幾十年來，模擬一直被用來創建複雜的系統。無論是在工程、國防還是科學領域。受到不兼容的軟件工具和不一致的方法的限制一項新的研究提供了一種植根於基於數學的系統理論的實用解決方案。 RTSync 公司的 Bernard Zeigler 教授、simlytics.cloud 的 Robert Kewley 博士和卡爾頓大學的 Gabriel Wainer 教授的研究人員表明，一種名為 DEVS（離散事件系統規範）的建模方法可以作為模擬各種系統的通用標準。無論這些系統看起來有多麼不同，
Zeigler教授和他的團隊重點研究了DEVS的三個主要特徵：連通性下的封閉性、通用性和唯一性。但它在現實世界中提供了好處。連接下的閉合意味著較小的模型可以組合成較大的模型。雖然仍然停留在 DEVS 框架內，例如堆疊樂高積木以創建更大的可堆疊結構，但“通過連接多個 DEVS 模型創建的任何系統都可以在數學上表示為單個 DEVS 模型，該模型在模擬時會給出相同的結果，”Zeigler 教授解釋道。這意味著即使非常複雜的系統也可以像簡單系統一樣對待。這使得管理和擴展模擬變得更加容易。
Zeigler教授的團隊還強調DEVS的普適性，即它能夠描述任何系統。它通過給定時間內的事件起作用。也稱為離散事件。例如，無論是火車時刻表、生產線還是在線交易系統，DEVS 都可以對其進行建模。 “DEVS 的表示是獨一無二的。這意味著這種系統最基本、最簡單的版本與 DEVS 模型中的完全相同，”Weiner 教授說。這使得 DEVS 能夠在單一標準下整合各種模型。
他們的研究提供了實用的步驟，通過“捆綁”這些系統來調整遺留或非標準系統以與 DEVS 一起工作 – 添加兼容的接口，以便它們可以像 DEVS 模型一樣進行通信 – 使它們能夠與其他 DEVS 組件互操作。這種方法對於美國國防部等組織特別有用。正如 Kewley 博士指出的那樣，這通常使用傳統的模擬工具。 “這消除了在擁有大量傳統模擬投資的組織中廣泛採用 DEVS 的一個關鍵障礙。”
這種方法支持國防部的模塊化開放系統方法（MOSA），這是一種設計策略，強調使用易於更新和集成的離散、可互換部件構建系統。研究人員認為 DEVS 可以為這種方法提供基礎。通過確保系統的所有組件無論它是如何創建的。可以順利地協同工作 稱為 DEVS 總線的概念通過允許工具和系統在共享仿真環境中一起對話來幫助實現這一目標
齊格勒教授的研究還著眼於兩種有用的技術：平滑和深度。扁平化意味著通過刪除重疊層來降低複雜模型的複雜性。使所有部件都處於同一水平 這有助於模擬運行得更快。增加深度則相反。它通過排列各個部分來創建更多的結構。成更大的可重用模塊。使其易於管理和擴展 “扁平化通過減少消息流量和提高模擬效率來消除結構。深化可以引入層次結構，以提高模塊化、可重用性和可擴展性，”Zeigler 教授說。
Zeigler 教授和他的團隊最後總結瞭如何開發 DEVS。他們建議創建一個標準的 DEVS 模塊，改進模擬器。並確保 DEVS 與廣泛使用的平台（例如 FMI）良好配合，FMI 是功能模型接口（Functional Mock-up Interface）的縮寫，是模型交換和協作仿真的標準。所有這些努力的目的都是為了創建一個靈活可靠的基於 DEVS 的系統。各種模型可以輕鬆地重用、改編和組合。
研究人員認為，DEVS 基於既定的理論方法，提供了一條有用的前進道路，並提供了一種易於使用的方法來連接不同的系統。隨著軟件變得更加互連和復雜，擁有可靠的方法來進行整體模擬和測試比以往任何時候都更加重要。這項研究提出了一個強大且有數學支持的解決方案。
RTSync 總裁 Doowhan Kim 博士強調，DEVS 不斷證明自己能夠提供業界可擴展、可靠的仿真環境所需的嚴謹性和模塊化性。他說：“RTSync 正在引領基於 DEVS 的平台商業化的努力，例如現實世界的數字孿生和基於雲的模擬基礎設施。”與此同時，國際標準化組織 (ISO) 等組織正在致力於 DEVS 標準化，以確保國防、科學和工業領域的互操作性和可靠性。這些努力共同證明了 DEVS 從學術研究轉變為全球公認的科學研究和工程創新核心。
期刊參考文獻
Zeigler B.、Kewley R.、Wainer G.，“在連接性、通用性和唯一性下關閉 DEVS：從系統理論基礎實現軟件模擬和互操作性”，計算機 2025，doi： https://doi.org/10.20944/preprints202510.1207.v1
關於作者
伯納德·塞勒 他是亞利桑那大學電氣和計算機工程名譽教授，並在那裡任教直至退休。除了這些職位之外，他還擔任亞利桑那州綜合建模與仿真中心 (ACIMS) 實驗室的一家衍生公司的首席科學家。他獲得了麥吉爾大學工程物理學學士學位。麻省理工學院電氣工程碩士學位和密歇根大學計算機科學/通信博士學位。他因開髮用於建模和仿真的 DEVS 結構而聞名。他在重要的專業社團中仍然擁有朋友的地位。他的工作涵蓋系統和軟件工程環境中建模的學術研究和商業應用。
羅伯特·庫利 是 Simlytics.cloud LLC 的總監兼系統工程師，專注於復雜系統的仿真和建模應用。包括運營環境、基於雲的環境和“系統的系統”環境。他的職業生涯包括國防系統工程和模擬研究。他撰寫了有關數據驅動建模的著作。集中式仿真和分佈式建模框架。在 Simlytics，他領導新舊技術的集成。為了在靈活的仿真平台中實現互操作性，Kewley 的背景將系統工程的技術深度與應對工業和組織挑戰的實踐方法相結合。
加布里埃爾·韋納 是加拿大渥太華卡爾頓大學系統與計算機工程系的教授，並領導高級實時仿真實驗室。他擁有博士學位。擁有布宜諾斯艾利斯大學/艾克斯-馬賽大學的博士學位，並曾在阿根廷、法國和加拿大的研究機構擔任訪問職務。他的研究包括建模和仿真方法。實時系統蜂窩模型和並行或基於網絡的仿真環境。他發表了廣泛的著作。維納領導主要的資金支持並擔任編輯和會議領導職務，繼續影響模擬工具的開發、集成和教學。
