模拟
模拟是对现实世界中可能存在的过程或系统的模仿表示。从这个广义上讲，模拟通常可以与模型互换使用。有时会在两个术语之间进行明显的区分，其中模拟需要使用模型。该模型代表所选系统或过程的关键特征或行为，而模拟表示模型随时间的演变。区分这些术语的另一种方法是将模拟定义为模型的帮助。该定义包括与时间无关的模拟。通常，计算机用于执行模拟。
模拟在许多情况下都使用，例如用于性能调整或优化的技术模拟，安全工程，测试，培训，教育和视频游戏。模拟还与自然系统或人类系统的科学建模一起使用，以洞悉其功能，如经济学。模拟可用于显示替代条件和行动方案的最终实际影响。当实际系统无法参与时，还会使用仿真，因为它可能无法访问，或者参与可能是危险或不可接受的，或者正在设计但尚未构建，或者根本不存在。
建模和仿真的关键问题包括获取有关用于构建模型的关键特征和行为相关选择的有效信息，使用模型中的简化近似和假设的使用以及模拟结果的保真度和有效性。用于模型验证和验证的程序和协议是模拟技术或实践中的学术研究，改进，研究和开发的持续领域，尤其是在计算机模拟的工作中。
分类和术语
从历史上看，在不同领域中使用的模拟很大程度上是独立发展的，但是对系统理论和控制论的20世纪研究结合了在所有这些领域中使用计算机的传播，这导致了一些统一和对该概念的更系统的看法。
物理模拟是指将物理对象替换为真实物体的模拟（某些圆圈将术语用于计算机模拟对所选物理定律进行建模，但本文却没有）。这些物理对象通常是因为它们比实际对像或系统更小或便宜。
交互式仿真是一种特殊的物理模拟，通常称为人类在循环模拟中，其中物理模拟包括人类操作员，例如在飞行模拟器，帆船模拟器或驾驶模拟器中。
连续模拟是使用微分方程的数值集成基于连续时间而不是离散时间步骤的模拟。
状态仅在离散时间更改其值的离散事件模拟研究系统。例如，当易感人被感染或感染者康复时，对流行病的模拟可能会改变感染者的数量。
随机仿真是一个模拟，其中某些变量或过程会受到随机变化的影响，并使用伪随机数使用蒙特卡洛技术预测。因此，在相同的边界条件下，复制的运行将在特定的置信带中产生不同的结果。
确定性模拟是一个不是随机的模拟：因此，变量由确定性算法调节。因此，从相同边界条件的复制运行始终产生相同的结果。
混合模拟（或组合模拟）对应于连续事件模拟和离散事件模拟之间的混合，并导致在数值上整合两个顺序事件之间的微分方程以减少不连续性的数量。
独立的模拟是单个工作站上运行的模拟。
A分布式仿真是同时使用多台计算机的一种，以确保从/到不同资源的访问（例如，多用户操作不同的系统或分布式数据集）；经典示例是分布式交互式仿真（DIS）。
并行仿真通过同时在多个处理器上分配其工作负载来加快模拟的执行速度，例如在高性能计算中。
可互操作的模拟是多个模型，模拟器（通常定义为联邦政府）互动的，在网络上分布；一个经典的例子是高级体系结构。
建模和仿真作为服务是通过网络作为服务访问仿真的地方。
建模，互操作模拟和严肃的游戏是认真的游戏方法（例如游戏引擎和参与方法）与可互操作的模拟集成在一起。
模拟保真度用于描述模拟的准确性以及它模仿现实生活中的准确性。忠诚度广泛地归类为三类：低，中和高。忠诚度水平的特定描述需要解释，但是可以进行以下概括：
- 低 - 系统响应接受输入并提供输出所需的最小模拟
- 中等 - 自动对刺激的反应，精度有限
- 高 - 几乎无法区分或与真实系统尽可能接近
合成环境是一个计算机模拟，可以包含在人类的模拟中。
故障分析中的模拟是指我们创建环境/条件以确定设备故障原因的模拟。这可能是确定失败原因的最佳和最快的方法。
计算机模拟
计算机仿真（或“ SIM”）是试图在计算机上建模现实生活或假设情况的一种尝试，以便可以研究它以查看系统的工作原理。通过更改模拟中的变量，可以对系统行为进行预测。它是一种工具，可以实际研究正在研究的系统的行为。
计算机仿真已成为建模许多自然系统，化学和生物学以及经济学和社会科学（例如计算社会学）以及工程学中的许多自然系统的有用组成部分，以深入了解这些系统的运行。在网络流量模拟的领域中，可以找到使用计算机模拟的有用性的一个很好的例子。在此类模拟中，模型行为将根据对环境假定的初始参数集更改每个模拟。
传统上，系统的形式建模是通过数学模型进行的，该模型试图找到分析解决方案，从而可以从一组参数和初始条件中预测系统的行为。计算机仿真通常用作不可能简单封闭形式分析解决方案的建模系统的辅助或替换。有许多不同类型的计算机仿真，他们共享的共同特征是尝试为模型生成代表性场景的样本，在该模型中，对所有可能状态的完全枚举将是过分或不可能的。
存在用于运行基于计算机的仿真建模的几个软件包（例如蒙特卡洛模拟，随机建模，多方法建模），使所有建模几乎毫不费力。
“计算机仿真”一词的现代用法几乎涵盖任何基于计算机的表示。
计算机科学
在计算机科学中，仿真具有一些专业含义： Alan Turing使用术语模拟来指代通用机器执行状态过渡表（在现代术语中，计算机运行一个程序）时会发生什么，以描述状态过渡，输入和输出主题离散机器。计算机模拟主题机。因此，在理论计算机科学中，术语仿真是国家过渡系统之间的关系，对操作语义的研究有用。
从理论上讲，计算机模拟的有趣应用是使用计算机模拟计算机。在计算机体系结构中，一种通常称为模拟器的模拟器通常用于执行必须在某种不便类型的计算机上运行的程序（例如，一种尚未构建的新设计的计算机或一台已过时的计算机不再可用），或在严格控制的测试环境中（请参阅计算机体系结构模拟器和平台虚拟化）。例如，在将程序下载到目标计算机之前，模拟器已被用于调试微型程序或商业应用程序。由于模拟了计算机的操作，因此有关计算机操作的所有信息都直接可用于程序员，并且可以随意改变仿真的速度和执行。
模拟器也可用于解释故障树，或在构造VLSI逻辑设计。符号模拟使用变量代表未知值。
在优化领域中，物理过程的模拟通常与进化计算结合使用以优化控制策略。
教育和培训中的模拟
模拟广泛用于教育目的。它用于过高昂贵或太危险而无法允许学员在现实世界中使用真实设备的情况。在这种情况下，他们将花时间在“安全”的虚拟环境中学习有价值的课程，但要过栩栩如生的体验（或者至少是目标）。通常，便利是在培训中允许对安全至关重要的系统进行错误。
教育中的模拟有点像培训模拟。他们专注于特定任务。 “微世界”一词用于参考教育模拟，这些模拟对某些抽象概念进行建模而不是模拟现实的对像或环境，或者在某些情况下以简单的方式对现实世界进行建模，以帮助学习者发展对了解者的理解关键概念。通常，用户可以在微世界中创建某种构造，这些构造将以与所建模的概念一致的方式行为。 Seymour Papert是最早提倡微世界价值的人之一，Papert开发的徽标编程环境是最著名的微世界之一。
项目管理模拟越来越多地用于培训项目管理艺术和科学的学生和专业人员。使用模拟进行项目管理培训可以改善学习保留并增强学习过程。
社会仿真可以在社会科学课堂中用于说明人类学，经济学，历史，政治学或社会学课程中的社会和政治过程，通常在高中或大学一级。例如，这些可以采用公民模拟的形式，参与者在模拟社会中扮演角色，或者在国际关系模拟中扮演参与者进行谈判，联盟形成，贸易，外交和使用武力的方式。这样的模拟可能基于虚拟的政治制度，或基于当前或历史事件。后者的一个例子是巴纳德学院对过去一系列历史教育游戏的反应。国家科学基金会还支持创建解决科学和数学教育的反应游戏。在社交媒体模拟中，参与者在私人环境中与批评家和其他利益相关者进行培训。
近年来，在援助和发展机构的员工培训中，社会模拟的使用越来越多。例如，Carana模拟首先是由联合国发展计划开发的，现在由世界银行以非常经过修改的形式用于培训人员来应对脆弱和受冲突影响的国家。
模拟的军事用途通常涉及飞机或装甲战车，但也可以针对小型武器和其他武器系统训练。具体而言，虚拟枪支范围已成为大多数军事训练过程中的常态，并且有大量数据表明这对武装专业人员来说是一个有用的工具。
虚拟仿真
虚拟仿真是模拟的类别，它使用仿真设备为用户创建模拟世界。虚拟模拟允许用户与虚拟世界进行交互。虚拟世界在集成软件和硬件组件的平台上运行。通过这种方式，系统可以接受用户的输入（例如，身体跟踪，语音/声音识别，物理控制器）并为用户产生输出（例如，视觉显示，听觉显示，触觉显示）。虚拟模拟使用上述交互模式为用户产生沉浸感。
虚拟仿真输入硬件
有多种输入硬件可以接受用于虚拟仿真的用户输入。以下列表简要描述了其中的几个：
- 身体跟踪：运动捕获方法通常用于记录用户的运动，并将捕获的数据转换为虚拟仿真的输入。例如，如果用户物理转过头，则该运动将以某种方式捕获，并将其转换为模拟中视图中相应的变化。
- 物理控制器：物理控制器仅通过用户的直接操作才能为模拟提供输入。在虚拟仿真中，在许多仿真环境中，物理控制器的触觉反馈非常可取。
- 语音/声音识别：这种互动形式可用于与模拟中的代理（例如虚拟人员）中的代理进行互动，也可以在模拟中操纵对象（例如，信息）。语音交互可能会增加用户的沉浸水平。
- 用户可以使用带有动臂麦克风，翻领麦克风或房间的耳机配备策略性的麦克风。
当前对用户输入系统的研究
未来的输入系统的研究对虚拟模拟具有很大的希望。诸如大脑计算机接口（BCIS）之类的系统提供了进一步增加虚拟模拟用户沉浸水平的能力。 Lee，Keinrath，Scherer，Bischof，Pfurtscheller证明，可以培训幼稚的受试者，可以使用BCI相对轻松地浏览虚拟公寓。作者使用BCI发现，受试者能够以相对最小的努力自由地浏览虚拟环境。这些类型的系统可能会成为未来虚拟仿真系统中的标准输入方式。
虚拟仿真输出硬件
在虚拟模拟中，有多种输出硬件可为用户提供刺激。以下列表简要描述了其中的几个：
- 视觉显示：视觉显示为用户提供视觉刺激。
- 固定显示可能从传统的桌面显示到360度环绕屏幕到立体声三维屏幕不等。传统的桌面显示器的尺寸可能从15到60英寸（380至1,520毫米）不等。屏幕周围的包裹通常用于所谓的洞穴自动虚拟环境（洞穴）中。立体声三维屏幕可产生三维图像，均带有或不带有特殊眼镜 - 设计设计。
- 头部安装的显示器（HMD）具有小显示器，该显示器安装在用户戴上的头饰上。这些系统直接连接到虚拟仿真中，以为用户提供更身临其境的体验。重量，更新率和视野是区分HMD的一些关键变量。自然，较重的HMD是不希望的，因为它们会随着时间的流逝导致疲劳。如果更新速率太慢，则系统将无法快速更新显示器，无法与用户快速转动显示。较慢的更新率往往会导致模拟疾病并破坏沉浸感。在给定时刻的视野中看到的视野或世界的角度范围可能因系统而异，并且已被发现会影响用户的沉浸感。
- 听觉显示：存在几种不同类型的音频系统来帮助用户在空间上听到和本地化的声音。特殊软件可用于生成3D音频效果3D音频，以产生幻觉，即声音源位于用户周围定义的三维空间内。
- 固定的常规扬声器系统可用于提供双通道或多通道环绕声。但是，外部扬声器在产生3D音频效果方面不如耳机有效。
- 传统的耳机为固定扬声器提供了便携式替代方案。它们还具有掩盖现实世界噪声并促进更有效的3D音频效果的附加优势。
- 触觉显示：这些显示为用户（触觉技术）提供了触感。这种类型的输出有时称为力反馈。
- 触觉瓷砖显示使用不同类型的执行器，例如充气膀胱，振动器，低频次音式电听器，销钉执行器和/或热激体为用户产生感觉。
- 最终效应器显示器可以响应用户的电阻和力量输入。这些系统通常用于采用机器人仪器的远程手术的医疗应用中。
- 前庭显示：这些显示为用户提供了运动感（运动模拟器）。它们通常表现为虚拟车辆模拟的运动基础，例如驾驶模拟器或飞行模拟器。运动底座已固定在适当的位置，但使用执行器以产生感觉，偏航或滚动的方式移动模拟器。模拟器还可以以在所有轴上产生加速度的方式移动（例如，运动基础可以产生落下的感觉）。
临床医疗模拟器
越来越多地开发和部署临床保健模拟器来教授治疗和诊断程序，以及对健康专业人士的医疗概念和决策。已经开发了用于训练程序的模拟器，从抽血等基本知识到腹腔镜手术和创伤护理。它们对于为生物医学工程问题的原型制定新设备而言也很重要。当前，模拟器用于研究和开发用于新疗法，治疗和早期诊断的工具。
许多医疗模拟器涉及连接到相关解剖结构的塑性模拟的计算机。这种类型的复杂模拟器采用了一种真人大小的模特，该模型对注射药物做出了反应，并且可以对其进行编程以创建危及生命的紧急情况的模拟。
在其他模拟中，该过程的视觉组件由计算机图形技术复制，而基于触摸的组件则由触觉反馈设备与根据用户的操作计算得出的物理模拟例程相结合。此类医学模拟通常会使用3D CT或对患者数据的MRI扫描来增强现实主义。开发了一些医疗模拟，该模拟是广泛分布的（例如，可以通过标准的Web浏览器查看的启用Web的模拟和过程模拟），并且可以使用标准计算机接口（例如键盘和鼠标）进行交互。
安慰剂
模拟器的重要医学应用（尽管也许表示模拟器的含义略有不同）是使用安慰剂药物，该药物是在药物疗效试验中模拟活性药物的配方。
改善患者安全
患者安全是医疗行业的关注点。众所周知，患者因管理错误而受伤甚至死亡，并且缺乏使用最佳的护理和培训标准。根据建立基于模拟的医学教育议程（Eder-Van Hook，Jackie，2004年），“医疗保健提供者在意外情况下进行谨慎反应的能力是在医疗中创造积极结果的最关键因素之一紧急情况，无论是发生在战场，高速公路还是医院急诊室中的紧急情况。” Eder-Van Hook（2004）还指出，医疗错误造成98,000人丧生，估计费用在37至5000万美元和17至290亿美元之间，每年可预防的不良事件。
模拟被用于研究患者安全以及火车医疗专业人员。研究患者的安全性和医疗保健的安全干预措施是具有挑战性的，因为缺乏实验控制（即患者复杂性，系统/过程差异），以查看干预措施是否具有有意义的差异（Groves＆Manges，2017年） 。研究患者安全的创新模拟的一个例子是护理研究。格罗夫斯等人。 （2016年）使用高保真模拟在诸如换档报告之类的时期检查护理安全性行为。
但是，模拟干预措施对转化为临床实践的价值仍然值得商bat。正如Nishisaki所说，“有充分的证据表明，模拟培训可以提高提供者和团队的自我效能和对Manikins的能力。也有充分的证据表明，程序模拟可以改善临床环境中的实际操作性能。”但是，有必要有改进的证据来证明通过模拟来表明机组人员资源管理培训。最大的挑战之一是表明团队模拟改善了床边的团队运营绩效。尽管基于模拟的培训实际上改善了患者的结果的证据累积缓慢，但如今，模拟提供转化为手术室的动手体验的能力已不再疑问。
可能影响培训能力影响床边的从业者工作的最大因素之一是授权前线工作人员的能力（Stewart，Manges，Ward，2015年）。尝试通过使用模拟培训来改善患者安全的另一个例子是患者护理以提供即时服务或/和即就位的服务。该培训包括20分钟的模拟培训，就在工人报告移动之前。一项研究发现，在时间上训练可以改善向床边的过渡。 Nishisaki（2008）工作中报导的结论是，模拟培训改善了居民参与实际情况。但没有牺牲服务质量。因此，可以假设，通过使用模拟培训来增加训练有素的居民数量，模拟训练确实可以提高患者的安全性。
医疗保健模拟历史
第一个医疗模拟器是人类患者的简单模型。
由于古代以来，这些粘土和石材中的这些表示被用来证明疾病状态的临床特征及其对人类的影响。在许多文化和大洲都发现了模型。这些模型已在某些文化（例如中国文化）中用作“诊断”工具，使女性可以在保持谦虚的社会法则的同时咨询男性医生。今天使用模型来帮助学生学习肌肉骨骼系统和器官系统的解剖结构。
2002年，成立了医疗保健模拟协会（SSH），成为国际跨专业促进医疗模拟在医疗保健中的应用
McGaghie等人认可了“对医疗保健专业进行教育，评估和认证模拟讲师的统一机制”的需求。在对基于模拟的医学教育研究的批判性审查中。 2012年，SSH进行了两项新的认证，以向教育工作者提供认可，以满足这一需求。
模型类型
活动模型
尝试重现生活解剖学或生理学的活跃模型是最近的发展。著名的“ Harvey”人体模型是在迈阿密大学开发的，能够重现心脏病学检查的许多身体发现，包括触诊，听觉和心电图学。
交互式模型
最近，已经开发了互动模型，以应对学生或医师采取的行动。直到最近，这些模拟还是二维计算机程序，其表现更像教科书而不是患者。计算机模拟具有允许学生做出判断并犯错误的优势。通过评估，评估，决策和错误纠正通过迭代学习的过程比被动指导创造了更强的学习环境。
计算机模拟器
已经提出了模拟器作为评估临床技能的理想工具。对于患者，“网络治疗”可用于模拟创伤经历的会议，从害怕高度到社交焦虑。
经过计划的患者和模拟临床情况（包括模拟灾难演习）已被广泛用于教育和评估。这些“栩栩如生”的模拟很昂贵，并且缺乏可重复性。功能齐全的“ 3DI”模拟器将是最具体的工具，可用于教学和测量临床技能。游戏平台已应用于创建这些虚拟医疗环境，以创建一种在临床环境中学习和应用信息的交互式方法。
沉浸式疾病状态模拟允许医生或HCP体验疾病的实际感觉。使用传感器和换能器的症状效应可以传递给参与者，从而使他们能够体验患者疾病状态。
这样的模拟器符合临床能力的客观和标准化检查的目标。该系统优于使用“标准患者”的检查，因为它允许对能力的定量测量以及再现相同的客观发现。
娱乐中的模拟
娱乐中的模拟涵盖了许多大型且受欢迎的行业，例如电影，电视，视频游戏（包括严肃的游戏）和主题公园的骑行。尽管人们认为现代模拟源于训练和军队，但在20世纪，它也成为企业本质上更加享乐主义的企业的渠道。
电影和游戏中的视觉模拟历史
早期历史（1940年代和1950年代）
托马斯·戈德史密斯（Thomas T. Goldsmith Jr.）和埃斯特·雷·曼（Estle Ray Mann）可能早在1947年就创建了第一个模拟游戏。这是一款直接的游戏，模拟了向目标发射的导弹。可以使用多个旋钮调整导弹及其速度的曲线。 1958年，Willy Higginbotham创建了一个名为Tennis的电脑游戏，该游戏模拟了两个玩家之间的网球游戏，他们都可以同时使用手控制器玩，并在示波器上显示。这是最早使用图形显示的电子视频游戏之一。
1970年代和1980年代初
电影中使用了计算机生成的图像在1972年在计算机动画手中模拟对象，其中一部分是在1976年电影《未来世界》中的大屏幕上显示的。接下来是年轻的Skywalker在1977年的电影《星球大战》中关闭的“目标计算机”。
电影Tron （1982）是第一部使用计算机生成的图像超过几分钟的电影。
1980年代技术进步导致3D模拟变得更加广泛使用，并开始出现在电影和计算机游戏中，例如Atari's BattleZone （1980）和Acornsoft的Elite （1984），这是第一个电线架之一家用计算机的3D图形游戏。
婚前摄影时代（1980年代至1990年代初）
在1980年代，技术进步使计算机比过去几十年来更实惠，更有能力，这有助于计算机的兴起，例如Xbox Gaming。 1970年代和1980年代初发行的第一个视频游戏机在1983年坠落而成，但1985年，任天堂发布了Nintendo Entertainment System（NES），该系统成为视频游戏历史上最畅销的游戏机之一。在1990年代，计算机游戏在发布诸如Sims和Command＆Conquer之类的游戏以及台式计算机的功能上仍在广泛流行。如今，诸如《魔兽世界》之类的计算机模拟游戏已被世界各地数百万人玩。
1993年，电影《侏罗纪公园》成为第一个广泛使用计算机生成的图形的流行电影，将模拟的恐龙几乎无缝地整合到现场动作场景中。
这个活动改变了电影业。 1995年，电影玩具总动员是第一部仅使用计算机生成图像的电影，而在新千年计算机上产生的图形是电影中特殊效果的主要选择。
虚拟摄影（2000年代初期 - 陈述）
虚拟摄影在2000年代初期的出现导致电影的爆炸激增，没有它就无法拍摄。经典的例子是矩阵续集中Neo，Smith和其他角色的数字外观以及在《指环王》三部曲中广泛使用物理上不可能的相机运行。
PAN AM中的终端（电视连续剧）不再存在于该2011 - 2012年播放系列的拍摄过程中，这没问题，因为他们在虚拟摄影中使用自动化观点查找和匹配，并与Composing Real and Simaperative togage and匹配，与Real and Simaperation toge，Real and Migature fotage，以及自2000年代初以来，这是电影制片厂及其周围电影艺术家的面包和黄油。
计算机生成的图像是“ 3D计算机图形的领域在特殊效果上的应用”。该技术被用于视觉效果，因为它们的质量很高，可控性，并且可以由于成本，资源或安全性而产生的效果，并且使用任何其他技术都不可行。在当今的许多真人电影中，尤其是动作类型的电影中都可以看到计算机生成的图形。此外，计算机生成的图像几乎完全取代了儿童电影中越来越多的计算机生成的动画。使用计算机生成图像的电影的示例包括查找Nemo ， 300和Iron Man 。
非电影娱乐模拟的示例
模拟游戏
与其他视频和计算机游戏类型相反，模拟游戏准确地表示或模拟环境。此外，它们代表可玩角色与环境之间的相互作用。在游戏玩法方面，这类游戏通常更为复杂。在各个年龄段的人们中，模拟游戏变得非常受欢迎。流行的模拟游戏包括Simcity和Tiger Woods PGA巡回赛。还有飞行模拟器和驾驶模拟器游戏。
主题公园游乐设施
自1930年代链接教练以来，模拟器已被用于娱乐。 1987年，迪士尼的Star Tours是迪士尼的Star Tours ，很快是Universal的Hanna-Barbera Funtastic World在1990年，这是迪士尼的Star Tours，这是1990年的迪斯尼明星巡回演出，这是第一次完全使用计算机图形技术来完成的骑行。
模拟器游乐设施是军事训练模拟器和商业模拟器的后代，但它们的基本方式不同。当军事训练模拟器对实时的实时反应时，骑行模拟器只会觉得他们现实地移动并根据预先记录的运动脚本移动。第一批模拟器之一，耗资3200万美元的Star Tours使用了基于液压运动的机舱。该运动是由操纵杆编程的。当今的模拟器游乐设施，例如《蜘蛛侠》的惊人冒险活动包括增加骑手体验的浸入量的元素，例如：3D图像，物理效果（喷水或产生香气）以及在环境中运动。
模拟和制造
制造模拟代表了模拟的最重要应用之一。该技术代表了工程师使用的一种有价值的工具，以评估资本投资对设备和物理设施（例如工厂工厂，仓库和配送中心）的影响。模拟可用于预测现有系统或计划系统的性能，并比较特定设计问题的替代解决方案。
制造系统中模拟的另一个重要目标是量化系统性能。系统性能的常见度量包括：
- 吞吐量在平均值和峰值载荷下
- 系统周期时间（生产一部分需要多长时间）
- 资源，人工和机器的使用
- 瓶颈和扼流点
- 在工作地点排队
- 由材料处理设备和系统引起的排队和延迟
- WIP存放需求
- 人员配备要求
- 调度系统的有效性
- 控制系统的有效性
更多模拟示例
汽车
汽车模拟器提供了一个在虚拟环境中重现真实车辆特征的机会。它复制了车辆相互作用的外部因素和条件，使驾驶员能够感觉好像坐在自己的车辆驾驶室中。场景和事件以足够的现实复制，以确保驾驶员完全沉浸在体验中，而不是简单地将其视为一种教育体验。
模拟器为新手驾驶员提供了建设性的体验，并使更成熟的驾驶员可以进行更复杂的练习。对于新手驾驶员，卡车模拟器提供了一个机会，可以通过采用最佳实践来开始职业生涯。对于成熟的驾驶员，模拟提供了增强良好驾驶或检测不良实践并提出补救措施的必要步骤的能力。对于公司而言，它提供了一个机会，可以教育员工的驾驶技能，以提高维护成本，提高生产力，最重要的是，确保在所有可能情况下行动的安全。
赛车模拟器
一名士兵测试了一个重轮的车辆驾驶模拟器。
生物力学
生物力学模拟器是一个模拟平台，用于创建由刚性和可变形物体，关节，约束和各种力量执行器组合构建的动态机械模型。它专门用于创建人类解剖结构的生物力学模型，目的是研究其功能，并最终协助设计和计划医疗。
生物力学模拟器用于分析步行动力学，研究运动表现，模拟外科手术程序，分析关节载荷，设计医疗设备以及动画人类和动物运动。
结合生物力学和生物学上现实的神经网络模拟的神经力学模拟器。它允许用户在物理准确的3-D虚拟环境中以行为的神经基础来检验假设。
城市和城市
城市模拟器可以是城市建设游戏，但也可以是城市规划人员使用的工具，以了解城市如何根据各种政策决策而发展。 Anylogic是现代大规模城市模拟器的一个例子，旨在由城市规划师使用。城市模拟器通常是基于代理的模拟，并具有明确的土地使用和运输代表。 Urbansim和Leam是大型城市模拟模型的实例，这些模型由大都市规划机构和军事基地用于土地使用和运输规划。
圣诞节
存在一些以圣诞节为主题的模拟，其中许多以圣诞老人为中心。这些模拟的一个示例是声称允许用户跟踪圣诞老人的网站。由于圣诞老人是一个传奇人物，而不是真实的，活着的人，因此不可能提供有关其位置的实际信息，以及Norad Tracks Santa和Google Santa Tracker等服务（前者声称使用雷达以及其他用于跟踪圣诞老人的技术）向用户显示伪造的预定位置信息。这些模拟的另一个示例是声称允许用户通过电子邮件或将消息发送给圣诞老人的网站。 Microsoft通过Microsoft撰写的EmailSanta.com或Santa的前页面等网站使用自动化程序或脚本来生成基于用户输入的Santa本人的个性化答复。
未来的教室
除文本和视觉学习工具外，未来的教室可能还包含几种模拟器。这将使学生能够以更高的技能水平进入临床年份。高级学生或研究生将采用更简洁，更全面的检验方法（或将新的临床程序纳入他们的技能），监管机构和医疗机构将发现评估个人的能力和能力更容易。
未来的教室还将构成继续教育医务人员的临床技能部门的基础；就像使用定期飞行培训协助航空公司飞行员一样，这项技术将在整个职业生涯中为从业人员提供帮助。
模拟器将不仅仅是“活着”的教科书，它将成为医学实践的一部分。模拟器环境还将为医学教育机构的课程开发提供标准平台。
通信卫星
现代卫星通信系统（ SATCOM ）通常很大且复杂，有许多相互作用的零件和元素。此外，在过去的几年中，对于商业和军事应用，在移动车辆上建立宽带连通性的需求急剧增加。为了准确预测和提供高质量的服务，SATCOM系统设计人员必须在计划中考虑地形以及大气和气象条件。为了应对这种复杂性，系统设计师和操作员越来越多地转向其系统的计算机模型，以模拟现实世界的操作条件，并在最终产品登录之前对可用性和需求有所了解。建模通过使SATCOM系统设计师或计划者能够通过注入具有多种假设大气和环境条件的模型来模拟现实世界的性能来改善对系统的理解。模拟通常用于培训平民和军事人员。当它过于昂贵或太危险而无法允许受训者使用现实世界中的真实设备时，通常会发生这种情况。在这种情况下，他们将花时间在“安全”的虚拟环境中学习有价值的课程，但要栩栩如生的体验（或者至少是目标）。通常，便利是在培训中允许对安全至关重要的系统进行错误。
数字生命周期
仿真解决方案越来越多地与计算机辅助解决方案和流程（计算机辅助设计或CAD，计算机辅助制造或CAM，计算机辅助工程或CAE等）集成在一起。在整个产品生命周期中使用模拟，尤其是在早期的概念和设计阶段，有可能提供可观的好处。这些收益范围包括直接成本问题，例如缩短原型和较短的上市时间到更好的性能和更高的利润率。但是，对于某些公司而言，仿真尚未提供预期的收益。
在生命周期的早期，成功使用模拟的使用主要是由于将模拟工具与整个CAD，CAM和产品 - 五环管理解决方案的集成增加所驱动。现在，仿真解决方案可以在多-CAD环境中在扩展企业中运行，并包括用于管理仿真数据和过程的解决方案，并确保将仿真结果成为产品生命周期历史记录的一部分。
准备灾难
模拟培训已成为为人们准备灾难的一种方法。模拟可以复制紧急情况并跟踪学习者的终身经历的回应。灾难准备模拟可能涉及如何处理恐怖主义袭击，自然灾害，大流行爆发或其他威胁生命的紧急情况的培训。
一个使用模拟培训进行灾难准备的组织是CADE（远程教育发展中心）。 Cade使用视频游戏为急救人员准备多种攻击。正如News-Medical.net报导的那样：“视频游戏是一系列模拟中的第一个解决生物恐怖主义，大流动流感，天花和其他急救人员必须准备的灾难的模拟。”该游戏由伊利诺伊大学（UIC）的团队开发，该游戏使学习者可以在安全，受控的环境中练习紧急技能。
加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华的不列颠哥伦比亚理工学院（BCIT）的紧急仿真计划（ESP）是一个使用模拟训练紧急情况的组织的另一个例子。 ESP使用模拟在以下情况下进行训练：森林消防，石油或化学溢出响应，地震反应，执法，市政消防，危险物质处理，军事训练以及对恐怖袭击的响应仿真系统的一个特征是实施“动态运行时钟”，允许模拟运行'模拟'时间范围，'加速'或按需要放慢'或'放慢''时间'，此外，该系统允许会话记录，基于图片的导航，文件，文件存储单个模拟，多媒体组件并启动外部应用程序。
在Chicoutimi的魁北克大学，户外研究与专业实验室的研究团队（Laboratoire D'Expertwoolwellices et de Recherche En Plein Air - Lerpa）专门使用荒野野外事故模拟来验证紧急响应协调。
在教学上，通过模拟的紧急培训的好处是可以通过系统跟踪学习者的绩效。这使开发人员可以根据需要进行调整或提醒教育者可能需要更多关注的主题。其他优点是，可以在继续进行下一个紧急部门之前对学习者进行适当响应的指导或培训 - 这是在实时环境中可能无法使用的方面。一些紧急培训模拟器还可以立即提供反馈，而其他模拟可能会提供摘要，并指示学习者再次参与学习主题。
在现场紧急情况下，应急人员没有时间浪费。在这种环境中的模拟训练为学习者提供了一个机会，可以在安全的环境中收集尽可能多的信息并练习知识。他们可以犯错而没有危害生命的风险，并有机会纠正自己的错误，为现实生活中的紧急情况做准备。
经济学
经济学，尤其是宏观经济学的模拟，判断拟议的政策行动的影响，例如财政政策变化或货币政策变化。经济的数学模型已适合历史经济数据，被用作实际经济的代理。拟议的政府支出，税收，公开市场运营等的价值被用作模拟模拟的输入以及各种感兴趣的变量，例如通货膨胀率，失业率，贸易赤字的平衡，政府预算赤字的平衡等等是模拟的输出。将这些感兴趣变量的模拟值比较了不同提议的策略输入，以确定最可取的结果集。
工程，技术和流程
模拟是工程系统或任何涉及许多过程的系统中的重要功能。例如，在电气工程中，可以使用延迟线来模拟由实际传输线引起的传播延迟和相移。同样，虚拟负载可用于模拟阻抗而无需模拟传播，并在传播不需要的情况下使用。模拟器只能模仿其模拟单元的一些操作和功能。与：仿真。
大多数工程模拟都需要数学建模和计算机辅助研究。但是，在许多情况下，数学建模并不可靠。流体动力学问题的模拟通常需要数学和物理模拟。在这些情况下，物理模型需要动态的相似。物理和化学模拟还具有直接的现实用途，而不是研究用途；例如，在化学工程中，过程模拟用于给出立即用于运营化学植物（例如炼油厂）的工艺参数。模拟器还用于植物操作员培训。它被称为操作员培训模拟器（OTS），并且已被化学到石油和天然气再到电力行业的许多行业广泛采用。这为培训董事会运营商和工程师创造了安全和现实的虚拟环境。 Mimic能够提供几乎所有化学工厂的高保真动态模型，用于操作员培训和控制系统测试。
人体工程学
人体工程学模拟涉及在虚拟环境中对虚拟产品或手动任务的分析。在工程过程中，人体工程学的目的是开发和改善产品和工作环境的设计。人体工程学模拟使用人的人体测量虚拟表示，通常称为人体模型或数字人类模型（DHMS），模仿人类操作员在模拟环境中的姿势，机械载荷和性能生产设施。 DHM被认为是进行积极主动人体工程学分析和设计的发展和有价值的工具。模拟采用3D图和基于物理的模型来使虚拟人类动画。人体工程学软件使用逆运动学（IK）功能来构成DHM。
软件工具通常计算生物力学特性，包括个体肌肉力，关节力和力矩。这些工具中的大多数采用标准的人体工程学评估方法，例如NIOSH提升方程和快速上肢评估（RULA）。一些模拟还分析了包括新陈代谢，能量消耗和疲劳限制的生理措施，循环时间研究，设计和过程验证，用户舒适性，可及性和视线是其他人类因素，这些人因人体工程学模拟包中可能会进行检查。
可以通过手动在模拟环境中手动操纵虚拟人来执行任务的建模和模拟。一些人体工程学仿真软件允许通过运动捕获技术通过实际人类输入进行交互式，实时仿真和评估。但是，人体工程学的运动捕获需要昂贵的设备和建立道具来代表环境或产品。
符合人体工程学模拟的某些应用包括分析固体废物收集，灾难管理任务，互动游戏，汽车装配线，康复辅助工具的虚拟原型制作以及航空航天产品设计。福特工程师使用人体工程学仿真软件来执行虚拟产品设计评论。使用工程数据，模拟有助于评估组装人体工程学。该公司使用SIEMEN'S JACK和JILL ERGONOMONSIN模拟软件来提高工人的安全性和效率，而无需构建昂贵的原型。
金融
在金融中，计算机模拟通常用于方案规划。例如，从定义明确但并不总是知道（或固定）输入的风险调整后值。通过模仿评估项目的绩效，模拟可以在一系列折现率和其他变量上提供NPV的分布。模拟通常也用于测试财务理论或财务模型的能力。
模拟经常用于金融培训，以吸引参与者体验各种历史和虚构情况。有股票市场模拟，投资组合模拟，风险管理模拟或模型以及外汇模拟。此类模拟通常基于随机资产模型。在培训计划中使用这些模拟可以将理论应用于类似于现实生活的事物。与其他行业一样，模拟的使用可能是技术或案例研究驱动的。
航班
飞行模拟主要用于训练飞机外的飞行员。与飞行中的训练相比，基于模拟的培训可以练习在飞机中执行可能不切实际（甚至危险）的动作或情况，同时将飞行员和教练保持在地面相对较低风险的环境中。例如，电气系统故障，仪器故障，液压系统故障，甚至可以模拟飞行控制故障，而没有对机组人员或设备的风险。
教师还可以在给定时间段内为学生提供比飞机通常可能更高的培训任务。例如，在实际飞机中进行多种仪器方法可能需要花费大量时间重新定位飞机，而在模拟中，一旦完成一种方法，教练就可以立即将模拟飞机重新定位到下一个方法的位置可以开始。
飞行模拟还提供了与实际飞机训练相比的经济优势。一旦考虑到燃料，维护和保险成本，FSTD的运营成本通常大大低于模拟飞机的运营成本。对于某些大型运输类别飞机，FSTD的运营成本可能比实际飞机低几倍。另一个优点是降低了环境影响，因为模拟器没有直接促进碳或噪声排放。
还有“工程飞行模拟器”，这是飞机设计过程的关键要素。上面介绍了来自较少的测试飞行（例如成本和安全性提高）的许多好处，但是有一些独特的优势。可用的模拟器可用于更快的设计迭代周期，或者使用比真正的飞机更适合的测试设备。
海军陆战队
与飞行模拟器相似，海洋模拟器用于培训船员。最常见的海洋模拟器包括：
- 船桥模拟器
- 引擎室模拟器
- 货物处理模拟器
- 通信 / GMDSS模拟器
- ROV模拟器
这样的模拟器主要用于海上学院，培训机构和海军。它们通常包括复制船舶的桥，并带有操作控制台，以及投影虚拟环境的许多屏幕。
军队
军事模拟，也非正式地称为战争游戏，是可以对战争理论进行测试和完善的模型，而无需实际敌对行动。它们以多种不同形式存在，具有不同程度的现实主义。最近，他们的范围扩大了，不仅包括军事和政治和社会因素（例如，在拉丁美洲的民族行动赛系列战略演习）。尽管许多政府都使用模拟，但无论是单独还是协作，但对于该模型外部专业界的细节知之甚少。
网络和分布式系统
网络和分布式系统已在其他方面进行了广泛的模拟，以了解新协议和算法在实际系统中部署之前的影响。模拟可以集中在不同的级别（物理层，网络层，应用程序层）上，并评估不同的指标（网络带宽，资源消耗，服务时间，删除数据包，系统可用性）。网络和分布式系统的仿真方案的示例是：
- 内容输送网络
- 聪明的城市
- 物联网
付款和证券结算系统
仿真技术也已应用于付款和证券结算系统。主要用户是中央银行，他们通常负责市场基础设施的监督，并有权为支付系统的平稳运行做出贡献。
中央银行一直在使用付款系统模拟来评估参与者（主要是银行）的可用流动性（以帐户余额和账户余额限制的形式）等事项，以允许有效地解决付款。对流动性的需求还取决于系统中的网络程序的可用性和类型，因此一些研究重点是系统比较。
另一个应用程序是评估与事件有关的风险，例如通信网络分解或参与者无法发送付款（例如，如果可能发生银行失败）。这种分析属于压力测试或场景分析的概念。
进行这些模拟的一种常见方法是复制分析中的真实支付或证券结算系统的结算逻辑，然后使用实际观察到的付款数据。在系统比较或系统开发的情况下，自然也需要实施其他解决方案。
为了执行压力测试和场景分析，需要更改观察到的数据，例如，某些付款延迟或删除。为了分析流动性水平，初始流动性水平有所不同。系统比较（基准测试）或对新网络算法或规则的评估是通过运行具有固定数据的模拟并仅改变系统设置的。
通常，通过比较基准模拟结果与更改模拟设置的结果来完成推论，通过比较诸如未安排的交易或结算延迟等指标。
电力系统
项目管理
项目管理模拟是用于项目管理培训和分析的模拟。它通常被用作项目经理的培训模拟。在其他情况下，它用于进行什么分析，并用于支持实际项目中的决策。通常，模拟是使用软件工具进行的。
机器人技术
机器人模拟器用于在不依赖“真实”机器人的情况下为特定（或没有）机器人创建嵌入式应用程序。在某些情况下，可以将这些应用程序转移到真正的机器人（或重建）的情况下，而无需修改。机器人模拟器允许复制由于成本，时间或资源的“唯一性”而无法在现实世界中“创建”的情况。模拟器还允许快速的机器人原型制作。许多机器人模拟器具有物理引擎，以模拟机器人的动力学。
生产
生产系统的模拟主要用于检查生产系统中改进或投资的影响。通常，这是使用静态电子表格和过程时间和运输时间完成的。对于更复杂的模拟，离散事件模拟（DES）用于模拟生产系统中的动态。生产系统非常动态，具体取决于制造过程，组装时间，机器设置，中断，故障和小停止的变化。有很多通常用于离散事件仿真的软件。它们在可用性和市场上有所不同，但通常确实具有相同的基础。
销售过程
模拟对于通过业务流程（例如在销售流程工程领域）进行交易的流动很有用，可以通过完成的各个阶段来研究和改善客户订单的流动（例如，根据针对通过提供商品/服务的初步建议订单接受和安装）。这样的模拟可以帮助预测方法改进可能影响变异性，成本，劳动时间以及在此过程中各个阶段的交易数量的影响。一个功能齐全的计算机过程模拟器可用于描述此类模型，就像使用电子表格软件更简单的教育演示，基于模具的滚动在杯子之间转移的便士，或浸入带有勺子的彩色珠子中。
运动的
在运动中，通常进行计算机模拟以预测事件的结果和单个运动员的表现。他们试图通过根据统计数据构建的模型来重新创建事件。技术的增长使任何人都知道可以对模型进行模拟的能力进行编程。模拟是由一系列数学算法或模型构建的，并且可以准确地变化。由ESPN等公司许可的AccusCore是所有主要运动的著名模拟计划。它通过模拟的博彩线，投影点总数和整体概率提供了对游戏的详细分析。
随着对幻想体育模拟模型的兴趣增加，预测个人球员的表现已变得越来越流行。公司喜欢体育和Statfox不仅专门使用其模拟来预测游戏结果，而且个人的表现也是如此。许多人使用模型来确定谁在幻想联赛中开始。
模拟的另一种方式是帮助运动领域使用生物力学。模型是派生的，并从接收到运动员和视频设备的传感器收到的数据进行模拟。通过模拟模型的帮助，运动生物力学回答了有关训练技术的问题，例如疲劳对投掷性能（投掷高度）的影响和上肢的生物力学因素（反应性强度指数；手接触时间）。
计算机模拟使他们的用户可以采用以前太复杂而无法运行的模型，并给他们答案。事实证明，模拟是对比赛性能和团队可预测性的最佳见解。
航天飞机倒计时
在肯尼迪航天中心（KSC）使用模拟在模拟的发射倒计时操作期间训练和认证航天飞机工程师。航天飞机工程社区将在每次航天飞机之前参加发布倒计时的集成模拟。该模拟是一个虚拟模拟，真实人员与模拟航天飞机和地面支撑设备（GSE）硬件进行互动。航天飞机最终倒计时阶段模拟（也称为S0044）涉及倒计时过程，这些过程将整合许多航天飞机和GSE系统。在模拟中集成的一些航天飞机系统是主要推进系统， RS-25 ，实心火箭助推器，地面液体氢和液体氧，外部水箱，飞行控制，导航和航空电子学。航天飞机最终倒计时阶段模拟的高级目标是：
- 展示开火室最终倒计时阶段操作。
- 为系统工程师提供培训，以识别，报告和评估时间关键环境中的系统问题。
- 行使发射团队在临界环境中以综合方式评估，优先级和回应问题的能力。
- 提供用于执行在最终倒计时阶段执行的操作的失败/恢复测试的过程。
航天飞机最终倒计时阶段模拟发生在肯尼迪航天中心发射中心射击室。模拟过程中使用的射击室是执行真实发射倒计时操作的同一控制室。结果，参与了用于实际发射倒计时操作的设备。命令和控制计算机，应用程序软件，工程绘图和趋势工具，启动倒计时过程文档，启动提交标准文档，硬件需求文档以及在模拟过程中使用实际启动倒计时操作期间工程倒计时团队使用的任何其他项目。
航天飞机硬件和相关的GSE硬件由数学模型（用班车地面操作模拟器（SGOS）建模语言编写）模拟，这些模型像真实硬件一样行为和反应。在航天飞机最终倒计时阶段模拟中，通过控制控制台中执行的真实应用程序软件工程师命令和控制硬件 - 好像他们指挥了真实的车辆硬件一样。但是，这些真实的软件应用程序在模拟过程中不会与真实的穿梭硬件接口。取而代之的是，应用程序与车辆和GSE硬件的数学模型表示形式接口。因此，模拟绕过敏感甚至危险的机制，同时提供工程测量，详细介绍了硬件的反应。由于这些数学模型与命令和控制应用程序软件相互作用，因此模型和模拟还用于调试和验证应用程序软件的功能。
测试GNSS接收器的唯一真正方法（通常称为商业世界中的SAT-NAV）是使用RF星座模拟器。例如，可以在飞机上使用的接收器可以在动态条件下进行测试，而无需将其进行真实的飞行。可以精确地重复测试条件，并且可以完全控制所有测试参数。使用实际信号在“现实世界”中不可能。对于将使用新伽利略（卫星导航）的测试接收器，由于实际信号尚不存在，因此没有其他选择。
火车
天气
通过推断/插值以前的数据来预测天气条件是模拟的真正用途之一。大多数天气预报都使用了Weather Botreaus发布的此信息。这种模拟有助于预测和预知极端天气条件，例如主动飓风/旋风的路径。预测的数值天气预测涉及复杂的数字计算机模型，以通过考虑许多参数来准确预测天气。
模拟游戏
策略游戏（包括传统和现代）可能被视为培训军事和政治领导人的抽象决策的模拟（有关这种传统的例子，请参见Go的历史，或Kriegsspiel以获取最近的例子）。
许多其他视频游戏是某种模拟器。这样的游戏可以模拟现实的各个方面，从业务，政府到建筑，再到驾驶车辆（请参见上文）。
历史用法
从历史上看，这个词具有负面的含义：
...因此，模拟的一般习俗（这是最后一个程度）是一种恶习，使用自然的虚假或恐惧。
-模拟和伪造的弗朗西斯·培根（Francis Bacon） ，1597年
...为了区分，用单词的欺骗，通常称为碱液，而被动作，手势或行为的欺骗称为模拟...
-罗伯特·南（Robert South） ，南部，1697年，第525页
但是，模拟与分散之间的联系后来消失了，现在仅具有语言利益。