大学及以上:大学与职业主题
面向大学课程、面试和工作的深入模型:改变输入,弄明白原因。每个实验有 20 道练习题(简单、中等和困难):前 5 道免费,其余需要 SimuVeda Pro。
- 开始玩打开一个实验,按"播放"看它动起来。
- 预测改变一个滑块。先猜会发生什么,再观察。
- 练习回答实验下方的问题,检查你是否理解了。
大学及以上共 65 个实验。登录即可保存分数并在此查看进度。
计算机科学
算法模拟器
逐步观看排序、搜索、树、堆和图算法的运行过程,动画可暂停和回放。
计算机科学 · 算法、数据结构
11–12 年级 · 大学及以上11–12年级计算机科学:查找、排序和栈
启动模拟器:算法模拟器
CPU 调度
编辑进程的到达时间和执行时间,然后在甘特图上比较 FCFS、SJF、SRTF、优先级和时间片轮转调度的等待时间与周转时间。
计算机科学 · 操作系统
大学及以上大学操作系统
启动模拟器:CPU 调度
缓存映射
让地址依次通过直接映射、组相联和全相联缓存,查看标记、索引和偏移位,比较命中率。
计算机科学 · 操作系统
大学及以上大学计算机组成
启动模拟器:缓存映射
元胞自动机
在网格上画细胞,设定出生和存活规则,观察康威生命游戏等自动机产生滑翔机、振荡器和混沌。
计算机科学 · 涌现与智能体
大学及以上课外拓展:复杂系统
启动模拟器:元胞自动机
编译器流水线
输入一个算术表达式,跟着它经过词法分析、解析成语法树、生成栈机代码和求值。
计算机科学 · 算法
大学及以上大学编译原理
启动模拟器:编译器流水线
压缩编码
编辑示例文本,构建哈夫曼编码树,将比特数与普通编码、定长编码和熵极限比较,并逐位观察解码过程。
计算机科学 · 安全与编码
大学及以上大学信息论
启动模拟器:压缩编码
数据库索引
在生成的数据上比较全表扫描和 B 树索引查找,改变表大小和查询选择性,统计各自访问的行数和页数。
计算机科学 · 系统设计、数据结构
11–12 年级 · 大学及以上12年级计算机科学:数据库概念与 SQL
启动模拟器:数据库索引
死锁
为进程分配资源,画出资源分配图,检测环路,并运行银行家算法找出安全序列。
计算机科学 · 操作系统
大学及以上大学操作系统
启动模拟器:死锁
纠错码
用汉明 (7,4) 码编码 4 个数据位,在传输中翻转比特,计算校验子,看单个错误如何被纠正,以及两个比特翻转时的局限。
计算机科学 · 安全与编码
大学及以上大学网络与编码理论
启动模拟器:纠错码
有限状态机
让确定性有限自动机逐步处理输入字符串,编辑其转移,看看它接受哪些字符串,从二进制整除到旋转门。
计算机科学 · 算法
大学及以上大学计算理论
启动模拟器:有限状态机
群集行为
调节一群 boid 的分离、对齐和聚合参数,看协调的群集行为如何从简单的局部规则中涌现,还可加入捕食者。
计算机科学 · 涌现与智能体
大学及以上课外拓展:复杂系统
启动模拟器:群集行为
垃圾回收
构建带有根和引用的对象图,删除根,观察标记-清除和引用计数如何找出垃圾,包括泄漏的循环引用。
计算机科学 · 操作系统
大学及以上大学程序设计语言
启动模拟器:垃圾回收
哈希表
向哈希表插入键,比较链地址法、线性探测和二次探测,并随着负载因子增大测量冲突和探测次数。
计算机科学 · 数据结构
大学及以上大学数据结构
启动模拟器:哈希表
逻辑门
在数字电路上切换输入,从单个逻辑门到半加器、全加器和 SR 锁存器,追踪信号传播并生成真值表。
计算机科学 · 算法
11–12 年级 · 大学及以上11年级计算机科学:计算机系统(布尔逻辑)
启动模拟器:逻辑门
页面置换
让页面引用串依次通过 FIFO、LRU、最优和时钟算法,改变页框数,比较缺页次数,包括 Bélády 异常。
计算机科学 · 操作系统
大学及以上大学操作系统
启动模拟器:页面置换
RSA 密码学
用两个质数生成一个示例 RSA 密钥,逐步加密和解密消息、进行签名,看看为什么分解模数就能破解密钥。
计算机科学 · 安全与编码
11–12 年级 · 大学及以上基于10年级数学:实数(质数)
启动模拟器:RSA 密码学
系统设计模拟器
用负载均衡器、缓存、队列和数据库搭建架构,观察流量流动,看看它们在哪里出问题。
计算机科学 · 系统设计、计算机网络
大学及以上软件工程:系统设计
启动模拟器:系统设计模拟器
事务隔离
在不同隔离级别下交错执行两个数据库事务,观察脏读、丢失更新和写偏斜出现或被阻止。
计算机科学 · 系统设计
大学及以上大学数据库
启动模拟器:事务隔离
物理
多普勒效应
移动声源和听者,观察波前聚拢和散开,比较发出和接收到的频率。
物理 · 波与声音
11–12 年级 · 大学及以上11年级物理:波
启动模拟器:多普勒效应
放射性衰变
观察一批不稳定原子核随机衰变,改变半衰期和初始数量,把随机计数与指数期望值比较。
物理 · 原子与核物理
11–12 年级 · 大学及以上12年级物理:原子核
启动模拟器:放射性衰变
化学
相图
在压强–温度相图上移动水或二氧化碳样品,看它在哪里是固体、液体、气体或超临界流体。
化学 · 热化学与混合物
11–12 年级 · 大学及以上拓展 9 年级的物质状态;相图属于大学水平
启动模拟器:相图
生物
酶动力学
改变底物浓度、Vmax、Km 和抑制剂类型,读取反应速度曲线和双倒数图。
生物 · 细胞与生理
11–12 年级 · 大学及以上11年级生物:生物分子(酶)
启动模拟器:酶动力学
流行病动力学
运行流行病 SIR 模型,改变传播率、康复率和疫苗接种率,比较高峰规模、时间和最终疫情规模。
生物 · 生态学
11–12 年级 · 大学及以上SIR 模型属于大学水平
启动模拟器:流行病动力学
遗传漂变
在纯随机作用下同时运行多个种群(赖特–费希尔模型),改变种群大小,比较等位基因固定或消失的速度。
生物 · 进化与遗传
11–12 年级 · 大学及以上12年级生物:进化(哈迪–温伯格、遗传漂变)
启动模拟器:遗传漂变
神经元信号
刺激一个神经元模型,改变刺激强度和膜特性,观察阈值、动作电位、不应期和放电频率。
生物 · 细胞与生理
9–10 年级 · 11–12 年级 · 大学及以上10年级科学:控制与协调;11年级生物:神经控制与协调
启动模拟器:神经元信号
捕食者与猎物
用洛特卡–沃尔泰拉方程模拟兔子和狐狸,改变增长率和捕食率,查看种群周期和相平面轨道。
生物 · 生态学
11–12 年级 · 大学及以上12年级生物:生物与种群(种群相互作用)
启动模拟器:捕食者与猎物
数学
贝叶斯更新
设定先验,观察检测结果或抛硬币等证据,用贝叶斯定理观察后验概率如何更新。
数学 · 概率与统计
11–12 年级 · 大学及以上12年级数学:概率(贝叶斯定理)
启动模拟器:贝叶斯更新
中心极限定理
从偏斜或不规则的分布中反复抽样,画出样本均值,观察随着样本量增大它们形成正态曲线。
数学 · 概率与统计
大学及以上大学统计学
启动模拟器:中心极限定理
傅里叶合成
叠加正弦谐波来构造方波、锯齿波和三角波,查看频谱,并观察跳变处的吉布斯过冲。
数学 · 微积分
大学及以上傅里叶级数:大学数学与工程
启动模拟器:傅里叶合成
分形
探索曼德博集合、朱利亚集合、科赫雪花和分形树,改变迭代深度和参数,观察自相似的细节。
数学 · 几何与动力学
11–12 年级 · 大学及以上基于11年级数学:复数
启动模拟器:分形
梯度下降
用梯度下降沿损失曲面向下滚动,改变学习率、起点和动量,观察收敛、振荡和发散。
数学 · 微积分
11–12 年级 · 大学及以上基于12年级数学:导数的应用(极大值和极小值)
启动模拟器:梯度下降
假设检验
模拟成千上万次实验,改变效应量、样本量和显著性水平,测量假阳性、检验效能和 p 值。
数学 · 概率与统计
大学及以上大学统计学
启动模拟器:假设检验
线性变换
编辑一个 2×2 矩阵,观察它如何变换网格、基向量和图形,并显示行列式、特征向量以及从单位矩阵开始的动画。
数学 · 线性代数
11–12 年级 · 大学及以上12年级数学:矩阵
启动模拟器:线性变换
马尔可夫链
编辑天气状态之间的转移概率,模拟在链上的随机游走,并把访问频率与平稳分布比较。
数学 · 几何与动力学
大学及以上大学概率论
启动模拟器:马尔可夫链
概率分布
选择一种分布,改变参数,抽取随机样本,把直方图与理论曲线、均值和离散程度比较。
数学 · 概率与统计
11–12 年级 · 大学及以上12年级数学:概率
启动模拟器:概率分布
回归
添加、拖动和删除数据点,实时观察最小二乘直线、残差、R² 和离群点的影响。
数学 · 概率与统计
11–12 年级 · 大学及以上回归属于大学水平
启动模拟器:回归
工程
音频滤波
应用低通、高通、带通和陷波滤波器,查看以分贝表示的频率响应,并听听它们对嗡嗡声、单音和嘶嘶声的作用。
工程 · 信号与数据
大学及以上大学信号与系统
启动模拟器:音频滤波
电池储能
为离网太阳能电池系统确定规模,设置负载和发电曲线,逐小时跟踪荷电状态、未满足的需求和弃电量。
工程 · 能源系统
11–12 年级 · 大学及以上基于12年级化学:电化学(电池)
启动模拟器:电池储能
梁的挠度
给简支梁或悬臂梁加载,改变跨度、材料和截面,查看挠度、弯矩、剪力和应力。
工程 · 结构与机构
大学及以上大学结构工程
启动模拟器:梁的挠度
建筑隔热
为一栋两层住宅选择隔热层、窗户玻璃和气密性,比较 U 值、墙体内部温度和热损失。
工程 · 能源系统
6–8 年级 · 11–12 年级 · 大学及以上7年级科学:热(导体和绝缘体);11年级物理:物质的热学性质(传导)
启动模拟器:建筑隔热
数字采样
改变信号频率和采样率,观察混叠,比较重建结果,看看量化位数如何限制精度。
工程 · 信号与数据
大学及以上大学信号与系统
启动模拟器:数字采样
齿轮系
改变简单和复合齿轮系的齿数,通过齿轮啮合动画查看转向、速比和理想输出扭矩。
工程 · 结构与机构
6–8 年级 · 大学及以上基于6–8年级数学:比和比例
启动模拟器:齿轮系
电网频率
让一座发电站跳闸或增加负载,观察电网频率如何下降,又如何通过惯性、调速器下垂和自动控制恢复。
工程 · 能源系统
大学及以上大学电力系统
启动模拟器:电网频率
图像卷积
编辑一个 3 × 3 卷积核,逐像素执行卷积,看模糊、锐化和边缘检测如何改变一张小测试图像。
工程 · 信号与数据
大学及以上大学图像处理
启动模拟器:图像卷积
PID 控制
在质量–弹簧–阻尼系统上调节 P、I、D 增益,加入扰动和执行器限制,观察超调、调节时间和稳态误差。
工程 · 控制系统
大学及以上大学控制工程
启动模拟器:PID 控制
RC 电路
通过电阻给电容充放电,改变 R、C 和电源电压,从指数曲线读出时间常数。
工程 · 电路与电子
11–12 年级 · 大学及以上12年级物理:静电势与电容
启动模拟器:RC 电路
RLC 共振
用交流电源驱动 RLC 串联电路,扫描频率,查看电流幅值、相位和共振的尖锐程度。
工程 · 电路与电子
11–12 年级 · 大学及以上12年级物理:交流电(共振)
启动模拟器:RLC 共振
机械臂
为两连杆机械臂设定关节角度或拖动目标,探索正向和逆向运动学、肘上和肘下姿态以及可达范围。
工程 · 控制系统
11–12 年级 · 大学及以上基于11年级数学:三角函数
启动模拟器:机械臂
桁架受力
给普拉特、豪氏、华伦和 A 字形桁架加载,改变跨度、高度和载荷,用节点法查看每根杆件的拉力和压力。
工程 · 结构与机构
11–12 年级 · 大学及以上基于11年级物理:运动定律(力的平衡)
启动模拟器:桁架受力
隔振
把机器安装在振动地面上的弹簧和阻尼器上,改变质量、刚度、阻尼和频率,比较传递率。
工程 · 结构与机构
11–12 年级 · 大学及以上11年级物理:振动(受迫振动、共振)
启动模拟器:隔振
风力涡轮机
改变风速、风轮尺寸、空气密度和控制方式,用立方定律、贝茨极限和叶尖速比探索风机功率。
工程 · 能源系统
9–10 年级 · 大学及以上基于9年级科学:功和能(动能)
启动模拟器:风力涡轮机
支付与金融
银行卡支付交换模拟器
跟踪一笔银行卡交易从终端经支付交换到发卡行再返回的全过程,包括 ISO 8583 报文和 NCMC。
支付与金融 · 银行卡支付、ISO 8583、支付交换、NCMC
大学及以上支付与银行系统
启动模拟器:银行卡支付交换模拟器
运营与经济
装配线
模拟一条串行生产线,改变工位时间、波动性和缓冲区大小,找出决定产量的瓶颈。
运营与经济 · 排队与流动
大学及以上大学运营管理
启动模拟器:装配线
拍卖机制
比较第一价格、第二价格、英式和荷式拍卖中谁获胜以及支付多少,并在许多随机拍卖中检验收益等价定理。
运营与经济 · 市场与拍卖
大学及以上大学经济学
启动模拟器:拍卖机制
电梯调度
在一栋十层楼里运行电梯,添加呼叫,比较先来先服务、最近停靠和扫描调度的等待时间和公平性。
运营与经济 · 调度与路径
大学及以上大学运筹学
启动模拟器:电梯调度
库存控制
在随机需求下逐日管理一家商店的库存,设置再订货点、订货量和交货期,比较缺货和成本。
运营与经济 · 库存与供应链
大学及以上大学运营管理
启动模拟器:库存控制
市场供求
移动供给和需求曲线,加入税收、价格上限、价格下限或配额,查看均衡、消费者剩余、生产者剩余和无谓损失。
运营与经济 · 市场与拍卖
11–12 年级 · 大学及以上12年级经济学:微观经济学入门(需求、供给、市场均衡)
启动模拟器:市场供求
项目调度
编辑建筑项目中的任务工期和依赖关系,观察关键路径法求出项目总工期和每项任务的浮动时间。
运营与经济 · 调度与路径
大学及以上大学项目管理
启动模拟器:项目调度
排队系统
模拟随机到达一个或多个服务台,改变到达率和服务率,并将队列长度和等待时间与 M/M/c 理论比较。
运营与经济 · 排队与流动
大学及以上大学运筹学
启动模拟器:排队系统
供应链
运行一个四级供应链,改变需求和延迟,观察客户需求的微小变化如何放大为牛鞭效应。
运营与经济 · 库存与供应链
大学及以上大学运营管理
启动模拟器:供应链
交通信号灯
为两相位交通信号灯配时,改变绿灯时间和到达率,把测得的排队长度和延误与韦伯斯特公式比较。
运营与经济 · 排队与流动
大学及以上大学交通工程
启动模拟器:交通信号灯
仓库拣货
在一个六通道仓库中放置待拣货物,比较往返式、S 形、最近邻和最优拣货路线的行走距离。
运营与经济 · 调度与路径
大学及以上大学运筹学
启动模拟器:仓库拣货
地球与环境
碳循环
运行从 1850 年到 2200 年的四库碳循环模型,改变未来排放,跟踪大气 CO₂ 和碳的去向。
地球与环境 · 气候与碳
11–12 年级 · 大学及以上11年级地理:世界气候与气候变化
启动模拟器:碳循环
城市热岛
改变城市地表的颜色、遮阴、植被和储热能力,将其能量平衡和昼夜温度与公园比较。
地球与环境 · 气候与碳
11–12 年级 · 大学及以上11年级地理:太阳辐射、热平衡与温度
启动模拟器:城市热岛
流域径流
改变一个小流域的暴雨规模和土地覆盖,用 SCS 曲线数法比较简化的径流曲线和洪水过程线。
地球与环境 · 水与水文
9–10 年级 · 大学及以上10年级地理:水资源
启动模拟器:流域径流