Arvutusteadus

Allikas: Vikipeedia
Mine navigeerimisribale Mine otsikasti

Arvutusteadus (ka teaduslik arvutamine) on kiirelt arenev multidistsiplinaarne teadusharu, mis kasutab arenenud arvutusvõimekusi keerulistest ülesannetest aru saamiseks ja nende lahendamiseks. See on teadusala, mis hõlmab mitmeid teadusharusid, aga mille keskmeks on mudelite arendamine ja simuleerimine loomulike süsteemide mõistmiseks.

  • Algoritmid (arvulised ja mittearvulised): matemaatilised mudelid, arvutuslikud mudelid ja arvutisimulatsioonid, mis on arendatud nii reaal-, tehnika-, kui humanitaarprobleemide lahendamiseks.
  • Arvutiteadus, mis arendab ja optimeerib arenenud süsteemide riistvara, tarkvara, võrkude ja andmehalduse osasid, mida on vaja arvutuslikult nõudlike ülesannete lahendamiseks
  • Arvutuslik infrastruktuur, mis toetab nii teaduslike kui tehniliste ülesannete lahendamist ning arenduslikku arvutiteadust.

Praktikas on see üldiselt arvutisimulatsiooni ja teiste arvutusmatemaatikast ning informaatikast pärit arvutuslike ülesannete rakendus erinevate teadusharude ülesannete lahendamiseks. Arvutusteadus erineb teoreetilistest ja laboratoorsetest eksperimentidest, mis on tavalised teaduse ning tehnika uurimismeetodid. Arvutusteaduse meetod on mõista temaatikat peamiselt arvutites jooksutatud matemaatiliste mudelite abil. Teadlased ja insenerid arendavad arvutiprogramme ja rakendustarkvara, mis loovad uuritavatest süsteemidest mudelid ning kasutavad neid programme erinevate sisetatavate parameetrite komplektidega. Arvutusteaduse sisuks on arvuliste algoritmide[1] ja/või arvutusliku matemaatika rakendamine. Mõningatel juhtudel nõuavad sellised arvutused väga suurt arvutuste hulka ja neid viiakse tihtipeale läbi superarvutite või hajusarvutuste platvormidel.

Arvutusteadlane[muuda | muuda lähteteksti]

Terminit "arvutusteadlane" kasutatakse kirjeldamaks kedagi, kes valdab arvutusteadust. Arvutusteadlaseks on reeglina teadlane, insener või rakendusmatemaatik, kes kasutab kõrge võimsusega arvutamist erinevatel viisidel, et arendada omaenda rakenduslikke füüsika, keemia või inseneriteaduse harusid.

Arvutusteadust peetakse tänapäeval üldiselt kolmandaks teadusmeetodiks, täiendades eksperimente/vaatlust ja teooriat[2]. Arvutusteadlane peaks olema suuteline

  • keeruliste ülesannete olemasolu mõistmiseks;
  • adekvaatselt kontseptualiseerima ülesandeid sisaldavaid süsteeme;
  • looma algoritmide raamistiku, mis oleks sobilikud nende süsteemide uurimiseks (simulatsioon);
  • valima sobiliku arvutusliku infrastruktuuri (paralleelne arvutamine/võrkandmetöötlus/superarvutid), millega saaks maksimeerida simulatsiooni arvutuslikku võimsust;
  • hindama, millise tasemeni simulatsiooni tulemused sarnanevad süsteemile (mudeli valideerimine);
  • kohendama vastavalt süsteemi kontseptualisatsiooni;
  • kordama tsüklit, kuni saavutatakse sobilik valideerimistase: arvutusteadlane usub, et simulatsioon genereerib süsteemi uuritud tingimuste alusel realistlikke tulemusi.

Arvutusteaduste rakendamine[muuda | muuda lähteteksti]

Arvutusteadusi rakendatakse näiteks

1) Arvutuslikus rahanduses: tarvilik finantsturgude hiiglasuure tehingute hulga analüüsimiseks ja ennustamiseks.

2) Arvutuslikus bioloogias: aitab süstematiseerida ja analüüsida tänapäevast tohutut andmehulka.

3) Kompleks-süsteemide teoorias

4) Inseneriteaduses

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Nonweiler T. R., 1986. Computational Mathematics: An Introduction to Numerical Approximation, John Wiley and Sons
  2. "Graduate Education for Computational Science and Engineering". Vaadatud 26.08.2019.