कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग

एक प्रायोगिक इंजन का अनुकरण

Not to be confused with Computer engineering.

कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग एक उभरता हुआ अनुशासन है जो इंजीनियरिंग के लिए कम्प्यूटेशनल मॉडल के विकास और अनुप्रयोग से संबंधित है। इस समय, कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग शब्द के तहत विभिन्न विभिन्न दृष्टिकोणों को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है, जिसमें इंजीनियरिंग कार्यों के लिए कम्प्यूटेशनल ज्यामिति और वर्चुअल डिज़ाइन का उपयोग करना शामिल है, अक्सर सिमुलेशन-संचालित दृष्टिकोण के साथ मिलकर कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग में, एल्गोरिदम गणितीय और तार्किक मॉडल को हल करते हैं जो इंजीनियरिंग चुनौतियों का वर्णन करते हैं, कभी-कभी कृत्रिम होशियारी के कुछ पहलू के साथ मिलकर, विशेष रूप से सुदृढीकरण सीखना कम्प्यूटेशनल अभियंता िंग में इंजीनियर तार्किक संरचना का उपयोग करके अपने ज्ञान को कूटबद्ध करता है। नतीजा एक एल्गोरिदम है जो विभिन्न इनपुट आवश्यकताओं के आधार पर इंजीनियरिंग डिज़ाइन के कई अलग-अलग रूपों का उत्पादन कर सकता है। कलन विधि प्रतिक्रिया बनाने के लिए परिणामों का अतिरिक्त गणितीय मॉडल के माध्यम से विश्लेषण किया जा सकता है। इंजीनियरिंग विश्लेषण और डिजाइन (साथ ही साथ प्राकृतिक घटना (कम्प्यूटेशनल विज्ञान ) में उत्पन्न होने वाली जटिल भौतिक समस्याओं को हल करने के लिए क्षेत्र के लिए प्रासंगिक शारीरिक अनुकरण व्यवहार, अक्सर उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग के साथ मिलकर। इसलिए यह कम्प्यूटेशनल साइंस एंड इंजीनियरिंग रिसर्च जर्नल से संबंधित है। जिसे खोज की तीसरी विधा (सिद्धांत और प्रयोग के बाद) के रूप में वर्णित किया गया है। कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग में, कंप्यूटर सिमुलेशन प्रतिक्रिया बनाने की क्षमता प्रदान करता है जो पारंपरिक प्रयोग के लिए दुर्गम होगा या जहां पारंपरिक अनुभवजन्य पूछताछ करना निषेधात्मक रूप से महंगा है।

कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग को न तो शुद्ध कंप्यूटर विज्ञान के साथ भ्रमित किया जाना चाहिए, न ही कंप्यूटर इंजीनियरिंग के साथ, हालांकि कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग में पूर्व में एक विस्तृत डोमेन का उपयोग किया जाता है (जैसे, कुछ एल्गोरिदम, डेटा संरचनाएं, समानांतर प्रोग्रामिंग, उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग) और बाद में कुछ समस्याएं कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग विधियों (एक आवेदन क्षेत्र के रूप में) के साथ मॉडलिंग और हल किया जा सकता है।

यह आमतौर पर विज्ञान के मास्टर या डॉक्टर ऑफ फिलॉसफी प्रोग्राम के रूप में पेश किया जाता है।

तरीके

कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग विधियों और रूपरेखाओं में शामिल हैं:

• दक्षता हासिल करने के लिए उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग और तकनीकें (कंप्यूटर आर्किटेक्चर, समानांतर एल्गोरिदम आदि में परिवर्तन के माध्यम से)
• कंप्यूटर मॉडल और सिमुलेशन
• असतत और निरंतर समस्याओं को हल करने के लिए एल्गोरिदम
• डेटा का विश्लेषण और विज़ुअलाइज़ेशन
• गणितीय नींव: संख्यात्मक और अनुप्रयुक्त रैखिक बीजगणित, प्रारंभिक और सीमा मूल्य समस्याएं, फूरियर विश्लेषण, अनुकूलन
• बड़े वैज्ञानिक डेटा से ज्ञान को संभालने और निकालने के लिए विकासशील तरीकों और एल्गोरिदम के लिए डेटा_साइंस

कंप्यूटिंग के संबंध में, कंप्यूटर प्रोग्रामिंग, एल्गोरिदम और समानांतर कंप्यूटिंग कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग में प्रमुख भूमिका निभाते हैं। वैज्ञानिक समुदाय में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली प्रोग्रामिंग भाषा फोरट्रान है। हाल ही में, फोरट्रान पर सी ++ और सी की लोकप्रियता में वृद्धि हुई है। फोरट्रान में विरासत कोड की संपत्ति और इसके सरल सिंटैक्स के कारण, वैज्ञानिक कंप्यूटिंग समुदाय पूरी तरह से भाषा के रूप में सी ++ को अपनाने में धीमा रहा है। गणितीय संगणनाओं को व्यक्त करने के अपने बहुत ही स्वाभाविक तरीके और इसकी अंतर्निहित विज़ुअलाइज़ेशन क्षमताओं के कारण, मालिकाना भाषा/पर्यावरण MATLAB का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से तेजी से अनुप्रयोग विकास और मॉडल सत्यापन के लिए। पायथन (प्रोग्रामिंग लैंग्वेज) बाहरी पुस्तकालयों (जैसे कि NumPy, SciPy, Matplotlib) के साथ MATLAB के लिए एक मुफ्त और प्रतिलिपि केंद्र विकल्प के रूप में कुछ लोकप्रियता हासिल की है।

अनुप्रयोग

परिमित तत्व विधि का उपयोग करते हुए एक पंप आवरण गणितीय मॉडल पर ताप समीकरण का एक संख्यात्मक समाधान।

कम्प्यूटेशनल इंजीनियरिंग में विविध अनुप्रयोग मिलते हैं, जिनमें निम्न शामिल हैं:

• अंतरिक्ष इंजिनीयरिंग और मैकेनिकल इंजीनियरिंग: सीएफडी के लिए दहन मॉडल, संरचनात्मक गतिशीलता, कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान गतिशीलता, कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स, कम्प्यूटेशनल ठोस यांत्रिकी, वाहन दुर्घटना सिमुलेशन, बायोमैकेनिक्स, उपग्रहों की प्रक्षेपवक्र गणना
• एस्ट्रोफिजिकल सिस्टम
• युद्धक्षेत्र सिमुलेशन और सैन्य गेमिंग, मातृभूमि सुरक्षा, आपातकालीन प्रतिक्रिया
• जीव विज्ञान और चिकित्सा: प्रोटीन फोल्डिंग सिमुलेशन (और अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स), जैव सूचना विज्ञान, जीनोमिक्स, कम्प्यूटेशनल न्यूरोलॉजिकल मॉडलिंग, जैविक प्रणालियों का मॉडलिंग (जैसे, पारिस्थितिक तंत्र), 3डी सीटी अल्ट्रासाउंड, एमआरआई इमेजिंग, आणविक बायोनेटवर्क, कैंसर और जब्ती नियंत्रण
• रसायन विज्ञान: रासायनिक यौगिकों/अणुओं और ठोस पदार्थों की संरचनाओं और गुणों की गणनाकम्प्यूटेशनल तरल सक्रिय विज्ञान/रसायन विज्ञान, आणविक यांत्रिकी सिमुलेशन, ठोस अवस्था भौतिकी में कम्प्यूटेशनल रासायनिक विधियाँ, रासायनिक प्रदूषण परिवहन
• असैनिक अभियंत्रण : परिमित तत्व विश्लेषण, यादृच्छिक भार वाली संरचनाएं, निर्माण इंजीनियरिंग, जल आपूर्ति प्रणाली, परिवहन/वाहन मॉडलिंग
• नाभिकीय अभियांत्रिकी, विद्युत अभियन्त्रण , और दूरसंचार: वीएलएसआई, कम्प्यूटेशनल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स, सेमीकंडक्टर मॉडलिंग, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक का अनुकरण, ऊर्जा अवसंरचना, आरएफ सिमुलेशन, नेटवर्क
• महामारी विज्ञान: इन्फ्लुएंजा फैल गया
• पर्यावरण इंजीनियरिंग और संख्यात्मक मौसम भविष्यवाणी: जलवायु अनुसंधान, कम्प्यूटेशनल भूभौतिकी (भूकंपीय प्रसंस्करण), प्राकृतिक आपदाओं की मॉडलिंग
• वित्त: व्युत्पन्न मूल्य निर्धारण, जोखिम प्रबंधन
• औद्योगिक इंजीनियरिंग: असतत घटना और मोंटे-कार्लो सिमुलेशन (उदाहरण के लिए रसद और विनिर्माण प्रणालियों के लिए), कतारबद्ध नेटवर्क, गणितीय अनुकूलन
• सामग्री विज्ञान: कांच निर्माण, पॉलिमर और क्रिस्टल
• परमाणु इंजीनियरिंग: परमाणु रिएक्टर मॉडलिंग, विकिरण परिरक्षण सिमुलेशन, संलयन सिमुलेशन
• पेट्रोलियम इंजीनियरिंग: पेट्रोलियम जलाशय मॉडलिंग, तेल और गैस की खोज
• भौतिकी: कम्प्यूटेशनल कण भौतिकी, कण अंतःक्रिया या क्षय की स्वचालित गणना, प्लाज्मा मॉडलिंग, ब्रह्माण्ड संबंधी सिमुलेशन
• यातायात

यह भी देखें

• मॉडलिंग और सिमुलेशन
• व्यावहारिक गणित
• कम्प्यूटेशनल साइंस
• कम्प्यूटेशनल गणित
• कम्प्यूटेशनल तरल सक्रिय
• कम्प्यूटेशनल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स
• उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग
• इंजीनियरिंग गणित
• ग्रैंड चुनौतियां
• संख्यात्मक विश्लेषण
• बहुभौतिकी

बाहरी संबंध

• Oden Institute for Computational Engineering and Sciences
• Scope of Computational engineering
• Society of Industrial and Applied Mathematics
• International Centre for Computational Engineering (IC2E)
• Georgia Institute of Technology, USA, MS/PhD Programme Computational Science & Engineering
• The graduate program for the University of Tennessee at Chattanooga
• Master and PhD Program in Computational Modeling at Rio de Janeiro State University
• Computational Science and Engineering with Scilab
• Internacional Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE)