Arvutusmodelleerimise

Arvutusmodelleerimise eesmärk on kasutada matemaatilisi, statistilisi ja arvutuslikke mudeleid, et kirjeldada süsteemide käitumist ning teha prognoose. Mudelid võimaldavad mõista keeruliste nähtuste toimimist, katsetada hüpoteese ning toota otsuste tegemist toetanavaid teave, sageli ilma kulukate või riskantsete katseteta. Arvutusmodelleerimine ühendab teooria, andmete analüüsi ja simulatsiooni, et pakkuda selget ja testitavat seletust või ennustust.

Mudeliliigid on sageli mitmekesised. Deteministlikud mudelid annavad sama tulemuse antud sisendi korral; stohastilised mudelid kaasavad tõenäosuslikke komponente. Kontinuumed mudelid kasutavad muutujaid, mis võivad võtta mis tahes väärtusi, diskreetsed mudelid töötlevad eraldi olevaid olekuid või sündmusi. Agen-põhised mudelid kirjeldavad koostöö- või konkurentsiseaduspõhiseid osalejaid ning diskreet-ülesehitusega süsteeme kasutavate mudelite hulka kuuluvad näiteks operatsioonide uuringu ja logistika mudelid.

Tööprotsess hõlmab probleemi sõnastamist; mudeli valikut ja ehitamist; andmete kogumist ja puhastamist; simulatsiooni ning kalkulatsioonide tegemist; mudeli kalibreerimist ja valideerimist; tundlikkuse ja ebakindluse analüüsi; ning tulemuste tõlgendamist ja rakendamist otsuste tegemiseks. Verifikatsioon kontrollib koodi ja algoritmide õigust; valideerimine hindab mudeli vastavust reaalsele maailmale.

Rakendusi leidub paljudes valdkondades: teadus ja inseneeria, ökoloogia, majandus ja rahandus, tervishoid ning epidemioloogia, transport ja logistika, kliimamuutuste uuringud. Populaarsed tööriistad hõlmavad Pythonit, MATLABi, R-i, Modelicat, Simulinki, AnyLogicut ja NetLogo.