계산공학
Computational engineering컴퓨터 과학 및 엔지니어링(CSE)은 엔지니어링 분석 및 설계(컴퓨팅 엔지니어링) 및 자연 현상(콤)에서 발생하는 복잡한 물리적 문제를 해결하기 위해 컴퓨터 모델 및 시뮬레이션(대부분 고성능 컴퓨팅과 결합)의 개발과 응용을 다루는 비교적 새로운 분야입니다.추정과학).CSE는 이론과 [1]실험 다음으로 '제3의 발견 모드'로 알려져 있습니다.
많은 분야에서 컴퓨터 시뮬레이션은 비즈니스와 연구에 필수적입니다.컴퓨터 시뮬레이션은 기존 실험에 접근할 수 없거나 기존 경험적 조사를 수행하는 데 비용이 많이 드는 분야에 진입할 수 있는 기능을 제공합니다.CSE는 CSE(특정 알고리즘, 데이터 구조, 병렬 프로그래밍, 고성능 컴퓨팅 등)에서 광범위한 영역을 사용하고 후자의 일부 문제를 CSE 방법(애플리케이션 영역으로서)으로 모델링 및 해결할 수 있지만 CSE는 순수 컴퓨터 과학 또는 컴퓨터 공학과 혼동해서는 안 된다.
방법들
컴퓨터 과학 및 엔지니어링 방법 및 프레임워크는 다음과 같습니다.
- (컴퓨터 아키텍처, 병렬 알고리즘 등의 변경을 통해) 효율을 높이기 위한 고성능 컴퓨팅 및 기술
- 모델링 및 시뮬레이션
- 이산적이고 연속적인 문제를 해결하기 위한 알고리즘
- 데이터 분석 및 시각화
- 수학적 기초:수치 및 응용 선형 대수, 초기값 및 경계값 문제, 푸리에 해석, 최적화
- Data Science는 대규모 과학 데이터에서 지식을 처리하고 추출하는 방법과 알고리즘을 개발합니다.
컴퓨팅에 관해서는 컴퓨터 프로그래밍, 알고리즘 및 병렬 컴퓨팅이 CSE에서 중요한 역할을 합니다.과학계에서 가장 널리 사용되는 프로그래밍 언어는 [3]FORTRAN입니다.최근 FORTRAN보다 C++와 C의 인기가 높아지고 있습니다.FORTRAN의 풍부한 레거시 코드와 단순한 구문 때문에, 과학 컴퓨팅 커뮤니티에서는 C++를 언어 프랑카로 완전히 채택하는 것이 늦어지고 있습니다.MATLAB는 수학적 계산과 내장된 시각화 능력으로 인해 특히 신속한 애플리케이션 개발 및 모델 검증을 위해 널리 사용되고 있습니다.Python은 외부 라이브러리(NumPy, SciPy, Matplotlib 등)와 함께 MATLAB의 무료 및 Copycenter 대안으로 인기를 얻고 있습니다.
적용들
Computational Science and Engineering은 다음과 같은 다양한 응용 프로그램을 찾습니다.
- 항공우주공학 및 기계공학: 연소 시뮬레이션, 구조역학, 계산유체역학, 계산열역학, 계산고체역학, 차량충돌 시뮬레이션, 생체역학, 인공위성 궤도계산
- 천체물리학계
- 전장 시뮬레이션 및 군사 게임, 국토 안보, 긴급 대응
- 생물학 및 의학: 단백질 접이식 시뮬레이션(및 기타 고분자), 생물정보학, 유전학, 컴퓨터 신경학적 모델링, 생물학적 시스템 모델링(생태계 등), 3D CT 초음파, MRI 영상, 분자 생체공학, 암 및 발작 제어
- 화학: 화합물/분자 및 고체의 구조와 특성 계산, 계산화학/화학/화학, 분자역학 시뮬레이션, 고체물리학에서의 계산화학방법, 화학오염수송
- 토목공학: 유한요소해석, 랜덤하중을 받는 구조물, 건설공학, 급수시스템, 운송/차량모델링
- 컴퓨터 공학, 전기 공학 및 통신: VLSI, 컴퓨터 전자학, 반도체 모델링, 마이크로 일렉트로닉스 시뮬레이션, 에너지 인프라, RF 시뮬레이션, 네트워크
- 역학: 인플루엔자 확산
- 환경공학 및 수치기상예측 : 기후연구, 지구물리학 계산(지진처리), 자연재해 모델링
- 재무: 파생상품 가격 설정, 리스크 관리
- 산업 엔지니어링: 개별 이벤트 및 몬테카를로 시뮬레이션(물류 및 제조 시스템 등), 큐잉 네트워크, 수학적 최적화
- 재료과학: 유리제조, 폴리머 및 결정
- 핵공학: 원자로 모델링, 방사선 차폐 시뮬레이션, 핵융합 시뮬레이션
- 석유공학: 석유저장소 모델링, 석유 및 가스 탐사
- 물리:계산 입자 물리학, 입자 상호작용 또는 붕괴의 자동 계산, 플라즈마 모델링, 우주론적 시뮬레이션
- 교통.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ "Computational Science and Engineering Program: Graduate Student Handbook" (PDF). cseprograms.gatech.edu. September 2009. Archived from the original (PDF) on 2014-10-14. Retrieved 2012-04-08.
- ^ "Graduate and Undergraduate Programs in Computational Science". SIAM. Retrieved 2020-05-23.
- ^ "Why is fortran extensively used in scientific computing and not any other language?". ResearchGate. Retrieved 2020-05-23.