Ngôn ngữ tốt nhất cho mô hình vật lý là gì?

Question

Tôi đã được ra khỏi mô hình biz, vì vậy để nói chuyện, trong một thời bây giờ. Khi tôi còn học đại học, hầu hết các mô hình tôi làm việc đều được viết bằng FORTRAN, điều tôi chưa bao giờ thích. Tôi đang tìm cách trở lại khoa học, vì vậy tôi tự hỏi liệu có những ngôn ngữ hiện đại với các tính năng phù hợp cho loại ứng dụng này hay không. Bạn sẽ coi đây là ngôn ngữ tối ưu để mô phỏng các hệ thống vật lý phức tạp?

Answer 1

Tôi nghĩ có thể cho rằng FORTRAN vẫn chiếm ưu thế khi giải quyết các vấn đề quy mô lớn trong vật lý, miễn là chúng ta đang nói về tính toán nối tiếp.

Tôi biết rằng việc song song đang thay đổi trò chơi. Tôi ít chắc chắn về việc có hoặc không song song các phiên bản của LINPACK và các gói đại số tuyến tính khác vẫn được viết bằng FORTRAN.

Rất nhiều kỹ sư đang sử dụng MATLAB và Mathematica những ngày này, vì chúng kết hợp các khả năng số và đồ họa.

Tôi cũng chỉ ra rằng có sự khác biệt giữa công cụ tính toán và hiển thị. Trước đây có thể vẫn được viết bằng FORTRAN, nhưng sau này có thể đang sử dụng nhiều ngôn ngữ hiện đại hơn và OpenGL.

Tôi cũng không chắc chắn về việc có bao nhiêu người mẫu đã lọt vào sinh học. Vật lý hóa học có thể là một động vật rất khác nhau hoàn toàn.

Nếu bạn viết một gói đại số tuyến tính song song tuyệt vời trong Scala hoặc F # hoặc Haskell hoạt động tốt, thế giới sẽ đánh bại đường dẫn đến cửa của bạn.

Answer 2

Trong khi chắc chắn Fortran là người cai trị tuyệt đối cho điều này, Python đang được sử dụng ngày càng chính xác cho mục đích này. Trong khi rất khó để nói đó là chương trình TỐT NHẤT cho điều này, tôi đã tìm thấy python khá hữu ích cho mô phỏng vật lý và giáo dục vật lý.

Answer 3

Python + Matplotlib + NumPy + α

Answer 4

Ngoài ra còn có rất nhiều khả năng với MATLAB. Đặc biệt là khi interfacing mô phỏng của bạn với phần cứng, hoặc nếu bạn cần kết quả của bạn hình dung.

Answer 5

Cộng đồng vật lý năng lượng hạt nhân/hạt/năng lượng cao đã di chuyển rất nhiều về phía C++ (một phần do ROOT và Geant4), với một số quan tâm đến Python (vì nó có liên kết ROOT). Tuy nhiên, bạn sẽ lưu ý rằng đây là phụ thuộc kỷ luật phụ ... "vật lý" và "mô hình hóa" là lớn, chủ đề rộng, do đó không có câu trả lời nào.

Answer 6

Nó phụ thuộc vào nhiệm vụ

• C++ rất giỏi cấu trúc dữ liệu phức tạp, nhưng nó là xấu tại slicing và nhân ma trận. (Nhiệm vụ này làm bạn mất nhiều thời gian để viết vòng lặp.)
• FORTRAN có ký pháp tốt để cắt và nhân ma trận, nhưng nó là vụng về để tạo cấu trúc dữ liệu phức tạp như đồ thị và danh sách liên kết.
• Python/scipy có một ký hiệu tốt đẹp cho mọi thứ, nhưng python là một ngôn ngữ interepreted, do đó, nó là chậm tại một số nhiệm vụ.
• Một số người quan tâm đến các ngôn ngữ như CUDA cho phép bạn sử dụng GPU để tăng tốc độ mô phỏng của mình.

Trong cộng đồng động lực học phân tử C++ có vẻ là phổ biến, vì bạn cần cấu trúc dữ liệu hơi phức tạp để biểu thị hình dạng của các phân tử.

Answer 7

Modelica là ngôn ngữ chuyên biệt để lập mô hình (và mô phỏng) hệ thống vật lý. OpenModelica là một triển khai mã nguồn mở của Modelica.

Answer 8

Tôi sẽ kêu gọi bằng Python nhưng bạn cũng nên xem R cho bất kỳ công việc thống kê nào mà bạn có thể cần làm. Bạn thực sự nên hỏi thêm về những gói mà ngôn ngữ sử dụng thay vì ngôn ngữ.

Answer 9

Python rất phổ biến trong số những người theo định hướng khoa học, như Matlab. Vấn đề với những điều này là chúng đều rất chậm (để chạy). Nếu bạn muốn thực hiện các mô phỏng lớn có thể mất vài phút/giờ/ngày, bạn sẽ phải chọn một ngôn ngữ khác.

Miễn là bạn đang chọn ngôn ngữ cho tốc độ, hãy hút nó lên và sử dụng C/C++, có thể với CUDA tùy theo nhu cầu của bạn.

Suy nghĩ cuối cùng: nếu bạn mất hai ngày để viết và gỡ lỗi mô hình của bạn bằng C, và mã kết quả mất 10 phút để chạy thay vì một giờ, bạn có thực sự lưu bất kỳ lúc nào không?