Ingenieria computacional
La ingenieria computacional és una disciplina emergent que s'ocupa del desenroll i l'aplicació de models computacionals per a l'ingenieria, coneguts com a models d'ingenieria computacional.[1] En este moment, baix el terme Ingenieria Computacional es resumixen varis enfocaments diferents, incloent l'us de la geometria computacional i el disseny virtual per a tasques d'ingenieria,[2][3] a sovint unit a un enfocament basat en la simulació. En l'Ingenieria Computacional, els algoritmes resolen models matemàtics i llògics[4] que descriuen reptes d'ingenieria, a voltes units a algun aspecte de l'IA, específicament l'aprenentage per reforç.[5]
En l'ingenieria computacional, l'ingenier o ingeniera codifica els seus coneiximents per mig d'una estructuració llògica. El resultat és un algoritme, el Model d'Ingenieria Computacional, que pot produir moltes variants diferents de dissenys d'ingenieria, basant-se en requisits d'entrada variats. Els resultats poden analisar-se per mig de models matemàtics adicionals per a crear bucles de realimentació algorítmica.[4]
Simulacions de comportaments físics rellevants per al camp, a sovint acoplades en computació d'alt rendiment, per a resoldre problemes físics complexos que sorgixen en l'anàlisis i disseny d'ingenieria (aixina com fenomens naturals (ciència computacional). Per tant, està relacionada en la ciència i ingenieria computacionals, que s'ha descrit com el "tercer modo de descobriment" (junt a la teoria i l'experimentació).[5]
En Ingenieria Computacional, la simulació per ordenador proporciona la capacitat de crear reaccions que serien inaccessibles a l'experimentació tradicional o en les que portar a terme investigacions empíriques tradicionals resulta prohibitivamente car.
L'Ingenieria Computacional no deu confondre's ni en l'informàtica pura ni en l'ingenieria informàtica, encara que un ampli domini de la primera s'utilisa en l'Ingenieria Computacional (per eixemple, certs algoritmes, estructures de senyes, programació paralela, computació d'alt rendiment) i alguns problemes de la segona poden modelar-se i resoldre's en métodos d'Ingenieria Computacional (com a àrea d'aplicació).
Sol oferir-se com a programa de màster o doctorat.
En Espanya, la societat científica que té l'ingenieria computacional com a objectiu en els seus estatuts és la Societat Espanyola de Mecànica i Ingenieria Computacionals, SEMNI.[6]
Métodos
[editar | editar còdic]Els métodos i marcs de l'ingenieria computacional inclouen:
- Computació d'alt rendiment i tècniques per a guanyar eficiència (per mig de canvis en l'arquitectura dels ordenadors, algoritmes paralels, etc.)
- Modelización i simulació
- Algoritmes per a resoldre problemes discrets i continus Anàlisis i visualisació de senyes
- Fonaments matemàtics: Àlgebra llineal numèrica i aplicada, problemes de valors inicials i de contorn, anàlisis de Fourier, optimisació
- Ciència de senyes per a desenrollar métodos i algoritmes que permeten manejar i extraure coneiximents a partir de grans senyes científiques
Sobre l'informàtica, la programació informàtica, els algoritmes i la computació paralela eixerciten un paper fonamental en l'Ingenieria Computacional. El llenguage de programació més utilisat en la comunitat científica és Fortran.[7] Recentment, C++ i C han guanyat popularitat front a FORTRAN. Per la gran cantitat de còdic heretat en FORTRAN i a la seua sintaxis més senzilla, la comunitat de l'informàtica científica ha tardat en adoptar completament C++ com a llengua franca. Per la seua forma tan natural d'expressar els càlculs matemàtics i a les seues capacitats de visualisació incorporades, el llenguage/entorn propietari MATLAB també s'utilisa molt, sobretot per al desenroll ràpit d'aplicacions i la verificació de models. Python, junt en biblioteques externes (com NumPy, SciPy, Matplotlib), ha guanyat certa popularitat com a alternativa gratuïta a MATLAB.[8]
Aplicacions
[editar | editar còdic]
L'ingenieria computacional troba diverses aplicacions, entre elles en:
- Ingenieria aeroespacial i ingenieria mecànica: simulacions de combustió, dinàmica estructural, dinàmica de decorreguts computacional, termodinàmica computacional, mecànica de sòlits computacional, simulació de colisions de vehículs, biomecánica, càlcul de trayectòries de satèlits...
- Sistemes astrofísics
- Simulacions de camps de batalla i jocs militars,[9] seguritat nacional, resposta a emergències
- Biologia i medicina: simulacions de plegament de proteïnes (i atres macromolécula), bioinformática, genómica, modelización neurològica computacional, modelización de sistemes biològics (per eixemple, sistemes ecològics), ecografia 3D per TAC, imàgens per resonància magnètica, bionetworks moleculars, control del càncer i les convulsions
- Química: càlcul d'estructures i propietats de composts químics/molècules i sòlits, química computacional/química informàtica, simulacions de mecànica molecular, métodos químics computacionals en física de l'estat sòlit, transport de contaminació química
- Ingenieria civil: anàlisis d'elements finitos, estructures en càrregues aleatòries, ingenieria de la construcció, sistemes d'abastiment d'aigua, modelización de transport/vehículs
- Ingenieria informàtica, ingenieria elèctrica i telecomunicacions: integració a escala molt gran, electromagnetisme computacional, modelat de semiconductors, simulació de microelectrónica, infraestructures energètiques, simulació de RF, rets
- Epidemiologia: propagació de la grip
- Ingenieria migambiental i predicció meteorològica numèrica: investigació climàtica, geofísica computacional (processament sísmic), modelización de catàstrofe naturals
- Finances: valoració de derivats, gestió de riscs
- Ingenieria industrial: simulacions d'events discrets i Mont-Carlo (per a sistemes llogístics i de fabricació, per eixemple), rets de coes, optimisació matemàtica
- Ciència dels materials: fabricació de vidre, polímero i cristals.
- Ingenieria nuclear: modelización de reactors nuclears, simulacions de blindage contra radiacions i simulacions de fusió.
- Ingenieria del petròleu: modelización de jaciments petrolífers, exploració de petròleu i gas
- Física: Física computacional de partícules, càlcul automàtic de l'interacció o desintegració de partícules, modelización de plasmes, simulacions cosmológicas
- Transport
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Computational Engineering Models for the Design of Mechanical Counterpressure Spacesuits». web.archive.org. Archivat des d'el original, el 21 de decembre de 2022. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ «Research Area: Computational Engineering | Mechanical Engineering» (en en). em.stanford.edu. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ «Computational engineering» (en en). www.meche.engineering.cmu.edu. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ 4,0 4,1 «What is Computational Engineering? • College Guidepost» (en en-us). College Guidepost. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ 5,0 5,1 «What is Computational Engineering?». www.ae.utexas.edu. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ «SEMNI – Societat Espanyola de Mecànica i Ingenieria Computacionals» (en és). Consultat el 2023-08-30.
- ↑ «Fortran: tot sobre el primer llenguage de programació» (en és). Formation Data Science | DataScientest.com. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ «MATLAB» (en en). www.mathworks.com. Consultat el 2023-08-30.
- ↑ «La militarisació de les neurociències pot causar un conflicte de noves dimensions» (en és). LA NACION. Consultat el 2023-08-30.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ingeniería computacional» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.