Qu’est-ce que la science computationnelle

>	Vasilios Alexiades

original:http://www.math.utk.edu/~vasili/va/descr/

La science computationnelle fait de la science via le calcul. Il est maintenant devenu le troisième mode de recherche scientifique, complétant la théorie et l’expérience. Grâce aux énormes progrès de la puissance de calcul, des processus de plus en plus complexes et réalistes peuvent désormais être simulés par ordinateur.

La conception, le prototypage, l’optimisation et le contrôle des processus technologiques dépendent de la compréhension fondamentale des phénomènes impliqués, de leurs interactions et de la sensibilité aux paramètres. Ceux-ci peuvent être étudiés très efficacement via des simulations informatiques basées sur des modèles mathématiques exprimant des principes physiques.

• Modélisation : La première étape est la «mathématisation» du processus, à savoir le développement d’un modèle mathématique du processus physique. C’est souvent de loin le plus difficile.
• Analyse : Ensuite, l’arsenal complet d’outils mathématiques peut être utilisé pour analyser et comprendre les propriétés de base du modèle mathématique et tenter de prédire son comportement. C’est là que les questions théoriques (existence, unicité, stabilité des solutions) deviennent importantes, générant souvent des problèmes difficiles pour la recherche mathématique théorique.
• Le calcul scientifique entre ensuite en jeu dans le développement de méthodes numériques appropriées et efficaces pour le problème mathématique.
• Programmation : Les algorithmes sont implémentés dans un langage informatique de haut niveau (Fortran, C, C ++).
• Vérification : Le code informatique est testé de manière approfondie sur les problèmes / processus dont la solution / le comportement est connu. Les bogues sont corrigés et le code est testé encore et encore.
• Optimisation : Le code informatique est optimisé pour la robustesse, la stabilité et l’efficacité.
• Parallélisation : les problèmes réalistes sont généralement très exigeants en termes de calcul, donc la parallélisation du code est nécessaire pour fonctionner simultanément sur des grappes de multiprocesseurs et / ou de nombreux ordinateurs en réseau.
• Validation : La dernière étape cruciale est la validation du modèle, en simulant un processus et en comparant les résultats de simulations numériques avec des mesures expérimentales. Cela peut nécessiter plusieurs itérations de toutes les étapes ci-dessus!