Las leyes de las ciencias naturales suelen expresarse mediante varios tipos de ecuaciones matemáticas, y el propósito de la computación científica es encontrar soluciones numéricas a estas ecuaciones. Este tipo de cálculo implica una gran cantidad de cálculos y es difícil de realizar con herramientas de cálculo simples. Antes de la llegada de las computadoras, la investigación científica y el diseño de ingeniería se basaban principalmente en experimentos o experimentos para proporcionar datos, y los cálculos solo desempeñaban un papel de apoyo. Con el rápido desarrollo de las computadoras, se han hecho posibles cálculos cada vez más complejos. El uso de computadoras para cálculos científicos ha traído enormes beneficios económicos. Al mismo tiempo, la ciencia y la tecnología en sí también han experimentado cambios fundamentales: la ciencia y la tecnología tradicionales sólo incluyen dos componentes: teoría y experimentación. Después del uso de las computadoras, la informática se convierte en un tercer componente igualmente importante.
El proceso de cálculo
incluye principalmente tres etapas: establecimiento de modelos matemáticos, establecimiento de métodos de cálculo e implementación informática.
Establecer un modelo matemático es establecer una serie de relaciones cuantitativas para el objeto de estudio, es decir, un conjunto de fórmulas o ecuaciones matemáticas, basadas en las teorías de disciplinas afines. La simplificación razonable de modelos complejos es una medida importante para evitar cálculos excesivos. Los modelos matemáticos generalmente contienen variables continuas, como ecuaciones diferenciales e integrales. No se pueden procesar directamente en una computadora digital. Entonces, primero discretice el problema, es decir, convierta el problema a una forma discreta que contenga un número limitado de incógnitas (como un número limitado de ecuaciones algebraicas) y luego encuentre una solución. La implementación informática incluye una serie de pasos como programación, depuración, operación y análisis de resultados. El desarrollo de la tecnología de software ha proporcionado lenguajes de programación adecuados (como FORTRANALGOL) y otras herramientas de software para la informática científica, lo que ha mejorado enormemente la eficiencia y confiabilidad del trabajo.