模拟树 · 我们学会了模拟什么
一个按规模排列的阶梯。物质在最底部，然后是生命、心智、社会、行星和宇宙。顶部是为了让人居住而建造的整个世界。每个节点都是某样东西第一次被模拟。它计入任何运行了这个模拟的东西：一个心智、一群人、一个物理模型或一台计算机。心智和人在计算机出现很久以前，就在模拟世界了。底部的各种方法，让每一档都得以抵达。未来的节点是已发表的预测，或者在没有预测给出日期时，是已发表的估算。
从这里开始
它从哪里开始
最古老的模拟是在心智里运行的。和不用任何设备，就能建造出整个世界。现存最古老的、为一个系统建模的机器，是。后来大多数台阶背后的方法，从开始。
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整棵树的文字版 · 按顺序列出每个节点，供屏幕阅读器、文本浏览器和机器读取。节点与地图相同
除非标注为 BC 或 BCE（公元前），日期均为公元纪年。演化年代以多少年前计。每个节点都有一个固定的地址，显示在它后面。预测节点只列出已发表的预测，每一个都有引用。 推演节点是本站自己的推理，不是已发表的预测，每一步都会展示出来。
整个世界
梦 (有记录之前；1953 年起有测量 · 在心智中)
关于心智创造世界，最早的文字记载见于《广林奥义书》（Bṛhadāraṇyaka Upaniṣad，4.3.9–10，约公元前 7–6 世纪，学界的更宽估计约为公元前 900–600 年）。睡眠中，自我从整个世界收集材料，凭自己的光构造出一个梦。那里没有马车、马匹和道路，但它为自己造出这些，“因为他就是创造者”。阿瑟林斯基和克莱特曼（1953）在快速眼动期叫醒睡眠者。他们在 27 次中有 20 次得到了详细的梦境报告，而在眼睛静止时，23 次中只有 4 次。雷翁苏奥（2000）提出，做梦是对世界的一种模拟，用来演练发现威胁。这个假说至今仍有争议。
孩子的假扮游戏 (有记录之前；1945 年有描述 · 在心智中)
皮亚杰对象征性游戏的研究（1945）描述了孩子们在一个虚构的场景里，把一件物体或一个动作当作另一件东西。利拉德及同事（2013）回顾了关于假扮游戏对发育有何贡献的证据。他们发现这些证据好坏参半，而且太薄弱，不足以证明它对任何一项技能至关重要。
引出：玻璃镇
希腊悲剧 (约公元前 534 年（传统说法） · 由人运行)
按传统说法，在公元前 534 年，泰斯庇斯在酒神节城邦戏剧赛会上赢得了第一场悲剧比赛。据说他是第一个扮演角色、而不是以本人身份说话的演员。为观众搬演一个虚构故事，让表演者生活在其中，这是人类亲手运行的“造世界”形式。
出处对这个日期或这一说法没有定论。
玻璃镇 (1826–1831 · 在心智中)
1826 年 6 月 5 日，父亲送给布兰威尔·勃朗特十二个木头士兵。勃朗特家的孩子们随后创造了玻璃镇联邦，并从 1827 年 12 月起写下它的历史。后来他们又分出了衍生世界安格里亚和贡达尔。学者把这类长期延续的虚构世界称为“私人幻想世界”（paracosm）。
建立在：孩子的假扮游戏
来源：Glass Town, Wikipedia (citing Christine Alexander’s edition of the juvenilia)
另类历史 (1836 年（第一部小说）；李维，约公元前 25 年 · 在心智中)
李维（《建城以来史》IX.17–19）早就问过：如果亚历山大大帝转而向西，罗马会怎么样。路易·若弗鲁瓦的《拿破仑与征服世界》（1836）是第一部建立在被改变的历史之上的小说，其中的拿破仑在 1812 年赢得了俄国战役。纳撒尼尔·霍桑的《P. 的通信》（1845）通常被称为英语中第一部完整的架空历史。它们各自都从一个被改变的事件出发，在读者的头脑里把一整个世界向前推演。
引出：《高堡奇人》; 作为方法的反事实历史
先有语言，后有世界 (1915 年起 · 在心智中)
1915 年 3 月，J. R. R. 托尔金在笔记本上开始创造他的第一门精灵语，昆雅语。他说，创造中土世界主要是为了给他的语言一个可以栖身的世界。这是第一个从语言出发建成的发明世界。它的历史、民族和地图是在五十年间逐步构建出来的。
引出：设定世界
林克训练器 (1929–1934 · 类比模型)
埃德温·林克于 1929 年 4 月申请专利，1931 年 9 月获批。这是一种气动训练器，能根据操纵杆的动作移动模拟座舱，让飞行员在地面上练习飞行。最早的买家主要是游乐园。美国陆军在 1934 年买了六台。到第二次世界大战结束时，陆军共获得 6,271 台，海军获得 1,045 台。
《高堡奇人》 (1962 年 10 月 · 在心智中)
菲利普·K·迪克的小说设想了轴心国获胜之后，美国被德国和日本瓜分的局面。它获得了 1963 年的雨果奖。迪克说，沃德·摩尔的《欢庆之年》（1953）是他的出发点，在那部小说里，南方邦联赢得了战争。在这部小说里面，一本被禁的书想象了盟军的胜利。所以一个反事实世界包含着另一个。
建立在：另类历史
引出：反事实世界
《龙与地下城》 (1974 · 由人运行)
加里·吉盖克斯和戴夫·阿尼森的盒装套装由战术研究规则公司于 1974 年出版，被称为第一款出版的角色扮演游戏。玩家以角色的身份说话，生活在由裁判掌管的世界里。它把桌面战争游戏和扮演角色结合在一起。它这种地下城加裁判的设置，成了后来文字冒险游戏和电脑冒险游戏所沿用的模式。
建立在：《战争游戏》
Colossal Cave Adventure (1975–1976 · 计算机)
威尔·克劳瑟在一台 DEC PDP-10 上写了一个文字游戏。玩家输入命令，读到的是一个洞穴系统中各个房间和物体的描述。唐·伍兹在 1976 年对它作了大幅扩充。它是第一个被广泛游玩的冒险游戏。它让一个被描述出来的世界，成为一个人可以独自探索的地方。
引出：MUD1
MUD1 (1978–1980 · 计算机)
1978 年，罗伊·特鲁肖在埃塞克斯大学的 DEC PDP-10 上开始编写 MUD，理查德·巴特尔随后加入。它让多名玩家同时共用一个文字世界。名字取自《Dungeon》，一个《魔域》的变体。它让一个造出来的世界得以持久，也让它有了社交性。
引出：一个有数百万人口的设定世界; 《第二人生》
克林贡语 (1985 年；研究所 1992 年 · 由人运行)
马克·奥克兰德把克林贡语创造成一门可用于《星际迷航》的工作语言。1985 年，它以《克林贡语词典》之名出版，1992 年，劳伦斯·舍恩创立了克林贡语学会。对流利使用者的估计一直不多：1996 年约有十几人，2009 年有 20 到 30 人。但这门语言有语法、有文学，也有翻译过来的剧本。
引出：在克林贡语环境中长大的孩子; 设定世界
作为方法的反事实历史 (1991–1997 · 构想 · 由人运行)
杰弗里·霍索恩的《可信的世界》（1991）、泰特洛克和贝尔金的《世界政治中的反事实思想实验》（1996）以及尼尔·弗格森主编的《虚拟历史》（1997），把“如果当初……”带进了学术历史学和政治学。他们补充了判断哪些被改变的过去是合理的标准。理查德·埃文斯的《被改写的过去》（2014）则指出，这类历史总是带着作者当下的信念。
建立在：另类历史
引出：反事实世界
《文明》 (1991 年；到 2025 年售出 7300 万册 · 计算机)
《席德·梅尔的文明》（1991）让玩家从第一座城市一直带领一个文明走到太空飞行，所以每局游戏都是一段从未发生过的历史。2025 年 2 月第七作发布时，这个系列已售出 7300 多万份。这统计的是发往零售商的数量，不一定是玩家买走的数量。《钢铁雄心》这类大战略游戏，是一场结局悬而未决的第二次世界大战，销量也达到数百万。
引出：反事实世界
来源：2K press release, ‘Sid Meier’s Civilization VII now available worldwide’ (February 2025)
在克林贡语环境中长大的孩子 (c. 1996–1999 · 停滞 · 由人运行)
语言学家达尔蒙·斯皮尔斯在儿子亚历克出生后的头三年左右，只对他说克林贡语。孩子的母亲说英语。斯皮尔斯想看看，孩子能不能像学母语一样学会一门发明出来的语言。亚历克听得懂一些，也说过几个词，但很少用它回答。
它为什么停滞：它陷入停滞，是因为光有一门语言并不等于一个世界。这个男孩只有一位克林贡语的说话者，没有儿童说话者，其中也没有故事和学校。他三岁左右开始不理会克林贡语，斯皮尔斯不再坚持，到十三岁时，亚历克已经一句也不会说。要养大一个讲发明语言的母语者，需要孩子周围有一整套文化。
建立在：克林贡语
引出：设定世界
《罗马重生》 (1996 年起 · 计算机)
“罗马重生”于 1996 年在加州大学洛杉矶分校由伯纳德·弗里舍主持启动。它为公元 320 年的整座罗马城建模。1.0 版于 2007 年完成，3.0 版（2018）经过重建，可以戴上头显在其中漫步。它是一个重建的世界。每一座建筑，凡有考古证据的都以证据为依据，没有证据的就靠推断。
《第二人生》 (2003 年；2009 年达到顶峰 · 计算机)
林登实验室的《第二人生》（2003）是一个由居民自己建造的世界，有土地、经济和货币。2009 年初，它的同时在线人数峰值约为 88,200 人。到 2010 年末，已注册约 2100 万个账号。它是第一个被人们当作第二个生活场所、而不是当作游戏的大型世界。
建立在：MUD1
引出：头显里的社交世界
来源：Engadget, ‘Linden Lab says Second Life is huge, shows numbers’ (22 September 2009)
一个有数百万人口的设定世界 (2004 年；2010 年有 1200 万订阅用户 · 计算机)
《魔兽世界》（2004）把数百万人放进一个发明出来的世界里，它有自己的种族、历史和战争。它源自 MUD 这类文字世界。2010 年 10 月，暴雪宣布订阅用户已超过 1200 万，这是这款游戏最后一次公布的头条数字。玩家在其中一待就是数年，但其中不是玩家的人物，都是脚本。
建立在：MUD1
引出：设定世界
证据还是猜测：《伦敦宪章》 (2009 年（“虚拟考古学”一词出现于 1990 年） · 构想 · 由人运行)
保罗·赖利于 1990 年创造了“虚拟考古学”一词。《伦敦宪章》（2009）定下了一条规则：可视化必须告诉观看者，哪些部分展示的是现存的东西，哪些是依据证据所作的复原，哪些只是假说。这是重建世界内部诚实性的第一个标准。
建立在：《罗马重生》
引出：重建的世界
GameNGen (2024 · 计算机)
瓦列夫斯基及同事用一个智能体玩《DOOM》的录像，训练了一个扩散模型。它没有传统的游戏引擎，而是根据过去的帧和玩家的操作生成下一帧，在单个 TPU 上约每秒 20 帧。人类评分者区分真实游戏和模拟游戏的短片段时，成绩只比碰运气好一点点。
建立在：习得的代理模型
Genie 3 (2025 · 计算机)
DeepMind 于 2025 年 8 月 5 日发布了 Genie 3。这是一个世界模型，能实时生成可供你在其中走动的环境，分辨率 720p，每秒 24 帧。这些世界在几分钟内大体保持一致，它的视觉记忆能回溯大约一分钟。它只作为有限的研究预览版发布，面向一小群学者和创作者。
引出：祖先模拟; 实时照片级真实感; 重建的世界; 设定世界
来源：Google DeepMind, ‘Genie 3: A new frontier for world models’, 5 August 2025
头显里的社交世界 (2026 年 2 月 · 计算机)
2026 年 2 月，VRChat 在一场音乐会上创下了 158,192 人同时在线的纪录。普通周末的高峰约为 120,000 人。Roblox 报告 2025 年第三季度的日活用户为 1.515 亿，大多使用屏幕，而不是头显。这些是每天有一部分时间生活在造出来的世界里的最大人群。
建立在：《第二人生》
引出：日常生活中的沉浸式世界
实时照片级真实感 (2029–2034 · 预测)
首页：科技树。
业内人士曾预测会出现与照片别无二致的实时图像。2024 年，一家大型厂商给出的时间窗口是 5 到 10 年。2013 年有一个关于同一里程碑的十年预测，在 2023 年到期，却没有人声称它已经实现。
引出：全沉浸式 VR
已发表的预测：- 蒂姆·斯威尼（Epic Games） (2013): 2013 年起十年之内（约 2023）. MCV/Develop conference report, 11 July 2013
- 黄仁勋（NVIDIA 首席执行官） (2024): 实时 AI 生成像素需要 5–10 年（2029–2034）. Press Q&A after GTC 2024 keynote, reported by Wccftech, 21 March 2024
- 黄仁勋（NVIDIA 首席执行官） (2025): 限定条件：没有完全由 AI 生成的图形；仍是混合渲染. CES 2025 remarks, PCWorld, 7 January 2025
全沉浸式 VR (2029–2030s · 预测)
首页：科技树。
只有一位具名的未来学家发表过神经系统层级虚拟现实的时间。他认为会在 2020 年代末到 2030 年代，靠的是大脑中的纳米机器人。我们没有找到关于这一里程碑的专家调查或独立预测。目前还没有演示过这样的系统。
已发表的预测：- 雷·库兹韦尔 (2002): 2029. 2002 年 3 月 26 日的发言，Kurzweil Library 页面
- 雷·库兹韦尔 (2015): 2030s. Webinar reported by Peter Diamandis, Singularity Hub, 12 Oct 2015
- 雷·库兹韦尔 (2024): “within our lifetimes”（页面上未给出年份）. The Singularity Is Nearer, Viking/Penguin, June 2024 (publisher description)
日常生活中的沉浸式世界 (2026–2040 · 预测)
这些是关于“很大一部分人每天会有一段时间待在沉浸式世界里”的预测。Gartner 给出的日期在 2026 年到期。VRChat 的纪录是同时约 158,000 人在线，Roblox 的日活用户约为 1.51 亿，大多数用的是平面屏幕。这离预测中的全人类四分之一还差得很远。2022 年对 624 位专家的调查，对 2040 年有 5 亿人这一点，意见以 54 比 46 分成两派。
建立在：头显里的社交世界
已发表的预测：- Gartner (Marty Resnick) (2022): 到 2026 年，将有 25% 的人每天至少在元宇宙中度过一小时. Gartner press release, 7 February 2022
- 皮尤研究中心与伊隆大学，624 位专家（非随机样本） (2022): 54% 的人预计，到 2040 年，将有 5 亿或更多人在日常生活中使用完全沉浸式的元宇宙；46% 的人不这么认为. ‘The Metaverse in 2040’, 30 June 2022
重建的世界 (undated · 推演)
这是一个消失的文明，是我们自己的，或是别的物种的，根据它留下的东西重建出来，并运行起来，让你可以生活在其中。证据从来不会覆盖整个世界。所以每一次重建，一部分是记录，一部分是推断，而一个早已消亡的外星文明，大部分会是推断。《伦敦宪章》的规则，是让访客分清哪些是记录，哪些是推断。这就成了整个类型的伦理。
本站的推理，一步一步：- 这些部件各自都已存在。有根据发掘重建的可漫步城市（“罗马重生”），有从基因组预测出的身体（丹尼索瓦人的面孔），还有用活体动物近似出来的已灭绝动物（2025 年的“恐狼”）。也有能对访客作出回应的生成世界。
- 一个民族留存下来的东西，远少于一个世界所需要的。“罗马重生”为一座城市的某一年建模。日常生活、言语和心智，只留存下一些碎片。其余的必须靠生成，所以来源越久远，或越遥远，猜测的成分就越大。
- 对于非人类的文明，已发表的唯一方法，是把它的人工制品当作远距离的考古来研究。我们对它的心智一无所知，所以它的居民只能靠设计。这就使他们成了被发明出来的，而不是被重建出来的。 (Vakoch (ed.), Archaeology, Anthropology, and Interstellar Communication, NASA SP-2013–4413 (2014))
- 所以下面是推演。重建的世界有程度之分。一端是忠实的那种，一座有脚本人群的城市。另一端是推测的那种，用推断填满的、整个有意识的民族。诚实的做法，是把这种差别标明。
建立在：证据还是猜测：《伦敦宪章》; 从 DNA 还原一张脸; 基因编辑的“恐狼”; Genie 3
反事实世界 (undated · 推演)
这是我们自己的历史，从一个被改变的事件出发向前运行，比如轴心国获胜，或蒙古征服欧洲。自 1836 年起，小说就在读者的头脑里做这件事，策略游戏则以数百万份的规模做这件事。推演中的下一步，是让被模拟的人置身其中来运行它。这就把一个思想实验变成了一个有居民的世界。
本站的推理，一步一步：- 反事实历史学家早就为“哪些被改变的过去是合理的”制定了规则。做一个小改动，让世界的其余部分保持原样，再根据已知的事实推演后果。 (Tetlock and Belkin (1996))
- 一旦社会模拟能把人建模得很好，就能机械地推演这些后果。目前已发表的运行有：25 个智能体（2023）、根据访谈建模的 1,052 个人（2024），以及游戏世界中的约 1,000 个智能体（2024）。
- 埃文斯的反对意见在这里同样适用。结果显示的是制定规则的人的信念。一场被模拟出来的轴心国胜利，告诉你的更多是它的建造者如何看待人，而不只是 1945 年的事。
- 黑暗分支是居民的选择最要紧的地方。居民是脚本人物时，反事实就是一部昂贵的电影。居民有意识时，它会重现自己所展示的痛苦，伦理树中的那些未决问题就完全适用。
建立在：《高堡奇人》; 作为方法的反事实历史; 《文明》; 模拟的人类社会
设定世界 (undated · 推演)
这是一个完全由设定构成的现实，有兽人和精灵，或者《星际迷航》里的克林贡人。它们的语言、历史和宗教，从内部看都被当作真的。一个人可以在那里出生，在那里长大。它自己的虚构作品里，甚至可以出现一个叫“人类”的、奇怪的想象种族。
本站的推理，一步一步：- 材料已经存在。有语法完备的发明语言（精灵语 1915 年，克林贡语 1985 年）。有拥有数百万玩家的设定世界（其中一个在 2010 年有 1200 万）。还有能实时回应访客的生成世界。
- 唯一一次在发明出来的文化中养育孩子的尝试陷入了停滞，因为被发明出来的只有语言。只有一个说话者，没有别的孩子，也没有世界。要成为设定世界的原住民，需要周围有一整套文化，而只有一个有居民的模拟才能提供这些。
- 虚构的世界比重建的世界更容易如实运行。其中没有任何东西必须与记录吻合，所以也就没有任何东西是猜测。
- 需求是数以亿计的。仅一个奇幻系列就卖出了 6 亿多本书。 (Scholastic, Harry Potter press kit)
建立在：先有语言，后有世界; 克林贡语; 在克林贡语环境中长大的孩子; 一个有数百万人口的设定世界; Genie 3
祖先模拟 (undated · 预测)
博斯特罗姆（2003）没有给出日期，并指出这个论证不依赖于日期。他估计，模拟全部人类心智史大约需要 1033 到 1036 次运算。一台行星质量的计算机，用不到一秒的算力就能提供这些。
已发表的预测：- 尼克·博斯特罗姆 (2003): 没有日期。算力估计：对人类历史作真实模拟需要 1033–1036 次运算；每个人脑约每秒 1014–1017 次运算. ‘Are You Living in a Computer Simulation?', Philosophical Quarterly 53(211): 243–255, 2003
- 尼克·博斯特罗姆 (2003): 明确拒绝做预测：“几十年”（其他人）到数十万年. 同一篇论文，关于时间尺度
- 博斯特罗姆 (2003): 一台行星质量的计算机就足够. 同一篇论文，关于所需硬件
- 桑德伯格与博斯特罗姆 (2008): 每个大脑做神经元层级仿真所需：约 1018 FLOPS（脉冲网络层级），分子层级最高可达 1025–1027. Whole Brain Emulation: A Roadmap, FHI TR 2008–3
行星，宇宙
安蒂基西拉机械 (约公元前 2 世纪 · 类比模型)
人们从安蒂基西拉岛附近的一艘沉船中打捞出一件带齿轮的青铜装置。它能显示太阳、月球和行星的运动，还能用巴比伦周期预测日食。它的月球齿轮系统把据说出自喜帕恰斯的理论铸成了金属。弗里思及同事（2021）为它正面的行星显示提出了一个模型。
开尔文的潮汐预测机 (1872 · 类比模型)
开尔文与爱德华·罗伯茨为英国科学促进会设计了这台机器，由亚历山大·莱格制造。它用机械方式把十个潮汐谐波分量相加，描绘出某个港口的潮汐。从 1870 年代到 1960 年代，共造了三十多台这样的机器。大约九十年里，一台体现了系统谐波结构的机器，预测着这个系统的未来。
来源：Science Museum Group, ‘William Thomson’s Tide Predicting Machine, 1872’
理查森的手算预报 (1922 · 由人运行)
刘易斯·弗赖·理查森用手算出了 1910 年某个早晨的天气变化。他用的是大气的有限差分方程。他写道，编制计算表格，并算出两个气柱的新分布，花了差不多六周。他设想了一个大厅，里面约有 64,000 名人工计算员步调一致地工作，以跟上真实天气的节奏。这是并行计算机的一幅早期图景。
建立在：数值积分
引出：第一次计算机天气预报
来源：Lynch, ‘Richardson’s Forecast-factory: the $64,000 Question’, Meteorological Magazine / Weather
霍姆伯格的灯泡星系 (1941 · 类比模型)
霍姆伯格用灯泡来代表星系，每个星系 37 个，再用光电管测量亮度来代替引力。两者都随距离的平方反比衰减。他一步步移动灯泡，来模拟两个相互作用的盘状星系。这个实验产生了潮汐尾和星桥，比数字计算机能够验证它还早了大约三十年。
第一次计算机天气预报 (1950 · 计算机)
查尼、约尔多夫特和冯·诺伊曼在 ENIAC 上求解了正压涡度方程。他们覆盖一个有限区域，网格为 19 × 16，格点间距约 600 公里，做出了四次 24 小时预报。每次预报大约花了 24 小时的计算，其中大部分时间耗在手工处理卡片上。所以这台机器并不比天气本身更快。
菲利普斯的环流运行 (1955–1956 · 计算机)
菲利普斯在高等研究院的机器上，对大气环流作了数值模拟，时长约为模型中的一个月。它显示出对流层逼真的月度和季节性模式。它赢得了首届纳皮尔·肖纪念奖。通常认为它是第一个成功的气候模型。
建立在：第一次计算机天气预报; 有限差分
N 体星团 (1960 · 计算机)
冯·赫尔纳在计算机上对 4 到 16 颗恒星的引力运动作了积分，时间步长由最近的一对恒星决定。1963 年，他把数量扩展到 25 颗。这是有文献记载的最早的 N 体积分。从它出发的这条线，经过星系团，一直通向对宇宙的模拟。
引出：千禧模拟
洛伦茨的混沌对流 (1961–1963 · 计算机)
洛伦茨在一台 Royal McBee LGP-30 上运行了一个十二变量的天气模型。当他用四舍五入的打印值重新启动时，结果与第一次的运行渐渐分道扬镳。1963 年，他发表了一个对流模型，其解不稳定，而且大多不是周期性的。它表明，确定性的模拟，超过一定时间也可能无法预测。这就给任何预报能延伸多远定下了限度。
来源：Lorenz, ‘Deterministic nonperiodic flow’, Journal of the Atmospheric Sciences 20 (1963) 130–141
海洋—大气耦合 (1969 · 计算机)
真锅淑郎和布赖恩在地球物理流体动力学实验室，把一个大气模型与一个海洋模型耦合起来。他们用的是一条理想化的海洋与大陆带，理由是海洋输送的热量与大气大致相当。它被称为第一个海洋—大气耦合的气候模型。
引出：全球云解析模型
千禧模拟 (2005 · 计算机)
施普林格尔及同事追踪了一百多亿个暗物质粒子，看着结构在宇宙的一个立方体区域中生长。他们把这次运行与星系和类星体形成的模型配合起来，以比较模拟的和观测到的大尺度结构。它显示，早期宇宙的重子特征会以变形的形式，出现在低红移的星系分布中。
全球云解析模型 (2007 · 计算机)
三浦及同事在地球模拟器上模拟了一次马登–朱利安振荡事件。他们的全球模型直接解析云，而不是对云作近似。它再现了该事件缓慢向东漂移的过程。这种方法后来被称为全球风暴解析模拟。
引出：“地球目的地”数字孪生; 完整的地球数字孪生
习得的天气预报 (2023 · 计算机)
GraphCast 是用再分析数据训练出来的神经网络。它能在一分钟内，以 0.25 度的分辨率预测未来 10 天的数百个天气变量。在 1,380 个验证目标中，有 90% 的目标上，它比欧洲中期天气预报中心的业务确定性系统更准确。它把对大气方程的逐步积分，换成了从一个状态到下一个状态的习得映射。
建立在：习得的代理模型; 第一次计算机天气预报
引出：“地球目的地”数字孪生
“地球目的地”数字孪生 (2024 · 计算机)
ECMWF 建成了“地球目的地”的前两个数字孪生，分别针对气候变化适应和天气引发的极端事件。该计划的第二阶段于 2024 年 6 月 10 日开始。计划自述的目标是到 2030 年建成地球系统的数字复制品。
引出：完整的地球数字孪生
完整的地球数字孪生 (2030 年（项目自述的目标，不是独立预测） · 预测)
“地球目的地”计划自述的目标是到 2030 年建成地球系统的数字复制品。它的前两个孪生系统已于 2024 年上线。我们找到的唯一其他来源，是一篇关于千米尺度气候模型的综述。它主张集中力量攻关，没有给出日期。
建立在：“地球目的地”数字孪生; 全球云解析模型
已发表的预测：- “地球目的地”计划（欧盟委员会、ECMWF、ESA、EUMETSAT） (2024): 到 2030 年建成地球系统的数字复制品. ECMWF, ‘Destination Earth system launched’, 10 June 2024
- Schär et al. (2020): 没有日期：全球千米尺度的气候模拟需要集中力量攻关，而且数据量大到无法实际存储输出. Bulletin of the American Meteorological Society 101(5): E567-E587, ‘Kilometer-scale climate models: Prospects and challenges’ (abstract read via a repository record)
社会
作为预演的罗马操练 (约公元 75 年 · 由人运行)
约瑟夫斯在《犹太战争》中写道，每一个罗马士兵每天都像在战争中一样操练。他把这种做法概括为：操练是不流血的战斗，战斗是流血的操练。用与真实战斗相同的编制和操典来演练一场战斗，是有记载的一种早期战争模拟形式。
来源：Josephus, The Jewish War 3.5.1 (Whiston translation, sections 3.70–3.75)
恰图兰加，军队游戏 (公元 6–7 世纪 · 由人运行)
恰图兰加的意思是军队的四个兵种：步兵、骑兵、象兵和战车。它在印度的八乘八棋盘上进行。这个名字最早的梵文记载出现在 7 世纪巴纳所著的《戒日王传》中。这种游戏是国际象棋的祖先，大约在公元 600 年以 chatrang 之名传入波斯。它把一支军队和地形浓缩成少数几种棋子和规则。这是一个早期的战争模型，由人来运行。
赫尔维格的国际象棋战争游戏 (1780 · 由人运行)
1780 年，不伦瑞克卡罗琳学院的数学教授约翰·赫尔维格发表了一种以国际象棋为基础的战术游戏。两个或更多人在约 49 × 33 格的棋盘上对弈，棋盘上有山、沼泽和水域。目标是攻占敌方要塞，而不是将死国王。它是赖斯维茨的《战争游戏》之前、以国际象棋为基础的德国战争游戏中最早的一个。
建立在：恰图兰加，军队游戏
引出：《战争游戏》
《战争游戏》 (1812–1824 · 由人运行)
1811 年，普鲁士的王子们见到了一张用湿沙和模型做成的地形桌。它于 1812 年呈献给国王。1824 年，小赖斯维茨发表了使用地形图并为战斗效果赋予数字的规则。《战争游戏》被称为第一个被军方采纳为严肃训练和研究工具的兵棋系统。
建立在：赫尔维格的国际象棋战争游戏
引出：《龙与地下城》
菲利普斯的水力经济模型 (1949 · 类比模型)
比尔·菲利普斯建造了 MONIAC，一台液压模拟计算机。水在水箱和管道中的流动，代表英国经济中收入与支出的流动。他于 1949 年 11 月 29 日在伦敦政治经济学院演示了它。至少造了十二台，原机一直运行到 1992 年。
引出：World3
来源：Computing History, ‘Professor Bill Phillips unveils MONIAC at the LSE’
《人民机器》 (1959–1960 · 计算机)
Simulmatics 由伊西尔·德索拉·普尔与罗伯特·阿贝尔森领导。它把美国选民分成 480 类选民和 52 个议题群，依据过去的民意调查建立。然后模拟每一类人对竞选决策的反应。它先为民主党全国委员会工作，随后为肯尼迪竞选团队工作。莱波雷统计到它为这次竞选写了三份报告，并说它的影响并不清楚。
建立在：电子计算机
引出：硅样本
谢林隔离模型 (1969–1971 · 由人运行)
在谢林的模型中，两类智能体在邻居中与自己相似者的比例低于设定值时就会搬家。它表明，住房上的严重隔离，可以只来自温和的偏好。他在棋盘上用硬币手工推演了这个模型，所以这是一场由人来运行的模拟。它后来成了基于主体建模的标准入门例子。
来源：Schelling, ‘Dynamic Models of Segregation’, Journal of Mathematical Sociology 1 (1971) 143–186
World3 (1971–1972 · 计算机)
梅多斯及同事在福雷斯特的 World2 模型之上建立了 World3。它把人口、农业、工业、资源和污染连成反馈回路。它的标准运行显示出先过冲、后崩溃。它于 1972 年以《增长的极限》出版，把整个人类系统的模拟摆到了普通读者面前。
建立在：电子计算机; 菲利普斯的水力经济模型
引出：祖先模拟
来源：World3, Wikipedia; Meadows, Meadows, Randers and Behrens, The Limits to Growth (1972)
模拟其他心智 (1978–1986 · 构想 · 在心智中)
1978 年，普雷马克和伍德拉夫提出：黑猩猩有没有心智理论？1986 年，戈登和希尔分别提出，人是通过模拟别人来预测别人的。他们把自己的决策过程拿来，套在对方的处境上运行。按照这种说法，理解他人就是对他人的一种心理模拟。
建立在：克雷克的“头脑中的模型”
人工股票市场 (1994 · 计算机)
帕尔默、阿瑟、霍兰德、勒巴伦和泰勒模拟了一只股票的市场。自适应的交易者程序持有不同的策略，由一位专家来定价，所以价格是由交易者的互动产生的。这个模型不一定会稳定在均衡点上。它可以表现出泡沫、崩盘，以及持续偏高的交易量。
建立在：基于主体的模型
Sugarscape (1996 · 计算机)
爱泼斯坦和阿克斯特尔把新陈代谢和视力各不相同的智能体放在一片糖的网格上。群体形成、文化传播、战斗和贸易，都从简单的局部规则中自发产生。他们的书把这种方法称为“自下而上地培育一个社会”。
建立在：基于主体的模型
引出：人工阿那萨齐
人工阿那萨齐 (2002 · 计算机)
阿克斯特尔及同事在长屋谷为凯恩塔阿那萨齐人建立了模型，其中的智能体自行选择在哪里耕种和定居。这个模型再现了一个社会从约公元前 1800 年到公元 1300 年的人口起伏和聚落格局的变迁。它的主要不吻合之处在于：1300 年真实人口离开时，模型中的山谷其实仍能养活许多人。
建立在：Sugarscape; 基于主体的模型
引出：模拟的人类社会
硅样本 (2022–2023 · 计算机)
阿吉尔及同事给一个语言模型输入了数千名真实调查对象的社会人口背景故事。在美国政治议题上，他们发现它的输出可以代表特定人群。他们把这一特性称为算法保真度。他们提议用这些“硅样本”，在投入大量成本研究真人受试者之前先探索假设。
引出：模拟的人类社会
一个智能体文明 (2024 年 10 月 · 计算机)
Altera 的 Project Sid 让 10 到 1,000 多个语言模型智能体一起在 Minecraft 中生活。据报告，它们承担了分工明确的角色，改变了集体规则，还传承了文化。作者称这些结果只是初步的。这是目前公开发表的、让软件人在游戏世界里组成社会的最大规模尝试。
建立在：生成式智能体
引出：脚本居民
来源：Altera, ‘Project Sid: many-agent simulations toward AI civilization’, arXiv:2411.00114 (2024)
模拟的人类社会 (没有带日期的预测；只有其自述的目标 · 预测)
目前领先的生成式智能体模拟团队，曾表示有模拟 80 亿人的雄心。它没有给出时间表。目前已发表的运行规模要小得多：2023 年的论文是 25 个智能体，2024 年的后续研究是 1,052 个人。
引出：反事实世界
已发表的预测：- Joon Sung Park (2026): 模拟 80 亿人的雄心；没有给出时间表. Nature news feature ‘The first AI societies are taking shape: how human-like are they?' (read via a bioethics.com repost dated 9 March 2026)
出处对这个日期或这一说法没有定论。
心智
克雷克的“头脑中的模型” (1943 · 构想 · 在心智中)
肯尼斯·克雷克在《解释的本质》中提出，生物体携带着一个关于外部世界和自身可能行动的小型模型。这让它能在行动之前试一试不同的选择。他把这比作在水池里用模型来测试船的设计。这样一来，在这棵树所用的意义上，神经系统就是一台模拟器。
手算的霍奇金–赫胥黎模型 (1952 · 由人运行)
赫胥黎在一台手摇机械计算器上，对枪乌贼巨轴突的霍奇金–赫胥黎方程进行了积分，因为剑桥的计算机当时停用了。算出一个传播的动作电位大约花了三周。结果与神经冲动的形状和速度相吻合。后来的神经元模拟都是建立在这个模型之上的。
引出：心肌细胞模型; 模拟的神经元网络; 新皮层微回路; OpenWorm; 人类大脑计划
来源：Physiological Society, ‘Hodgkin and Huxley’s modelling of the action potential’
模拟的神经元网络 (1954–1956 · 计算机)
法利和克拉克于 1954 年在麻省理工学院的数字计算机上模拟了一个自组织网络。1956 年，罗切斯特、霍兰德、海布特和杜达用 IBM 704 模拟了一个神经元网络，检验赫布的细胞集群理论。细胞集群从无组织的网络中形成了，不过它们的行为还没有达到理论所需要的样子。
建立在：电子计算机; 手算的霍奇金–赫胥黎模型
ELIZA (1965–1966 · 计算机)
魏泽鲍姆的 ELIZA 运行在麻省理工学院的分时系统上。它通过用分解规则匹配关键词，再用重组规则重建输入，来回答键入的句子。它是对话中一方的脚本替身，没有任何意义模型。它标志着程序开始取代人在对话中的位置。
建立在：电子计算机
引出：生成式智能体
海马体回放 (1994 · 在心智中)
威尔逊和麦克诺顿记录了大鼠的成群海马体位置细胞。在任务中某处一起放电的细胞，在随后的睡眠中会更频繁地一起放电。这是一个被广泛引用的演示，说明大脑会离线重放早先的经历。这是对已经发生过的事件的一种心理模拟。
建立在：克雷克的“头脑中的模型”
引出：想象未来
哲学僵尸 (1996 · 构想 · 在心智中)
大卫·查尔默斯在《有意识的心灵》（1996）中提出了僵尸论证。一个存在者可以在物理和行为上与一个人完全相同，却完全没有体验。这是可以设想的。如果成立，一个被模拟的人就可以与我们完全一样地行事，而其中空无一人。
影子人 (2003 · 构想 · 在心智中)
博斯特罗姆的模拟论证估计，完整运行全部人类历史需要 1033 到 1036 次运算。他指出，只完整模拟一部分心智，就能减少所需算力：“其余的人类将是僵尸，或者说‘影子人’。”这是第一次提出，被模拟的世界可以同时容纳两种居民。
建立在：哲学僵尸
引出：脚本居民
来源：Nick Bostrom, ‘Are You Living in a Computer Simulation?’, Philosophical Quarterly 53 (2003)
想象未来 (2007 · 在心智中)
沙克特和阿迪斯提出，情景记忆的部分存在目的，是为了构建想象中的未来事件。它灵活地把过去经验的片段重新组合成对可能未来的模拟。按照这种看法，日常的回忆和计划，就是大脑所构建的一种模拟。
建立在：海马体回放; 克雷克的“头脑中的模型”
人类大脑计划 (2009–2023 · 停滞 · 计算机)
2009 年，马克拉姆承诺在十年内模拟出人脑。欧洲的人类大脑计划随之而来。2014 年 7 月，800 多位科学家联名发表公开信，反对这种自下而上的做法。经过调解审查，该计划放弃了完整的大脑模拟，转而专注于神经科学的计算工具。EBRAINS 是它的后继平台。
它为什么停滞：该项目没有实现全脑模拟。它被重组为围绕神经科学工具的项目。
建立在：手算的霍奇金–赫胥黎模型; 模拟的神经元网络
OpenWorm (2011 年起 · 构想 · 计算机)
OpenWorm 是一个开放协作项目，目标是模拟线虫秀丽隐杆线虫，它的神经系统有 302 个神经元。它从神经元和肌肉一路做到身体运动。萨尔马及同事（2018）称其各子项目及成果都是局部的。没有任何报告描述过对一条有行为的线虫的完整模拟。
建立在：手算的霍奇金–赫胥黎模型
引出：全脑仿真
出处对这个日期或这一说法没有定论。
新皮层微回路 (2015 · 计算机)
马克拉姆及同事重建并模拟了幼年大鼠体感皮层约 0.29 立方毫米的组织。其中大约有 31,000 个神经元和 3700 万个突触。这个模拟在没有调整参数的情况下，再现了一系列实验。它是对一小块皮层的详细数字重建，而不是对整个大脑的重建。
建立在：手算的霍奇金–赫胥黎模型; 模拟的神经元网络
引出：全脑仿真
生成式智能体 (2023–2024 · 计算机)
帕克及同事把 25 个语言模型智能体放进一个类似《模拟人生》的小镇。每个智能体都有记忆、反思和计划能力，其中每一部分都让智能体的行为更可信。2024 年的后续研究用对 1,052 个人各两小时的访谈来构建智能体。它们对调查问题的回答，与参与者本人的回答相符的频率，约为同一批人两周后与自己先前回答相符频率的 85%。这些智能体代替的是个人，就像 ELIZA 代替对话中的一方一样。
脚本居民 (undated · 推演)
这些是人物行为令人信服、而其中没有人在里面的世界。它们就是博斯特罗姆所说的影子人。它们需要的算力少得多，也没有人受到伤害。但这样的世界更接近戏剧，访客永远无法确定自己在和哪一种对话。
本站的推理，一步一步：- 脚本人物已经可以在今天的硬件上运行。Smallville 里的语言模型智能体（25 个，2023）和 Project Sid（1,000 多个，2024）都运行在普通的数据中心机器上。
- 脚本人物只需要在有人看着的时候表现正确。所以所需算力随访客数量增长，而不是随人口增长。有意识的人则一直在运行。
- 为这种差别付出代价的是访客。查尔默斯曾把发现自己所爱的人其实是一个没有意识的非玩家角色，称为“价值论上的灾难”。 (Clearer Thinking podcast, episode 165, with David Chalmers)
- 如果僵尸论证是对的，那么从外部没有任何检验能分辨两者。所以世界建造者贴的标签，就是访客手中唯一的证据。
全脑仿真 (2050–2075 · 桥接)
2008 年 FHI 路线图判断，仿真有可能在本世纪中叶之前实现，但前提是电生理层级的模型就够用。更精细的细节要晚些。2014 年的一个蒙特卡罗模型给出的中位数是 2064 年，前提是它真的会发生。Metaculus 社区的中位数约为 2073 年。
引出：祖先模拟; 全沉浸式 VR; 心智上传; 有意识的居民
已发表的预测：- 桑德伯格与博斯特罗姆 (2008): 本世纪中叶之前，如果电生理模型就够用的话；动物模型早一到两个十年；按细节层次列出了最早日期表（脉冲网络 2019–2042，电生理 2033–2068，代谢组 2044–2087）. Whole Brain Emulation: A Roadmap, Technical Report 2008–3, Future of Humanity Institute, Oxford, 2008
- 安德斯·桑德伯格 (2014): 2064 年前的概率为 50%（第 25 百分位 2053，第 75 百分位 2080），以全脑仿真终将出现为条件；2040 年前的概率为 2.4%. Monte Carlo model of brain emulation development, FHI working paper 2014–1
- Metaculus 社区（问题 2813，首个被仿真的完整人脑） (2026): 中位数约为 2073 年 11 月. Metaculus 社区预测，2026 年 10 月 16 日搜索结果所示（请查看实时问题）
- 罗宾·汉森 (2016): 2016 年起大约一个世纪之内. The Age of Em, Oxford University Press, 2016 (ISBN 978–0198754626)
- 达里奥·阿莫迪 (2024): 在强大 AI 出现后的 5–10 年之外. ‘Machines of Loving Grace’, Oct 2024
心智上传 (2060s–2100+ · 预测)
也在走向合成中。
上传是仿真之后的一步。你扫描某个具体的人的大脑，然后运行它。预测者把它排在全脑仿真之后。已发表的日期从 2060 年代到大约一个世纪之后，也有人说它超出了近期人工智能的视野。
建立在：全脑仿真
已发表的预测：- 安德斯·桑德伯格 (2014): WBE 中位数 2064 年；上传不可能先于仿真. FHI working paper 2014–1 (same model as wbe)
- 罗宾·汉森 (2016): 大约在未来一个世纪左右的某个时候. The Age of Em, OUP, 2016
- Holden Karnofsky (2021): 本世纪，没有给出概率. Cold Takes, ‘Imagining yourself as a digital person (two sketches)', 29 July 2021
- 达里奥·阿莫迪 (2024): 原则上“几乎肯定”可行，不在强大人工智能出现后的 5–10 年之内. ‘Machines of Loving Grace’, Oct 2024
有意识的居民 (undated · 推演)
这些是人物有自己的体验的世界。每一个人物运行起来，都需要一整个心智的算力。每一个都有道德分量，黑暗的世界会变成真实的痛苦。在这个分支上，被模拟的世界是社会，而不是故事。
本站的推理，一步一步：- 一个有意识的居民需要一整个心智的算力。按匹配大脑的中心估计，约为每秒 1015 次运算；在脉冲神经元层面则是 1018 或更多。 (Carlsmith, How Much Computational Power Does It Take to Match the Human Brain?, Open Philanthropy (2020))
- 一座百万人口的城市，每人 1015，就是每秒 1021 次运算。这大约是 2026 年最快计算机（约 2.2 × 1018）的 500 倍。
- 如果这样的人有意识，伦理树中的论证就适用。施维茨格贝尔和加尔萨（2015）认为，我们创造出来的心智，至少应当得到我们彼此应得的待遇，甚至更多，因为是我们创造了它们。
它所依托的已发表思想：- 托马斯·梅青格 (2021): 到 2050 年之前，全球暂停以人工意识为目标、或明知可能产生人工意识的研究. ‘Artificial Suffering’, Journal of Artificial Intelligence and Consciousness 8(1)
- 大卫·查默斯 (2023): 当前的语言模型不太可能有意识，但这些障碍很有可能在十年左右之内被克服. ‘Could a Large Language Model Be Conscious?’, arXiv:2303.07103
- Robert Long, Jeff Sebo et al. (2024): 近期的人工智能系统确实有可能具有意识、具备稳健的自主性，或两者兼有. ‘Taking AI Welfare Seriously’, arXiv:2411.00986
生命
迪库德雷的分娩人体模型 (1756 · 类比模型)
安热莉克·迪库德雷的“机器”是一个与真人等大的女性下半身模型，用布料、皮革和填充物制成。绑带代表产道的扩张。她用它向助产士讲授正常分娩、臀位分娩和难产。外科学院于 1756 年 12 月 1 日批准了它，它在法国各地被用于教学。
来源：UCLA Center for the Study of Women, summary of research on eighteenth-century French midwifery
图灵的反应–扩散 (1952 · 计算机)
图灵表明，两种既发生反应又向外扩散的化学物质，能把均匀的状态变成斑点、条纹和波。他用曼彻斯特大学的计算机算了其中一部分数字。这是一个关于生物形态如何开始的计算机模型，比发育的分子生物学还要早。
IAS 机器上的演化 (1953 · 计算机)
1953 年 3 月，尼尔斯·巴里切利用随机数填满了高等研究院的计算机。他观察那些能繁殖、突变并形成共生群体的数值“生物”。他想检验演化能否在人工宇宙中发生。这是有文献记载的最早的计算机演化实验。最早发表的记述是 1954 年一篇意大利文文章。
心肌细胞模型 (1960 · 计算机)
诺布尔改造了霍奇金–赫胥黎方程，在计算机上再现了心脏浦肯野纤维的动作电位和起搏电位。它表明，为枪乌贼轴突建立的膜模型，可以重新调整后用于另一种组织。这是通向心脏计算模型的第一步。
建立在：电子计算机; 手算的霍奇金–赫胥黎模型
手工玩的生命游戏 (1960 年代末–1970 年 · 由人运行)
康威及同事在围棋盘上用手试验了各种候选的生死规则。他们最后定下了马丁·加德纳 1970 年 10 月发表在《科学美国人》上的那套规则。读者随后在方格纸上用手运行“生命游戏”，也在计算机上运行。这使元胞自动机既是对类生命生长的模型，也成了一种消遣。
建立在：元胞自动机
来源：Conway’s Game of Life, Wikipedia (history section); Gardner, Scientific American, October 1970
蛋白质动力学 (1977 · 计算机)
麦卡蒙、热林和卡普拉斯模拟了牛胰蛋白酶抑制剂，一种小蛋白质。他们在经验能量函数下求解了它的原子运动方程。他们发现，蛋白质内部的行为像流体，局部运动会扩散。这取代了刚性、折叠固定的蛋白质图景。
建立在：分子动力学
来源：McCammon, Gelin and Karplus, ‘Dynamics of folded proteins’, Nature 267 (1977) 585–590
尼安德特人基因组 (2010 年 5 月 · 计算机)
格林及同事发表了一份尼安德特人基因组草图，包含来自三个个体的 40 多亿个碱基（Science 328，710–722）。他们发现，尼安德特人曾与非洲以外人群的祖先杂交。这使一个已灭绝的人类群体能够从它的 DNA 中读出来。
引出：从 DNA 还原一张脸; 基因编辑的“恐狼”
来源：Green et al., ‘A draft sequence of the Neandertal genome’, Science 328 (2010)
全细胞模型 (2012–2022 · 计算机)
卡尔及同事把 28 个子模型合并成一个生殖支原体的模型，这种细菌有 525 个基因。他们把模型的预测与许多观察到的细胞行为作了比较。麦克林及同事建了一个类似的大肠杆菌模型（2020）。索恩伯格及同事建了 JCVI-syn3A 的空间动力学模型，这是一种有 493 个基因的最小细胞（2022）。作者把第一个版本称为初稿，而且至今没有一个涵盖真核细胞。
引出：人类全细胞模型
从 DNA 还原一张脸 (2019 · 计算机)
戈克曼、卡梅尔及同事利用 DNA 甲基化模式，预测了丹尼索瓦人的解剖结构。我们只靠一块指骨和几颗牙齿才知道这个人类群体的存在。研究团队画出了一个没有任何化石展示过的头部和面孔（Cell，2019）。这是仅凭基因组就重建出一个族群的身体。
建立在：尼安德特人基因组
引出：重建的世界
来源：Gokhman et al., ‘Reconstructing Denisovan anatomy using DNA methylation maps’, Cell (2019)
习得的蛋白质结构 (2020–2021 · 计算机)
AlphaFold 是一个用已知结构训练出来的神经网络。在 CASP14 评估（2020；Jumper 等，Nature，2021）中，它预测蛋白质结构的准确度在大多数情况下与实验相当。它直接预测折叠后的结果，并不模拟折叠过程，所以它是蛋白质的模型，而不是蛋白质的模拟。
引出：人类全细胞模型
基因编辑的“恐狼” (2024–2025 年诞生；2025 年 4 月宣布 · 类比模型)
Colossal Biosciences 宣布培育出三只灰狼，共有约 20 处编辑，涉及 14 个基因，其中 15 处依据恐狼的 DNA。该公司称它们是复活的恐狼。世界自然保护联盟（IUCN）犬科专家组表示，它们既不是恐狼，也不是让恐狼复活的一步。作为一种重建，它既算部分证据，也算部分替代。这就是《伦敦宪章》针对图像提出的诚实问题，如今出现在了活体动物身上。
建立在：尼安德特人基因组
引出：重建的世界
人类全细胞模型 (没有带日期的预测 · 预测)
2018 年，西盖蒂及同事提出，人类全细胞模型正变得可行。他们提议开展人类全细胞建模计划，但没有给出年份。他们指出，第一个细菌模型花了十多个人年才建成。
已发表的预测：- Szigeti, Roth, Karr et al. (2018): 没有年份；人类全细胞模型正迅速变得可行，并有人提议设立专门的项目（来自该论文的搜索摘要，而非正文）. ‘A blueprint for human whole-cell modeling’, Current Opinion in Systems Biology 7: 8–15 (bioRxiv 2017)
出处对这个日期或这一说法没有定论。
物质
胡克的悬链 (1675 · 类比模型)
1675 年，胡克发表了一个字谜，直到他死后才被破解。它的意思是：柔软的线怎样悬挂，倒过来，刚性的拱就能怎样站立。所以，一条悬挂的模型链，用重力本身模拟了一座承重的拱。高迪在 1888 年到 1890 年间，用悬挂模型设计了古埃尔工人村教堂的地下室。
来源：Funicular curve (with Heyman’s scholarship on Hooke’s anagram), Wikipedia
弗劳德的拖曳水池 (1871–1872 · 类比模型)
威廉·弗劳德用海军部出资建造的水池，拖曳船只的缩比模型。他用比例定律来预测实尺船体的阻力。有一种说法把第一次试验定在 1872 年 3 月 3 日，试验对象是“灰狗号”舰的模型。模型就是模拟，比例定律就是读取它的规则。
来源：Royal Institution of Naval Architects, ‘William Froude: the father of hydrodynamics’
手算的内爆 (1944 · 由人运行)
1944 年 3 月，弗兰克尔、纳尔逊和费曼手工运行了一次内爆计算。每位人工计算员把中间结果写在索引卡上，传给下一位，而当时 IBM 穿孔卡片机还在运往洛斯阿拉莫斯的路上。这次试验表明，一串按固定规则办事的人可以代替一台机器。穿孔卡片作业随后大规模运行了内爆流体动力学计算。
来源：Trinity by the Numbers: The Computing Effort that Made Trinity Possible (arXiv 2103.06211)
硬球流体 (1953–1957 · 计算机)
1953 年，MANIAC 用蒙特卡罗方法算出了硬圆盘的状态方程。1957 年，奥尔德和温赖特让硬球随时间演化，发现了流体—固体相变。两种方法起初并不一致。伍德和雅各布森在 1957 年重做了蒙特卡罗计算，发现两者吻合得很好。这是一次模拟检验另一次模拟的早期案例。
建立在：梅特罗波利斯算法
格点规范蒙特卡罗 (1979–1980 · 计算机)
克罗伊茨把梅特罗波利斯式的蒙特卡罗方法用于时空格点上的规范场。他从 SU(2) 开始，这是一种没有夸克的简化强力理论，发表在 1979 年的一篇《物理评论快报》上，随后在 1980 年发表了一篇更完整的论文。从包含夸克的完整 QCD 计算强子的性质，则是后来的事。
建立在：梅特罗波利斯算法
费曼的量子模拟器 (1981–1982 · 构想 · 计算机)
费曼提出，经典计算机无法高效地模拟量子物理，因为所需的工作量随系统规模呈指数增长。他猜测，由量子部件构成的计算机可以模拟任何物理系统。量子模拟这一领域就是从这篇论文开始的。
从头算分子动力学 (1985 · 计算机)
卡尔和帕里内洛让原子在随时用密度泛函理论算出的力的作用下运动。这样就不再需要拟合原子间作用力的模型。液体、缺陷和化学反应从此可以从量子力学出发来模拟，而不是依靠调好参数的势函数。
建立在：分子动力学
引出：量子化学模拟
冷原子量子模拟器 (2002 · 类比模型)
格赖纳及同事把玻色–爱因斯坦凝聚体装入光晶格。随着晶格加深，他们观察到了从超流体到莫特绝缘体的量子相变。这样的系统是相互作用粒子模型的物理版本，所以它是通过“成为”那个模型来计算的。后来的工作把这类晶格视为模拟式量子模拟器。
建立在：费曼的量子模拟器
引出：量子化学模拟
量子化学模拟 (没有带日期的预测；只有资源估计（2021 年的估计约需 400 万个物理量子比特，运行时间不到 4 天） · 预测)
已发表的研究给出了在容错量子计算机上模拟固氮酶铁钼辅因子所需的资源估计。它没有给出这样的机器何时出现的日期。仅有的数字是对所需计算量的估计，而且这些数字在 2016 年到 2021 年间下降了几个数量级。
建立在：费曼的量子模拟器; 从头算分子动力学; 冷原子量子模拟器
已发表的预测：- Reiher, Wiebe, Svore, Wecker and Troyer (2016): 没有日期；串行方法约需 111 个逻辑量子比特、大约 130 天，嵌套变体需 135 个逻辑量子比特、大约 15 天，最快的方法需近 2,000 个逻辑量子比特、大约 110 小时（据 arXiv 摘要；54 轨道的活性空间后来被认为不合适）. ‘Elucidating reaction mechanisms on quantum computers’, arXiv 1605.03590; PNAS 2017
- Lee et al. (2021): 没有日期；约需四百万个物理量子比特，运行时间不到 4 天，假设周期为 1 微秒，物理门错误率不高于 0.1%. ‘Even more efficient quantum computations of chemistry through tensor hypercontraction’, arXiv 2011.03494 (PRX Quantum 2021)
出处对这个日期或这一说法没有定论。
方法
微分方程 (1684–1687)
莱布尼茨于 1684 年发表了微积分。1687 年，牛顿的《原理》把物体的运动写成了把变化率与力联系起来的定律。这棵树上的每一种动力学模拟，都是在纸上解不出这类方程时，用来求解它们的办法。
引出：数值积分; 微分分析机; 有限差分; 手算的霍奇金–赫胥黎模型
来源：Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687)
数值积分 (1768–1901)
欧拉在《积分学原理》（1768–70）中给出了让微分方程逐步向前推进的规则。龙格（1895）和库塔（1901）则让这种逐步推进精确到足以用于实际工作。无论是手算还是机器，这棵树上几乎每一种模拟，都是靠它从一个时刻走到下一个时刻。
建立在：微分方程
引出：电子计算机; 分子动力学; 全细胞模型; 手算的霍奇金–赫胥黎模型; 理查森的手算预报; 洛伦茨的混沌对流; N 体星团
有限差分 (1928)
库朗、弗里德里希斯和卢伊用网格上的方程取代了偏微分方程。他们还证明了逐步推进保持稳定的条件。天气、海洋、流体和波动的模拟都建立在这个技巧之上。理查森在稳定性结果出现之前，已于 1922 年用手算用过这个办法。
建立在：微分方程
引出：图灵的反应–扩散; 第一次计算机天气预报; 菲利普斯的环流运行; 海洋—大气耦合
微分分析机 (1931)
布什在麻省理工学院的微分分析机，用转轴和轮盘式积分器求解微分方程。它的部件就像方程里的各项一样运动，所以是机器本身在做模拟。英国、美国、加拿大、挪威和日本都造了复制品，其中包括哈特里在曼彻斯特造的一台。
建立在：微分方程
引出：电子计算机
电子计算机 (1945–1946)
埃克特和莫奇利建造 ENIAC，是为了加快炮兵射表的重新计算。它在 1946 年完工，《大英百科全书》称它是第一台通用电子计算机。最早的大型数值模拟，包括中子扩散和天气，都是在它或同一代机器上运行的。
引出：蒙特卡罗方法; 梅特罗波利斯算法; 分子动力学; 元胞自动机; 基于主体的模型; 神经网络; 费曼的量子模拟器; IAS 机器上的演化; 图灵的反应–扩散; 心肌细胞模型; 模拟的神经元网络; ELIZA; 《人民机器》; World3; 第一次计算机天气预报; 洛伦茨的混沌对流; N 体星团; 千禧模拟; “地球目的地”数字孪生; Colossal Cave Adventure
蒙特卡罗方法 (1946–1949)
乌拉姆在 1946 年想到这个方法，当时他在思考玩单人纸牌获胜的几率。冯·诺伊曼在 1947 年 3 月看出它适合电子计算机，梅特罗波利斯和乌拉姆在 1949 年发表了它。它用大量随机试验，取代了无法精确进行的计算。这为模拟打开了中子输运，后来又打开了统计力学。
建立在：电子计算机
引出：梅特罗波利斯算法
元胞自动机 (1940s–1960s)
1940 年代，乌拉姆和冯·诺伊曼发展出元胞自动机：由局部规则更新的、简单单元组成的网格。冯·诺伊曼用其中一个证明，机器原则上可以复制自己。网格上的局部规则，成了描述生长、图案和自组织的标准最小模型。
建立在：电子计算机
引出：基于主体的模型; IAS 机器上的演化; 手工玩的生命游戏
来源：Berto and Tagliabue, ‘Cellular Automata’, Stanford Encyclopedia of Philosophy
梅特罗波利斯算法 (1953)
梅特罗波利斯、罗森布鲁斯夫妇和泰勒夫妇对相互作用粒子的平衡态进行了采样。他们用玻尔兹曼权重来接受或拒绝随机移动，并在 MANIAC 上对二维硬圆盘做了运行。这种方法如今是物理学、统计学和生物学各领域模拟的基础。
分子动力学 (1957–1959)
奥尔德和温赖特在利弗莫尔使用高速电子计算机，对几百个硬球的经典运动方程进行积分。他们找到了流体—固体相变的证据。蒙特卡罗方法是对构型取样，而这个方法是让粒子随时间演化，由此得以研究流动、扩散和弛豫。
来源：Alder and Wainwright, ‘Phase Transition for a Hard Sphere System’, J. Chem. Phys. 27 (1957) 1208
基于主体的模型 (1971–1996)
谢林 1971 年的住房模型给每个智能体一条局部规则，让图案自己涌现。雷诺兹的类鸟群（1987）和爱泼斯坦与阿克斯特尔的 Sugarscape（1996）在计算机上做了同样的事，用的是许多各不相同的智能体。这种方法由各个部分的决策构建出整体。人群、市场和社会就是这样进入模拟的。
引出：人工股票市场; Sugarscape; 人工阿那萨齐
神经网络 (1986)
鲁梅尔哈特、辛顿和威廉斯描述了反向传播。它调整网络的连接权重，以缩小输出与期望之间的差距，并让隐藏单元自己形成特征。这使神经网络成了可以训练的函数逼近器。它们是每个层级顶端那些习得型模拟器的基础。
建立在：电子计算机
引出：习得的代理模型
习得的代理模型 (2007)
贝勒和帕里内洛用密度泛函能量训练了一个神经网络。随后，它描述硅的势能面，比它所模仿的量子计算快了几个数量级。用学到的近似取代昂贵的模拟，这一步后来延伸到了蛋白质结构、天气和交互式世界。