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計算工学は、計算工学モデル[ 1 ]またはCEMとして知られる、工学のための計算モデルの開発と応用を扱う新興分野です。計算工学は、さまざまな産業にとって重要な工学設計問題を解決するためにコンピュータを使用します。[ 2 ]現在、さまざまな異なるアプローチが計算工学という用語の下にまとめられており、工学タスクに計算幾何学と仮想設計を使用すること[ 3 ] [ 4 ]、多くの場合シミュレーション主導のアプローチと組み合わされています[ 5 ]計算工学では、アルゴリズムは工学上の課題を記述する数学的および論理モデル[ 6 ]を解き、場合によってはAIの何らかの側面と組み合わされます[ 7 ]。
計算工学では、エンジニアは自身の知識をコンピュータプログラムに符号化します。その結果、さまざまな入力要件に基づいて、さまざまなエンジニアリング設計のバリエーションを生成できるアルゴリズム、つまり計算工学モデルが生成されます。その後、追加の数学モデルを通じて結果を分析して、アルゴリズムのフィードバックループを作成できます。[ 8 ]
工学解析や設計（および自然現象（計算科学））で発生する複雑な物理的問題を解決するために、高性能コンピューティングと組み合わせられることが多い、当該分野に関連する物理的挙動のシミュレーション。したがって、これは「第三の発見モード」（理論と実験に次ぐ）として説明されている計算科学および工学に関連している。[ 9 ]
計算工学において、コンピュータシミュレーションは、従来の実験では得られないフィードバックを生み出す能力を提供する。あるいは、従来の実証的な調査を実施するには莫大な費用がかかる場合にも対応できる。
計算工学は、純粋なコンピュータ科学やコンピュータ工学と混同されるべきではないが、[ 10 ]前者の広い領域が計算工学で使用されており（例えば、特定のアルゴリズム、データ構造、並列プログラミング、高性能コンピューティング）、後者のいくつかの問題は、計算工学の手法でモデル化および解決することができる（応用分野として）。
計算工学の手法とフレームワークには以下が含まれます。
計算に関しては、コンピュータプログラミング、アルゴリズム、並列計算が計算工学において重要な役割を果たしています。科学コミュニティで最も広く使用されているプログラミング言語はFORTRANです。[ 11 ]最近では、C++とCがFORTRANよりも人気が高まっています。FORTRANには豊富なレガシーコードがあり、構文が単純なため、科学計算コミュニティはC++を共通語として完全に採用するのに時間がかかっています。数学的計算を非常に自然な方法で表現でき、組み込みの視覚化機能があるため、独自の言語/環境であるMATLABも、特に迅速なアプリケーション開発とモデル検証のために広く使用されています。Pythonは、外部ライブラリ（ NumPy、SciPy、Matplotlibなど）とともに、 MATLABの無料かつCopycenterの代替として人気を集めています。
計算工学を支援する、無料かつオープンソースのソフトウェア（ FOSS ）ツールは数多く存在する。
計算工学は、以下のような多様な分野で応用されています。