Software de computo numérico

Software de cómputo numérico

En la actualidad existen dos tipos de usuarios de software. Por un lado están aquellos que toman lo que se les da. Es decir, quienes se limitan a las capacidades que encuentran en el modo estándar de operación del software existente. Por ejemplo, resulta muy sencillo resolver un sistema de ecuaciones lineales o generar una gráfica con valores x, y con Excel o Matlab. Como este modo de operación por lo común requiere un mínimo de esfuerzo, muchos de los usuarios adoptan este modo de operación. Además, como los diseñadores de estos paquetes se anticipan a la mayoría de las necesidades típicas de los usuarios, muchos de los problemas pueden resolverse de esta manera.

Pero, ¿qué pasa cuando se presentan problemas que están más allá de las capacidades estándar de dichas herramientas? Por desgracia, decir “lo siento jefe, pero no lo sé hacer” no es algo aceptado en la mayoría de los círculos de la ingeniería. En tales casos usted tiene dos alternativas.

La primera sería buscar otro paquete y ver si sirve para resolver el problema. Ésta es una de las razones por las que se puede usar Excel como MATLAB, como se sabe, ninguno de los dos abarca todo y cada uno tiene sus ventajas. Sabiendo usar ambos, se amplía de forma notable el rango de problemas que pueden resolverse.

La segunda sería volverse un potente usuario si se aprende a escribir macros en Excel  VBA (visual basic for applications) o archivos M (M-files) en MATLAB. No son más que programas computacionales que permiten ampliar la capacidad de estas herramientas. Como los ingenieros nunca se sentirán satisfechos al verse limitados por las herramientas, harán todo lo que sea necesario para resolver sus problemas. Una buena manera de lograrlo consiste en aprender a escribir programas en los ambientales de Excel y MATLAB. Además, las habilidades necesarias para crear macros o archivos M (M-files) son las mismas que se necesitan para desarrollar efectivamente programas en lenguajes como Fortran 90 o C.

Los programas computacionales son únicamente conjuntos de instrucciones que dirigen a la computadora para realizar una cierta tarea. Hay mucha gente que escribe programas para un amplio rango de aplicaciones en los lenguajes de alto nivel, como Fortran 90 o C, porque tienen una gran variedad de capacidades. Aunque  habrá algunos ingenieros que usarán toda la amplia gama de capacidades, la mayoría sólo necesitará realizar los cálculos numéricos orientados a la ingeniería. Visto desde esta perspectiva, reducimos toda esa complejidad a unos cuantos tópicos de programación, que son:

·        Representación de información sencilla (declaración de constantes, variables y tipos).

·        Representación de información más compleja (estructuras de datos, arreglos y registros).

·        Fórmulas matemáticas (asignación, reglas de prioridad y funciones intrínsecas).

·        Entrada/Salida

·        Representación lógica (secuencia, selección y repetición).

·        Programación modular (funciones y subrutinas)

Paquetes de software comercial para cómputo numérico general:

NAG

El Grupo de Algoritmos numéricos (Numerical Algorithms Group) (NAG) ha desarrollado una biblioteca de Fortran conteniendo alrededor de 1000 subrutinas accesibles al usuario para resolver problemas generales de matemáticas aplicadas, incluyendo: ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales, transformada rápida de Fourier, cuadratura, álgebra lineal, ecuaciones no lineales, ecuaciones integrales, y más.

NUMERICAL RECIPES

Los libros de Numerical Recipes in C/Fortran son muy populares entre los ingenieros porque pueden ser usados como libro de cocina donde se puede encontrar una “receta (recipe)” para resolver algún problema a mano. Sin embargo, el software correspondiente de Numerical Recipes no es comparable en alcance o calidad al dado por NAG o IMSL. 

MATLAB

Es un programa de cálculo numérico, orientado a matrices y vectores. Por tanto desde el principio hay que pensar que todo lo que se pretenda hacer con él, será mucho más rápido y efectivo si se piensa en términos de matrices y vectores. 

Derive

Es un potente programa para el cálculo matemático avanzado: variables, expresiones algebraicas, ecuaciones, funciones, vectores, matrices, trigonometría, etc. También tiene capacidades de calculadora científica, y puede representar funciones gráficas en dos y tres dimensiones en varios sistemas coordenados.

La potencia de Derive es enorme y no resulta complicado de manejar, máxime teniendo en cuenta la gran cantidad de posibilidades que ofrece. Es fácil navegar a través de él y consultar la ayuda online y la tabla de contenidos. El usuario también puede personalizar menús, barras de herramientas y atajos de teclado.