La Ingeniería Computacional es una disciplina emergente que se ocupa del desarrollo y aplicación de modelos computacionales para la ingeniería, conocidos como Modelos de Ingeniería Computacional [1] o CEM. La ingeniería computacional utiliza computadoras para resolver problemas de diseño de ingeniería importantes para una variedad de industrias. [2] En este momento, varios enfoques diferentes se resumen bajo el término Ingeniería Computacional, incluido el uso de geometría computacional y diseño virtual para tareas de ingeniería, [3] [4] a menudo combinados con un enfoque basado en simulación [5] En Ingeniería Computacional, Los algoritmos resuelven modelos matemáticos y lógicos [6] que describen desafíos de ingeniería, a veces combinados con algún aspecto de la IA , específicamente el aprendizaje por refuerzo . [7]
En Ingeniería Computacional el ingeniero codifica sus conocimientos mediante estructuración lógica. El resultado es un algoritmo , el Modelo de Ingeniería Computacional, que puede producir muchas variantes diferentes de diseños de ingeniería, basándose en diversos requisitos de entrada. Luego, los resultados se pueden analizar mediante modelos matemáticos adicionales para crear bucles de retroalimentación algorítmica . [8]
Simulaciones de comportamientos físicos relevantes para el campo, a menudo combinadas con computación de alto rendimiento , para resolver problemas físicos complejos que surgen en el análisis y diseño de ingeniería (así como fenómenos naturales ( ciencia computacional ). Por lo tanto, está relacionado con la ciencia e ingeniería computacional , que ha sido descrito como el "tercer modo de descubrimiento" (junto a la teoría y la experimentación) [9] .
En Ingeniería Computacional, la simulación por computadora proporciona la capacidad de crear retroalimentación que sería inaccesible a la experimentación tradicional o donde llevar a cabo investigaciones empíricas tradicionales es prohibitivamente costoso.
La Ingeniería Computacional no debe confundirse con la informática pura , ni con la ingeniería informática , [10] aunque en la Ingeniería Computacional se utiliza un amplio dominio de la primera (p. ej., ciertos algoritmos, estructuras de datos, programación paralela, computación de alto rendimiento) y algunos problemas en este último se puede modelar y resolver con métodos de Ingeniería Computacional (como área de aplicación).
Algoritmos para la resolución de problemas discretos y continuos.
Análisis y visualización de datos.
Fundamentos matemáticos: álgebra lineal numérica y aplicada, problemas de valores iniciales y de frontera, análisis de Fourier, optimización
Ciencia de datos para desarrollar métodos y algoritmos para manejar y extraer conocimiento de grandes datos científicos.
Con respecto a la informática, la programación informática, los algoritmos y la computación paralela juegan un papel importante en la Ingeniería Computacional. El lenguaje de programación más utilizado en la comunidad científica es FORTRAN . [12] Recientemente, C++ y C han aumentado su popularidad frente a FORTRAN. Debido a la riqueza del código heredado de FORTRAN y su sintaxis más simple, la comunidad informática científica ha tardado en adoptar completamente C++ como lengua franca. Debido a su forma muy natural de expresar cálculos matemáticos y sus capacidades de visualización integradas, el lenguaje/entorno propietario MATLAB también se utiliza ampliamente, especialmente para el desarrollo rápido de aplicaciones y la verificación de modelos. Python junto con bibliotecas externas (como NumPy , SciPy , Matplotlib ) ha ganado cierta popularidad como alternativa gratuita y de Copycenter a MATLAB.
Movimiento de código abierto
Propulsor de cohete de 5 kN construido utilizando un modelo de ingeniería computacional utilizando la biblioteca de código abierto PicoGK
Existe una serie de herramientas de software gratuito y de código abierto ( FOSS ) que respaldan la ingeniería computacional.
OpenSCAD se lanzó en 2010 y permite la generación programada de modelos CAD, que pueden formar la base para modelos de ingeniería computacional.
PicoGK es un marco de código abierto para ingeniería computacional que fue lanzado bajo la licencia de código abierto Apache 2.0 en 2023 por LEAP 71, una empresa con sede en Dubai. [13]
Biología y Medicina : simulaciones de plegamiento de proteínas (y otras macromoléculas), bioinformática, genómica, modelado neurológico computacional, modelado de sistemas biológicos (p. ej., sistemas ecológicos), ecografía por TC 3D, imágenes por resonancia magnética, bioredes moleculares, cáncer y control de convulsiones.
Química : cálculo de las estructuras y propiedades de compuestos químicos/moléculas y sólidos, química computacional /quimioinformática, simulaciones de mecánica molecular, métodos químicos computacionales en física del estado sólido, transporte de contaminación química
Ingeniería Nuclear : modelado de reactores nucleares, simulaciones de blindaje radiológico, simulaciones de fusión.
Ingeniería petrolera : modelado de yacimientos de petróleo, exploración de petróleo y gas.
Física : Física computacional de partículas, cálculo automático de interacción o desintegración de partículas, modelado de plasma, simulaciones cosmológicas.
^ "Modelos de ingeniería computacional para el diseño de trajes espaciales mecánicos de contrapresión". 2022-12-21. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2022 . Consultado el 27 de junio de 2023 .
^ "¿Qué es la ingeniería computacional?". www.ae.utexas.edu . Consultado el 20 de septiembre de 2023 .
^ "Área de Investigación: Ingeniería Computacional | Ingeniería Mecánica". yo.stanford.edu . Consultado el 22 de abril de 2023 .
^ "Ingeniería computacional". www.meche.engineering.cmu.edu . Consultado el 22 de abril de 2023 .
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^ Equipo editorial (24 de diciembre de 2021). "¿Qué es la ingeniería computacional? • Guía universitaria". Hito universitario . Consultado el 22 de abril de 2023 .
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^ "Programa de Ingeniería y Ciencias Computacionales: Manual para estudiantes de posgrado" (PDF) . cseprograms.gatech.edu . Septiembre de 2009. Archivado desde el original (PDF) el 14 de octubre de 2014 . Consultado el 8 de abril de 2012 .
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^ "Programas de Posgrado y Pregrado en Ciencias Computacionales". SIAM . Consultado el 23 de mayo de 2020 .
^ "¿Por qué se utiliza mucho fortran en informática científica y no en ningún otro lenguaje?". Puerta de la investigación . Consultado el 23 de mayo de 2020 .
^ "Acerca de PicoGK | LEAP 71". salto71.com . Consultado el 20 de noviembre de 2023 .
enlaces externos
Instituto Oden de Ingeniería y Ciencias Computacionales
Alcance de la ingeniería computacional
Sociedad de Matemática Industrial y Aplicada
Centro Internacional de Ingeniería Computacional (IC2E)
Instituto de Tecnología de Georgia, EE. UU., Programa de maestría y doctorado en ingeniería y ciencias computacionales
El programa de posgrado de la Universidad de Tennessee en Chattanooga
Programa de Maestría y Doctorado en Modelado Computacional de la Universidad Estatal de Río de Janeiro
Ciencia e ingeniería computacional con Scilab
Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE)
