一种基于仿真知识库的自动实时仿真及其并行方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于仿真知识库的自动实时仿真及其并行化方法，包括：收集整理预备事件，归类并将其加入预备事件库；收集整理现有仿真技术仿真规则，归类并加入仿真规则库；调用该仿真规则对预备事件进行仿真，将其结果归类加入仿真结果库，将该预备事件与其相应的预期结果建立映射关系；现实事件发生时，检索匹配的预备事件，根据所述映射关系，找到预期结果，并将其作为所述现实事件的实时仿真结果输出；当结果不理想，则当时或事后，将该事件作为预备事件加入所述预备事件库，并将所述预备事件及其预期结果扩充到所述仿真知识库中，以便下次类似事件实现自动实时仿真。本发明专利技术满足了实时性高的要求，且精度高，不易造成作出错误的决策或结论。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种仿真技术及其方法，尤其涉及一种基于仿真知识库的仿真及其并行方法。技术背景仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。建模和仿真是人类处理实际问题的有效方法，它和人类历史同时存在。人们总是用“精神模型”去更好地了解实际，去做计划，去考虑各种可能性，去与其他人交换思想，去制订某些想法的行动计划，或去证实某些不能实现的想法。甚至几千年前，人们制造船舶和机械设备时，也是先用一个小的船舶或机械设备的模型进行试验。儿童的玩具总是离不开真实世界的仿真，这些玩具通常是人、动物、物体和交通下具的模型。这里所说的船舶、机械设备、儿童玩具的模型，即所谓物理模犁。物理模型是与被仿真对象几何相似的实物。数学模型就是对物理模型的数学描写。精神模型、物理模型、数学模型，概括了仿真中的所有模型。精神模型仅仅是一个思维过程，在很大程度上并不严密，它只能给出一个粗略的定性结论。在做仿真研究时，总是要把精神模型转化成物理模型或数学模型，即大脑中想像的船、卡车等用实物或数学方程来表达。这即是所要研究的建模过程。利用物理模型进行仿真，叫做物理仿真。物理仿真的理论基础-->是相似理论，其必要条件是几何相似。而且对于动态过程来说，还要满足各有关的相似准则数相等的条件。利用数学模型进行仿真，叫做数学仿真。数学仿真实质上就是对该数学模型求解。如果用计算机来求解，就称为计算机仿真。现在许多应用程序都利用知识，其中有的还达到了很高的水平，但是，这些应用程序可能并不是基于知识的系统，它们也不拥有知识库。一般应用程序与基于知识系统之间的区别在于：一般应用程序将问题求解的知识隐含地编码在程序中，而基于知识的系统则将应用领域的问题求解知识显示地表达出来，并组成一个相对独立的程序实体。知识库有如下几个特点：1、知识库中的知识根据它们的应用领域特征、背景特征(获取时的背景信息)、使用特征、属性特征等而被构成便于利用的、有结构的组织形式。知识片一般是模块化的。2、知识库的知识是有层次的，最低层是事实知识；中间层是用来控制事实的知识(通常用规则、过程等表示)；最高层次是策略，它以中间层知识为控制对象。策略也常常被认为是规则的规则，因此，知识库的基本结构是层次结构，由其知识本身特性所确定。在知识库中，知识片间通常都存在相互依赖关系。规则是最典型、最常用的一种知识片。3、知识库中可有一种不只属于某一层次(或者说在任一层次都存在)的特殊形式的知识——可信度(或称信任度，置信测度等)。对某一问题，有关事实、规则和策略都可标以可信度，这样，就形成了增广知识库。在数据库中不存在不确定性度量，因为在数据库处理中一切都属于确定型。4、知识库中还可存在一个通常被称作典型方法库的特殊部分。如果对于某些问题的解决途径是肯定和必然的，就可以把其作为一部分相当肯定的问题解决途径直接存储在典型方法库中。这种宏观的存储将构成知识库的另一部分。在使用这部分时，机器推理将只限于选用典型方法库中的某-->一层体部分。另外，知识库也可以在分布式网络上实现。这样，就需要建造分布式知识库。建造分布式知识库的优越性有三点：1、可在较低价格下构造较大的知识库；2、不同层次或不同领域的知识库对应的问题求解任务相对来说比较单纯，因而可以构成较高效的系统；3、可适于地域辽阔的地理分布。知识库的构造必须使得其中的知识在被使用的过程中能够有效地存取和搜索，库中的知识能方便地修改和编辑，同时，对库中知识的一致性和完备性能进行检验。目前已有并行技术，并行有两种含义：一是同时性，指两个或多个事件在同一时刻发生；二是并发性，指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。并行计算是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题，即将被求解的问题分解成若干个部分，各部分均由一个独立的处理机来并行计算。并行计算系统既可以是专门设计的、含有多个处理器的超级计算机，也可以是以某种方式互连的若干台独立计算机构成的集群。并行计算基于一个简单的想法：N台计算机应该能够提供N倍计算能力，不论当前计算机的速度如何，都可以期望被求解的问题在1/N的时间内完成。显然，这只是一个理想的情况，因为被求解的问题在通常情况下都不可能被分解为完全独立的各个部分，而是需要进行必要的数据交换和同步。尽管如此，并行计算仍然可以使整个计算机系统的性能得到实质性的改进，而改进的程度取决于欲求解问题自身的并行程度。并行计算的优点是具有巨大的数值计算和数据处理能力，能够被广泛地应用于国民经济、国防建设和科技发展中具有深远影响的重大课题，如石油勘探、地震预测和预报、气候模拟和大范围天气预报、新型武器设计、-->核武器系统的研究模拟、航空航天飞行器、卫星图像处理、天体和地球科学、实时电影动画系统及虚拟现实系统等等。由于这些系统非常复杂，而且规模庞大，直接进行实体研究比较困难，设计和研究的费用也非常高，同时风险性很大。而仿真技术具有低风险性与高效率性等特点，因此在建立和实施此类系统之前先进行仿真研究就显得特别重要。仿真的软件很多，如ANSYS，Femlab，Fluent。有些仿真软件既有串行版本，又有并行版本，如ANSYS。由于这些仿真系统中的并行化处理很多，如果采用串行化仿真，就会严重妨碍系统的仿真效果和仿真时间，影响仿真的效率，达不到实时仿真的要求，失去了仿真的目的和意义。而且，随着低成本并行计算机结构和高速网络计算平台的出现，使得并行仿真成为可能。并行仿真软件的出现是并行仿真系统实现的前提条件，一个优秀的并行仿真软件应该有以下三个特征：1、可以很容易的实现数学模型到可操作仿真软件模型的转换；2、能够同时适应分布式结构和共享内存的并行计算平台，而且支持多种并行仿真任务分配策略和同步策略；3、支持可视化编程和层次化的模型开发；数据共享和消息传递是目前并行仿真语言所采用的主要两种结构，其中消息传递方法由于其适应性强成为大多数语言采用，也有少数语言采用数据共享方式。现在常用的并行仿真语言主要有以下三类：1、开发并行库和API接口，首先要开发并行仿真模块库，然后在标准的串行仿真语言中调用并行库里的模块。这种方法无须学习新的语言，用户很容易掌握，但是，由于没有特定的编译器，出错检查能力没有高层次仿真语言强，因此并行仿真模块设计一定要尽量简单。比较有代表性的此类-->语言有GTW，UPS.Compose等。2、在串行仿真语言中加入并行处理功能，主要是为了增强串行仿真语言的能力。与并行仿真模块库相比，该方法拥有了编译器，为编程人员提供了比较友好的界面和方便的工作环境。而且在这种语言中可以很容易的使用多种优化方法，如Apostle的粒度控制和Maisie的减小回退间隔等。比较有代表性的此类语言有Sim++，Apostle.Maisie，Parsec等。3、并行语言中加入仿真功能，例如SCE，它就是在并行语言Ada上发展起来的。通常情况下突发事件需要及时处理，这就需要应急处理系统处理。应急指挥中需要对事故现场进行实时且有效的仿真，否则难以控制严重的损失和事故。科学计算中需要对科学问题进行实时且有效的仿真，否则会影响科本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿真知识库的自动实时仿真及其并行化方法，所述仿真知识库包括：预备事件库、预期仿真结果库、映射表、仿真规则库；其方法包括以下步骤：　　　　Ａ、收集整理预备事件，归类并将其加入预备事件库；　　　　Ｂ、收集整理现有仿真技术中仿真规则，归类并将其加入仿真规则库；　　　　Ｃ、调用所述仿真规则对预备事件进行仿真，将仿真结果归类加入预期仿真结果库，并将所述预备事件与其相应的预期结果建立映射关系；　　　　Ｄ、现实事件发生时，检索匹配的预备事件，根据所述映射关系，找到预期结果，并将其作为所述现实事件的实时仿真结果输出。

【技术特征摘要】
1、一种基于仿真知识库的自动实时仿真及其并行化方法，所述仿真知识库包括：预备事件库、预期仿真结果库、映射表、仿真规则库；其方法包括以下步骤：A、收集整理预备事件，归类并将其加入预备事件库；B、收集整理现有仿真技术中仿真规则，归类并将其加入仿真规则库；C、调用所述仿真规则对预备事件进行仿真，将仿真结果归类加入预期仿真结果库，并将所述预备事件与其相应的预期结果建立映射关系；D、现实事件发生时，检索匹配的预备事件，根据所述映射关系，找到预期结果，并将其作为所述现实事件的实时仿真结果输出。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：E、当所述实时仿真结果不理想，则将...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱定局，樊建平，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]