22、软件模拟：从物理现象到智能体的全方位探索

软件模拟：从物理现象到智能体的全方位探索

1. 软件模拟概述

软件模拟在多个领域都有广泛应用，如物理、经济、社会科学等，它借助强大的计算机来对世界的各种方面进行建模，像天气和交通模式。在计算机图形领域，大量的精力被投入到对光照、纹理以及布料和头发等物理材料运动的精确模拟中。同时，还有专门模拟城市规划、军事行动甚至日常生活的电脑游戏类型。

在艺术领域，新技术几个世纪以来一直被用于表现和模拟自然。例如，18世纪精确的齿轮为栩栩如生的雕塑提供了技术基础，像沃康松的鸭子雕塑，它能“展开翅膀并拍打，同时发出逼真的声音，仿佛即将飞走”。在当代，计算机和精密电机使得跳舞机器人和能说话、会移动的逼真儿童玩具成为现实。近年来艺术史上最迷人的模拟之一是维姆·德尔沃耶的“泄殖腔机器”，它能从化学和物理层面模拟人类消化系统。

物理模拟是一种在软件元素和物理世界规则之间建立联系的技术，有助于人们理解屏幕上看到的内容。许多技术论文和书籍都对这一主题进行了探讨。视频游戏和3D计算机动画社区投入了大量精力来模拟世界的各个方面，如固体物体的碰撞以及火和水等物理现象。

2. 运动模拟

为了在软件中模拟物理现象，需要一个数学模型。艾萨克·牛顿在1687年左右发展的牛顿物理学，基于速度、加速度和摩擦力提供了一个合适的模型。

最初，使用一个名为 speed 的变量来创建运动，代码如下：

y = y + speed

这个代码会让由变量 y 设定位置的圆在每一帧移动相同的距离，但它没有考虑