Bilim Bilgisayar Modellemesine Güveniyor - Peki Ne Kadar Olursa Ne Olur?

Bilim Bilgisayar Modellemesine Güveniyor - Peki Ne Kadar Olursa Ne Olur?

Penisilin dönüşümünün keşfinden görelilik ve kuantum mekaniği teorilerine kadar bilim, bilgisayarlar olmadan önce bile akıl almaz bir hızla ilerliyordu. Bunun büyük kısmı bilimsel yöntemin sağlamlığına bağlı: bilimsel sonuçlar başka bilim adamları tarafından çoğaltılarak ve genişletilerek doğrulanıyor.

Fakat bilimi yapma şeklimiz değişiyor - şimdi doğayı anlamak için karmaşık bilgisayar modellerine giderek daha fazla güveniyoruz. Ve bu modellerin yeniden üretilmeleri neredeyse imkansız hale geldi - yani bilimin önemli bir mihenk taşına meydan okuyor. Peki bu değişimin gerçek dünyaya yansımaları nelerdir ve bu konuda ne yapabiliriz?

Ön-modern bilim - “doğal felsefe” olarak bilinir - ampirikti. Ampirik bilim, daha sonra test edilebilecek geleceğe yönelik tahminlerde bulunmak için geçmiş gözlemleri kullanır. Tycho Brahe16. yüzyıldan kalma bir Danimarkalı gökbilimci, göklerin bu şekilde doğru ve kapsamlı gözlemlerini yapmayı başardı.

Bununla birlikte, modern bilim teoriktir. Teorik bilim de öngörülerde bulunur, ancak onları önceki gözlemlerden ziyade matematiksel modellerden alır. Isaac Newton'un hareket yasalarını düşünün, örneğin ters kare çekim yasası.

Örneğin, Dünya'nın güneş etrafındaki yörüngesini tanımlayan bir denklem var. Bu denklem, sadece belirli değişkenleri takabileceğiniz ve çözümün nasıl değiştiğini görebileceğiniz bir bilgisayar modeli oluşturmak için kullanılabilir. Gelecekteki bir tarihi takıp o tarihte Dünya'nın konumunu okuyabilirsiniz. Aynı zamanda diğer gezegensel sistemleri modellemek için aynı programı kullanabilirsiniz - hepsi aynı matematiğe dayanır. Yapmanız gereken tek şey farklı kütleleri ve dahil olan vücudun diğer çeşitli özelliklerini tıkamak.

Bu tür matematiksel denklemler uygun olduklarında mükemmeldir - fakat çoğu zaman değildir. Örneğin, “denilen şeyi çözecek basit bir denklem olmadığını biliyoruz”üç vücut sorunu“Etrafında dönen ve birbirini etkileyen üç cismi tarif ediyor - ay, Dünya ve güneş gibi.

Mevcut bilimin çoğu daha karmaşık sistemlerle uğraşmaktadır ve benzer şekilde kesin çözümlere sahip değildir. Bu modellerin bir sistemin bir andan diğerine nasıl değiştiğini açıklayan “hesaplamalı” olması gerekir. Ancak, gelecekteki bir zamanda kesin durumu belirlemenin, evrimini bu şekilde “simüle etmekten” başka yolu yoktur. Hava durumu tahminleri bilinen bir örnektir; 1950'lerde bilgisayarların ortaya çıkmasına kadar, gelecekteki hava durumunu gerçekten olduğundan daha hızlı bir şekilde tahmin etmek imkansızdı.

Mevcut bilim tipik olarak karmaşık bir sistemi tanımlayan matematiksel bir model oluşturmaktan sonra bunu bir hesaplama simülasyonuna dönüştürmek ve modeli doğrulamak için tahminler yapmak için simülasyonu çalıştırmaktan oluşur.

Modelleme başarısız olduğunda

Modelleme, bilimsel alanlarda - astrofizikten ve iklim tahmini biyoinformatik ve ekonomi. Ama orada artan tartışma Bu bilimin üreme yoluyla doğrulamak zor olduğu gerçeği hakkında.

Basitçe deneysel yöntemleri kelimelerle tanımlamanın yeterli olmadığı ortaya çıktı. Bu kısmen, İngilizce gibi doğal dillerin hesaplamaları tam olarak tanımlayamayacak kadar belirsiz olmasından kaynaklanmaktadır. Sonuçta, programcıların programlama dillerini kullanmasının bir nedeni var. Yazılım geliştirmedeki en büyük zorluklardan biri belirsiz gereklilikleri davranış biçiminin kesin özelliklerine dönüştürmektir.

İnsanlar - hatta bilim adamları - sonuçta yanılabilir. Herhangi bir bilgiyi bir programa dönüştürmek neredeyse her zaman kaçınılmaz olan hataları ortaya çıkarır. Örneğin, birçok bilim adamı, sağlamlık için değil, kullanım kolaylığı için tasarlanmış elektronik tablolar gibi veri araştırma araçlarına güvenmektedir. Herhangi bir uyarı vermeden bir elektronik tablodaki yanlış hücre aralığını toplamak çok kolaydır. Bu biriydi metodolojik kusurlar ABD Cumhuriyetçi Partisi'nin kemer sıkma politikalarını temel aldığı bir bildiride.

Benzer şekilde bir yeni bir çalışma ABD'deki Enron soruşturması sırasında halka açılan 15,770 elektronik tablolarında Enron, en az bir formül içeren elektronik tabloların% 24'inin boş hücrelerin eklenmesi gibi belirgin hatalara sahip olduğunu gösterdi.

Doğa bilimlerinde Mars İklim GözlemcisiMars'taki iklimi incelemek için 1998'te başlatılan bir uzay sondası bir yıl sonra kaybedildi, çünkü kontrol yazılımının bir kısmı yanlışlıkla metrik birimler yerine emperyalist kullanıyordu. Bir başka çalışmada Aynı jeoloji deneyinin dokuz bağımsız uygulamasının - aynı veri setini, algoritmaları ve programlama dilini kullanarak - elde edilen sonuçlarda çok az bir anlaşma olduğunu göstermiştir.

Dahası, bir araştırma makalesinin okuyucusu yazarın kesin anlamını başarılı bir şekilde yorumlayabilse ve daha sonra hatasız bir şekilde bir programa çevirebilse bile, uygulamanın zorlukları vardır. Özellikle zorlu bir sorun sınıfı, bilgisayarların sayıları nasıl ele almasından kaynaklanmaktadır: 42 ve -17 gibi tamsayıları mükemmel doğrulukla değiştirebilmelerine rağmen, π≈3.14 ve √2≈1.414 gibi gerçek sayıları yönetmek için standart teknikler yalnızca yaklaşık doğruluğa izin verir. Bu yaklaşımlar, aynı değeri hesaplamanın açıkça eşdeğer yollarının olabileceği anlamına gelir. farklı sonuçlar elde etmek.

Peki ne yapılabilir? Uzman yazılım geliştiriciler bile doğru yazılımı güvenilir bir şekilde üretemiyorsa, bilim adamları gibi amatör programcılar için ne umut var?

Bir çalışma satırı, her ikisinin de ekonomik piyasalardaki ajanların davranışı veya ilaçların hücreler arasında yayılması gibi belirli bir problem sınıfına uyarlanmış “alana özgü” programlama dillerini tasarlamak için araçlar üretmektir. Bu, uzmanları, dolaylı olarak genel amaçlı bir programlama dilinde kodlamak yerine hesaplamaları doğrudan tanıdık terimlerle tanımlamayı çok daha kolay hale getirmeyi amaçlar.

İkinci bir yaklaşım, programlar için daha etkileyici fakat yine de kullanıcı dostu “tip sistemler” tasarlamaya çalışmaktadır. Bunlar, elektronik tablolardaki boş hücreler gibi “saçma” hataları yakalamayı ya da farklı birimlerdeki değerleri karıştırmayı kolaylaştırır. Yine de tüm mantık hatalarını ekarte edemez. Üçüncü bir satır ise, kesin bir aritmetik için kullanılabilir kod kütüphaneleri geliştirerek, yaklaşım problemlerinden kaçınılmasıdır.

Bu yaklaşımların problemin ilerlemesine yardımcı olma veya en azından riskin bir kısmını ortadan kaldırma konusunda her türlü şansı vardır. Ne de olsa, dünya bilime ve bilim insanlarının bilgisayarlara ihtiyacı var - bu durumun yakın zamanda değişmesi beklenmiyor.

Yazar hakkında

Jeremy Gibbons, Bilgisayar Profesörü, Oxford Üniversitesi. Programlama Dilleri araştırma teması başkanı.

Bu makale, ilk sohbet göründü

İlgili Kitap:

İç Pazar

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

InnerSelf'i takip et

facebook simgesitwitter simgesiyoutube simgesiinstagram simgesipintrest simgesirss simgesi

 E-posta ile son alın

Haftalık Dergi Günlük İlham

KANIT

Ölü beyaz çimenlerle çevrili mavi su
Harita, ABD genelinde 30 yıllık aşırı kar erimesini takip ediyor
by Mikayla Mace-Arizona
Son 30 yıldaki aşırı kar erimesi olaylarının yeni haritası, hızlı erimeyi sağlayan süreçleri netleştiriyor.
Suya yansıyan güneş ayarı ile mavi suda beyaz deniz buzu
Dünyanın donmuş bölgeleri yılda 33 bin mil kare küçülüyor
by Teksas A & M Üniversitesi
Dünyanın kriyosferi yılda 33,000 mil kare (87,000 kilometre kare) küçülüyor.
rüzgar türbinleri
Tartışmalı bir ABD kitabı, Avustralya'da iklim inkarını besliyor. Temel iddiası doğru, ancak alakasız
by Ian Lowe, Fahri Profesör, Fen Fakültesi, Griffith Üniversitesi
Geçen hafta muhafazakar Avustralyalı yorumcu Alan Jones'un hakkında tartışmalı bir kitabı savunduğunu görünce kalbim sıkıştı…
görüntü
Reuters'in Sıcak İklim bilimcileri Listesi coğrafi olarak çarpık: bu neden önemli?
by Nina Hunter, Doktora Sonrası Araştırmacı, KwaZulu-Natal Üniversitesi
Reuters'in “dünyanın en iyi iklim bilimcileri”nin yer aldığı Sıcak Listesi, iklim değişikliği camiasında bir sese neden oluyor. Reuters…
Bir kişi mavi suda elinde bir kabuk tutar.
Eski mermiler, yüksek CO2 seviyelerinin geri dönebileceğini ima ediyor
by Leslie Lee-Texas A&M
Araştırmacılar, derin deniz tabanından tortu çekirdeklerinde bulunan küçük organizmaları analiz etmek için iki yöntem kullanarak tahmin ettiler…
görüntü
Matt Canavan, soğuk havanın küresel ısınmanın gerçek olmadığı anlamına geldiğini öne sürdü. Bunu ve diğer 2 iklim efsanesini bastırıyoruz
by Nerilie Abram, Profesör; ARC Gelecek Üyesi; ARC İklim Aşırılıkları Mükemmeliyet Merkezi Baş Araştırmacısı; Avustralya Ulusal Üniversitesi, Antarktika Biliminde Avustralya Mükemmeliyet Merkezi Müdür Yardımcısı
Senatör Matt Canavan, dün bölgesel Yeni Güney'deki karlı manzaraların fotoğraflarını tweetlediğinde birçok göz küresi gönderdi…
Ekosistem nöbetçileri okyanuslar için sesli alarm veriyor
by Tim Radford
Deniz kuşları, deniz kaybını uyaran ekosistem bekçileri olarak bilinir. Sayıları azaldıkça, zenginlikleri de düşebilir…
Deniz Su Samurları Neden İklim Savaşçılarıdır?
Deniz Su Samurları Neden İklim Savaşçılarıdır?
by Zak Smith
Deniz su samurları, gezegendeki en sevimli hayvanlardan biri olmanın yanı sıra sağlıklı, karbon emici yosunların korunmasına yardımcı olur…

SON VİDEOLAR

Büyük İklim Göçü Başladı
Büyük İklim Göçü Başladı
by Super User
İklim krizi, evleri giderek daha fazla yaşanmaz hale geldikçe dünyanın dört bir yanında binlerce kişiyi kaçmaya zorluyor.
Son Buz Devri bize 2 Temperature Sıcaklık Değişimi Hakkında Neden Bakım Yapmamız Gerektiğini Anlatıyor
Son Buz Devri bize 2 Temperature Sıcaklık Değişimi Hakkında Neden Bakım Yapmamız Gerektiğini Anlatıyor
by Alan N Williams ve diğ.
Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından yapılan son raporda, önemli bir düşüş olmadan ...
Dünya Milyarlarca Yıl Yaşanabilir Kaldı - Tam Olarak Ne Kadar Şanslı Olduk?
Dünya Milyarlarca Yıl Yaşanabilir Kaldı - Tam Olarak Ne Kadar Şanslı Olduk?
by Toby Tyrrell
Homo sapiens'i üretmek evrimin 3-4 milyar yılını aldı. Eğer iklim bunda bir kez tamamen çökmüş olsaydı ...
12,000 Yıl Önce Hava Durumunun Haritasını Çıkarmak İklim Değişikliğinin Gelecekteki Tahminine Nasıl Yardımcı Olabilir
12,000 Yıl Önce Hava Durumunun Haritasını Çıkarmak İklim Değişikliğinin Gelecekteki Tahminine Nasıl Yardımcı Olabilir
by Brice Bölgesi
Yaklaşık 12,000 yıl önceki son buzul çağının sonu, Younger Dryas adı verilen son bir soğuk evre ile karakterize edildi.
Hazar Denizi Bu Yüzyılda 9 Metre Veya Daha Fazla Düşecek
Hazar Denizi Bu Yüzyılda 9 Metre Veya Daha Fazla Düşecek
by Frank Wesselingh ve Matteo Lattuada
Kıyıda, denize baktığınızı hayal edin. Önünüzde 100 metrelik çorak kum yatıyor ki ...
Venüs Bir Kez Daha Dünya Benziyordu, Ama İklim Değişikliği Onu Yaşanmaz Hale Getirdi
Venüs Bir Kez Daha Dünya Benziyordu, Ama İklim Değişikliği Onu Yaşanmaz Hale Getirdi
by Richard Ernst
Kardeş gezegenimiz Venüs'ten iklim değişikliği hakkında çok şey öğrenebiliriz. Venüs'ün şu anda yüzey sıcaklığı ...
Beş İklim İnançsızlığı: İklim Yanlış Bilgisinde Çarpışma Kursu
Beş İklim İnancı: İklim Yanlış Bilgilendirmesinde Çarpışma Kursu
by John Cook
Bu video, gerçeklerle ilgili şüphe uyandırmak için kullanılan temel argümanları özetleyen, iklimle ilgili yanlış bilgi üzerine yoğun bir kurstur ...
Kuzey Kutbu 3 Milyon Yıldır Bu Kadar Sıcak Değil ve Bu Gezegen İçin Büyük Değişiklikler Demektir
Kuzey Kutbu 3 Milyon Yıldır Bu Kadar Sıcak Değil ve Bu Gezegen İçin Büyük Değişiklikler Demektir
by Julie Brigham-Grette ve Steve Petsch
Her yıl Arktik Okyanusu'ndaki deniz buzu örtüsü eylül ayının ortasında alçak bir noktaya iniyor. Bu yıl sadece 1.44 ...

EN SON MAKALELER

yeşil enerji2 3
Orta Batı için Dört Yeşil Hidrojen Fırsatı
by Hıristiyan Tae
Bir iklim krizini önlemek için, ülkenin geri kalanı gibi Ortabatı'nın da ekonomisini tamamen karbondan arındırması gerekecek…
ug83qrfw
Tepki Talebinin Önündeki Büyük Engelin Sona Ermesi Gerekiyor
by John Moore, Yeryüzünde
Federal düzenleyiciler doğru olanı yaparsa, Ortabatı'daki elektrik müşterileri yakında para kazanabilirken…
iklim için dikilecek ağaçlar2
Şehir Hayatını İyileştirmek İçin Bu Ağaçları Dikin
by Mike Williams-Rice
Yeni bir araştırma, şehirleri güzelleştirmeye yardımcı olacak 17 "süper ağaç" arasında canlı meşeler ve Amerikan çınarlarını şampiyon yapıyor...
kuzey denizi deniz yatağı
Rüzgarlardan Yararlanmak İçin Deniz Dibi Jeolojisini Neden Anlamalıyız?
by Natasha Barlow, Leeds Üniversitesi Kuvaterner Çevresel Değişim Doçenti
Sığ ve rüzgarlı Kuzey Denizi'ne kolay erişimle kutsanmış herhangi bir ülke için, açık deniz rüzgarı, ağlarla buluşmanın anahtarı olacaktır…
Dixie Fire, tarihi Greenville, California'yı yok ederken orman kasabaları için 3 orman yangını dersi
Dixie Fire, tarihi Greenville, California'yı yok ederken orman kasabaları için 3 orman yangını dersi
by Bart Johnson, Peyzaj Mimarlığı Profesörü, Oregon Üniversitesi
Sıcak, kuru dağ ormanlarında yanan bir orman yangını, 4 Ağustos'ta California, Greenville'deki Gold Rush kasabasını süpürdü.
Çin, Kömür Gücünü Sınırlandıran Enerji ve İklim Hedeflerini Karşılayabilir
Çin, Kömür Gücünü Sınırlandıran Enerji ve İklim Hedeflerini Karşılayabilir
by Alvin Lin
Nisan ayında Liderin İklim Zirvesi'nde Xi Jinping, Çin'in “kömür yakıtlı enerjiyi sıkı bir şekilde kontrol edeceğini…
Ölü beyaz çimenlerle çevrili mavi su
Harita, ABD genelinde 30 yıllık aşırı kar erimesini takip ediyor
by Mikayla Mace-Arizona
Son 30 yıldaki aşırı kar erimesi olaylarının yeni haritası, hızlı erimeyi sağlayan süreçleri netleştiriyor.
Bir yol boyunca park etmiş itfaiyeciler turuncu gökyüzüne bakarken bir uçak orman yangınına kırmızı yangın geciktirici damlatıyor
Model, 10 yıllık orman yangını patlamasını ve ardından kademeli düşüşü öngörüyor
by Hannah Hickey-U. Washington
Orman yangınlarının uzun vadeli geleceğine bir bakış, başlangıçta kabaca on yıllık bir orman yangını faaliyeti patlamasını öngörüyor,…

 E-posta ile son alın

Haftalık Dergi Günlük İlham

Yeni Tutumlar - Yeni Olanaklar

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | İç Pazar
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Yayınları. Her hakkı saklıdır.