Вычислительная инженерия

Моделирование экспериментального двигателя

Тема этой статьи может не соответствовать общему руководству Википедии о известности . Пожалуйста, помогите продемонстрировать известность темы, цитируя надежные вторичные источники , не зависящие от темы и обеспечивающие значительное ее освещение, помимо банального упоминания. Если не удается показать известность, вероятно, статья будет объединена , перенаправлена или удалена . Найти источники:  «Вычислительная инженерия»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2020 г. ) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Вычислительная наука и инженерия ( CSE ) - это относительно новая дисциплина, которая занимается разработкой и применением вычислительных моделей и симуляций, часто в сочетании с высокопроизводительными вычислениями , для решения сложных физических проблем, возникающих в инженерном анализе и проектировании (вычислительная инженерия). как явления природы ( вычислительная наука ). CSE был описан как «третий способ открытия» (после теории и экспериментов). ^[1]

Во многих областях компьютерное моделирование имеет важное значение для бизнеса и исследований. Компьютерное моделирование дает возможность вводить поля, которые либо недоступны для традиционных экспериментов, либо в которых проведение традиционных эмпирических исследований является чрезмерно дорогостоящим. CSE не следует путать ни с чистой информатикой , ни с компьютерной инженерией , хотя в CSE используется обширная область в первом (например, определенные алгоритмы, структуры данных, параллельное программирование, высокопроизводительные вычисления), и некоторые проблемы во втором могут быть моделируются и решаются методами CSE (как прикладная область).

Обычно он предлагается в качестве магистерской или докторской программы. ^[2]

Методы [ править ]

Методы и основы вычислительной науки и техники включают:

• Высокопроизводительные вычисления и методы повышения эффективности (за счет изменения архитектуры компьютера, параллельных алгоритмов и т. Д.)
• Моделирование и симуляция
• Алгоритмы 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 - FORTRAN . ^[3] В последнее время C ++ и C стали более популярными 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, собственный язык / среда MATLAB также широко используется, особенно для быстрой разработки приложений и проверки моделей. Pythonвместе с внешними библиотеками (такими как NumPy , SciPy , Matplotlib ) приобрела некоторую популярность как бесплатная альтернатива MATLAB в Copycenter .

Приложения [ править ]

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

• Аэрокосмическая техника и машиностроение : моделирование горения , структурная динамика , вычислительная гидродинамика , вычислительная термодинамика , вычислительная механика твердого тела, моделирование аварий транспортных средств, биомеханика, расчет траектории спутников
• Астрофизические системы
• Симуляторы поля боя и военные игры, национальная безопасность , экстренное реагирование
• Биология и медицина : моделирование сворачивания белков (и других макромолекул), биоинформатика, геномика, компьютерное неврологическое моделирование, моделирование биологических систем (например, экологических систем), 3D КТ-УЗИ, МРТ, молекулярные биосети, борьба с раком и судорогами
• Химия : расчет структур и свойств химических соединений / молекул и твердых тел, вычислительная химия / хеминформатика, моделирование молекулярной механики, вычислительные химические методы в физике твердого тела, перенос химических загрязнений
• Гражданское строительство : анализ методом конечных элементов , конструкции со случайными нагрузками, строительство, системы водоснабжения, моделирование транспорта / транспортных средств
• Компьютерная инженерия , электротехника и телекоммуникации : СБИС, вычислительная электромагнетизм, моделирование полупроводников, моделирование микроэлектроники, энергетической инфраструктуры, ВЧ-моделирование, сети
• Эпидемиология : распространение гриппа
• Экологическая инженерия и численное прогнозирование погоды : исследования климата , вычислительная геофизика (обработка сейсмических данных), моделирование стихийных бедствий
• Финансы : ценообразование производных финансовых инструментов, управление рисками
• Промышленное проектирование : моделирование дискретных событий и Монте-Карло (например, для логистических и производственных систем), сети массового обслуживания, математическая оптимизация
• Материаловедение : производство стекла, полимеров и кристаллов
• Ядерная инженерия : моделирование ядерных реакторов, моделирование радиационной защиты, моделирование термоядерного синтеза
• Нефтяная инженерия : моделирование нефтяных коллекторов, разведка нефти и газа
• Физика : вычислительная физика элементарных частиц, автоматический расчет взаимодействия или распада частиц, моделирование плазмы, космологическое моделирование.
• Транспорт

См. Также [ править ]

• Прикладная математика
• Вычислительная наука
• Вычислительная математика
• Вычислительная гидродинамика
• Вычислительная электромагнетизм
• Высокопроизводительные вычисления
• Инженерная математика
• Грандиозные испытания
• Числовой анализ
• Мультифизика

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Оденский институт вычислительной техники и наук
• Объем вычислительной техники
• Общество промышленной и прикладной математики
• Международный центр вычислительной техники (IC2E)
• Технологический институт Джорджии, США, программа MS / PhD в области вычислительных наук и инженерии
• Программа для выпускников Университета Теннесси в Чаттануге
• Магистерская и докторская программа в области компьютерного моделирования в Государственном университете Рио-де-Жанейро
• Вычислительные науки и инженерия с помощью Scilab
• Международный центр численных методов в инженерии (CIMNE)