Ilmu Bergantung Pada Komputer Pemodelan - Jadi Apa Yang Terjadi Ketika Hal Goes Salah?

Ilmu Bergantung Pada Komputer Pemodelan - Jadi Apa Yang Terjadi Ketika Hal Goes Salah?

Dari penemuan penicillin yang berubah menjadi teori relativitas dan mekanika kuantum, sains berkembang dengan kecepatan yang membingungkan bahkan sebelum ada komputer. Sebagian besar dari ini adalah ke robustness dari metode ilmiah: hasil ilmiah divalidasi dengan direplikasi dan diperluas oleh ilmuwan lain.

Tapi cara kita melakukan sains berubah - sekarang kita semakin bergantung pada model komputer yang kompleks untuk memahami alam. Dan ternyata model-model ini hampir mustahil untuk diproduksi ulang - yang berarti batu ujian penting dari ilmu pengetahuan sedang ditantang. Jadi, apa dampak dunia nyata dari perubahan ini dan apa yang bisa kita lakukan?

Ilmu pra-modern - yang dikenal sebagai "filsafat alam" - bersifat empiris. Ilmu empiris menggunakan pengamatan masa lalu untuk membuat prediksi tentang masa depan, yang kemudian dapat diuji. Tycho Brahe, astronom Denmark 16 abad, berhasil melakukan observasi yang akurat dan menyeluruh terhadap langit dengan cara ini.

Ilmu pengetahuan modern, bagaimanapun, adalah teori. ilmu teoritis juga membuat prediksi, tetapi berasal mereka dari model matematika dan bukan dari pengamatan sebelumnya. Pikirkan hukum Isaac Newton tentang gerak, seperti hukum kuadrat terbalik gravitasi.

Misalnya, ada persamaan yang menggambarkan orbit Bumi di sekitar matahari. Persamaan ini dapat digunakan untuk membangun model komputer dimana Anda bisa memasukkan variabel tertentu dan melihat bagaimana solusi berubah. Anda bisa saja memasang tanggal yang akan datang dan membacakan posisi Bumi pada tanggal tersebut. Anda juga bisa menggunakan program yang sama untuk memodelkan sistem planet lain - semuanya didasarkan pada matematika yang sama. Yang harus Anda lakukan adalah memasang berbagai massa dan berbagai sifat tubuh lainnya yang terlibat.

Persamaan matematika seperti itu bagus bila tersedia - namun seringkali tidak. Sebagai contoh, kita tahu bahwa tidak ada persamaan sederhana yang memecahkan apa yang disebut "Masalah tiga tubuh", Yang menggambarkan tiga badan mengorbit di sekitar dan mempengaruhi satu sama lain dengan gaya gravitasi - seperti bulan, bumi dan matahari.

Sebagian besar sains saat ini berhubungan dengan sistem yang lebih rumit lagi, dan sama sekali tidak memiliki solusi yang tepat. Model seperti itu harus "komputasi" - menggambarkan bagaimana sebuah sistem berubah dari satu instan ke yang berikutnya. Tapi tidak ada cara untuk menentukan keadaan pastinya pada suatu waktu di masa depan selain dengan "mensimulasikan" evolusinya dengan cara ini. Peramalan cuaca adalah contoh yang akrab; Sampai munculnya komputer di 1950, tidak mungkin memprediksi cuaca di masa depan lebih cepat daripada yang sebenarnya terjadi.

Ilmu pengetahuan saat ini biasanya terdiri dari merancang model matematis yang menggambarkan sistem yang rumit, kemudian mengubahnya menjadi simulasi komputasi, dan menjalankan simulasi untuk membuat prediksi untuk memvalidasi model.

Saat pemodelan gagal

Pemodelan digunakan di seluruh bidang sains - mulai dari astrofisika dan prediksi iklim untuk bioinformatika dan ekonomi. Tapi ada meningkatkan perdebatan tentang fakta bahwa sains ini sulit untuk divalidasi melalui reproduksi.

Ternyata yang hanya menggambarkan metode eksperimental dalam kata-kata saja tidaklah cukup. Itu sebagian karena bahasa alami seperti bahasa Inggris terlalu samar untuk menggambarkan perhitungan secara tepat. Bagaimanapun, ada alasan mengapa programmer menggunakan bahasa pemrograman. Salah satu tantangan terbesar dalam pengembangan perangkat lunak adalah mengubah persyaratan yang samar menjadi spesifikasi perilaku yang tepat.

Manusia - bahkan ilmuwan - bagaimanapun juga akan lenyap. Mengubah informasi apapun menjadi sebuah program hampir selalu memperkenalkan bug di sepanjang jalan. Sebagai contoh, banyak ilmuwan bergantung pada alat eksplorasi data seperti spreadsheet, yang dirancang untuk kemudahan penggunaan dan bukan untuk ketahanan. Sangat mudah untuk meringkas rentang sel yang salah dalam spreadsheet, tanpa mendapat peringatan. Ini adalah salah satu dari kelemahan metodologis dalam sebuah makalah yang digunakan oleh Partai Republikan AS untuk mendasarkan kebijakan pro-penghematan mereka.

Demikian pula a Studi terbaru pada spreadsheet 15,770 yang dipublikasikan selama penyelidikan terhadap perusahaan AS Enron menunjukkan bahwa 24% dari spreadsheet yang mengandung setidaknya satu formula memiliki bug yang jelas, seperti menambahkan sel kosong.

Dalam ilmu alam, Mars Climate Observer, sebuah probe ruang yang diluncurkan di 1998 untuk mempelajari iklim di Mars, hilang setahun kemudian karena salah satu bagian perangkat lunak kontrol secara keliru menggunakan kekaisaran dan bukan unit metrik. Studi lain sembilan implementasi independen dari eksperimen geoscience sama - menggunakan dataset yang sama, algoritma, dan bahasa pemrograman - menunjukkan sangat sedikit kesepakatan dalam hasil yang diperoleh.

Terlebih lagi, bahkan jika pembaca sebuah makalah penelitian berhasil menafsirkan maksud penulis secara tepat, dan kemudian dengan saksama menerjemahkannya ke dalam sebuah program, masih ada perangkap dalam melaksanakannya. Salah satu masalah yang sangat rumit muncul dari bagaimana komputer menangani angka: meskipun mereka dapat memanipulasi bilangan bulat seperti 42 dan -17 dengan akurasi yang sempurna, teknik standar untuk memanipulasi bilangan real seperti π≈3.14 dan √2≈1.414 hanya mengizinkan perkiraan akurasi. Perkiraan ini berarti bahwa cara yang setara untuk menghitung nilai yang sama dapat terjadi menghasilkan hasil yang berbeda.

Jadi, apa yang bisa dilakukan? Jika pengembang perangkat lunak pakar pun tidak dapat dengan andal menghasilkan perangkat lunak yang benar, harapan apa yang ada bagi pemrogram amatir seperti ilmuwan?

Salah satu bidang kerja adalah menghasilkan alat untuk merancang bahasa pemrograman "domain-spesifik", masing-masing disesuaikan dengan kelas masalah tertentu, seperti perilaku agen di pasar ekonomi atau difusi obat-obatan di sel-sel. Ini bertujuan agar lebih mudah bagi para spesialis untuk menggambarkan perhitungan secara langsung dalam istilah yang sudah dikenal, daripada harus menyandikannya secara tidak langsung dalam bahasa pemrograman tujuan umum.

Pendekatan kedua berusaha mendesain sistem tipe yang lebih ekspresif tapi tetap ramah pengguna untuk program. Ini akan mempermudah untuk menangkap kesalahan "konyol", seperti sel kosong di spreadsheet, atau mencampur nilai pada unit yang berbeda. Ini tidak bisa mengesampingkan semua kesalahan logika sekalipun. Baris ketiga adalah mengembangkan perpustakaan kode yang dapat digunakan untuk aritmatika yang tepat, menghindari masalah pendekatan.

Ada setiap kesempatan pendekatan ini dapat membantu memperbaiki masalah ke depan, atau setidaknya menghilangkan beberapa risiko. Bagaimanapun, dunia membutuhkan sains dan ilmuwan membutuhkan komputer - bagaimanapun, hal itu tidak mungkin berubah dalam waktu dekat.

Tentang Penulis

Jeremy Gibbons, Profesor Komputasi, Universitas Oxford. Kepala tema penelitian Bahasa Pemrograman.

Artikel ini awalnya muncul pada Percakapan The

Buku terkait:

{amazonWS: searchindex = Buku; kata kunci = pemodelan sains; maxresult = 3}


 Dapatkan Terbaru Dengan Email

Majalah Mingguan Inspirasi Harian

Anda Mungkin Juga Suka

INNERSELF VOICES

bulan purnama di atas Stonehenge
Horoskop Minggu Ini: 20-26 September 2021
by Pam Younghans
Jurnal astrologi mingguan ini didasarkan pada pengaruh planet, dan menawarkan perspektif dan…
seorang perenang di perairan yang luas
Sukacita dan Ketahanan: Penangkal Stres yang Sadar
by Nancy Windheart
Kami tahu bahwa kami berada dalam masa transisi yang hebat, melahirkan cara hidup, hidup, dan…
lima pintu tertutup, satu berwarna kuning, yang lain putih
Mana Kami Pergi Dari Sini?
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Hidup bisa membingungkan. Ada begitu banyak hal yang terjadi, begitu banyak pilihan yang disajikan kepada kita. Bahkan sebuah…
Inspirasi atau Motivasi: Mana yang Paling Berhasil?
Inspirasi atau Motivasi: Mana Yang Didahulukan?
by Alan Cohen
Orang-orang yang antusias dengan suatu tujuan menemukan cara untuk mencapainya dan mereka tidak perlu terpancing…
foto siluet pendaki gunung menggunakan pick untuk mengamankan dirinya
Biarkan Ketakutan, Ubah, Bergerak Melaluinya, dan Pahami
by Lawrence Doochin
Rasa takut itu jelek. Tidak ada cara selain itu. Tetapi kebanyakan dari kita tidak menanggapi ketakutan kita dengan…
wanita yang duduk di mejanya tampak khawatir
Resep Saya untuk Kecemasan dan Kekhawatiran
by Jude Bijou
Kami adalah masyarakat yang suka khawatir. Kekhawatiran begitu umum, hampir terasa dapat diterima secara sosial.…
jalan berkelok di Selandia Baru
Jangan terlalu keras pada diri sendiri
by Marie T. Russell, InnerSelf
Hidup terdiri dari pilihan... beberapa pilihan "baik", dan yang lain tidak begitu baik. Namun setiap pilihan…
pria yang berdiri di dermaga menyorotkan senter ke langit
Berkah bagi Pencari Spiritual dan Orang yang Menderita Depresi
by Pierre Pradervand
Ada kebutuhan seperti itu di dunia saat ini akan belas kasih yang paling lembut dan besar dan lebih dalam, lebih…
Apa yang Membuat Anda Dewasa?
Apa yang Membuat Anda Dewasa?
by Lisette Schuitemaker
Dengan keputusan yang harus diambil setiap hari, kecil dan besar, konsekuensi sesaat dan jangkauan jauh, orang…
Perhatian Semua Orang Dewasa: Apakah Anda Memiliki Kesenangan?
Perhatian Semua Orang Dewasa: Apakah Anda Memiliki Kesenangan?
by Marie T. Russell
Kita semua telah dicuci otak! Kami semua diajari etos kerja! "Bekerjalah (dan menderita) sampai kamu mati, atau...
Apa Perhatian Anda Saat Ini, Anda Menjadi
Apa Perhatian Anda Saat Ini, Anda Menjadi
by Joyce Vissell
Ketika ketiga anak kami tinggal bersama kami, kami makan malam keluarga setiap malam. Saat kami makan,…

PALING BACA

Bagaimana Hidup Di Pesisir Terkait Dengan Kesehatan yang Buruk
Bagaimana Hidup Di Pesisir Terkait Dengan Kesehatan yang Buruk
by Jackie Cassell, Profesor Epidemiologi Perawatan Primer, Konsultan Kehormatan Kesehatan Masyarakat, Brighton and Sussex Medical School
Ekonomi genting dari banyak kota tepi pantai tradisional telah menurun lebih jauh sejak…
Bagaimana Saya Tahu Apa yang Terbaik untuk Saya?
Bagaimana Saya Tahu Apa yang Terbaik untuk Saya?
by Barbara Berger
Salah satu hal terbesar yang saya temukan bekerja dengan klien setiap hari adalah betapa sulitnya…
Isu yang Paling Umum untuk Malaikat Bumi: Cinta, Takut, dan Kepercayaan
Isu yang Paling Umum untuk Malaikat Bumi: Cinta, Takut, dan Kepercayaan
by Sonja Grace
Sewaktu Anda mengalami menjadi malaikat bumi, Anda akan menemukan bahwa jalan pelayanan dipenuhi dengan…
Kejujuran: Satu-satunya Harapan untuk Hubungan Baru
Kejujuran: Satu-satunya Harapan untuk Hubungan Baru
by Susan Campbell, Ph.D.
Menurut sebagian besar lajang yang saya temui dalam perjalanan saya, situasi kencan yang khas adalah penuh ...
Apa Peran Laki-laki Dalam Kampanye Anti-seksisme 1970-an Dapat Mengajari Kita Tentang Persetujuan
Apa Peran Laki-laki Dalam Kampanye Anti-seksisme 1970-an Dapat Mengajari Kita Tentang Persetujuan
by Lucy Delap, Universitas Cambridge
Gerakan laki-laki anti-seksis tahun 1970-an memiliki infrastruktur majalah, konferensi, pusat laki-laki…
Terapi Penyembuhan Chakra: Menari menuju Juara Batin
Terapi Penyembuhan Chakra: Menari menuju Juara Batin
by Glen Park
Tarian Flamenco sangat menyenangkan untuk ditonton. Penari flamenco yang baik memancarkan rasa percaya diri yang besar…
Mengambil Langkah Menuju Perdamaian dengan Mengubah Hubungan Kita Dengan Pemikiran
Melangkah Menuju Perdamaian dengan Mengubah Hubungan Kita Dengan Pemikiran
by John Ptacek
Kita menghabiskan hidup kita tenggelam dalam banjir pikiran, tidak menyadari bahwa dimensi lain dari kesadaran…
gambar planet Jupiter di kaki langit pantai samudra berbatu
Apakah Jupiter Planet Harapan atau Planet Ketidakpuasan?
by Steven Forrest dan Jeffrey Wolf Green
Dalam mimpi Amerika seperti yang saat ini disajikan, kami mencoba melakukan dua hal: menghasilkan uang dan kalah…

ikuti InnerSelf di

ikon facebookikon twitterikon youtubeikon instagramikon pintrestikon rss

 Dapatkan Terbaru Dengan Email

Majalah Mingguan Inspirasi Harian

BAHASA YANG TERSEDIA

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

Sikap Baru - Kemungkinan Baru

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Innerself Pasar
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikasi. Seluruh hak cipta.