Kas yra skaičiavimo mokslas
Skaitmeninė mokslo sritis – tai mokslas, grindžiamas skaičiavimais. Dabar ji tapo trečiuoju mokslinio tyrimo būdu, papildančiu Teoriją ir Eksperimentą. Dėka milžiniškos skaičiavimo galios pažangos, dabar kompiuteriniu būdu galima imituoti vis sudėtingesnius ir realistiškesnius procesus. Technologinių procesų projektavimas, prototipų kūrimas, optimizavimas ir valdymas priklauso nuo esminio susijusių reiškinių, jų sąveikų ir jautrumo parametrams supratimo. Tai galima labai veiksmingai tirti naudojant kompiuterines imitacijas, pagrįstas fizinius dėsnius atspindinčiais matematiniais modeliais.
Modeliavimas: Pirmasis žingsnis – proceso „matematizavimas“, t. y. fizinio proceso matematinio modelio sukūrimas. Dažnai tai yra bene sudėtingiausias etapas.
Analizė: Toliau galima pasitelkti visą matematinių priemonių arsenalą, siekiant išanalizuoti ir suprasti matematinio modelio pagrindines savybes bei bandyti prognozuoti jo elgseną. Būtent čia įgauna svarbos teoriniai klausimai (sprendimų egzistavimas, vienareikšmiškumas, stabilumas), kurie dažnai kelia sudėtingas užduotis teoriniams matematiniams tyrimams.
Toliau į žaidimą įsitraukia moksliniai skaičiavimai, kuriant tinkamus ir veiksmingus skaitmeninius metodus matematinei problemai spręsti.
Programavimas: Algoritmai įgyvendinami aukšto lygio kompiuterine kalba (Fortran, C, C++).
Patikrinimas: Kompiuterinis kodas išsamiai išbandomas su problemomis/procesais, kurių sprendimas/elgsena yra žinomi. Klaidos ištaisomos, o kodas bandomas vėl ir vėl.
Optimizavimas: Kompiuterinis kodas optimizuojamas siekiant patikimumo, stabilumo ir efektyvumo.
Lygiagretinimas: Realistiškos problemos paprastai yra labai sudėtingos skaičiavimo atžvilgiu, todėl būtinas kodo lygiagretinimas, kad jis galėtų veikti daugiaprocesorių klasteriuose ir (arba) daugelyje kompiuterių, sujungtų į tinklą, vienu metu.
Patvirtinimas: Galutinis lemiamas žingsnis yra modelio patvirtinimas, imituojant procesą ir lyginant skaitmeninių imitacijų rezultatus su eksperimentiniais matavimais. Tai gali pareikalauti keleto visų aukščiau išvardytų žingsnių kartojimų!
Originalus straipsnis: https://web.math.utk.edu/~vasili/va/descr/