Ландшафт науки меняется. Предыдущие достижения в области высокоскоростных вычислений и аналитических методов позволили создать мощные инструменты для понимания явлений во всех спектрах человеческих исследований. В некоторых научных областях, таких как молекулярная биология и химия, это явление произошло недавно, но быстро.
В 1998 году Нобелевская премия по химии была присуждена Джону А. Поплу и Вальтеру Кону за их инновационную деятельность в области разработки вычислительных методов в квантовой химии. Такая престижная награда приветствовала принятие вычислений в качестве надежного и строгого инструмента для исследования химических явлений.
Использование статистических и математических подходов, основанных на вычислениях, в общем спектре областей, таких как методы Марковской цепи Монте-Карло и искусственные нейронные сети, оказалось необходимым для открытия новых направлений исследований и позволило добиться прогресса в таких разнообразных областях, как изучение происхождения Вселенной в компьютерной астрофизике для понимания кинетики роста зерна в материальных науках.
Винг заявил, что подходы вычислительного мышления станут фундаментальными во всех дисциплинах и что достижения в области вычислений позволят исследователям разработать новые стратегии решения проблем и протестировать новые решения как в виртуальном, так и в реальном мире.
В то время как некоторые области, такие как физика и инженерия, имеют давнее междисциплинарное сотрудничество с вычислительными методологиями, классические подходы к решению проблем в биологии и химии исторически подчеркивали детерминированные системы низкой сложности, игнорируя стохастические и нелинейные проблемы.
Предыдущее сильное смещение в сторону изучения детерминированных систем было в первую очередь практическим, при этом термин "нелинейный" был почти синонимом термина "неразрешимый". Однако природа сама по себе нелинейна и может характеризоваться хаотическим поведением, как это наблюдается в изменении климата; распространении болезней, экологических бедствиях и эволюции.
И математически, и физически детерминированные/линейные системы являются скорее исключением, чем правилом. В последние годы вычислительные методы расширили спектр нелинейных явлений, которые могут быть исследованы с помощью математических и имитационных моделей.
Вольфрам даже провозгласил о появлении нового вида науки, основанной на его вычислительных экспериментах, в новые закономерности природы, утверждая, что такие исследования невозможны без вычислений. Научные области проходят период возрождения экспериментальных подходов, в первую очередь из-за наличия более мощных компьютеров, доступности новых аналитических методов и разработки высокодетальных вычислительных моделей, в которые может быть включен широкий спектр компонентов и механизмов.
Эти достижения, в свою очередь, породили растущую нужду в обучении студентов вычислительным методам и приемам для поддержки быстро меняющегося ландшафта исследований по математике и научным дисциплинам.
