讨论了科学计算的发展历史和趋势。
科学计算是数值计算,科学计算是指应用计算机处理科学研究和工程技术中遇到的数学计算。在现代科学和工程技术中,我们经常会遇到大量复杂的数学计算问题。用一般的计算工具来解决这些问题是非常困难的,但用计算机来处理是非常容易的。
自然科学的规律通常是用各种类型的数学方程来表达的,科学计算的目的就是寻找这些方程的数值解。这种计算涉及的计算量巨大,简单的计算工具很难做到。在计算机出现之前,科学研究和工程设计主要依靠实验或实验提供数据,计算只是处于辅助地位。随着计算机的快速发展,越来越复杂的计算成为可能。利用计算机进行科学计算带来了巨大的经济效益,同时科学技术本身也发生了根本性的变化:传统的科学技术只包括理论和实验两个组成部分。在使用计算机之后,计算成为了同样重要的第三个组成部分。
计算过程
主要包括建立数学模型、建立计算方法和计算机实现三个阶段。
建立数学模型就是根据相关学科的理论,为所研究的对象建立一系列数量关系,即一组数学公式或方程。复杂模型的合理简化是避免计算量过大的重要措施。数学模型一般包含连续变量,如微分方程和积分方程。它们不能在数字计算机上直接处理。所以先把问题离散化,也就是把问题转化为含有有限个未知数(比如有限个代数方程)的离散形式,然后再找求解方法。计算机实现包括编程、调试、运行、结果分析等一系列步骤。软件技术的发展为科学计算提供了合适的编程语言(如FORTRANALGOL)等软件工具,大大提高了工作效率和可靠性。