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Ciencia de cómputo

Ciencia de cómputo (o el computar científico) es el campo del estudio referido a construir modelos matemáticos y técnicas numéricas de la solución y computadoras con analizar y solucionar científico, científico social y ingeniería problemas. En uso práctico, es típicamente el uso de simulación de computadora y otras formas de cómputo a los problemas en varias disciplinas científicas.

El campo es distinto de informática ( matemático estudio de cómputo, computadoras y tratamiento de la información). Es también diferente de teoría y del experimento que sean las formas tradicionales de ciencia y de ingeniería. El acercamiento que computa científico es ganar entender, principalmente con el análisis de los modelos matemáticos puestos en ejecución encendido computadoras.

Los científicos y los ingenieros se convierten programas de computadora, software de uso, ese sistemas modelo que son estudiados y funcionados estos programas con los varios sistemas de parámetros de la entrada. Típicamente, estos modelos requieren cantidades masivas de cálculos (generalmente floating-point) y se ejecutan a menudo encendido superordenadores o el computar distribuido plataformas.

Análisis numérico es un apoyo importante para las técnicas usadas en ciencia de cómputo.

Usos de la ciencia de cómputo

Los dominios del problema para la ciencia de cómputo/computar científico incluyen:

Simulaciones numéricas

Las simulaciones numéricas tienen diversos objetivos dependiendo de la naturaleza de la tarea que es simulada:

• Reconstruya y entienda los acontecimientos sabidos (e.g., terremoto, tsunamis y otros desastres naturales).
• Prediga las situaciones futuras o inadvertidas (e.g., tiempo, comportamiento secundario-atómico de la partícula).

Análisis modelo de la guarnición y de datos

• Temple apropiadamente los modelos o solucione las ecuaciones para reflejar observaciones, conforme a los apremios modelo (e.g. geofísica de la exploración petrolífera, lingüística de cómputo)

• Uso teoría de gráfico a las redes modelo, especialmente esos individuos, organizaciones, y Web site que conectan.

Optimización

• Optimice los panoramas sabidos (e.g., los procesos técnicos y de fabricación, ingeniería del final delantero).

Métodos y algoritmos

Los algoritmos y los métodos matemáticos usados en ciencia de cómputo se varían. Los métodos comúnmente aplicados incluyen:

• Análisis numérico
• Uso de Serie de Taylor como serie convergente y asintótica
• El computar derivados cerca Diferenciación automática (ANUNCIO)
• El computar derivados cerca diferencias finitas
• Habitaciones teóricas del gráfico
• Aproximaciones de la diferencia de la alta orden vía Serie de Taylor y Extrapolación de Richardson
• Métodos para la integración en un acoplamiento uniforme: regla del rectángulo, regla del trapezoide, regla del punto mediano, Regla de Simpson
• Método de Runge Kutta para solucionar ecuaciones diferenciales ordinarias
• Métodos de Monte Carlo
• Álgebra linear numérica
• El computar LU factores cerca Eliminación Gaussian
• Facturizaciones de Choleski
• Fourier discreto transforma y usos.
• Método del neutonio
• Métodos el caminar de Tiempo para los sistemas dinámicos

Los lenguajes de programación de uso general para los aspectos más matemáticos de los usos el computar científico incluyen FORTRAN, MATLAB, SciLab, Octava del GNU, COMSOL Multiphysics, y PDL. Los aspectos más computationally-intensive de computar científico utilizarán a menudo una cierta variación de C o FORTRAN.

Los programas de uso de cómputo de la ciencia modelan a menudo condiciones que cambian del mundo real, tales como tiempo, flujo de aire alrededor de un plano, distorsiones del cuerpo del automóvil en un desplome, el movimiento de estrellas en una galaxia, un dispositivo explosivo, etc. Tales programas pudieron crear un “acoplamiento lógico” en la memoria de computadora donde cada artículo corresponde a un área en espacio y contiene la información sobre ese espacio relevante al modelo. Por ejemplo en tiempo modela, cada artículo pudo ser un kilómetro cuadrado; con la elevación de la tierra, la dirección actual del viento, la humedad, la temperatura, la presión, el etc. El programa calcularía el probable estado siguiente basado en el estado actual, en los pasos simulados del tiempo, solucionando las ecuaciones que describen cómo el sistema funciona; y entonces repita el proceso para calcular el estado siguiente.

El término científico de cómputo se utiliza describir a alguien experto en computar científico. Esta persona es generalmente científico, ingeniero o un matemático aplicado que aplica las computadoras de alto rendimiento de diversas maneras de avanzar el estado plus ultra en sus disciplinas aplicadas respectivas en la física, la química o la ingeniería. El computar científico cada vez más también ha afectado otras áreas incluyendo la economía, la biología y la medicina.

La ciencia de cómputo ahora comúnmente se considera un tercer modo de ciencia, complementando y agregando a experimentación/observación y teoría. [1]

Educación

El cómputo científico se estudia lo más a menudo posible con matemáticas aplicadas o informática programa, o dentro de matemáticas estándares, de ciencias, o del programa de la ingeniería. En algunas instituciones una especialización en el cómputo científico se puede ganar como “menor de edad” dentro de otro programa (que pueda estar en los niveles que varían). Sin embargo, hay cada vez más muchos soltero y programas del amo en ciencia de cómputo. Algunas escuelas también ofrecen el Ph.D. en ciencia de cómputo, ingeniería de cómputo, ciencia e ingeniería de cómputo, o cómputo científico. Cheque Acoplamientos externos debajo para de las universidades que ofrecen la ciencia de cómputo programa.

Hay también programas en áreas por ejemplo física de cómputo, química de cómputo, etc.

Campos relacionados

Vea también

• Lista del software del análisis numérico
• Comparación de los sistemas de la álgebra de la computadora
• Lista de paquetes estadísticos
• Lista del software que modela molecular

Acoplamientos externos

• Mundo que computa científico
• Acoplamientos a las herramientas de cómputo Downloadable
• Diario de TAILANDIA en computar científico
• El computar en ciencia y el dirigir compartimiento
• Compartimiento que computa científico
• Materiales educativos para los estudios de cómputo del estudiante
• Universidad del estado de Brockport Ciencia de cómputo B.S. programa, con informes
• Universidad de Amsterdam Ciencia de cómputo principal internacional, programa del MSc