2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在題后括號內(nèi)）1.在系統(tǒng)建模與仿真實(shí)驗(yàn)中，用于構(gòu)建系統(tǒng)動態(tài)行為模型的關(guān)鍵軟件工具通常屬于哪一類實(shí)驗(yàn)室設(shè)備？A.數(shù)據(jù)采集設(shè)備B.網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備C.高性能計(jì)算設(shè)備D.輸入輸出設(shè)備2.下列哪一項(xiàng)不屬于系統(tǒng)科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室中常見的傳感器類型？A.溫度傳感器B.視頻傳感器C.系統(tǒng)仿真引擎D.壓力傳感器3.對于需要進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜計(jì)算的系統(tǒng)研究項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室通常需要依托哪種類型的設(shè)備資源？A.個(gè)人筆記本電腦B.標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)C.高性能計(jì)算集群D.普通打印機(jī)4.在進(jìn)行系統(tǒng)性能壓力測試時(shí)，實(shí)驗(yàn)室常使用網(wǎng)絡(luò)模擬器或特定軟件來生成虛擬負(fù)載，這類工具主要屬于哪種設(shè)備范疇？A.物理測量設(shè)備B.網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)備C.仿真與建模軟件平臺D.數(shù)據(jù)存儲設(shè)備5.保障實(shí)驗(yàn)室設(shè)備正常運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)安全的重要環(huán)節(jié)是？A.設(shè)備的定期清潔B.建立完善的設(shè)備維護(hù)與備份機(jī)制C.為設(shè)備購買外觀精美的外殼D.定期對設(shè)備進(jìn)行性能競賽6.下列哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接應(yīng)用于系統(tǒng)科學(xué)與工程專業(yè)的物理或虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境構(gòu)建中？A.虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)B.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)C.二維條碼掃描技術(shù)D.人工智能（AI）驅(qū)動仿真技術(shù)7.用于精確測量物理世界參數(shù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的設(shè)備是？A.掃描儀B.數(shù)據(jù)采集卡C.顯示器D.鼠標(biāo)8.在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的主要功能是？A.存儲大量實(shí)驗(yàn)文檔B.連接多個(gè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與通信C.為實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供電源D.保障實(shí)驗(yàn)場所的消防安全9.將實(shí)驗(yàn)室采集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于分析的可結(jié)構(gòu)化信息的過程，通常依賴于？A.輸出設(shè)備B.數(shù)據(jù)采集設(shè)備C.數(shù)據(jù)處理與分析軟件D.網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備10.對于需要長期運(yùn)行且對環(huán)境穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)測試，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)優(yōu)先考慮哪種環(huán)境條件？A.極度安靜的環(huán)境B.恒溫恒濕且穩(wěn)定的電源供應(yīng)C.便于參觀展示的開放空間D.具備豐富娛樂設(shè)施的區(qū)域二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后橫線上）1.高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室通常需要配備大量的__________和高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以支持大規(guī)模并行計(jì)算任務(wù)。2.實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的管理不僅包括日常維護(hù)，還應(yīng)涵蓋設(shè)備的__________、更新?lián)Q代以及相關(guān)技術(shù)文檔的整理歸檔。3.在進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)__________是關(guān)鍵設(shè)備，用于模擬網(wǎng)絡(luò)延遲、丟包等真實(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況。4.傳感器在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)研究中扮演著重要角色，它們是獲取系統(tǒng)__________信息的“感官”。（可填：狀態(tài)、參數(shù)、行為等）5.為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性，實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程和設(shè)備使用記錄需要得到__________。6.系統(tǒng)建模軟件平臺是實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論分析和__________設(shè)計(jì)的重要工具。7.數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的選擇需要考慮容量、速度、__________和可靠性等多方面因素。8.隨著技術(shù)發(fā)展，虛擬化和云計(jì)算技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室的__________環(huán)境，提高了資源利用率和實(shí)驗(yàn)靈活性。9.安全防護(hù)措施是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理不可或缺的一部分，包括物理安全（如__________）和網(wǎng)絡(luò)安全（如防火墻）。10.傳感器數(shù)據(jù)采集后，往往需要經(jīng)過預(yù)處理和__________，才能用于系統(tǒng)建模與仿真分析。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）的主要作用和構(gòu)成要素。2.針對一個(gè)需要監(jiān)測環(huán)境溫濕度的智能家居系統(tǒng)研究，你會選擇哪些類型的傳感器，并簡述選擇理由。3.高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室與普通計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室在設(shè)備配置和用途上有哪些主要區(qū)別？4.實(shí)驗(yàn)室設(shè)備故障可能對系統(tǒng)研究帶來哪些負(fù)面影響？簡述預(yù)防設(shè)備故障的基本措施。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述實(shí)驗(yàn)室仿真軟件平臺在系統(tǒng)科學(xué)與工程領(lǐng)域研究中的重要性，并舉例說明其在不同研究階段的應(yīng)用。2.結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢，論述云計(jì)算技術(shù)如何改變或提升系統(tǒng)科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè)與管理方式。---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.C7.B8.B9.C10.B二、填空題1.服務(wù)器2.規(guī)劃3.生成器4.狀態(tài)/參數(shù)/行為（根據(jù)側(cè)重點(diǎn)選擇）5.嚴(yán)格遵循6.仿真7.安全性8.計(jì)算資源9.門禁系統(tǒng)10.分析三、簡答題1.作用：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAQ）主要用于實(shí)時(shí)采集物理世界或系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各種模擬量（如溫度、壓力）和數(shù)字量信號，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識別和處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。它是連接物理系統(tǒng)與數(shù)字分析軟件的橋梁，是獲取系統(tǒng)動態(tài)信息的基礎(chǔ)。構(gòu)成要素：通常包括傳感器（用于檢測被測量）、信號調(diào)理電路（用于放大、濾波、線性化等處理模擬信號）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器（如模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號）、采樣保持電路（用于在轉(zhuǎn)換期間保持信號穩(wěn)定）以及與計(jì)算機(jī)通信的接口（如USB、以太網(wǎng)、PCIe）等。2.傳感器類型：主要選擇溫濕度傳感器。根據(jù)研究精度要求，可能是接觸式（如熱電偶、熱電阻測量溫度，干濕球濕度計(jì)測量濕度）或非接觸式（如紅外測溫儀、紅外濕度傳感器）。選擇理由：溫濕度是影響居住舒適度和某些設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)境因素。選擇合適的溫濕度傳感器，能夠準(zhǔn)確獲取這些關(guān)鍵參數(shù)，為智能家居系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測、自動控制（如空調(diào)、加濕器、除濕器的聯(lián)動）提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對智能家居環(huán)境的有效管理和優(yōu)化。3.主要區(qū)別：*計(jì)算能力：高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室配備大規(guī)模并行處理器（如GPU集群、多核CPU服務(wù)器），擁有極高的計(jì)算性能，用于處理大規(guī)模數(shù)據(jù)、運(yùn)行復(fù)雜仿真模型；普通計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室則以個(gè)人桌面工作站或服務(wù)器為主，計(jì)算能力相對較弱，主要滿足日常辦公、教學(xué)和中小型應(yīng)用需求。*存儲容量與速度：高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室通常配備高性能并行文件系統(tǒng)或分布式存儲，具有巨大的存儲容量和極高的數(shù)據(jù)讀寫速度，以支撐海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲和管理；普通計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的存儲多為本地硬盤或較小的網(wǎng)絡(luò)存儲。*網(wǎng)絡(luò)帶寬：高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部以及與外部存儲之間通常有極高帶寬的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸需求；普通計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)帶寬相對較低。*應(yīng)用領(lǐng)域：高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室主要用于科學(xué)計(jì)算、工程仿真、大數(shù)據(jù)分析、人工智能訓(xùn)練等需要強(qiáng)大計(jì)算資源的領(lǐng)域；普通計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室則服務(wù)于更廣泛的日常計(jì)算、教學(xué)、辦公等需求。4.負(fù)面影響：設(shè)備故障可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中斷、中斷研究進(jìn)程、浪費(fèi)寶貴時(shí)間和資源、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丟失或無效、無法驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性或性能指標(biāo)、甚至得出錯(cuò)誤結(jié)論等。預(yù)防措施：定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)、建立設(shè)備使用登記和報(bào)修制度、采用冗余設(shè)計(jì)或備份方案（如數(shù)據(jù)備份、關(guān)鍵設(shè)備備份）、為設(shè)備提供穩(wěn)定的工作環(huán)境（供電、溫濕度、防塵）、操作人員接受專業(yè)培訓(xùn)規(guī)范操作、購買設(shè)備保險(xiǎn)等。四、論述題1.重要性：實(shí)驗(yàn)室仿真軟件平臺是系統(tǒng)科學(xué)與工程研究中不可或缺的重要工具，其重要性體現(xiàn)在：*低成本與高效率：在系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)、方案驗(yàn)證階段，仿真可以避免昂貴且耗時(shí)的物理樣機(jī)制作和實(shí)驗(yàn)，大大降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。*安全性：對于涉及高風(fēng)險(xiǎn)、破壞性或難以復(fù)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)場景（如航空航天、核能、災(zāi)害模擬），仿真提供了一個(gè)安全的虛擬環(huán)境進(jìn)行測試和評估。*可重復(fù)性與可控性：仿真實(shí)驗(yàn)條件可以精確設(shè)置和嚴(yán)格控制，并且可以無限次重復(fù)運(yùn)行，保證了研究結(jié)果的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。*深入分析與優(yōu)化：仿真平臺通常提供豐富的分析工具，能夠?qū)ο到y(tǒng)行為進(jìn)行深入剖析，識別瓶頸，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)。*支持復(fù)雜系統(tǒng)研究：能夠處理多學(xué)科、多尺度、大規(guī)模、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)問題，是現(xiàn)代系統(tǒng)研究不可或缺的手段。應(yīng)用舉例：*需求分析/設(shè)計(jì)階段：使用系統(tǒng)建模仿真軟件（如Simulink,SystemC,AnyLogic）建立系統(tǒng)概念模型或行為模型，進(jìn)行可行性分析、方案比選和參數(shù)初步設(shè)計(jì)。*性能分析/測試階段：利用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件（如NS-3,OMNeT++）模擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒘髁亢蛻?yīng)用行為，評估網(wǎng)絡(luò)性能（吞吐量、延遲、抖動）；使用電路仿真軟件（如SPICE）分析電路性能；使用有限元分析軟件（如ANSYS）進(jìn)行結(jié)構(gòu)或流體力學(xué)仿真。*控制與優(yōu)化階段：設(shè)計(jì)和測試控制系統(tǒng)邏輯，仿真評估控制算法性能，進(jìn)行系統(tǒng)辨識和參數(shù)優(yōu)化。*培訓(xùn)與教育階段：構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境或操作模擬器，用于系統(tǒng)操作人員培訓(xùn)和安全規(guī)程演練。2.云計(jì)算對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的影響與提升：*資源彈性與按需服務(wù)：云計(jì)算提供了海量的計(jì)算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源，用戶可以按需獲取、彈性伸縮，無需自建和維護(hù)龐大的硬件設(shè)施。實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)項(xiàng)目需求動態(tài)調(diào)整資源使用，極大地提高了資源利用率和成本效益。*降低建設(shè)門檻與成本：學(xué)校或研究機(jī)構(gòu)無需投入巨額資金購買和維護(hù)昂貴的硬件設(shè)備，也無需建設(shè)專門的機(jī)房，降低了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的初始投入和運(yùn)維成本。*促進(jìn)協(xié)作與共享：基于云平臺的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可以方便地支持跨地域、跨團(tuán)隊(duì)的合作，研究人員可以共享計(jì)算資源、數(shù)據(jù)模型和仿真結(jié)果，加速科研進(jìn)程。*易于擴(kuò)展與集成：云平臺通常提供豐富的API和工具，易于將新的軟件、算法和服務(wù)集成到實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，也便于與其它云服務(wù)（如大數(shù)據(jù)分析、人工智能平臺）結(jié)合，構(gòu)建更強(qiáng)大的研究能力。