Uitleg: Wat is een computermodel?
Computers maken gebruik van wiskundige, gegevens-en computerinstructies om representaties te maken van gebeurtenissen in de echte wereld. Ze kunnen ook voorspellen wat er gebeurt — of wat er kan gebeuren — in complexe situaties, van klimaatsystemen tot de verspreiding van geruchten door een stad. En computers kunnen hun resultaten uitspugen zonder dat mensen jaren moeten wachten of grote risico ‘ s moeten nemen.
de wetenschappers die computermodellen bouwen beginnen met belangrijke kenmerken van welke gebeurtenissen ze ook hopen te vertegenwoordigen. Die functies kunnen het gewicht zijn van een voetbal dat iemand zal schoppen. Of het kan de mate van bewolking zijn die typerend is voor het seizoensgebonden klimaat van een regio. Functies die kunnen veranderen — of variëren-staan bekend als variabelen.
opvoeders en ouders, Meld u aan voor het spiekbriefje
wekelijkse updates om u te helpen wetenschapsnieuws te gebruiken voor studenten in de leeromgeving
vervolgens identificeren de computermodellen regels die deze functies en hun relaties controleren. De onderzoekers drukken die regels uit met wiskunde.”The math built into these models is rather simple — mostly optelling, subtraction, vermenigvuldiging and some logaritms,” notes Jon Lizaso. Hij werkt aan de Technische Universiteit van Madrid in Spanje. (Logaritmen drukken getallen uit als bevoegdheden van andere getallen om berekeningen te vereenvoudigen bij het werken met zeer grote getallen. Toch is er nog steeds te veel werk voor één persoon om te doen. “We hebben het over waarschijnlijk duizenden vergelijkingen”, legt hij uit. (Vergelijkingen zijn wiskundige uitdrukkingen die getallen gebruiken om twee dingen te relateren die gelijk zijn, zoals 2 + 4 = 6. Maar ze zien er meestal ingewikkelder uit, zoals z = 21x-t)
het oplossen van zelfs 2.000 vergelijkingen kan een hele dag duren met het tempo van één vergelijking om de 45 seconden. En een enkele fout kan je antwoord ver van je doel halen.
moeilijker wiskunde zou de tijd die nodig is om elke vergelijking op te lossen kunnen verhogen tot een gemiddelde van 10 minuten. In dat tempo kan het oplossen van 1000 vergelijkingen bijna drie weken duren, als je wat tijd neemt om te eten en te slapen. En nogmaals, één fout zou alles kunnen verpesten.
daarentegen kunnen gewone laptopcomputers miljarden bewerkingen per seconde uitvoeren. In één seconde kan de Titan supercomputer van Oak Ridge National Laboratory in Tennessee meer dan 20.000 biljoen berekeningen doen. (Hoeveel is 20.000 biljoen? Dat aantal seconden zou komen tot ongeveer 634 miljoen jaar!)
een computermodel heeft ook algoritmen en gegevens nodig. Algoritmen zijn sets van instructies. Ze vertellen de computer hoe hij beslissingen moet nemen en wanneer hij berekeningen moet maken. Gegevens zijn feiten en statistieken over iets.
met dergelijke berekeningen kan een computermodel voorspellingen doen over een specifieke situatie. Bijvoorbeeld, het kan tonen, of simuleren, het resultaat van een bepaalde voetballer kick.Computermodellen kunnen ook omgaan met dynamische situaties en veranderende variabelen. Bijvoorbeeld, hoe waarschijnlijk is het om te regenen op vrijdag? Een weermodel zou zijn berekeningen keer op keer uitvoeren, waarbij elke factor één voor één werd veranderd en vervolgens in verschillende combinaties. Daarna zou het de bevindingen van alle runs vergelijken.
na correctie voor de waarschijnlijkheid van elke factor, zou het zijn voorspelling geven. Het model zou ook zijn berekeningen herhalen als vrijdag dichterbij kwam.
om de betrouwbaarheid van een model te meten, kunnen wetenschappers een computer zijn berekeningen duizenden of zelfs miljoenen keren laten uitvoeren. Onderzoekers konden ook de voorspellingen van een model vergelijken met antwoorden die ze al kennen. Als de voorspellingen nauw overeenkomen met die antwoorden, is dat een goed teken. Zo niet, dan moeten onderzoekers meer werk doen om uit te vinden wat ze gemist hebben. Het kan zijn dat ze niet genoeg variabelen bevatten, of te veel vertrouwden op de verkeerde.
computermodellering is geen eenmalige deal. Wetenschappers leren altijd meer van experimenten en gebeurtenissen in de echte wereld. Onderzoekers gebruiken die kennis om computermodellen te verbeteren. Hoe beter computermodellen zijn, hoe nuttiger ze kunnen worden.
