نوع مقاله: مقاله ترویجی

نویسندگان

پژوهشکده توسعه تکنولوژی جهاد دانشگاهی

چکیده

در حالی که استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه ای در علوم مهندسی در حدود نیم قرن پیش شروع شده است، تنها در دهه گذشته نظریه و فناوری شبیه‌سازی اثر عظیمی را روی رشته‌های مهندسی گذاشته است. این تغییر قابل ملاحظه اساساً به دلیل توسعه‌ علوم محاسباتی و رایانه ای و پیشرفت‌های سریع در تجهیزات و سیستم‌های آن رخ داده است. دلایل دیگری نیز وجود دارد، برای مثال، انبوهی از فناوری ها در افقی قرار دارد که نمی‌توانیم بدون شبیه‌سازی امید به درک، توسعه، یا به کارگیری آنها داشته باشیم. در این مقاله تأثیر بالقوه پیشرفت‌های علوم مهندسی مبتنی بر شبیه‌سازی روی علم و فناوری‌‌ را بررسی کرده و چالش‌ها و موانع برای پیشرفت های بعدی را مورد شناسایی قرار داده ایم. با به کارگیری این علوم می‌توانیم پیشرفت های بسیار بزرگی را در جبهه وسیعی مانند پزشکی، علم مواد، امنیت ملی، ساخت، طراحی مهندسی و بسیاری موارد دیگر توقع داشته باشیم. به دلیل طولانی بودن مباحث، مقاله در دو قسمت جداگانه تدوین شده است. در این قسمت، اهمیت علوم مهندسی مبتنی بر شبیه‌سازی به عنوان یک پیشنیاز برای علوم و مهندسی فردا را مورد بررسی قرار داده، برخی از کاربردهای قابل ملاحظه آن را که منافع و امتیازات بزرگی را به جامعه ارایه می‌دهد توصیف نموده و پیشنهاداتی را عنوان نموده ایم. در قسمت دوم مقاله مباحثی مانند بزرگ ترین موانع، چالش‌ها و فرصت‌ها در علوم مهندسی مبتنی بر شبیه‌سازی، شامل: "چالش مدل سازی و شبیه‌سازی چندمقیاسی، روش های تعیین عدم اطمینان، معتبرسازی و صحه‌گذاری مدل، سیستم‌های شبیه‌سازی پویا، حسگرها، معیارها و شبیه‌سازی‌های همگن، چشم‌اندازهای جدید در نرم‌افزار شبیه‌سازی، ضرورت داده- بزرگ در شبیه‌سازی و نقش تجسم در علوم مهندسی مبتنی بر شبیه‌سازی و همچنین الگوریتم‌های نسل بعدی و عملکرد محاسباتی" و بالاخره، اثر علوم مهندسی مبتنی بر شبیه‌سازی روی سیستم تعلیم و تربیت مهندسین، دانشمندان و متخصصین فردا مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The role of simulation-based engineering sciences in technology development

چکیده [English]

Whereas the use of computer simulations in engineering science began over half a century ago, only in the past decade simulation theory and technology have made a dramatic impact across the engineering fields. That remarkable change has come about mainly because of developments in the computational and computer sciences and the rapid advances in computing equipment and systems. There are other reasons. For example, a host of technologies are on the horizon that we cannot hope to understand, develop, or utilize without simulation. In this article, we explore the potential impact of advances in Simulation-Based Engineering Sciences (SBES) on science and technology and identifies the challenges and barriers to further advances in SBES. We can expect dramatic advances on a broad front; such as medicine, materials science, homeland security, manufacturing, engineering design, and many others. Because of the lengthy issues, the article is divided into two parts. The first part includes: The importance of SBES, as a priority for tomorrow's science and engineering, some of its remarkable applications having great benefits for the society and some suggestions in this respect. In the second part of the article the subjects such as below are explored: The greatest barriers, challenges, and opportunities in SBES including: "The challenge of multi scale modeling and simulation; the methods of uncertainty quantification, model validation and verification; dynamic simulation systems, sensors, measurements, and heterogeneous simulations; new vistas in simulation software; the emergence of Big Data in simulation, and the role of visualization in SBES; the next-generation algorithms and computational performance", and finally the effect of SBES on educational system for tomorrow's engineers, scientists, and experts

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computer simulation
  • Simulation-Based Engineering Science
  • Technology development
  • physical events prediction
  • mathematical and computational methodologies
  • Uncertainty
  • model validation and verification