Компьютерное моделирование сегодня можно найти практически в любой области производства знаний.
Вероятно, наиболее известными являются моделирование методом Монте-Карло и агентоориентированное моделирование.
Типичное моделирование Монте-Карло использует случайные числа для создания стохастической(случайной) модели физического явления. Агентоориентированные модели, напротив, моделируют поведение большого числа независимых агентов, определяемых ими как отдельные лица или коллективы, при выполнении ими действий в ответ на взаимные взаимодействия и изменение внешних условий.
В конечном счете, целью агентоориентированного моделирования является понимание экстренного поведения целых систем. Таким образом моделируются такие разнообразные процессы, как распространение эпидемий, эволюция, транспортные потоки, безработица, реагирование на различные меры кредитно-денежной политики.
Современные компьютерные моделирования охватывают гораздо более широкий спектр методов. Например, в физике, химии или климатологии термин "моделирование" может обозначать компьютерные модели атомов, молекул, связей и т.д.
Некоторые из них основаны на дискретизированных версиях математических законов, которые, как предполагается, управляют рассматриваемыми природными процессами. Другие - это программы, которые не реализуют никаких физически или химически значимых алгоритмов, но воспроизводят поведение системы на феноменологической или статистической основе.
В науках о жизни и медицине компьютерное моделирование принимает различные формы, такие как компьютерные модели клеток, нейронов и мозга, или трехмерные цифровые визуализации, анимации процессов роста, позволяющие проводить эксперименты не только in vivo и in vitro, но и in silico.
С самого начала инженеры и архитекторы пользовались компьютерными программами для проектирования, создания и испытания артефактов - от автомобилей до самолетов и домов до ядерного оружия. Они разработали широкий спектр методов моделирования и визуализации, основанных на дискретизации геометрических поверхностей и твердых тел, которые называются компьютерным моделированием или цифровыми моделями.
В современной популярной культуре индустрия развлечений активно использует компьютерное моделирование и искусственную реальность для разработки компьютерных игр общего пользования или технологий сенсорного погружения.
Несмотря на разнообразие изучаемых дисциплин и разнообразие прикладных программ и вопросов, решаемых с помощью компьютерного моделирования, ученые практически единодушно заявляют, что моделирование представляет собой радикальную инновацию в научной методологии и значительный технический прогресс.
Философы науки одними из первых заявили, что компьютерное моделирование существенно меняет научную практику и методологию. В частности, они обсудили вопрос о том, можно ли рассматривать компьютерное моделирование в качестве новой формы экспериментов и если да, то каким образом. В равной степени, печально известная сложная взаимосвязь между моделированием и симуляцией является предметом давних дебатов.
Ученые в области социальных наук и особенно архитектуры подчеркивают, что компьютерное моделирование является инновационным в этих областях, поскольку оно создает связи между архитектурой, технологией, культурой или общественностью и тем самым открывает новые возможности для сотрудничества.
Критика высказывалась относительно немногими учеными. Но Роман Фригг и Джулиан Рейсс утверждают, что компьютерное моделирование не является фундаментальной новинкой в научно-технологическом ландшафте, оно лишь создает новые версии старых проблем. Вместо того чтобы пытаться точно определить предположительно инновационные аспекты компьютерного моделирования, они выступают за исследование контекстов, в которых имитация играет значимую роль.
Более тонкая точка зрения была высказана Йоханнесом Ленхардом, который рассматривает компьютерное моделирование как новое явление, хотя и в традиционной области математического моделирования.
В своей книге "Изображение и логика" Питер Галисон исследовал появление метода Монте-Карло в контексте разработки водородной бомбы в Лос-Аламосе и его последующее распространение в других областях науки и техники начиная с 1950-х годов. Он утверждал, что машины породили искусственную реальность на грани теории и эксперимента.
Метод Монте-Карло и его реализация на компьютере ENIAC, с этой точки зрения, представляли собой не только парадигматическое моделирование, но и шаблон, на котором впоследствии были построены компьютерные симуляции. Компьютеры и моделирование были изображены Галисоном как уникальный и однородный агент, который, начиная с 1950-х годов, нарушал традиционный порядок эпистемики в науке и технике.
Эта точка зрения, в значительной степени неоспоримая, была принята многими авторами. Особенно это касается популярной сейчас идеи о том, что моделирование возникло из военно-промышленного комплекса. Однако некоторые исследования указывают на необходимость пересмотра и создания более нюансированной картины.
Пол Эдвардс в своей знаменательной книге "Закрытый мир: Компьютеры и Политический дискурс в Америке времен холодной войны" описывает специфическое историческое образование, в котором компьютеры и моделирование играли важную роль в создании "закрытого мира", мировоззрения, которое регулировало международную политику и военные действия США в 1960-х годах. В его рассказе центральное место занимали симуляции, основанные на теории игр и методах оперативных исследований, а также гибридное моделирование взаимодействия человека и машины.
В своем обсуждении сотовых автоматических систем Эвелин Фокс Келлер указывает на разнообразие методов, используемых в биологии в 1940-х годах, как и Габриель Грамельсбергер, в своей исторической реконструкции различия между аналитическим (символическим) и численным подходами к вычислениям.
