Bilimsel hesaplama ve sayısal analiz

Bilgisayar bilimi ve matematik alanında çift anadal yapıyorum. Her iki konuyu da seviyorum. Yüksek lisans kariyeri almayı düşünüyorum, belki de bilimsel hesaplamada. Bilimsel hesaplama ve sayısal analiz arasındaki gerçek fark nedir? Kariyer olarak mı çalışıyorlar?

Wikipedia iyi bir tanım veriyor

Sayısal analiz, (ayrık matematikten farklı olarak) matematiksel analiz problemleri için sayısal yaklaşım kullanan algoritmaların (genel sembolik manipülasyonların aksine) incelenmesidir.

Sayısal analistler genellikle hata sınırları (yaklaşıklıktaki hata ne kadar büyük olabilir), yinelemeli şemaların yakınsaması (yaklaşıklık doğru sınıra yaklaşır), yakınsama sırası ve hızı (ne kadar hızlı) dahil olmak üzere algoritmaları hakkında matematiksel sonuçları kanıtlamakla ilgilenir. algoritma yakınsar) ve hesaplama karmaşıklığı (bir algoritmanın gerektirdiği işlem sayısını sınırlar.) Bu alanlarda hiç bilgisayar kullanmadan araştırma yapmak mümkündür ve bazı önemli sonuçlar 1950'lerde dijital bilgisayarların gelişiminden bile önce gelir.

Wikipedia'da ayrıca "Bilimsel Hesaplama" için bir tanım vardır

Hesaplamalı bilim (ayrıca bilimsel hesaplama veya bilimsel hesaplama (SC)), karmaşık sorunları anlamak ve çözmek için gelişmiş hesaplama yeteneklerini kullanan hızla büyüyen çok disiplinli bir alandır. Hesaplamalı bilim üç farklı unsuru birleştirir: [1] Bilimi (örneğin biyolojik, fiziksel ve sosyal), mühendislik ve beşeri bilimleri çözmek için geliştirilen algoritmalar (sayısal ve sayısal olmayan) ve modelleme ve simülasyon yazılımı hesaplama gerektiren sorunları çözmek için gereken gelişmiş sistem donanımı, yazılımı, ağ iletişimi ve veri yönetimi bileşenlerini optimize eder. Hem bilim hem de mühendislik problemlerinin çözülmesini ve gelişimsel bilgisayar ve bilgi bilimini destekleyen bilgi işlem altyapısı.

Bilimsel hesaplama, bilgisayarlardan doğru çözümler elde etmenin pratik yönleri ile ilgilidir. Bu açıkça sayısal analiz sonuçları üzerine kuruludur, fakat aynı zamanda büyük ölçüde bilgisayar mimarisi ve yazılım mühendisliğinden de yararlanmaktadır. Her ne kadar bilimsel hesaplama araştırması kendi iyiliği için ve birçok uygulamada kullanılacak donanım ve yazılım geliştirmek için yapılsa da, belirli bilim ve mühendislik problemlerini çözme ihtiyacından kaynaklanan birçok bilimsel bilgi işlem araştırması da vardır. Örneğin, iklim değişikliğini incelemek için küresel iklim modellerinin geliştirilmesi de bilimsel hesaplamayı ileriye taşımıştır.

Sayısal analiz en yaygın olarak matematik ve uygulamalı matematik bölümlerinde bulunurken, bilimsel hesaplama bilgisayar bilimleri bölümlerinde, matematik bölümlerinde ve çeşitli mühendislik ve bilim dallarında bulunan disiplinler arası bir alandır.

Grad okulunda Mühendislik'ten Bilimsel Hesaplamaya geçiş yapan biri olarak burada yaptığım işin rastlantısal bir ihtiyacı olarak iki sentim:

• Sayısal analiz, şeylerin matematik ve algoritmalar tarafına odaklanacaktır. Analitik bir çözümü olmayan belirli bir matematiksel problemi çözmek için hangi tekniklerin kullanılacağını bulmak, örneğin ODE'nin PDE's Matrix Manipulations Optimization vs.
• Sayısal Analiz, bu günlerde genellikle önemli miktarda programlama gerektirir, ancak yine de verimli bir algoritmanın matematiksel fikirlerini bilgisayar koduna çevirmektedir.
• Geleneksel olarak FORTRAN dayanak noktasıydı. Ancak C / C ++ ve bugünlerde Python ile çalışmayı da bekleyebilirsiniz. Bazı şeyler Mathematica veya MATLAB gibi paketleri de içerebilir.
• Bilimsel Hesaplamaya Gelmek, daha çok, bazı bilimsel problemleri çözmek için bilgi işlem kaynaklarını kullanmaya çalıştığı uygulamalı bir alandır. Bu, somunların çoğunun çalışmasını içerebilir. Kodları derleme, işletim sistemlerini ve kitaplıkları kurma, bilimsel kodun çalışması için seçenekler ayarlama vb.
• Bu günlerde oldukça fazla bilimsel hesaplama paralel hesaplamalar içerdiğinden, büyük olasılıkla bilgisayar kümeleri, süper bilgisayarlar, bulut bilişim vb.
• Bilimsel hesaplamada C / FORTRAN vb. Programlama dilleri ile çalışabilirken, bash / perl vb.
• Muhtemelen Linux-ey sistemleri ile çok çalışacaksınız ve komut satırında ve sed / awk vb.Gibi araçlarla oldukça yetkin bir şekilde çalışacaksınız.
• Bilimsel bilgi işlemin çoğu görselleştirme ve veri depolama / veri kurtarma içerir. Birçok kişi Büyük Veri / Hadoop / Harita Azaltma vb.
• Sayısal Analiz esasen uzman bir iştir. Matematikte ve kodlamada iyi olursunuz ve belirli bir problemi çok verimli bir şekilde çözersiniz. Bazen yol boyunca bir veya iki algoritma icat etmek. Bilimsel Hesaplama bir bakıma genelci bir iştir. Göreceli olarak. Belirli bir uygulanan sorunu çözmek için genellikle çeşitli araçları birlikte kullanırsınız.
• Birçok bilimsel bilgi işlem arayüzlerde çalışmayı içerebilir. Örneğin, iki program arasındaki arayüzler. Verileri işlemek için bir araçtan diğerine aktardığınız yer. Yol boyunca bazı format manipülasyonları ile. yani, araçların birbirleriyle konuşmak için tasarlanmadığı yerlerde birbirinizle konuşmak için çeşitli araçlar edinmeye çalışıyorsunuz.
• Bilimsel bir bilgisayar adamı genellikle çeşitli veri formatlarında ustalaşmak zorunda kalacak. Birçok enstrümanın kendi özel formatları olacaktır ve birisinin verileri sayısal algoritmanın sevdiği bir formatta çözmesi gerekir.
• Bazı Bilimsel Hesaplama adamları, çok genel bir araştırmacı / öğrenci / Profesörün ortaya çıkardığı herhangi bir sorunun çözümü için bilgi işlem kaynaklarını bir kurumda kullanmasına yardımcı olan çok özel bir doğaya (iyi ödeme) yardımcı olurlar. Bilimsel bilgi işlemcisi, çeşitli kodlara ve paketlere aşina olan ve bir kullanıcıya sorunu en iyi şekilde çözmek için hangi aracı kullanacağı konusunda tavsiyede bulunan kişidir.
• Sonlandırma kodlarını başka bir donanıma taşıyabilirsiniz. Veya seri modda yazılan eski kodları paralel hale getirme. Veya kodları daha hızlı çalışacak şekilde optimize etmek. Bazı çocuklar daha hızlı çalışabilmek için kodları GPU / CUDA vb.
• Oldukça fazla bilimsel bilgi işlem, sorun gidermeyi içerir. Genellikle diğer insanların yazdığı kodlar. Belirli donanımlarda neden çöktüğünü anlamak için.
• Genellikle uzmanlar arasında aracılık eden aracısınız. Örneğin, hardcore programcılar, hesaplamaya ihtiyaç duyan ancak çok fazla kod yazamayan biyologlar, sys yöneticileri, ağ guruları, veri merkezlerini yöneten teknisyenler vb.
• Bilimsel Hesaplama adamlarından yeni donanım satın alındığında veya bir bilgi işlem sisteminin mimarisine karar verildiğinde önemli girdiler vermeleri istenebilir. Bu görevlerde Dell / Cray / IBM / Infiniband / Cisco vb.

Umarım bu alanlar hakkında biraz fikir verir!

Son bir tavsiye tavsiyesi (büyük bir tutam tuzla alın!): Hassasiyet ve detay ve kağıt okuma gibi matematik konusunda iyiyseniz ve bireysel zekanın uzun süreler boyunca önemli ve odaklanmış olduğu önemli, odaklanmış bir çabadan sonra ayrıntıları anlamak sonra Sayısal Analiz için çaba harcayın.

Öte yandan, genelci olmaktan hoşlanıyorsanız, alanları değiştirin, sıkı çalışma ile dehayı telafi edin, tüm esnafların bir krikosu olun, bulanık ve belirsiz sık sık çelişkili önerilerle çalışmaya istekli olun, takımlarla çalışmak ve çatışma ile uğraşmak gibi , sıkı teslim tarihleri, MBA'lar vb. ile ilgilenin.

Yine bunu büyük bir tutam tuzla alın. Her insanın durumu özeldir. Ve çoğumuz bu şekilde planladığımız için değil, tesadüf eseri yaptığımız yere indik. :)

Uygulamalı bir matematikçi olmak istiyorsunuz. Bu, mühendislik okullarındaki birçok üniversitede doktora olarak da mevcut olan önemli bir konudur. Deneyimlerime göre, matematik daha önemli bir beceri olsa da, resmi bilgisayar bilimindeki bazı teknik arka plan yardımcı olabilir ve başka bir yerde alamayabilirsiniz. Sadece CS tavşan deliğinden aşağı gitmemeye dikkat edin veya sizi pratik uygulamalardan uzaklaştırma eğiliminde olan CS araştırmaları yapabilirsiniz.

Özel sorunuza cevap vermek için, uygulamalı bir matematikçi sayısal yöntemler ve analizler üzerine araştırma yapacak ve çeşitli alanlarda bilimsel hesaplama yapmak için bilimsel araştırmacılarla olası bir ortak olacaktır. Özellikle bilimsel bilgi işlem yapmak istiyorsanız, hesaplama kimyası, biyofizik, iklim, biyoinformatik gibi bilimsel araştırma disiplinlerine girmek isteyebilirsiniz.