Računarska nauka

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Računarska nauka (ili naučno računanje) je brzo rasteća multidisciplinarna oblast koja koristi napredne računarske mogućnosti da razume i reši kompleksne probleme. Računarska nauka spaja tri različita elementa:

U praktičnoj primeni, obično je primena računarske simulacije i drugih oblika obračuna iz numeričke analize i teorije kompjuterske nauke rešavanje problema u različitim naučnim disciplinama.

Polje se razlikuje od teorije i laboratorijskih eksperimenta koji su tradicionalni oblici nauke i inženjerstva. Naučnom računarstvu se pristupa da se stekne razumevanje, uglavnom kroz analizu matematičkih modela sprovedenih na računarima.

Naučnici i inženjeri razvijaju kompjuterske programe, aplikativni softver, po modelu sistema koji je studirao i pokreće ove programe sa raznim skupovima ulaznih parametara. U nekim slučajevima, ovi modeli zahtevaju velike količine proračuna (obično račun sa pokretnim zarezom) i često se izvršava na superkompjuterima ili distribuiranim računarskim platformama.

Numeričku analizu je važno podupireti tehnikama koje se koriste u računarskoj nauci.

Primena računarske nauke[uredi | uredi izvor]

Problemi u domenu računarskih nauka uključuju:

Numeričke simulacije[uredi | uredi izvor]

Numeričke simulacije imaju različite ciljeve u zavisnosti od prirode zadatka koji se simuliraju:

  • Rekonstruiše i razume poznate događaje (na primer, zemljotres, cunami i druge elementarne nepogode).
  • Predviđa buduće i neposmatrane situacije (npr, vreme, ponašanje podatomske čestice, i iskonske eksplozije).

Model montaže i analize podataka[uredi | uredi izvor]

  • Odgovarajuće podešeni modeli ili rešene jednačine za odražava zapažanja, predmet modela ograničenja (npr geofizičko istraživanje nafte, računarska lingvistika).
  • Koristi grafičku teoriju za model mreža, poput one za povezivanje pojedinaca, organizacija, sajtova, i bioloških sistema.

Računarska optimizacija[uredi | uredi izvor]

  • Optimizacija poznatih scenarija (na primer, tehničkih i proizvodnih procesa, Front-end inženjeringa).
  • Mašinsko učenje

Metode i algoritmi[uredi | uredi izvor]

Algoritmi i matematičke metode koje se koriste u računarskoj nauci su raznovrsni. Najčešće se primenjuju metode koje ukučuju:

Programski jezici i sistemi računarske algebre se obično koriste za više matematičke aspekte aplikacija računarske nauke koje uključuju R, tk solver, MATLAB, Mathematica, scilab, GNU Octave, Pajton (programski jezik) sa SciPi i PDL. Najintenzivniji računski aspekti računarske nauke koriste neku varijantu C ili Fortran i optimizovane algebarske biblioteke, kao što su Blas ili lapack. 

Računarska nauka aplikacionih programa modela stvarnog sveta često menja uslove, kao što su vremena, protok vazduha oko aviona, autombilsko telo distorzije u udesu, kretanje zvezda u galaksiji, eksplozivna naprava, i tako dalje. Takvi programi mogu stvoriti "logične mreže" u kompjuterskoj memoriji gde svaka stavka odgovara prostoru i sadrži informacije o tom prostoru značajne za model. Na primer u vremenskim modelima, svaka stavka može biti kvadratni kilometar, nadmorska visina zemljišta, trenutni pravac vetra, vlažnost, temperaturu, priticak, i tako dalje. Program će izračunati sledeće moguće stanje na osnovu trenutnog stanja, rešavanjem jednačine koja opisuje kako sistem radi; i onda ponoviti proces da izračuna sledeći korak.

Termin kompjuterski naučnik se koristi da opiše nekog veštog u naučnom računarstvu. Ta osoba je obično naučnik, inženjer ili primenjeni matematičar koji primenjuje računarstvo visokih performansi različitim putevima da unapredi stanje umetnosti u njenim  odgovarajućim primenjenim disciplinama u fizici, hemiji i inžinjerstvu. Naučno računarstvo sve više je uticalo i na drugim područjima uključujući ekonomiju, biologiju i medicinu. 

Računarska nauka se sada smatra trećim režimom nauke, dopunjavanjem i dodavanjem u eksperimentisanju/posmatranju i teoriji. Suština računarske nauke je i numerički algoritama ili računarska matematika. U stvari, značajan napor u računarskoj nauci je posvećen razvoju algoritama, efikasnoj implementaciji u programskim jezicima, i ispravnosti u računarskim rezultatima. Kolekcija problema i rešenja u računarskoj nauci je pronađena u Stebu, Hardiju, Hardiju i Stopu, 2004. 

Reproduktivno i otvoreno istražujuće računarstvo[uredi | uredi izvor]

Složenost računarskih metoda je pretnja za reproduktivnost pretraživanja. Džon Klarbut je postao popularan istačući da reproduktivna istraživanja i dokumentovanja zahtevaju arhiviranje svih sirovih podataka i uključujući sve kodove koji se dobijaju za dobijanje rezulatata.[1][2][3] Nik Barns, u nauci manifestovanja koda, predložio je pet principa koji bi trebalo da se primenjuju kada se koristi softver u naučnoj otvorenoj javnosti  .[4] Tomi Kopinen je uspostavio i definisao povezano otvorenu nauku, i dao joj pristup da se povežu naučna sredstva kako bi se omogućilo transparento, reproduktivno i transdisciplinarno istraživanje .[5]

Časopisi[uredi | uredi izvor]

Većina naučnih časopisa ne prihvata softverske papire jer opis pazumno zrelog softvera obično ne ispunjava kriterijume novina.[uredi] Izvan same računarske nauke, postoji samo nekoliko novina posvećenih naučnim softverima. Utvrđeni časopisi kao Elsevijerova kompjuterska fizika komunikacije objavljuje radove koji nisu otvorenog pristupa (iako opisani softveri obično jesu). Da popuni tu prazninu, novi časopis pod nazivom Otvoreni istražibački proračuni je najavljen 2010; zatvorena je 2012 bez objavljivanja ijednog papira, verovatno za nedostataka argumenata zbog preteranih zahteva kvaliteta. Nova inicijativa je pokrenuta 2012, časopis otvorenih istraživanja softvera. U 2015, novi časopis je započeo posvećenost replikaciji računarskih rezultata na GitHabu.

Edukacija[uredi | uredi izvor]

Naučno računanje se najčešće studiralo kroz primenjenu matematiku ili računarsku nauku programa, ili u standardnoj matematici, nauci ili inžinjerskim programima. U nekim institucijama specijalizacija u naučnom izračunavanju može da se zaradi kao "mala" u okviru drugog programa (koji mogu biti na različitim nivoima). Međutim, postoje mnogi bakalarovi i masterovi programi u računarskoj nauci. Neke škole takođe nude Doktorate u računarskoj nauci, računarskom inžinjerstvu, računarskoj nauci i inžinjerstvu ili naučnom računanju.

Postoje programi u oblastima kao što su računarska fizika, računarska hemija, i tako dalje.

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Sergey Fomel and Jon Claerbout, "Guest Editors' Introduction: Reproducible Research Arhivirano na sajtu Wayback Machine (7. oktobar 2011)," Computing in Science and Engineering, vol. 11, no. 1. str. 5–7, Jan.
  2. ^ J. B. Buckheit and D. L. Donoho, "WaveLab and Reproducible Research Arhivirano na sajtu Wayback Machine (16. novembar 2011)," Dept. of Statistics, Stanford University, Tech.
  3. ^ „Reproducible Research”. Computing in Science & Engineering. 12 (5): 8—13. 2010. Bibcode:2010CSE....12e...8.. doi:10.1109/MCSE.2010.113. 
  4. ^ Science Code Manifesto homepage Arhivirano na sajtu Wayback Machine (9. decembar 2015).
  5. ^ Kauppinen, T.; Espindola, G. M. D. (2011).

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • G. Heger i G. Velajn, uvod u Visoke performanse računarstva za nauku i inžinjerstvo, Čapman i Hal (2010)
  • A. K. Hartman, Praktični vodič za kompjuterske simulacije, svetska nauka (2009)
  • Časopis Računarske metode u nauci i tehnologiji (otvoren pristup ), Poljska akademija nauka
  • Časopis računarskih nauka i istraživanja, Institut za fiziku
  • R. H. Landau, C. C. Boradjnu i M. Hoze Paez, istraživanje računarske fizike: Uvodnik računarske nauke, Prinston univerzitet Pres (2008)
Računarska nauka na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Рачунарска_наука&oldid=27554466”