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仿真是 “真的”


一提到 “仿真”,多数人并不陌生,却未必真正了解,甚至带着几分偏见。在不少人印象里,它容易与 “仿制品”“赝品” 画上等号 —— 影视剧中的仿真道具、文玩市场的高仿字画、娱乐场景里的仿真游戏,似乎都让 “仿真” 自带了 “虚假” 的标签。但事实恰恰相反,仿真是 “真的”,它绝非表面意义上的 “模仿”,而是数字时代里创造巨大真实价值的核心技术,其潜在能量早已渗透到人类生产生活的方方面面。 

在数字化、智能化浪潮下,我们所说的仿真,更多指数字化仿真技术。它以计算机软件为载体,在数字空间构建各类数字化模型,通过模型开展推演、预测、分析与决策,成为人类认识世界、改造世界的得力助手。 仿真技术的应用广度,几乎覆盖所有学科领域。每个学科都有其专注的研究对象,而通过数字化手段探索这些对象,往往离不开仿真技术的支撑:地理学科用它模拟气候变化的轨迹,控制学科靠它验证控制器的性能,金融管理学科借它推演交易市场中群体的行为逻辑。其研究尺度更是跨度极大,完美契合人类认知物理世界的微观、介观与宏观维度 —— 小到原子核结构的微观模拟,大到行星运动轨迹的宏观推演,仿真技术都能精准覆盖。建模手段与方法也丰富多样:既有基于牛顿三定律构建物理方程的机理建模,也有设定智能体交互规则、仿真群体涌现行为的规则化建模,更有借助人工智能技术,通过海量观测数据训练深度神经网络,让模型自动挖掘客观规律并复现的智能化建模。 可以说,仿真正以多元形态真实存在于我们身边,如同空气一般无处不在,其通用性与重要性甚至让人们不自觉地 “忽略” 了它的存在。在以人工智能为主导的第四次工业革命中,仿真技术的价值将更加凸显,深刻重塑我们的生活方式。 

仿真的核心作用,若从哲学视角审视,恰好契合马克思主义哲学中人类的两大核心活动 —— 认识世界与改造世界。 从认识世界来看,仿真技术是探索规律、预测未知的 “透视镜”。它能帮助我们穿透复杂现象的表象,总结内在规律,还能预判尚未发生的事情:用计算机仿真预测次日天气,为出行规划提供参考;模拟传染病传播的动力学特征与波及范围,为防控决策提供科学依据;推演火灾发生时人群的疏散模式,优化应急救援方案;仿真工件的耐疲劳程度,提前规避使用风险。而最具震撼力的案例,当属美国利用蒙特卡洛仿真研究原子弹链式反应过程,直接影响了第二次世界大战的进程。

如今,计算机算力仍在遵循摩尔定律迭代,生成式人工智能技术正处于井喷期,未来借助仿真技术解开更多世界未解之谜,早已不足为奇。 从改造世界来看,仿真技术是降低成本、提升效率的 “加速器”。它能让人们以更少的试错成本做出更优决策,大幅提高生产创造的效率。试想,若要设计并改装一辆跑车,工程师可能会提出数十种车型与动力器件的组合方案。放在过去,人们必须将所有方案实体化,再通过对比测试筛选最佳设计,这无疑要付出高昂的时间与资金成本。而在数字化仿真时代,借助各类高可信的工程仿真软件,在数字空间就能完成虚拟试验,快速锁定最优解或潜在的最优组合范围,既提高了产品制造效率,又缩短了迭代周期。马斯克的星舰团队正是广泛运用工程仿真软件,才让星舰回收技术迅速走进公众视野。或许有人会疑问:星舰不也经历了多次失败吗?但倘若没有仿真技术的支撑,失败的次数恐怕会成倍增加,研发进程也将大幅滞后。 

当然,仿真技术的发展并非一帆风顺。它如今正面临诸多瓶颈挑战,亟待科研人员携手攻克:如何利用生成式人工智能实现高可信仿真?如何提升复杂系统仿真的求解效率?如何进一步增强仿真结果的可信度?同时,仿真的形态也在不断演进,数字孪生、元宇宙、世界模型等新兴领域蓬勃发展,但万变不离其宗,这些在数字世界中基于模型开展的各类活动,本质上都属于仿真的范畴。

    归根结底,仿真是 “真的”—— 它是具有重要战略价值的核心数字化技术,以多元形态融入生产生活的每一个角落,用实实在在的作用推动着社会进步,改变着人们的生活。未来,它还将以更新颖的面貌,持续重塑我们的生活方式。让我们共同关注仿真技术、投身仿真技术、运用仿真技术,携手开启数字化创新的新篇章!

 

作者简介:

  

  王昆玉

杭州市北京航空航天大学国际创新研究院 国际仿真技术科创中心 博士后