標籤: 暫無標籤

1簡介

科學計算即是數值計算,科學計算是指應用計算機處理科學研究和工程技術中所遇到的數學計算。在現代科學和工程技術中,經常會遇到大量複雜的數學計算問題,這些問題用一般的計算工具來解決非常困難,而用計算機來處理卻非常容易。
自然科學規律通常用各種類型的數學方程式表達,科學計算的目的就是尋找這些方程式的數值解。這種計算涉及龐大的運算量,簡單的計算工具難以勝任。在計算機出現之前,科學研究和工程設計主要依靠實驗或試驗提供數據,計算僅處於輔助地位。計算機的迅速發展,使越來越多的複雜計算成為可能。利用計算機進行科學計算帶來了巨大的經濟效益,同時也使科學技術本身發生了根本變化:傳統的科學技術只包括理論和試驗兩個組成部分,使用計算機后,計算已成為同等重要的第三個組成部分。

2計算過程

主要包括建立數學模型、建立求解的計算方法和計算機實現三個階段。
建立數學模型就是依據有關學科理論對所研究的對象確立一系列數量關係,即一套數學公式或方程式。複雜模型的合理簡化是避免運算量過大的重要措施。數學模型一般包含連續變數,如微分方程、積分方程。它們不能在數字計算機上直接處理。為此,先把問題離散化,即把問題化為包含有限個未知數的離散形式(如有限代數方程組),然後尋找求解方法。計算機實現包括編製程序、調試、運算和分析結果等一系列步驟。軟體技術的發展,為科學計算提供了合適的程序語言(如FORTRANALGOL)和其他軟體工具,使工作效率和可靠性大為提高。

3科學計算軟體

從70年代初期開始,逐漸出現了各種科學計算的軟體產品。它們基本上分為兩類:一類是面向數學問題的數學軟體,如求解線性代數方程組、常微分方程等;另一類是面嚮應用問題的工程應用軟體,如油田開發、飛機設計。
計算機的科學計算能力仍然有限,例如在天氣數值預報方面只能進行中、短期預報,在飛機氣動力設計方面只能分部件進行,在石油勘探方面只能處理粗糙的數學模型。為要進行長期的天氣數值預報、整體的飛機氣動力設計和在石油勘探中處理更精確的數學模型,都必須配備更強大的計算機。許多基礎學科和工程技術部門已提出超過現有計算能力的大型科學計算問題。這些問題的解決,有賴於兩方面的努力:一是創造出更高效的計算方法,一是大大提高計算機的速度。
上一篇[延遲線]    下一篇 [大田久留美]

相關評論

同義詞:暫無同義詞