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Ingeniería computacional

Propulsor de cohete de 5 kN construido utilizando un modelo de ingeniería computacional utilizando la biblioteca de código abierto PicoGK
Simulación de un motor experimental

La ingeniería computacional es una disciplina emergente que se ocupa del desarrollo y la 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 acoplados con un enfoque impulsado por simulación [5] En ingeniería computacional, los algoritmos resuelven modelos matemáticos y lógicos [6] que describen desafíos de ingeniería, a veces acoplados con algún aspecto de IA , específicamente aprendizaje de refuerzo . [7]

En la ingeniería computacional, el ingeniero codifica su conocimiento mediante una estructuración lógica. El resultado es un algoritmo , el modelo de ingeniería computacional, que puede producir muchas variantes diferentes de diseños de ingeniería, en función de diversos requisitos de entrada. Los resultados pueden analizarse a través de modelos matemáticos adicionales para crear bucles de retroalimentación algorítmica . [8]

Simulaciones de comportamientos físicos relevantes para el campo, a menudo acopladas 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 relacionada con la ciencia y la ingeniería computacional , que se ha 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 para la experimentación tradicional o donde llevar a cabo investigaciones empíricas tradicionales es prohibitivamente costoso.

La Ingeniería Computacional no debe confundirse ni con la ciencia informática pura ni con la ingeniería informática , [10] aunque un amplio dominio de la primera se utiliza en la Ingeniería Computacional (por ejemplo, ciertos algoritmos, estructuras de datos, programación paralela, computación de alto rendimiento) y algunos problemas de la segunda pueden modelarse y resolverse con métodos de Ingeniería Computacional (como área de aplicación).

Generalmente se ofrece como programa de maestría o doctorado . [11]

Métodos

Los métodos y marcos de ingeniería computacional incluyen:

En lo que respecta a la informática, la programación informática, los algoritmos y la computación paralela desempeñan 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 en popularidad frente a FORTRAN. Debido a la riqueza del código heredado en FORTRAN y su sintaxis más simple, la comunidad de computación científica ha tardado en adoptar por completo 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 una alternativa gratuita y de Copycenter a MATLAB.

Movimiento de código abierto

Hay una serie de herramientas de software libre y de código abierto ( FOSS ) que apoyan la ingeniería computacional.

Aplicaciones

Una solución numérica a la ecuación de calor en un modelo de carcasa de bomba utilizando el método de elementos finitos .

La ingeniería computacional encuentra diversas aplicaciones, entre ellas:

Véase también

Referencias

  1. ^ "Modelos de ingeniería computacional para el diseño de trajes espaciales de contrapresión mecánica". 21 de diciembre de 2022. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2022. Consultado el 27 de junio de 2023 .
  2. ^ "¿Qué es la ingeniería computacional?". www.ae.utexas.edu . Consultado el 20 de septiembre de 2023 .
  3. ^ "Área de investigación: Ingeniería computacional | Ingeniería mecánica". me.stanford.edu . Consultado el 22 de abril de 2023 .
  4. ^ "Ingeniería computacional". www.meche.engineering.cmu.edu . Consultado el 22 de abril de 2023 .
  5. ^ "Área de investigación: Ingeniería computacional | Ingeniería mecánica". me.stanford.edu . Consultado el 27 de febrero de 2023 .
  6. ^ Personal editorial (24 de diciembre de 2021). "¿Qué es la ingeniería computacional? • College Guidepost". College Guidepost . Consultado el 22 de abril de 2023 .
  7. ^ "¿Qué es la ingeniería computacional?"
  8. ^ Personal editorial (24 de diciembre de 2021). "¿Qué es la ingeniería computacional? • College Guidepost". College Guidepost . Consultado el 22 de abril de 2023 .
  9. ^ "Programa de Ciencias e Ingeniería Computacional: Manual del estudiante de posgrado" (PDF) . cseprograms.gatech.edu . Septiembre de 2009. Archivado desde el original (PDF) el 2014-10-14 . Consultado el 2012-04-08 .
  10. ^ "¿Qué es la ingeniería computacional?". www.ae.utexas.edu . Consultado el 20 de septiembre de 2023 .
  11. ^ "Programas de pregrado y posgrado en ciencias computacionales". SIAM . Consultado el 23 de mayo de 2020 .
  12. ^ "¿Por qué Fortran se usa ampliamente en computación científica y no cualquier otro lenguaje?". ResearchGate . Consultado el 23 de mayo de 2020 .
  13. ^ "Acerca de PicoGK | LEAP 71". leap71.com . Consultado el 20 de noviembre de 2023 .

Enlaces externos