Inżynieria obliczeniowa - Computational engineering

Symulacja eksperymentalnego silnika
Nie mylić z inżynierią komputerową .

Informatyka i inżynieria ( CSE ) to stosunkowo nowa dyscyplina zajmująca się opracowywaniem i stosowaniem modeli obliczeniowych i symulacji, często w połączeniu z obliczeniami o wysokiej wydajności , do rozwiązywania złożonych problemów fizycznych pojawiających się w analizie inżynierskiej i projektowaniu (inżynieria obliczeniowa) jako zjawiska przyrodnicze ( nauki obliczeniowe ). CSE zostało opisane jako „trzeci tryb odkrywania” (obok teorii i eksperymentów).

W wielu dziedzinach symulacja komputerowa jest niezbędna w biznesie i badaniach. Symulacja komputerowa daje możliwość wejścia w dziedziny, które są albo niedostępne dla tradycyjnych eksperymentów, albo gdzie przeprowadzanie tradycyjnych badań empirycznych jest zbyt kosztowne. CSE nie należy mylić z czystą informatyką , ani z inżynierią komputerową , chociaż w tej pierwszej stosuje się szeroką dziedzinę (np. niektóre algorytmy, struktury danych, programowanie równoległe, obliczenia o wysokiej wydajności) i pewne problemy w tej drugiej mogą być modelowane i rozwiązywane metodami CSE (jako obszar zastosowań).

Jest zwykle oferowany jako program magisterski lub doktorancki .

Metody

Metody i ramy w zakresie nauk komputerowych i inżynierii obejmują:

  • Obliczenia o wysokiej wydajności i techniki zwiększające wydajność (poprzez zmianę architektury komputera, algorytmy równoległe itp.)
  • Modelowanie i symulacja
  • Algorytmy rozwiązywania problemów dyskretnych i ciągłych
  • Analiza i wizualizacja danych
  • Podstawy matematyczne: Algebra numeryczna i stosowana liniowa, zagadnienia początkowe i brzegowe, analiza Fouriera, optymalizacja
  • Data Science do opracowywania metod i algorytmów do obsługi i wydobywania wiedzy z dużych danych naukowych

W odniesieniu do informatyki, programowanie komputerowe, algorytmy i obliczenia równoległe odgrywają ważną rolę w CSE. Najczęściej używanym językiem programowania w środowisku naukowym jest FORTRAN . Ostatnio popularność C++ i C wzrosła w porównaniu z FORTRAN. Ze względu na bogactwo przestarzałego kodu w FORTRAN i jego prostszą składnię, społeczność naukowców zajmujących się komputerami naukowymi powoli przyjęła C++ jako lingua franca. Ze względu na bardzo naturalny sposób wyrażania obliczeń matematycznych i wbudowane możliwości wizualizacji, zastrzeżony język/środowisko MATLAB jest również szeroko stosowany, zwłaszcza do szybkiego tworzenia aplikacji i weryfikacji modeli. Python wraz z zewnętrznymi bibliotekami (takimi jak NumPy , SciPy , Matplotlib ) zyskał pewną popularność jako darmowa i Copycenter alternatywa dla MATLAB.

Aplikacje

Numeryczne rozwiązanie równania ciepła w obudowie pompy modelu z wykorzystaniem metody elementów skończonych .

Informatyka i inżynieria znajdują różnorodne zastosowania, w tym w:

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki