模拟方法 simulation method 亦称“模型方法”、“仿真方法”。通过在实验室中设计与制作出与某自然现象或过程(即原型)相似的模型来间接地研究原型的形态、特点和规律性的方法。在科学实验不能对某些自然现象(如地球上生命起源的进化过程)或大型工程进行直接试验时采用。从模型试验的性能来推断原型的性能,从而研究原型的规律性。这里的原型,既可以是自然界中存在的事物,如雷击现象,也可以是人类在改造自然计划中所预期的产物,如拟建的船舶。模拟方法既是一种实验方法,也是一种同类比法近似的逻辑方法。这种由模型向原型推断的模拟方法,可用图式表示如下: 试验模型:a、 b、 c、 d, 研究原型:a、 b、 c, - 所以,研究原型也具有d。 它经历了三个发展阶段:(1)直观模仿和仿制方法阶段,即除表现为对自然物某些功能的简单模仿外,还表现为对简单工具的仿制。仿制的目的不是为了研究被模拟的原型,而主要是把“原型”中某些优点移植于工具上,其目的是为了研究和发展模型本身。(2)在实验科学基础上发展起来的模拟实验方法阶段。以相似理论确定相似现象的基本性质、必要和充分条件,定量地设计模型,把模拟实验的结果定量地推广到原型中去。主要分为物理模拟和数学模拟。(3)控制论中的功能模拟和智能模拟阶段。它抛开过程的具体性质,着重研究和发展模型本身即某种现代化的自动控制系统。借助于电子计算机,模拟方法现已发展到系统仿真技术(系统模拟)的新水平,它不仅能再现现实生活的复杂过程,而且能对复杂系统各种发展的可能性进行系统模拟,预测人类在各个实践领域以及由此而构成的整体的远景。运用模拟方法的主要优点是:可以使人们对已经事过境迁的自然现象进行实验研究;可以将研究对象放大或缩小,或使研究对象在短时间内重复出现,以便于观察研究;运用模拟方法进行工程技术设计,可以缩短研制时间,节约资金,提高劳动生产率;具有替代性功能,可以使人在某些特殊实验中趋利避害。 |