説明者：コンピュータモデルとは何ですか？

コンピュータは、数学、データ、およびコンピュータ命令を使用して、現実世界のイベントの表現を作成します。 彼らはまた、気候システムから町全体の噂の広がりまで、複雑な状況で何が起こっているのか、何が起こるのかを予測することができます。 そして、コンピュータは、人々が何年も待つか、大きなリスクを取ることなく、その結果を吐き出すことができます。

コンピュータモデルを構築する科学者は、彼らが表現することを望むどんな出来事の重要な特徴から始まります。 これらの機能は、誰かが蹴るサッカーの重さかもしれません。 あるいは、それは地域の季節的な気候の典型的な雲の覆いの程度かもしれません。 変更または変化することができる機能は、変数と呼ばれます。

次に、コンピュータモデラーは、これらの機能とその関係を制御するルールを特定します。 研究者はこれらの規則を数学で表現します。

“これらのモデルに組み込まれている数学はかなり単純です—主に加算、減算、乗算、およびいくつかの対数”とJon Lizasoは指摘しています。 彼はスペインのマドリード工科大学で働いています。 （対数は、非常に大きな数値を扱うときに計算を簡素化するために、他の数値のべき乗として数値を表現します。）それでも、一人でやるにはまだあまりにも多くの仕事があります。 「私たちはおそらく何千もの方程式について話しています」と彼は説明します。 （方程式は、2+4=6のように、等しい2つのものを関連付けるために数値を使用する数式です。 しかし、彼らは通常、z=21x–tのように、より複雑に見えます）

2,000の方程式を解くことは、45秒ごとに一つの方程式の割合で一日かかるかもしれません。 そして単一の間違いはあなたの答えの方法を投げるかもしれない。

より難しい数学は、各方程式を解くのに必要な時間を平均10分に引き上げる可能性があります。 あなたが食べて寝るためにいくつかの時間を脱いだ場合、そのレートでは、1,000の方程式を解くことは、ほぼ三週間かかる可能性があります。 そして再び、一つの間違いはすべてを捨てるかもしれません。

これとは対照的に、一般的なラップトップコンピュータは毎秒数十億の操作を実行できます。 そして、わずか一秒で、テネシー州のオークリッジ国立研究所のタイタンのスーパーコンピュータは、20,000兆以上の計算を行うことができます。 （20,000兆はどのくらいですか？ その多くの秒は約634万年に来るだろう！)

コンピュータモデルにはアルゴリズムとデータも必要です。 アルゴリズムは命令の集合です。 彼らは決定を下す方法と計算を行う時期をコンピュータに伝えます。 データは何かについての事実と統計です。

このような計算により、コンピュータモデルは特定の状況について予測することができます。 たとえば、特定のサッカー選手のキックの結果を表示したり、シミュレートしたりすることができます。

コンピュータモデルはまた、動的な状況や変化する変数に対処することができます。 たとえば、金曜日に雨が降る可能性はどれくらいですか？ 気象モデルは、計算を何度も実行し、各要因を1つずつ変更し、さまざまな組み合わせで変更します。 その後、すべての実行からの結果を比較します。

各要因の可能性を調整した後、予測を発行します。 このモデルは、金曜日が近づくにつれて計算を再実行します。

モデルの信頼性を測定するために、科学者はコンピュータにその計算を数千回、あるいは数百万回実行させるかもしれません。 研究者はまた、モデルの予測と彼らがすでに知っている答えを比較することができます。 予測がそれらの答えと密接に一致する場合、それは良い兆候です。 そうでない場合は、研究者は、彼らが逃したものを見つけるために、より多くの作業を行う必要があります。 十分な変数が含まれていないか、間違った変数にあまりにも多く依存していた可能性があります。

コンピュータモデリングは一発ではありません。 科学者たちは、常に現実の世界での実験やイベントからより多くを学んでいます。 研究者は、コンピュータモデルを改善するために、その知識を使用しています。 より良いコンピュータモデルがあればあるほど、より有用になることができます。