هندسة محوسبة

الطرق

تتضمن طرق وأطر العلوم والهندسة الحسابية المجالات التالية:

خوارزميات لحل المشاكل المنفصلة والمستمرة

في هذا الإطار، الحوسبة عالية الأداء وتقنيات لاكتساب الكفاءة الحوسبية (من خلال التغيير في المعمارية الحاسوبية والخوارزميات المتوازية وما إلى ذلك)

النمذجة العلمية والمحاكاة الحسابية

نبذة

من جهة ثانية، تعتبر المحاكاة الحاسوبية جزءً أساسياً للأعمال والبحوث في الكثير من المجالات، وتوفر المحاكاة الحاسوبية القدرة على دخول المجالات التي لا يمكن الوصول إليها بالتجربة التقليدية أو التي يكون فيها إجراء التحليلات التجريبية التقليدية باهظ الثمن.

ومن جهة أخرى، تعد الهندسة الحسابية مجالاً مختلفاً عن مجالات الحاسوب الأخرى كعلوم الحاسوب وهندسة الحاسوب، ولا يجب الخلط بينهم، على الرغم من ان الهندسة الحسابية تستعمل هذه المجالات بدرجة كبيرة، مثلًا: الخوارزميات، وهياكل البيانات والحوسبة المتوازية والحوسبة عالية الأداء. كما أن الهندسة الحسابية تستعمل كذلك لنمذجة وحل المشاكل الهندسة في بعض مجالات علوم وهندسة الحاسوب.

كذلك، يعد تخصص العلوم والهندسة الحسابية تخصصاً أكاديمياً متقدماً، وتقوم الكثير من المنشآت الأكاديمية والجامعات بتوفير هذا التخصص كبرنامج الماجستير أو الدكتوراه.

ومن ناحية أخرى، ظهر تخصص العلوم والهندسية الحسابية كمجال يربط الكثير من التخصصات العلمية، ويعتمد على أساسيات حسابية وحاسوبية منها الرياضيات الحسابية والتطبيقية والفيزياء الحاسوبية والحوسبة العلمية، وتتنوع تطبيقات هذا التخصص في الكثير من مجالات العملية والهندسية، حيت يُستعمل في مجالات الفيزياء والكيمياء والأحياء والطب والاقتصاد، إلى جانب مجالات هندسية عديدة مثل الهندسة الميكانيكية والمدنية والصناعية والنووية وهندسة الطيران والفضاء وغيرها.

الاقتصاد والعلوم المالية: التسعير المشتق وإدارة المخاطر

ومن جهة أخرى، الهندسة الصناعية: انظمة المحاكاة ذات الحدث المنفصل ومحاكاة مونت كارلو (والتي تستعمل للأنظمة اللوجستية وأنظمة التصنيع مثلًا)، شبكات الانتظار، التحسين الرياضي

علم المواد: صناعة الزجاج والبوليمرات والبلورات

علاوةً على ذلك، الهندسة النووية: نمذجة المفاعلات النووية، محاكاة الحماية من الإشعاع، محاكاة الاندماج

وفي هذا الصدد، الفيزياء: فيزياء الجسيمات الحسابية، الحساب التلقائي لتفاعل أو انحلال الجسيمات، نمذجة البلازما، المحاكاة الكونية

هندسة البترول: نمذجة مكامن البترول والتنقيب عن النفط والغاز

• وسائل النقل
• انظر كذلك
• الرياضيات التطبيقية
• التحليل العددي
• المراجع

Society of Industrial and Applied Mathematics

إضافةً إلى ذلك، Georgia Institute of Technology, USA, MS/PhD Programme Computational Science & Engineering

International Centre for Computational Engineering (IC2E)

إضافةً إلى ذلك، Master and PhD Program in Computational Modeling at Rio de Janeiro State University

وعلى صعيد آخر، The graduate program for the University of Tennessee at Chattanooga

تحليل البيانات والتصوير البياني

في هذا الإطار، الأسس الرياضية: الجبر الخطي العددي والتطبيقي، مشاكل القيمة الأولية والحدودية، تحليل فورييه، التحسين

ومن ناحية أخرى، علم البيانات لتطوير الطرق والخوارزميات للتعامل مع المعارف واستخراجها من البيانات العلمية الكبيرة

النظم الفيزيائية الفلكية والفيزياء الفلكية الحسابية

من جانب آخر، الهندسة البيئية والتنبؤ الحسابي بالطقس: البحوث المناخية، الجيوفيزياء الحاسوبية والمسح السيزمي الحسابي، نمذجة الكوارث الطبيعية

وفي هذا الصدد، علم الأحياء والطب: محاكاة تطوي البروتين، المعلوماتية الحيوية، علم الجينوم الحسابي، النمذجة العصبية الحسابية، نمذجة النظم البيولوجية (مثل الأنظمة البيئية والايكولوجية)، الموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد، التصوير بالرنين المغناطيسي، الشبكات الحيوية الجزيئية، نمذجة السرطان، السيطرة على النوبات

علاوةً على ذلك، هندسة الحاسوب والهندسة الكهربائية والاتصالات: الدارات الالكترونية الفائقة، الكهرومغناطيسية الحسابية، نمذجة أشباه الموصلات، محاكاة الإلكترونيات الدقيقة، البنية التحتية للطاقة، محاكاة موجات الراديو، محاكاة شبكات الحاسب

ومن ناحية أخرى، علم الأوبئة: النماذج الحسابية لانتشار الامراض المعدية والجوائح (كالانفلونزا وجائحة فيروس كورونا)

من جهة ثانية، أنظمة المحاكاة الميدانية الحربية والألعاب العسكرية، الأمن الداخلي، أنظمة الاستجابة للطوارئ

من جهة ثانية، الهندسة المدنية: تحليل العناصر المنتهية، نماذج الهياكل والأحمال، هندسة التشييد والبناء، أنظمة وشبكات توزيع المياه، أنظمة النقل والمواصلات

في هذا الإطار، الكيمياء: حساب هياكل وخصائص المركبات الكيميائية والجزيئات والمواد الصلبة، الكيمياء الحاسوبية والمعلومات الكيميائية، محاكاة الميكانيكا الجزيئية والديناميكية الجزيئية، الطرق الكيميائية الحسابية في فيزياء الحالة الصلبة، نقل التلوث الكيميائي

Computational Science and Engineering with Scilab

علاوةً على ذلك، Internacional Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE)

التطبيقات

كذلك، هندسة الطيران والفضاء والهندسة الميكانيكية: نماذج الاحتراق في المحركات، ديناميكا المنشآت، ديناميكا الموائع الحسابية، الديناميكا الحرارية الحسابية، الميكانيكا الحسابية للمواد الصلبة، محاكاة اصطدام المركبات، الميكانيكا الحيوية، حسابات مسارات الأقمار الصناعية

ومن جهة أخرى، تتنوع تطبيقات العلوم والهندسة الحسابية إلى حدّ كبير، ومن هذه التطبيقات: