仿真实验是不是人工智能(仿真实验是不是人工智能技术)
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本文目录:
虚拟仿真实验教学 有 何 特点
虚拟仿真实验教学是指利用计算机技术和虚拟现实技术,将实验室中的实际实验过程转化为计算机程序中的仿真实验过程,使学生可以通过计算机程序来进行实验操作和实验数据处理的教学方法。
虚拟仿真实验教学具有以下几个特点:
1.安全性高:虚拟仿真实验教学可以避免实验过程中出现的危险,如化学实验中的爆炸、火灾等。
2.实验条件易控制:实际实验受到环境、设备等多方面的限制,而虚拟仿真实验可以控制实验条件,可以随意改变实验参数,方便进行不同的实验操作。
3.实验过程可重复:实际实验可能因为各种因素导致实验结果不稳定,而虚拟仿真实验可以重复进行,保证实验结果的准确性和稳定性。
4.教学效果可视化:虚拟仿真实验可以将实验过程、实验结果以图像、动画等形式呈现出来,使学生更加直观地了解实验原理和实验过程。
5.时间和空间上的灵活性:学生可以在任何时间、任何地点进行虚拟仿真实验教学,不受实验室开放时间和实验设备的限制,方便学生进行实验学习。
6.提高学生学习积极性:虚拟仿真实验教学能够提供学生自主探究的机会,激发学生的学习兴趣和主动性,提高学生的学习积极性。
7.节约时间和成本:虚拟仿真实验教学可以避免实验设备的消耗和维护成本,同时也可以减少学生在实验室中等待和排队的时间,从而节约时间和成本。
8.提高教学效率:虚拟仿真实验教学可以在短时间内完成多个实验操作和实验过程的演示,有利于提高教学效率和教学质量。
9.提供多样化的实验设计:虚拟仿真实验教学可以通过修改不同的实验参数,进行不同的实验设计,使学生在短时间内接触到更多实验设计方案,丰富学生的实验经验和知识。
10.便于教师监控和指导:虚拟仿真实验教学可以实时记录学生的实验操作和实验结果,方便教师对学生的实验过程进行监控和指导。
11.具有互动性和可定制性:虚拟仿真实验教学可以增加互动性,提供自主探究和自主设计的机会,同时也具有可定制性,可以根据不同的教学目的和学生水平进行定制化的教学内容。
12.利于跨学科教学:虚拟仿真实验教学可以跨学科地进行教学,可以将多个学科的知识进行整合和应用,促进学科之间的交叉融合。
13.提供实验中的模拟失误:虚拟仿真实验教学可以模拟出实验操作中的失误,如误操作、误操作后果等,从而使学生更加深入地了解实验的安全性和注意事项。
14.减少实验对环境的影响:虚拟仿真实验教学可以减少实验对环境的影响,如化学实验中产生的有害气体、废弃物等,从而有利于保护环境和可持续发展。
15.可扩展性:虚拟仿真实验教学可以不断更新和扩展,不断加入新的实验内容和实验技术,以满足不同层次、不同需求的学生的学习需求。
虚拟仿真实验教学具有很多特点和优势,可以很好地促进学生的实验学习和知识掌握。虚拟仿真实验教学在未来的教育中有着广阔的应用前景,可以为教育教学提供更多的创新和发展机会。
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跪求:虚拟现实属于人工智能吗
虚拟现实是利用以现代高速电子计算机为核心的信息处理设备、相应的软件系统和微电子传感技术模拟或创造出来的、与现实的真实世界相同、相似或不相似的仿真图景。虚拟现实本质上主要是针对单个的个人而设计的模拟局部现实世界的技术系统,目前还没有一个得到广泛接受的关于虚拟现实的精确定义,研究它的人众说纷纭。人们大致上都认可一种描述性的定义:“虚拟现实是实际上而不是事实上为真实的事件或实体”。这样的定义有进行哲学讨论的空间。虚拟现实有两大类,一类是对真实世界的模拟,如数字化地球,数字化城市或社区、虚拟故宫;另一类是虚构的,如网上新闻主持人安娜诺娃(Ananowa),以及名目繁多的三维立体动画游戏。无论哪一类虚拟现实,其实质都如尼葛洛庞帝(Nicholas Negroponte)所说,“虚拟现实背后的构想是,通过让眼睛接收到在真实情境中才能接受到的信息,使人产生‘身临其境’的感觉”。其实,虚拟现实所利用的不只是人的视觉,它把计算机处理出来的数据转化成视觉、听觉和触觉信号,再以适当方式直接输送到人的相应的感受器官,使人感受到计算机“需要”或“希望”他感受到的情景。
人们从技术角度把虚拟现实总结出7个特点:
模拟性:对现实世界的模仿,它来自人们已有的经验和认识;
交互作用:主体与技术系统之间存在着的互动关系,这里指人的精神体验甚至知识活动与机器系统的相互作用。没有这种互动虚拟现实就失去意义或者“趣味”;
人工性:与所有技术系统一样,虚拟现实也具有这种技术系统的根本特征,说到底,它是一种人造物或者人工自然;
沉浸性:相对于认识主体而言,指人在虚拟环境中的感官沉浸;
遥在:借助技术手段(如网络技术)克服主体与(虚拟)客体间的空间距离;
人—机共生:虚拟现实是人、机和软件三者互动才会发生的,缺一不可;
网络通讯:虚拟现实通过全球网络或宽带网实现的跨时空传输。
我国计算机科学家汪成为院士则概括得更为简单:“一个典型的虚拟现实环境是由人和虚拟现实系统两大部分组成的,而虚拟现实系统又由三部分组成。它们是基于先进传感器的人机接口、具有多媒体功能的计算机系统和面向虚拟现实的软件系统。”虚拟现实具有所谓I特性:沉浸、交互和构想。(见下图)
总之,虚拟现实利用技术手段全方位地在人和机器之间传送感觉信号,力图逼真地再现人类熟知的外部世界。
虚拟现实给哲学研究带来许多新问题,如虚拟现实现象本身的哲学解释;虚拟现实能否取代现实世界成为人的认识来源;虚拟现实中表现出来的人工智能究竟能够达到什么程度、会不会最终取代人类智能。此外,还有一些涉及到社会的、伦理的和文化的等方面的问题,这些已经有过许多研究文献。
关于对于虚拟现实的哲学解释,可以考虑这样一种意见:首先把人类的创造物(精神活动的产品)从客观世界和人类自身之中分离出来,这样我们有了三种客观实在:物质自然、人、以及人的精神活动产品。英国哲学家卡尔凡ㄆ斩�丫�哉庵秩�鍪澜缱髁私仙钊氲睦砺垩芯浚��直鸪浦��澜?、世界2和世界3。波普尔指出,最先有世界1,经过长期自然进化和演化后产生出世界2,而人类知识特别是理论成就累积成为世界3。人类文明建立在三个世界共同发展的基础之上,特别是世界3的积累与扩展。这与道家的“道生一、一生二、二生三、三生万物”经典可谓异曲同工。1970年代,波普尔与澳大利亚脑科学家、诺贝尔奖获得者艾克尔斯合作,用三个世界理论较好地解释了发生在人类大脑中的认知过程,他们合著的《自我及其大脑》(The Self and Its Brain)至今仍是研究心理学、认知关系问题、身心关系和人工智能问题的必读著作。
波普尔是个实在论者,他的三个世界都有强烈的本体论特征,特别是他的世界3,其客观实在性和自主性是他所一贯坚持的。然而波普尔对三个世界之间的关系的意见不适合于今天的信息时代。他虽然认为世界3是客观的,甚至是自主的(即有其客观规律的),但是世界3并不能够直接与世界1进行相互作用,人(世界2)是世界3与世界1之间必须的和最为关键性的中介。这样的理论可以用以解释计算机发明以前的情况,但用来解释虚拟现实问题显然是不合适的,因为它武断地割裂了物理世界与人类精神活动产品之间可能会发生的联系与互动。
仔细考察以计算机为核心的信息处理技术系统,我们就必须承认,这样的系统由两大部分组成,服从物理运动规律的机器硬件系统(世界1)和人类的精神活动产品软件(计算机程序软件,它应当而且只能被看作是世界3)。仅就其技术系统而言,虚拟现实应当是软件和硬件二者相互作用的结果,即世界1与世界3的相互作用。那么当人参加到这样的虚拟现实中去的时候,所发生的情况就是三个世界的相互作用。
到这里我们就看到虚拟现实的最具有哲学意义的方面:它在人类文明历史上首次实现了三个世界的交互作用。这是一项带有根本性的突破,只有现代信息技术才能够实现这样的突破。
有了对于虚拟现实的哲学解释,就容易回答后两个问题了。我们认为,对于虚拟现实能否以及能在多大程度上成为人的经验和认识的来源问题,不能过于乐观。
首先,目前的技术发展水平只是展示了一种可能性,就其使人获得经验、体验或知识而言,它还处于很原始的阶段。虚拟现实已经在医学教育(如解剖)、飞行训练、核爆炸模拟等一些专门领域得到应用,效果得到广泛好评。但仅此而已,在可见的将来,还完全没有理由认为它会对基本的人与自然的认知关系提出带有根本性的挑战。
其次,毕竟虚拟现实是一种人工系统,建立在人对自然事物的已有认识基础之上,这样的人类认识集成在人们开发编写的相应的软件程序中,如大型数据库、专家系统。尽管发生有以下两种情形:一、整合新的技术系统时可以直接运用过去已有的软件和硬件;二、新的高性能计算机系统有自动编制软件(创造出新的世界3)能力,但这都不能改变机器系统(包括虚拟现实)是人工系统这一基本属性。因此,通过虚拟现实而获得的经验、认识是一种“次级”经验或认识,它并不能取代、至少不可能完全取代人对于自然的直接认识和经验。
第三,根据已经报道的许多实例,虚拟现实系统会产生出人类仅仅依靠大脑不可能做到的发现或发明,如混沌学中的洛伦兹吸引子,数学上关于四色图定理的证明,甚至虚拟生命体Tierra等,从人的角度来看这些意味着重要的发现,其创新之处是明显的,但对于机器而言,所有这些都只是计算机软、硬件互动合作的结果,尽管有许多结果并不使人可以预先预测到的。关键之处在于:机器的运算结果对于机器的意义、对于人的意义,都是从人的角度看到的,也就是说,机器运行的结果还是需要人来做出最终的价值判断。
最后,回到对虚拟现实的哲学解释,我们说世界3与世界1的直接互动,并不意味着人变得多余了。在虚拟现实的环境中,机器是由人制造出来的,程序是人编写的,机器输出的结果也是需要人来做出价值判断的,因此,世界3与世界1的直接互动是有条件的,人的参与对于机器系统而言是无条件的,正因为如此,讨论人工智能是否会超越人类智能,并没有特别的实际意义。目前国内外计算机科学专家和信息科学家比较一致的看法是,未来的人工智能还将会有长足的发展。并不存在人工智能能否超越人类智能的问题,然而,人工智能能够在某些方面补充人类智能的不足却是确定无疑的,未来最有希望的发展方向是将会产生一种“人—机共生体”,在其中,机器部分将进行复杂繁琐的数据运算和逻辑推理,而涉及到创造性、美感、情感、价值判断等方面的问题时,则由人脑完成。
计算机仿真技术的应用有哪些
计算机仿真的用途非常广泛已经渗透到社会的各个领域,不断促进了各行各业的发展,为各行各业注入了一股新的活力。1.交通领域:
交通是由人、车、路和环境构成的一个复杂人机系统,事故的诱发因素是多方面因素的综合。交通安全的评价,应该充分考虑人、车、路和环境诸方面因素的作用和影响。本交通安全仿真是基于虚拟现实技术的方法。该评价体系是通过建立虚拟环境,并在这个虚拟环境中设计各种事故诱发因素,并对某区域和某路段的交通安全水平进行全过程(设计后,施工中,运营后)的跟踪和评价。
交通安全仿真及评价系统的核心部分就是计算机的仿真。该仿真过程不同与传统的数值仿真,它是一种可视化的仿真。例如,对某路段的交通安全评价,除了使用传统的绝对数法和事故率法来评价外,再将交通参与者的感知和行为也考虑进去。在该虚拟环境中,可以选择不同的运载工具,设置不同的交通环境,以交通参与者或第三者的角度来进行事故的可能性试验与分析,从而实现了对路段的安全性的评价。同时为交通没施的建设和改进提供了依据,为交通事故分析提供了一种新的方法。
2.制造领域:
汽车制造是机械行业的一个重要组成部分。它有很多实验课题,难度大、实地成本高,计算机仿真技术的引入,有效的缓解了这一方面的问题。如发动机方面,装甲兵工程学院机械系的毕小平教授等建立了多缸柴油机起动过程的计算机仿真模型,其仿真结果与实际测量值比较吻合,可用于多缸柴油机的起动性能仿真。江苏理工大学的蔡忆昔实现了对进气管内气体流动的动态仿真,直观描述了瞬态过程,为多缸发动机换气过程的研究提供了有效的方法。汽车流场方面,华东理工大学信息学院的吕明忠博士等成功的模拟出了汽车尾流场的气流分离和拖曳涡现象,建立了两种车型的汽车外流场空气动力学模型,并进行了仿真实验,取得了满意结果。碰撞实验方面,浙江大学动力机械及车辆工程研究所的詹樟松博士根据汽车碰撞的事故形态与乘员伤害之间的规律,建立了乘员动力学响应的数学模型,并开发出了相应的仿真软件,该系统可部分代替实车碰撞实验进行汽车被动安全性能的研究。其他方面,例如,汽车工程学院的熊坚对汽车的制动过程进行了仿真研究,一汽大众汽车有限公司的姚革等通过仿真研究了汽车转向的轻便性问题等 3.教育领域:
计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验,是近几年在计算机多媒体教学中开辟的新领域。它通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体,形成了一部活的、可操作的物理实验教科书和根据需要在瞬间建立的模拟实验室。
计算机模拟物理实验的出现打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限,它更加强调实验的设计思想和实验方法,更强调实验者的主动学习;通过计算机模拟实验,学生对物理思想、方法、仪器的结构和设计原理的理解,都可以达到训练实验技能、学习物理知识的目的,增强了学生对物理实验的兴趣,提高了物理实验的水平。目前,模拟实验已成为现代化物理实验的重要手段。
计算机模拟实验系统运用了人工智能、控制理论和教师专家系统对物理实验和物理仪器建立其内在模型,用计算机可操作的仿真方式,实现了物理实验教学的各个环节
仿真的方法
主要是指建立仿真模型和进行仿真实验的方法,可分为两大类:连续系统的仿真方法和离散事件系统的仿真方法(见仿真方法)。人们有时将建立数学模型的方法也列入仿真方法,这是因为对于连续系统虽已有一套理论建模和实验建模的方法,但在进行系统仿真时,常常先用经过假设获得的近似模型来检验假设是否正确,必要时修改模型,使它更接近于真实系统。对于离散事件系统建立它的数学模型就是仿真的一部分。
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