Computational Science

Когда зародилась вычислительная наука? Каковы основные сферы применения ее методов? Какие существуют типы задач в Computational Science? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Иван Оселедец.

Устоявшегося перевода Computational Science на русский нет. Вычислительная наука — слишком общее название. На мой взгляд, из устоявшихся в России научных дисциплин — это вычислительная математика. Хотя в вычисления входит и создание программ, создание различных средств для разработки программ. Это очень широкая область, которая становится популярной. Вычисления активно стали использоваться с возникновением первых компьютеров и с возникновением тех задач, которые нельзя решить аналитически. Но первыми вычислителями были люди до возникновения компьютеров. Гаусс решал вычислительные задачи, что привело к созданию вычислительных методов, которые использовались до сих пор.

Линейные системы очень большие. Число параметров, которые необходимо найти, огромно. Обычный человек за разумное время это сделать не сможет, это должен делать компьютер. Поэтому возникла потребность в создании вычислительных методов для решения практических задач математического моделирования, в первую очередь уравнений в частных производных. Исходная классическая вычислительная наука — это наука о том, как решать уравнения в частных производных. Она связана с сетками, с построениями дискретных аналогов стандартных дифференциальных или интегральных операторов, с решением возникающих линейных или нелинейных систем. В этой области были все основные прорывы, создано множество новых алгоритмов. Сейчас можно сказать, что вычислительная наука хорошо решает уравнения в частных производных: существует огромное количество методов, большие параллельные машины, которые позволяют это делать.

В последние годы происходит смена парадигмы, и решение уравнений в частных производных не является основной и единственной задачей. Атомный проект, космический проект — это важно, но сегодня основные науки на горизонте XXI века — это в первую очередь биология и исследования человеческого мозга. И математика, которая лежит в основе, совершенно другая. Это не уравнения в частных производных, это, например, теория графов. Огромное количество сырых данных, например, из социальных сетей тоже требуют другой математики.