仿真方法的意義

2021-03-01 蟈蟈創新隨筆

隨著數字孿生概念的走紅,仿真技術也變成了熱點。仿真不是新名詞:30年前我讀研究生的地方,就是浙江大學化工仿真教研室。對仿真的意義,我們似乎並沒有真正想清楚。

 

在我看來,仿真的重要性在於:這是一般性的計算機求解辦法,並對智能決策特別重要。大家注意:決策過程是個逆向使用知識(模型、函數)的過程。如果說「知識」是「方程」,「決策」就是「求解」。如下圖所示:

 

我們知道:方程求解往往是個很麻煩的過程。現實的模型往往非常複雜,很難像學生做數學作業一樣解方程。那怎麼辦呢?一個通用的解決方法就是仿真、用不同的方案去嘗試,直到找出比較滿意的答案為止。

 

學過數值方法的人,應該對這種思想很熟悉:牛頓方法、蒙特卡洛方法、模擬退火方法、蟻群方法、基因算法....不都是把求解問題轉化成搜索問題嗎?如果說有差別的話,往往只是仿真針對比較複雜的對象。所以,這是一般性的方法。計算機怕邏輯混亂、但卻不怕麻煩。所以,搞計算機的更喜歡具有一般性的方法。

 

很早之前,我的老領導任德祥先生曾經非常認真地對我說:現實的工程問題往往沒有唯一解。現在想來,這句話很值品味:沒唯一解,意味著相關知識往往對應不可逆的映射,用仿真求解辦法求解也就很自然了。

 

至於仿真的應用,我發現了一種現象:仿真更多用於研發設計,而較少用於生產管控。前者往往是讓人造世界去逼近人的設想,而後者則是讓人的認識逼近一個客觀世界。兩者的難度往往不太一樣。

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