Fysikbaserade

Fysikbaserade metoder är modeller och beräkningsförfaranden som vilar på grundläggande fysiska lagar och principer snarare än enbart empiriska samband. Begreppet används inom många områden där man vill beskriva och förutse verkliga processer på ett sätt som är generellt och reproducerbart över olika förhållanden. Fysikbaserade modeller strävar efter att fånga hur system beter sig genom att använda universella principer istället för endast historiska data.

Principerna bygger ofta på fysikens grundekvationer, såsom bevarande lagar och differentialekvationer, samt konstitutiva relationer som beskriver materialegenskaper. Lösningarna kräver vanligen initial- och randvillkor samt parametrar som måste uppskattas eller mätas. Modellernas noggrannhet och användbarhet beror på hur väl de speglar relevanta fysikaliska mekanismer och hur väl man kan uppskatta de nödvändiga parametrarna.

Användningsområden inkluderar klimat- och vädermodeller, geovetenskap, teknik och biomedicin, samt datorgrafik där fysikbaserade modeller används för att simulera ljus och materialbeteende. Inom datorgrafik används ofta fysikbaserad rendering för realistiskt ljus och ytor, där BRDF, Fresnel-lagar och materialegenskaper som albedo och roughness står i fokus.

Fördelar med fysikbaserade metoder är bättre generalisering och koppling till verkliga mekanismer, vilket underlättar extrapolation till nya förhållanden. Begränsningar innefattar ofta högre beräkningskostnad, behov av detaljerade parametrar och risk för felaktiga antaganden om förenklingar.