Elmi hesablama

**Elmi hesablama** ( və ya ) — riyaziyyat, informatika və elmi tədqiqat metodlarının birləşdirilməsi ilə mürəkkəb elmi və mühəndislik problemlərinin kompüter vasitəsilə həll edilməsini öyrənən sahədir. Bu sahə riyazi modelləşdirmə, ədədi analiz və yüksək performanslı hesablama üsullarından istifadə edərək real sistemlərin davranışını təhlil etməyə və proqnozlaşdırmağa imkan verir.

Elmi hesablama müasir elmi tədqiqatın mühüm istiqamətlərindən biri hesab olunur və çox vaxt eksperiment və nəzəriyyə ilə yanaşı “üçüncü tədqiqat üsulu” kimi xarakterizə edilir. Bu sahə vasitəsilə tədqiqatçılar mürəkkəb fiziki, bioloji, iqtisadi və sosial prosesləri modelləşdirə və kompüter simulyasiyaları vasitəsilə onların nəticələrini araşdıra bilirlər.

## Tarixi
Elmi hesablama sahəsinin inkişafı kompüter texnologiyasının inkişafı ilə sıx bağlıdır. XX əsrin ortalarında elektron kompüterlərin yaranması ilə riyazi hesablamaların avtomatlaşdırılması mümkün olmuşdur. Bu dövrdə elmi hesablama əsasən ədədi üsulların tətbiqi ilə fizika və mühəndislik problemlərinin həllinə yönəlmişdir.

İkinci dünya müharibəsi dövründə həyata keçirilən Manhattan Project kimi böyük elmi layihələrdə mürəkkəb riyazi modellərin həlli üçün kompüter hesablamalarından geniş istifadə edilmişdir. Sonrakı onilliklərdə isə superkompüterlərin inkişafı elmi hesablamanın daha da geniş tətbiqinə səbəb olmuşdur.

XXI əsrdə elmi hesablama sahəsi böyük verilənlər, süni intellekt və maşın öyrənməsi kimi texnologiyalarla inteqrasiya olunaraq yeni istiqamətlər qazanmışdır.

## Əsas komponentlər
Elmi hesablama bir neçə əsas komponentdən ibarətdir:

### Riyazi modelləşdirmə
Riyazi model real sistemlərin və proseslərin riyazi ifadələr vasitəsilə təsvir edilməsidir. Modellər çox vaxt diferensial tənliklər, ehtimal nəzəriyyəsi və statistik metodlardan istifadə etməklə qurulur.

### Ədədi üsullar
Ədədi analiz riyazi problemlərin təxmini həlli üçün istifadə olunan hesablama üsullarını araşdırır. Bu üsullar analitik həlli çətin və ya mümkün olmayan problemlərin kompüter vasitəsilə həllinə imkan verir.

Ədədi üsullara aşağıdakılar daxildir:

* diferensial tənliklərin ədədi həlli  
* inteqral hesablamalar   
* optimallaşdırma üsulları  
* matris hesablamaları  

### Kompüter simulyasiyası
Kompüter simulyasiyası elmi hesablamanın əsas tətbiq sahələrindən biridir. Simulyasiya vasitəsilə real sistemlərin davranışı virtual mühitdə təkrarlanır və müxtəlif ssenarilər üzrə nəticələr analiz edilir.

### Yüksək performanslı hesablama
Mürəkkəb elmi problemlərin həlli çox vaxt böyük hesablama gücü tələb edir. Bu səbəbdən elmi hesablamada yüksək performanslı hesablama (HPC) və superkompüter sistemlərindən geniş istifadə olunur.

## Tətbiq sahələri
Elmi hesablama müxtəlif elmi və texnoloji sahələrdə tətbiq olunur:

* fizika və astrofizika  
* iqlim modelləşdirilməsi və meteorologiya  
* kimya və molekulyar dinamika  
* biologiya və bioinformatika  
* tibb və tibbi görüntülərin analizi  
* mühəndislik və aerodinamika  
* iqtisadiyyat və maliyyə modelləşdirilməsi  

Məsələn, hesablama maye dinamikası aerokosmik sənayedə təyyarələrin aerodinamik xüsusiyyətlərini analiz etmək üçün istifadə olunur. Eyni zamanda iqlim modelləri qlobal iqlim dəyişikliklərinin proqnozlaşdırılmasında mühüm rol oynayır.

## Proqramlaşdırma və alətlər
Elmi hesablama sahəsində müxtəlif proqramlaşdırma dilləri və proqram paketləri istifadə olunur. Bu dillər böyük həcmli hesablamaları səmərəli şəkildə icra etmək üçün optimallaşdırılmışdır.

Ən geniş istifadə olunan dillər və sistemlər bunlardır:

* Fortran  
* C və C++  
* Python  
* MATLAB  
* Julia

Bundan əlavə, elmi hesablamalarda paralel proqramlaşdırma texnologiyaları və hesablama klasterləri də geniş istifadə olunur.

Elmi hesablama müasir elmi tədqiqatın və texnoloji inkişafın əsas vasitələrindən biridir. Bu sahə tədqiqatçılara real eksperimentlərin bahalı və ya təhlükəli olduğu hallarda alternativ üsul təqdim edir.

Məsələn:

* kosmik uçuşların planlaşdırılması  
* nüvə reaksiyalarının modelləşdirilməsi  
* yeni dərmanların hazırlanması  
* iqlim dəyişikliklərinin proqnozlaşdırılması  

Beləliklə, elmi hesablama elm və texnologiyanın bir çox sahəsində innovasiyaların inkişafına mühüm töhfə verir.

## Həmçinin bax
* Ədədi analiz
* Riyazi modelləşdirmə
* Kompüter simulyasiyası
* Yüksək performanslı hesablama
* Superkompüter

## İstinadlar

## Xarici keçidlər

*''Journal of Computational Science''
*''The Journal of Open Research Software''
*The National Center for Computational Science at Oak Ridge National Laboratory