Вычислительная инженерия - Computational engineering

Моделирование экспериментального двигателя
Не путать с Компьютерная инженерия.

Вычислительная наука и инженерия (CSE) - относительно новая дисциплина, которая занимается разработкой и применением вычислительные модели и моделирования, часто в сочетании с высокопроизводительные вычисления, для решения сложных физических задач, возникающих при инженерном анализе и проектировании (вычислительная инженерия), а также природных явлений (вычислительная наука ). CSE был описан как «третий способ открытия» (после теории и экспериментов).[1]

Во многих областях компьютерное моделирование необходимо для бизнеса и исследований. Компьютерное моделирование дает возможность вводить поля, которые либо недоступны для традиционных экспериментов, либо в которых выполнение традиционных эмпирических исследований является чрезмерно дорогостоящим. CSE не следует путать с чистым Информатика, ни с компьютерная инженерия, хотя широкая область в первом используется в CSE (например, определенные алгоритмы, структуры данных, параллельное программирование, высокопроизводительные вычисления), и некоторые проблемы в последнем могут быть смоделированы и решены с помощью методов CSE (как область приложения).

Обычно предлагается как мастера или же докторская степень программа.[2]

Методы

Методы и основы вычислительной науки и техники включают:

  • Высокопроизводительные вычисления и методы повышения эффективности (за счет изменения компьютерной архитектуры, параллельных алгоритмов и т. д.)
  • Моделирование и симуляция
  • Алгоритмы для решения дискретных и непрерывных задач
  • Анализ и визуализация данных
  • Математические основы: численная и прикладная линейная алгебра, начальные и краевые задачи, анализ Фурье, оптимизация.
  • Data Science для разработки методов и алгоритмов обработки и извлечения знаний из больших научных данных

Что касается вычислений, то компьютерное программирование, алгоритмы и параллельные вычисления играют важную роль в CSE. Наиболее широко используемый язык программирования в научном сообществе - это FORTRAN.[3] Недавно, C ++ и C стали популярнее по сравнению с FORTRAN. Из-за богатства унаследованного кода в FORTRAN и его более простого синтаксиса научное компьютерное сообщество не спешило полностью принять C ++ в качестве лингва-франка. Благодаря очень естественному способу выражения математических вычислений и встроенным возможностям визуализации проприетарный язык / среда MATLAB также широко используется, особенно для быстрой разработки приложений и проверки моделей. Python вместе с внешними библиотеками (такими как NumPy, SciPy, Матплотлиб ) приобрела некоторую популярность как бесплатные и Копицентр альтернатива MATLAB.

Приложения

Численное решение уравнение теплопроводности на корпусе насоса модель с использованием метод конечных элементов.

Вычислительная наука и инженерия находят разнообразные приложения, в том числе:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Программа вычислительной науки и инженерии: Справочник для аспирантов» (PDF). cseprograms.gatech.edu. Сентябрь 2009 г. Архивировано с оригинал (PDF) на 2014-10-14. Получено 2012-04-08.
  2. ^ «Программы магистратуры и бакалавриата в области вычислительной техники». СИАМ. Получено 2020-05-23.
  3. ^ «Почему в научных вычислениях широко используется фортран, а не какой-либо другой язык?». ResearchGate. Получено 2020-05-23.

внешняя ссылка