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虛擬仿真

虛擬仿真技術(shù)是在三維視景技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征，并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器，也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng)，也可用一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型表示。實(shí)體在虛擬環(huán)境中相互作用，或與虛擬環(huán)境作用，以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。

虛擬仿真技術(shù)，各學(xué)科模擬訓(xùn)練教學(xué)

虛擬仿真模擬技術(shù)可以應(yīng)用各行各業(yè)的操作類、流程類培訓(xùn)：例如駕駛類車輛、操作類特種設(shè)備、大型港口起重機(jī)械等，通過(guò)模擬仿真的訓(xùn)練，完成從新手到精通的訓(xùn)練和考核過(guò)程，形成肌肉記憶。

三維拆裝，虛擬工業(yè)維修維保等教學(xué)培訓(xùn)

虛擬維修培訓(xùn)與傳統(tǒng)維修培訓(xùn)最大的區(qū)別在于可以讓受訓(xùn)人員突破時(shí)間、空間、環(huán)境等限制，不需要到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，利用虛擬設(shè)備身臨其境的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，在有限的場(chǎng)地內(nèi)達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

虛擬仿真技術(shù)是對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是利用三維建模技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界的物體和環(huán)境相同或相似的虛擬三維場(chǎng)景，并能響應(yīng)用戶的輸入，根據(jù)用戶的不同動(dòng)作做出相應(yīng)的反應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)主要有動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)等。系統(tǒng)仿真技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門新興學(xué)科。它通過(guò)建立實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算來(lái)達(dá)到對(duì)被仿真系統(tǒng)的分析、研究、設(shè)計(jì)等目的。系統(tǒng)仿真技術(shù)主要側(cè)重于對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理、運(yùn)動(dòng)方式的仿真，也稱為行為仿真。

虛擬仿真技術(shù)，就是用一個(gè)虛擬的系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。

虛擬仿真是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用于描述可由人探索和交互的三維計(jì)算機(jī)生成的環(huán)境。該人成為該虛擬世界的一部分，或沉浸在該環(huán)境中，并且在那里能夠操縱物體或執(zhí)行一系列動(dòng)作。從廣義上來(lái)說(shuō)，虛擬仿真則是在人類認(rèn)識(shí)自然界客觀規(guī)律的歷程中一直被有效地使用著。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)逐步自成體系，成為繼數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實(shí)驗(yàn)之后人類認(rèn)識(shí)自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法，而且正在發(fā)展成為人類認(rèn)識(shí)、改造和創(chuàng)造客觀世界的一項(xiàng)通用性、戰(zhàn)略性技術(shù)。

創(chuàng)造實(shí)訓(xùn)環(huán)境，增強(qiáng)用戶體檢
通過(guò)虛擬仿真、人機(jī)交互技術(shù)建立起來(lái)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，具有操作簡(jiǎn)便、直觀、靈活等特點(diǎn)，可以高度逼真的模擬實(shí)驗(yàn)操作的流程，使學(xué)生能夠獲得生動(dòng)直觀的感性認(rèn)識(shí)，增進(jìn)對(duì)抽象原理的理解。
突破時(shí)間和空間的限制，沉浸式體驗(yàn)
突破時(shí)間和空間的限制，有助于擴(kuò)大教學(xué)范圍，提高教學(xué)質(zhì)量。比如通過(guò)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，可設(shè)置不同的時(shí)間段和天氣效果，突破場(chǎng)地訓(xùn)練的限制，拓展各種實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)景，惡劣的地理和天氣條件限制等。
大大降低操作真機(jī)或?qū)嶒?yàn)的周期和成本
虛擬仿真技術(shù)能夠大大減少用戶時(shí)間投入和精力投入的精力，使復(fù)雜產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程得以簡(jiǎn)化和降低了項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成本。虛擬仿真可以根據(jù)用戶需求在不同領(lǐng)域之間開(kāi)展互動(dòng)合作研究。而且一套虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以多人同時(shí)、單人多次使用，實(shí)現(xiàn)在更短的時(shí)間和成本內(nèi)培養(yǎng)更高素質(zhì)人才的目標(biāo)。
增加安全可靠性
虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使培訓(xùn)過(guò)程中的失誤不再帶來(lái)人身傷害和環(huán)境危害，也不會(huì)浪費(fèi)任何財(cái)力、物力，使用者可以通過(guò)虛擬培訓(xùn)熟練掌握知識(shí)原理和操作流程。
對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行參數(shù)修改提高實(shí)驗(yàn)效率
虛擬仿真中采用了一系列的建模技術(shù)和分析技術(shù)，在實(shí)際分析中，還可根據(jù)需要進(jìn)行軟件的修改和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。這在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榉抡姝h(huán)境不允許人為改變一些環(huán)境條件。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了分析效率，而且還提高了工作效率。
考評(píng)結(jié)合、提升教學(xué)效果
虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能夠進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)、操作要點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)流程的仿真實(shí)訓(xùn)考核。高效的考評(píng)系統(tǒng)釋放了教師的考評(píng)壓力，教師可通過(guò)學(xué)生在考核系統(tǒng)中學(xué)生的得分即可縱觀教學(xué)質(zhì)量。過(guò)程回顧和查看幫助教師找出考生操作失誤并予以修正，提高教學(xué)效果。

虛擬仿真教學(xué)

Digital twin

通過(guò)虛擬仿真技術(shù)搭建模擬真實(shí)操控設(shè)備，學(xué)生可以創(chuàng)造性和創(chuàng)新去體驗(yàn)各種不符合常規(guī)的操作，既直觀、又不損耗真實(shí)設(shè)備，學(xué)生通過(guò)操作的全過(guò)程加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解和記憶。特別是對(duì)一些有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)更是避免更多的安全隱患。比如汽車、電力、化工、醫(yī)療等行業(yè)的部分實(shí)地操作危險(xiǎn)系數(shù)大，通過(guò)虛擬仿真教學(xué)軟件可以演示不正規(guī)、錯(cuò)誤的操作，不會(huì)造成安全隱患，同時(shí)還可通過(guò)動(dòng)畫、語(yǔ)音進(jìn)行提醒，起到加深學(xué)生記憶理解作用。