نقش علوم مهندسي مبتني بر شبيه‌سازي در توسعه فناوري (قسمت دوم)

The Role of Simulation Based Engineering Science (SBES) in Technology Development(Part 2)

در حالي كه استفاده از شبيه‌سازي‌هاي رايانه اي در علوم مهندسي در حدود نيم قرن پيش شروع شده است، تنها در دهه گذشته نظريه و فناوري شبيه‌سازي اثر عظيمي روي رشته‌هاي مهندسي گذاشته است. اين تغيير قابل ملاحظه به طور اساسي به دليل توسعه‌ علوم محاسباتي و رايانه اي و پيشرفت‌هاي سريع در تجهيزات و سيستم‌هاي آن رخ داده است. قرار گرفتن انبوهي از فناوري‌ها در افقي كه بدون شبيه‌سازي اميدي به درك، توسعه يا بكارگيري آنها وجود ندارد، از ديگر دلايل رخداد تغييرات مذكور است. در اين مقاله، تاثير بالقوه پيشرفت‌هاي علوم مهندسي مبتني بر شبيه‌سازي روي علم و فناوري‌‌ بررسي شده و چالش‌ها و موانع براي پيشرفت هاي بعدي مورد شناسايي قرار مي گيرد. با بكارگيري اين علوم مي‌توان پيشرفت هاي بسيار بزرگي را در جبهه وسيعي مانند پزشكي، علم مواد، امنيت ملي، ساخت، طراحي مهندسي و بسياري موارد ديگر توقع داشت. به دليل طولاني بودن مباحث، مقاله در دو قسمت جداگانه تدوين شد. در قسمت اول، اهميت علوم مهندسي مبتني بر شبيه‌سازي به عنوان يك پيش‌نياز براي علوم و مهندسي فردا مورد بررسي قرار گرفت و برخي از كاربردهاي قابل ملاحظه آن را كه منافع و امتيازات بزرگي را به جامعه ارايه مي‌دهد، توصيف و پيشنهاداتي مطرح شد. در اين قسمت (پاياني) از مقاله، مباحثي مانند بزرگ ترين موانع، چالش‌ها و فرصت‌ها در علوم مهندسي مبتني‌بر شبيه‌سازي، شامل: "چالش مدل سازي و شبيه‌سازي چندمقياسي، روش هاي تعيين عدم اطمينان، معتبرسازي و صحه‌گذاري مدل، سيستم‌هاي شبيه‌سازي پويا، حسگرها، معيارها و شبيه‌سازي‌هاي همگن، چشم‌اندازهاي جديد در نرم‌افزار شبيه‌سازي، ضرورت داده- بزرگ در شبيه‌سازي و نقش تجسم در علوم مهندسي مبتني بر شبيه‌سازي و همچنين الگوريتم‌هاي نسل بعدي و عملكرد محاسباتي" و بالاخره، اثر علوم مهندسي مبتني بر شبيه‌سازي روي سيستم تعليم و تربيت مهندسين، دانشمندان و متخصصين فردا مورد بررسي قرار گرفته است.

Whereas the use of computer simulations in engineering science began over half a century ago, only in the past decade have simulation theory and technology made a dramatic impact across the engineering fields. In this article, we studied the potential impact of advances in Simulation-Based Engineering Science, or SBES, on Science and technology, and Identified major challenges and obstacles for the further advances. In part one, (Due to the large numbers of issues, the article was written in two parts), we considered the significance of SBES as a base for tomorrow’s Science and Engineering, decribed some of the remarkable applications that brings big benefits to society, and made some suggestions. In this part, we surveyed subjects such as challenges, barriers, and opportunities in SBES Research, including 1) The Challenge of Multiscale Modeling and Simulation, 2) Verification, Validation, and Uncertainty Quantification, 3) Dynamic Simulation Systems, Sensors, Measurements, and Heterogeneous Simulations, 4) New Vistas in Simulation Software, 5) The Emergence of Big Data in Simulation and the Role of Visualization in SBES, 6) Next-Generation Algorithms and Computational Performance, and 7) The impact of SBES Education for Tomorrow’s Engineers and Scientists.