知识经济的概念，大家认为它是建筑在知识和信息基础上的经济;以知识和信息的生产、分配和使用为直接依据的经济;知识是提高生产率和实现经济增长的驱动器。国内外学者对此也有各种说法。如：知识经济是以智力资源的占有、配置，以科学技术为主的知识生产、分配和使用为最重要因素的经济。又如：知识经济所要表述的是一种新的复杂的经济状态，它是指以现代科学技术为核心，建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济。它有丰富的内涵和明显的特征。只有通过对其内涵和特征的分析并与仿真技术及其应用、产业化社会效益、经济效益比较，才能充分看到仿真技术在知识经济环境中的地位。

　　(1) 知识经济特征与仿真技术特点的切合。见表2。

　　表2：知识经济特征与仿真技术特点的切合 序号 项 目 知识经济内涵与特征 仿真技术及其应用的特点

　　1 资源的配置 以智力资源、无形资产为第一要素。智力资源是以人才和知识为主 以智力资源为主，仿真技术的发展主要*人才和知识

　　2 产业支柱 以高技术产业为支柱，高技术为主体 仿真技术是高技术发展中的关键技术之一

　　3 知识的使用 (消耗) 知识的消费概念确切的含义是知识的使用和知识驱动 仿真技术的表现形态也是不停地提供特指的知识被使用和知识驱动

　　4 R&D的重要性 科学和技术的研究与开发成为知识经济的重要基础 仿真技术的生命在于应用过程中与相关技术结合应用实践中不断发展

　　5 创新 知识经济的发展迅速，创新意识、理念、方法是关键 仿真技术及其应用依赖于创新来推动，没有创新就没有仿真技术的生命

　　6 系统工程的属性 知识经济是综合各项科学和技术成果的一种大系统工程 仿真技术是在研究系统问题的过程中产生、发展，形成独具特点的一门学科

　　7 生产率的内涵 知识经济时代的特征已不是劳动生产率，而是知识生产率，它取决于知识研究与开发、教育、培训 仿真技术的发展，不要人多，是*智力、知识的水平，其竞争是智力竞争、人才竞争

　　8 面对

　　可持续发展的问题 知识经济是促进人与自然协调，可持续发展的经济以高技术为指导思想，科学、合理、高效、协调 仿真技术是研究对象的技术，用数学语言表达对象并用一整套研究方法去揭示问题、解决问题

　　9 经济学原理 经济学原理 工业经济以物质为基础，知识经济以知识为基础，以知识、智力、无形资产投入起决定作用 仿真技术及产业的发展已证明是投入的知识、智力和无形资产起了决定性作用

　　10 管理的模式 知识经济时代，管理的重点是知识的生产与开发，掌握知识的培训，教育成了很重的任务 掌握仿真技术的人才，只有继续不断学习、掌握知识，没有一劳永逸的

　　(2) 仿真技术是推动知识经济发展的关键技术。见表3。

　　表3：仿真技术是推动知识经济发展的关键技术 序号 项 目 知识经济发展的需要 仿真技术的贡献

　　1 系统化问题 知识经济以高技术为核心其系统化不仅体现在科学大系统，也体现在以人体为首的各种生物体、社会整体诸多系统问题 快速发展仿真技术的研究开发，才能推进系统的研究和揭示系统内在关系以及协调解决问题，包括对非线性复杂系统的研究。是其它技术所不能取代的

　　2 知识不断更新 学习是人们生存和发展的第一需要，发展是取决于人的素质，知识是重要的生产要素，知识也以爆炸式增长，学习需求不断增长，包括知识的内容、速度、效率都将十分重要 仿真技术应用于培训教育有了相当成功的经验

　　在提高培训环境、速度、效率、深度，以及广度上将给知识经济发展带来重要的推动

　　3 软科学的发展 是管理和决策服务的科学技术，是知识经济时代的先导和骨干高科技 仿真技术是发展软科学的重要工具，也是实现软科学产品的基础

　　4 科学研究

　　与设计验证 知识智力发展的速度，面对科研课题的研究方法和预测分析、设计验证等显得十分重要并有大量需求 仿真技术及其应用既是研究和预测手段，又是设计验证的工具

　　(3) 仿真技术及其应用，形成知识产品和服务，以及产业化的效益推动知识经济的增长。见表4。

　　表4：仿真技术及其应用，形成知识产品和服务 序号 项 目 知识经济发展的需要 仿真技术的贡献

　　1 产品的附加值 要求高附加值的产品和提供高增加值的服务 产品体现高附加值，在国际上一套飞机仿真机需一千多万美金，请一个国外技术人员每天需一千美金

　　2 产品的形式 要求数字化、网络化、智能化、个性化 产品符合这些要求，个性化是仿真技术的特别能力

　　3 产业化 要求产品的知识化和智力推进 产业化产品随着社会生活和管理的需求，仿真脑系列产品将创新的经济增长

　　7. 结论

　　通过考察和分析，我们看到知识经济时代的来临给仿真业界带来了新的挑战和机遇，仿真技术将因自身的特点而在知识经济环境中快速发展，反之也推动知识经济的发展。仿真技术与软科学及其它相关技术的结合将加快高附加值产品的产业化进程，给整个社会带来新的经济增长点，仿真技术大有可为。 On the Standing of Simulation Technology

　　in Developing Knowledge-Economy

　　You Jing Yu

　　Abstract

　　Along with the development of computer technology and information technology, simulation technology is rapidly

　　pushed forward and plays an important role in the developing Hi-Tech. Under the environment of knowledge-

　　economy, this paper discusses the standing of simulation technology and its development direction, substance and

　　associated characteristics. It forecasts the strategy to pursue the simulation technology industrialization as well

　　to strive by every means to gain standing in the knowledge-economy environment. The author mainly emphasized various

　　aspects of simulation technology, including the varieties and enrichments of its definition, the contents of its

　　study, the analysis of its R&D accomplishment, the pushing forward of soft science, the features and trend of its

　　development, and the roles in knowledge-economy environment. Therein one may derive the conclusion: the

　　simulation technology possesses the vast prospects.

　　参考文献

　　[1] 游景玉，实时仿真技术及其应用，珠海出版社，1997年

　　[2] 游景玉，论文"论仿真技术及其产业化"， 珠海出版社，1999年

　　[3] 游景玉 吴芳辉，论文"仿真支撑系统技术的研究与发展"，珠海出版社，1999年

　　[4] 游景玉 吴芳辉，论文"新世纪仿真技术展望"， 珠海出版社，1999年

　　[5] 游景玉，论文"论仿真技术在高技术发展中的地位"， 珠海出版社，1999年

　　[6] 游景玉 周维长，论文"输运网络系统的仿真与应用"， 珠海出版社，1999年

　　[7] 国家科委火炬办，火炬计划基本概念及相关名词术语解释，1995年

　　[8] Levent Mollamustafaoglu, PH.D., An Object-Oriented Framework for Distributed Discrete-Event Simulation with

　　the Standard Clock Method, Simulation, 1998.2

　　[9] Leszek Kawecki and Stanislaw Paczynski, Coupling Non-Linear Models in Object-Oriented Simulation: Application

　　to Drives with Multiple Induction Motors, Simulation,

　　1998.2

　　[10] Agostino Bruzzone and Robert Signorile, Simulation and Genetic Algorithms for Ship Planning and Shipyard

　　Layout, Simulation, 1998.8

　　Brian A.Malloy and Bin Chen, Expoiting an Object-Oriented Simulation Tool to Model a PCS Network, Simulation, 1998.6

　　资料来源：中国技术创新广东省信息网 www.gdtg.com.cn

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