Ciencia computacional
La ciencia computacional , también conocida como computación científica o computación científica ( SC ), es un campo en rápido crecimiento que utiliza capacidades informáticas avanzadas para comprender y resolver problemas complejos. Es un área de la ciencia que abarca muchas disciplinas, pero en esencia, implica el desarrollo de modelos y simulaciones para comprender los sistemas naturales.
En el uso práctico, es típicamente la aplicación de simulación por computadora y otras formas de cálculo del análisis numérico y la informática teórica para resolver problemas en diversas disciplinas científicas. El campo es diferente de la teoría y los experimentos de laboratorio, que son las formas tradicionales de ciencia e ingeniería . El enfoque de la computación científica es ganar comprensión, principalmente a través del análisis de modelos matemáticos implementados en computadoras . Los científicos e ingenieros desarrollan programas de computadora , software de aplicación, que modelan los sistemas que se están estudiando y ejecutan estos programas con varios conjuntos de parámetros de entrada. La esencia de la ciencia computacional es la aplicación de algoritmos numéricos [1] y / o matemáticas computacionales . En algunos casos, estos modelos requieren cantidades masivas de cálculos (generalmente de punto flotante ) y a menudo se ejecutan en supercomputadoras o plataformas informáticas distribuidas .
El término científico computacional se usa para describir a alguien capacitado en computación científica. Esta persona suele ser un científico, un ingeniero o un matemático aplicado que aplica la computación de alto rendimiento de diferentes formas para avanzar en el estado del arte en sus respectivas disciplinas aplicadas en física, química o ingeniería.
La ciencia computacional ahora se considera comúnmente un tercer modo de ciencia , que complementa y agrega experimentación / observación y teoría (ver imagen a la derecha). [2] Aquí, definimos un sistema como una fuente potencial de datos, [3] un experimento como un proceso de extracción de datos de un sistema ejerciéndolo a través de sus entradas [4] y un modelo ( M ) para un sistema ( S ) y un experimento ( E ) como cualquier cosa a la que se pueda aplicar E para responder preguntas sobre S. [5] Un científico computacional debería ser capaz de:
De hecho, se ha dedicado un esfuerzo sustancial en las ciencias computacionales al desarrollo de algoritmos, la implementación eficiente en lenguajes de programación y la validación de resultados computacionales. Se puede encontrar una colección de problemas y soluciones en ciencia computacional en Steeb, Hardy, Hardy y Stoop (2004). [6]
Los filósofos de la ciencia abordaron la cuestión de hasta qué punto la ciencia computacional califica como ciencia, entre ellos Humphreys [7] y Gelfert. [8] Abordan la cuestión general de la epistemología: cómo obtenemos conocimiento de tales enfoques de la ciencia computacional. Tolk [9]utiliza estos conocimientos para mostrar las limitaciones epistemológicas de la investigación de simulación basada en computadora. Como la ciencia computacional usa modelos matemáticos que representan la teoría subyacente en forma ejecutable, en esencia, aplican modelado (construcción de teoría) y simulación (implementación y ejecución). Si bien la simulación y la ciencia computacional son nuestra forma más sofisticada de expresar nuestro conocimiento y comprensión, también vienen con todas las restricciones y límites ya conocidos para las soluciones computacionales.
