Hesaplamalı model

Hesaplamalı model, karmaşık sistemlerin davranışını matematik, fizik ve bilgisayar bilimleri kullanarak simüle etmek ve incelemek için bilgisayarların kullanılmasıdır.
Hesaplamalı bir model, üzerinde çalışılan sistemi karakterize eden çok sayıda değişken içerir. Simülasyon, bu değişkenlerin her birini tek başına veya kombinasyon halinde ayarlayarak ve değişikliklerin sonuçları nasıl etkilediğini gözleyerek yapılır. Model simülasyonlarının sonuçları, araştırmacıların, değişen koşullara tepki olarak incelenen gerçek sistemde ne olacağı hakkında tahminlerde bulunmalarına yardımcı olur. Modelleme, araştırmacının araştırılan soruna çözüm bulmasına yardımcı olması, muhtemel fiziksel deneyleri tanımlamak için bilim insanlarının binlerce simüle deneyleri bilgisayarın yapmasına izin vererek araştırmayı hızlandırabilir ayrıca hesaplamalı model yöntemleri, araştırmacıların nitel araştırmanın zengin detaylarını nicel ve resmi araştırmanın titizliği ile birleştirmelerine ve aynı zamanda teorik bir model içerisinde karmaşık yapıları ve süreçleri temsil etmelerine olanak tanır.
Günümüzün hesaplama modellerinin en önemli özelliği, moleküler süreçler, hücre-hücre etkileşimleri ve bu etkileşimlerin doku ve organ seviyesinde nasıl değişime neden olduğu gibi biyolojik sistemi çok seviyeli olarak incelemelerinin mümkün olmasıdır. Birden fazla seviyede bir sistemi inceleme yeteneği, çok ölçekli modelleme olarak bilinir. Hesaplamalı düşüncenin evrensel dili sayesinde, disiplinleri birbirinden ayıran keskin sınırlar yok olmaya başlamıştır Çeşitli uzmanlık alanlarının işbirliği içinde çalışılarak, yapay ve doğal çevreyi tekrar tanımlamak, modellemek ve yeni bilgiler elde edebilmek, hesaplamalı teknolojilerle çok daha kolay hale gelmiştir. Böylelikle yeni bir bilimsel düşünme biçimine dönüşen hesaplamalı teori, matematik, fizik ve biyoloji gibi temel bilimlerdeki gelişmelerle öğrenme ve düşünme biçimlerinde de çok daha önemli bir rol oynamaya başlamıştır. Buna bağlı olarak, bilim ve doğa felsefesi de tekrar sorgulanmaya başlamıştır.
Hesaplamalı modellemeye bazı örnekler
Hesaplamalı modelleme, çok çeşitli karmaşık sistemleri incelemek için kullanılabilir.
Hava Tahmin
Hava tahmini, sayısız atmosferik faktöre dayalı tahminler üreten ve analiz eden bilgisayar modelleri kullanır. Bu, yaşamı, canlıları ve mahsulleri korumak ve özellikle aşırı iklim kaymaları beklendiğinde, kamu hizmetleri şirketlerinin güç talebindeki artışları planlamasına yardımcı olmak gibi birçok nedenden ötürü önemlidir. Atmosferik fizik anlayışında gelişmeler 20. yüzyıl, modern kurulmasına yol açtı sayısal hava tahmini, 1922 yılında, İngiliz bilim insanı Lewis Fry Richardson "Sayısal Yöntemle Hava Tahmin", yayımlanmıştır.
Yapıları modellemede
Hesaplamalı modellemenin amacı, yapının tamamının, belli bir bölümünün ya da strüktürel elemanlarının çeşitli yükler veya fiziksel etkiler altında gerçek davranışının gözlenmesini sağlamaktır. Yapının gerçek davranışı genellikle çok karmaşıktır. Bu nedenle, yapıyı modellemek için birçok sadeleştirmenin yapılması zorunludur. Yalın ve basit bir model elde etmek için, yapı elemanlarını oluşturan malzemenin mekanik özelliklerinin de uygun bir şekilde tanımlanması gereklidir.
Uçak Simülatörler
Uçuş simülatörleri, uçağın nasıl uçurulduğunu ve uçağın türbülans, hava yoğunluğu ve yağış gibi dış çevresel etkenlere tepkisini yöneten karmaşık denklemleri kullanarak uçak uçuşunu yeniden oluşturur. Uçuş simülatörleri pilotları eğitmek için kullanılmanın yanı sıra uçak simülatörleri uçakların tasarımında ve uçağın farklı koşullardan nasıl etkileneceğine ilişkin araştırmalar için kullanılır.
Depremlerin incelenmesi
Hesaplamalı modelleme, yaşamları, binaları ve diğer altyapı türlerinden tasarruf etmek amacıyla deprem etüdünde kullanılır. Bilgisayar simülasyonları, yapıların yapısını, kompozisyonunu ve hareketini, inşa edildiği yüzeyleri bir deprem sırasında neler olacağını gösterir.