文档介绍：该【计算机应用影响以及研究探讨论文（共4篇） 】是由【麒麟才子】上传分享，文档一共【57】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【计算机应用影响以及研究探讨论文（共4篇） 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1
计算机应用影响以及研究探讨论文(共4篇)
现如今网络的进展,也让我们的生活更加的便捷了,计算机的运用也是愈发的频繁了,并且也带动了很多行业的进展步伐,那么计算机的论文应当怎么写呢?下面就跟着一起来看看优秀的计算机论文范文吧。
第1篇:计算机仿真结构的工程方法论探析
余永阳,王婉祯,王业飞(中国科学院高校人文学院,北京100049)
摘要:工程中的计算机仿真活动有别于科学争论中的计算机仿真。基于工程方法论争论的视角,分析了计算机仿真是一个确定仿真目标、提出领域学问需求、识别提炼学问、建构模型、进行仿真试验,直至满足工程对仿真所提需求的迭代进化的规律结构;描述了计算机仿真行动者网络结构,以及人与非人两类行动者的角色定位;阐释了计算机仿真实践开放过程中应遵循目标有限性及其权衡、工程建设规范与仿真专业规范有机统一、全程协同的基本原则,以期为反思工程中计算机仿真实践活动的内在理性供应一种尝试。
关键词:工程方法论;计算机仿真;规律结构;仿真行动者网络
3
引言
人们在熟识、利用和改造自然过程中,通常伴随着操作与干预的能动过程。其中,有一些系统如处于设计阶段的工程、未定型的产品等无法直接进行观看、试验和分析。因此,逐步消逝了用抽象模型来代替真实系统进行试验的方法。这种方法,是基于从真实空间向虚拟空间的映射,通过对对象进行简化抽象的试验来争论一个存在或设计中的系统,由此诞生了一门新的学科——仿真学。随着计算机技术快速进展和广泛应用,仿真技术与高性能计算机技术相结合,计算机仿真便应运而生,从而通过“创建真实世界中简洁系统的硅替身,使我们能够在真实的计算机上进行可重复的受控试验”。[1]
概略地讲,计算机仿真,是指在计算机上建立某一现存或虚拟系统的模型,对该系统的结构和行为进行动态模拟,从中得到所需信息,进而为决策过程供应依据的争论方法。[2]它具有3个基本要素:系统、系统模型和计算机,联系这三个要素的基本活动是模型建立、仿真模型建立和仿真试验。[3]这种方法用于分析和争论目标系统运动行为、揭示系统动态过程和运动规律,已经广泛运用于工程和非工程领域之中,并取得了巨大成功。
近年来,我国工程哲学争论得到快速进展,经受“工程-技术-科学”三元论、工程演化论和工程本体论三个阶段后,[4]已深度拓展到工程方法论争论领域,并成为当前争论的热点问题。然而,作为工程实践领域重要的方法支撑之一的计算机仿真,当前对其争论更多的是指向具体的工程实践,而对方法论层面的计算机仿真实践过程的一般性抽象、提炼几乎没有。为此,本文试图对工程中计算机仿真活动开放过程实践结构、行动者网络结构及其角色定位,以及基本的实践原则进行分析,以期从工程哲学方法论层面解析工程中的计算机仿真结构。需要特别说明的是,考虑到计算机仿真在工程中应用及其价值已广为人所生疏,本文不再赘述。
3
1工程中计算机仿真实践的规律结构
在科学争论领域,计算机仿真得到了广泛应用。因此,有学者把计算机仿真(或试验)称之为人类继思想试验、实物试验之后的第三种科学试验,并给出了计算机仿真的一般过程,即从实际系统动身,构建数学模型,而后转化为仿真模型,进行仿真试验后,对仿真结果进行分析,最终反馈于实际系统。[5]科学家借助计算机仿真从事科学争论活动,使得能够在真实的计算机上进行可重复的受控试验,也即能够进行大量的“假定-推想”试验。建构这种试验的过程,是科学家对争论对象抽象提炼的过程。这个过程的主导者,主要是科学家本人或者由相关领域科学家参与的群体。群体成员的专业结构往往呈现出同质性,或者同质性大于异质性。科学中的仿真试验即使是由特地人员担当,其本人也往往是这个领域的争论者。因此,仿真过程中科学家围绕具体科学问题进行沟通,几乎不存在专业领域学问的障碍。换句话说,对于科学家而言,计算机仿真往往是把握在自己手上的争论工具而言,并不存在过多的社会化过程,少有与专业领域外的人进行互动,掺入的非科学因素少。从这个角度看,科学中的计算机仿真活动更为纯粹、更加受控。
5
工程活动与科学活动是两种不同类型的社会实践活动,“科学活动是以探究发觉为核心的,工程活动是以集成建构为核心的”[6]。我们认为工程实践中的计算机仿真活动核心是为构建新的存在物供应决策论证支持。作为一般性工程方法论中的计算机仿真,当然具有“三个世界”的分类属性,对应着工程系统、数学模型和计算机仿真模型。然而,它与科学领域中的计算机仿真活动有着显著区分。这首先是由工程活动的本质所准备。集成建构意味着工程所涉及的人员、学问、对象等诸多要素特别简洁多元,其建筑过程本质上是一个权衡妥协的社会化过程,涉及人与自然的妥协、人与人的妥协。工程中的计算机仿真活动,一方面,仿真所需学问的综合性、集成性,需要工程决策者和工程所涉及的诸领域专业人员协作;另一方面,计算机仿真自身日趋专业性,往往需要专业人员来担当,也无法盼望各领域人员都能通晓仿真专业。随之带来一个区分于科学中计算机仿真的显著特点,工程中的计算机仿真活动自始至终充斥着以仿真工程师为中心的与工程决策者和其他供应工程相关领域学问人员亲热交互的社会化过程。由此可以看出,工程中的计算机仿真过程,是仿真工程师理解工程意图、确定仿真目标、提出领域学问需求、识别提炼学问、建构模型、进行仿真试验的迭代进化过程,直至满足工程对仿真提出的需求。因此,这种仿真活动是科学因素、社会因素共同作用的结果。为便于更加清晰地描述其实践的规律过程,我们尝试性给出一种工程实践中的计算机仿真的规律结构,具体如图1所示。图中实线及箭头表示的是由此到彼的因果或关联指向关系,虚线及箭头反映的是环路中的反馈关系。比如,结果呈现指向需求描述,需求描述反过来也验证仿真结果,以此类推。
5
在工程活动的每个阶段,都涉及工程决策和决策的贯彻,还可能涉及各种调整变更。每阶段都有工程实践固有的活动目标。理论上讲,计算机仿真可以为每一阶段的活动供应服务。在仿真实践中,主要存在两大类型的交互。类型1,聚焦工程活动目标,仿真工程师与工程决策者、相关领域工程师等“用户”进行交互,形成比较清晰的仿真需求描述,为开放仿真活动奠定基础。类型2,聚焦需求主导下的仿真目标,仿真工程师依托计算世界中的各种平台、工具等,开放实质上的建模和试验活动。这类交互以概念模型为中心,通过概念模型-数学模型-仿真模型内部循环,迭代推动仿真试验,最终形成可面对用户的仿真结果。依托仿真结果,仿真工程师与“用户”再次进行交互,如此循环往复,直至仿真活动满足工程实践需求。交互的过程,是围绕工程目标进行两个环路的迭代演化过程。
7
在具体工程活动目标主导下,仿真实践起始于从目标到需求的转译活动。工程目标指向的是工程中某个阶段需要达成的具体预期,而需求表征的是计算机仿真能为工程活动目标供应什么支持,两者并非一回事。需求描述是对仿真问题的恰当说明和回答,这是计算机仿真的规律起点。依据需求描述,建构概念模型,概念模型是对工程系统的“组成、原理、要求、目标等,用文字、图表、技术规范、工作流程等文档来描述,反映系统中各种事物、实体、过程的相互关系和最终结果,以此对系统进行非形式化的概念描述”[7]。概念模型是建构数学模型的直接依据,数学模型主要解决的是数学化的表达问题,在此基础上,运用合适的编程语言和具体的仿真工具完成计算机仿真模型的构建,此后进入仿真试验和试验结果分析运用环节。
犹如仿真实践起始于从目标到需求的转译,仿真活动的终结起始于仿真结果从仿真工程师到面对用户需求的转译。对于仿真工程师而言,他所期望的结果呈现往往是以原初数据或简明的形式化方式来表达,但不影响其对数据的解读。譬如,对交通网络结构的仿真,仿真工程师往往只要抽象其拓扑关系即可,并凭借其阅历、技术等能够比较自然地完成从拓扑关系到实际交通网络的映射。然而,对于大多数“用户”而言,通常需要借助可视化的方式来关心理解仿真结果。一般用户若看到交通网络数学形式的拓扑结构,是很难想象如何映射到真实的交通网络。此时,仿真工程师应依据不同的用户需求,对仿真结果进行形象化、可视化、相像化的表达,以便于服务决策论证或劝告沟通。仿真结果得到用户的接受和信任,往往意味着仿真活动的终结。
7
2工程中计算机仿真“网络”的行动者分析
上文所述的规律结构,只是给出了工程中计算机仿真的一般性的实践结构,然而,这种分析还不能充分表达工程活动与科学活动等其他活动区分的本质性特征。工程活动是面对实践的,要解决的是实践问题,处处存在人的力气、物质力气的冲撞。拉图尔认为,应当把科学(包括技术和社会)看作是一个人类的力气和非人类的力气(物质的)共同作用的领域。[8]假如把仿真整个实践结构看成一个动态的网络,在网络中工程师群体等人类的力气与仿真工具等非人力气相互交织,共同演化直至仿真实践活动的终结。
在分析仿真行动者网络中,我们倾向于实行后人类主义而非确定的人类中心主义思考范式,认为在计算机仿真实践活动中,人与非人存在一种“合作”。换言之,仿真实践过程中,人对仿真工具(即物质力气)的规训并不是能够轻而易举规避或操纵,其实也未必需要规避。工具规训的存在恰恰是工具本身价值所在。
8
计算机仿真行动者网络涉及人与非人,通过信息(工程活动目标对计算机仿真提出的需求)为纽带,把两类行动者连接成一个动态的网络。网络结构可区分为两个环路,环路1,主要由计算机仿真工程师,以及工程决策者、相关领域工程师、工程本身的利益相关者(这往往表现为当计算机仿真主要用于劝告性功能时尤为明显)组成;环路2,主要由模型、仿真语言和工具、计算机、数据等非人行动者组成。仿真工程师是连接环路1和环路2的枢纽性节点。网络结构的概略描述如图2所示。
“人”
对于直接进行计算机仿真活动的工程师而言,其是整个仿真网络的关键节点,担当着在“物质世界”(这个世界,其与工程活动相关人员的交互,也即上文所言的交互类型1)与“数学世界”和“计算世界”(其与非人行动者的交互,即上文所述的交互类型2)沟通与执行的责任。仿真工程师不仅要理解工程的意图,架起与工程决策者、其他领域工程人员沟通的桥梁;还应作为“中介”,架起物质世界到数学世界和计算世界连接的桥梁,并完成全部过程的操作。
9
、领域工程师
对于工程决策者、领域工程师而言,往往是工程意图的传递者、工程特地领域学问的供应者、仿真结果的接收者。正确传递工程意图,关怀计算机仿真工程师理解工程,是这类行动者需要完成的工作。以笔者多年参与有关工程活动组织管理实践看,计算机仿真活动特别简洁演化成仿真人员的“独角戏”。缘由大抵有两个,一是专业领域学问日益精细,即仿真活动的跨学科性越来越突出,使得相互沟通的门槛和成本剧增;二是对仿真活动本质理解不够所致。仿真的起点,在于对仿的对象的理解熟识,而仿真人员又往往过于关注仿的过程。两类实践活动存在事实上的沟通“鸿沟”,双方都应当向对方靠拢,而不是彼此远离。
这主要指的是涉及工程建筑过程中的利益相关者、工程实施和管理过程中的工程实践参与者,是仿真结果的接收者,有时也是仿真需求的供应方。这类人员对于仿真活动而言,更多的是被动参与,但又具有能动性。在仿真结果的表达方式上,譬如工程活动的建筑流程演示、空间布局等信息传递,若不考虑受众实际,仿真结果就难以起到预期的论证和劝告作用。此时看似被动的行动者,往往成为了接受理解仿真结果的能动者。