计算机模拟

计算机模拟是在计算机上执行的数学建模过程，旨在预测现实世界或物理系统的行为或结果。由于它们可以检查所选数学模型的可靠性，因此计算机仿真已成为许多物理（计算物理）、天体物理学、气候学、化学、生物学和制造业以及人类系统中自然系统数学建模的有用工具。经济学、心理学、社会科学、保健和工程。系统的仿真表示为系统模型的运行。它可用于探索和获得对新技术的新见解，并估计对于分析解决方案而言过于复杂的系统的性能。

通过运行可以很小的计算机程序来实现计算机模拟，这些程序可以在小型设备上几乎立即运行，或者可以在基于网络的计算机组上运行数小时或数天的大型程序。计算机模拟所模拟的事件规模远远超过了使用传统的纸笔数学模型的任何可能性（甚至是可以想象的）。其他示例包括一个10亿原子的材料变形模型；在2005年建立了一个264万原子模型的所有活生物体（核糖体）的复杂蛋白质生产细胞器；2012年生殖器支原体 生命周期的完整模拟；以及EPFL（瑞士）的“蓝脑”项目始于2005年5月，目的是创建整个人类大脑的xxx个计算机模拟，直至分子水平。

科学中计算机模拟类型的通用示例，这些示例是从基本的数学描述中得出的：

• 数值模拟微分方程不能解析地求解，涉及连续系统，例如在现象理论物理宇宙学，流体动力学（例如，气候模式、道路噪声模型、巷道空气扩散模型），连续介质力学和化学动力学落入本类别。
• 一个随机仿真，通常用于其中事件发生离散系统概率，并且不能直接与微分方程（这是一个描述离散的上述意义的模拟）。此类现象包括遗传漂移、生化或具有少量分子的基因调控网络。
• 为了模拟纳米材料的热弹性和热力学性质，对纳米材料在多尺度上对施加的力的响应进行了多粒子模拟。用于这种模拟的技术是分子动力学、分子力学、蒙特卡洛方法和Multiscale Green函数。

• 基于大量的输入配置文件，如平衡的预测的聚集统计模拟温度的接收水域，允许的色域气象数据是用于特定区域的输入。这项技术是为热污染预测而开发的。
• 基于代理的模拟已经有效地用于生态，它通常被称为“基于个体的造型”，而且这在药物的个体差异不能被忽略的情况下，例如使用人口动态的鲑鱼和鳟鱼（最纯粹的数学模型假设所有鳟鱼的行为都一样）。
• 时间步进动态模型。在水文中，有几种这样的水文运输模型，例如美国环境保护署为河流水质预测开发的SWMM和DSSAM模型。
• 计算机模拟也已被用来对人类认知和行为理论（例如ACT-R）进行正式建模。
• 利用分子建模进行药物发现的计算机模拟。
• 计算机模拟来模拟哺乳动物细胞中的病毒感染。
• 计算机模拟，用于研究有机分子研磨过程中通过机械化学对键的选择性敏感性。
• 计算流体动力学模拟用于模拟流动的空气，水和其他流体的行为。使用一维、二维和三维模型。一维模型可能会模拟管道中水锤的影响。可以使用二维模型来模拟飞机机翼横截面上的阻力。三维模拟可能会估算大型建筑物的供暖和制冷需求。
• 对统计热力学分子理论的理解是理解分子溶液的基础。在发展潜力分布定理（PDT）使得这一复杂问题被简化到分子理论的朴实的演讲。

科学中使用的著名计算机模拟有时甚至是有争议的模拟包括：Donella Meadows的《World3用于增长的极限》，James Lovelock的 Daisyworld和Thomas Ray的Tierra。

在社会科学中，计算机模拟是数据渗透方法所建立的五个分析角度的组成部分，还包括定性和定量方法，文献综述（包括学术论文）以及专家访谈，其中形成数据三角剖分的扩展。当然，与任何其他科学方法一样，复制是计算建模的重要组成部分。