A tudományos számítás (computational science) és a számítástudomány (computer science) fogalmát könnyű összekeverni, de már nem sokáig, hiszen az előbbi egyre nagyobb szerepet kap.

Magyarország vezető kutatóintézeteinek és egyetemeinek munkatársai, több mint száz prominens tudós részvételével, a tudományos számítások különböző szakterületeinek kiemelt képviselőivel 2023 márciusában a Magyar Tudományos Akadémián megalakult a Tudományos Számítások Intézete. A tudományos számításokat a lehető legszélesebben értelmezik, ide sorolják a többi közt az adatbányászatot, szimulációt, gépi tanulást, mesterséges intelligenciát és a különféle numerikus módszereket is.

A tudományos számításokat olyan önálló tudományterületnek tekintjük, amely algoritmikus, matematikai, hardver-, szoftver- és az alkalmazó tudományterületre vonatkozó szaktudást igényel. Célja, hogy megoldjon olyan problémákat, amelyek túl bonyolultak, illetve költségesek lennének az analitikus vagy kísérleti megközelítésekkel. Például ha azt akarjuk tudni, hogyan viselkedik egy anyag magas hőmérsékleten vagy nyomáson, akkor nem kell kísérletezni vele, hanem számítógépen szimulálhatjuk a jelenséget. Vagy ha arra vagyunk kíváncsiak, hogyan alakul ki egy bolygó vagy egy csillag, akkor — nagy meglepetésre — nem kell millió éveket várni, hanem számítógépen modellezhetjük a folyamatot. A CERN részecskegyorsítójában (ez a Nagy Hadronütköztető, vagyis LHC) az adatokat már előre szűrniük kell különféle számítógépes megoldásokkal, hogy redukálni tudják a tárolt adatok mennyiségét. A régóta keresett Higgs-bozont sem konkrét megfigyelések, hanem elemzések alapján találták meg még 2012-ben, bonyolult számítások és statisztikai analízis révén mutatták ki az adatokból. 

Szóval a számítógépes programok és a matematikai modellek nem csupán eszközként funkcionálnak, hanem kulcsfontosságú részei is a kutatásoknak. Az új tudományág lényege, hogy a vizsgált rendszert egy matematikai modell segítségével állítjuk fel, mely olyan egyenletek vagy szabályok halmaza, amelyek leírják, hogy a rendszer milyen törvények szerint működik. A számítógép a modell egyenleteit vagy szabályait apró lépésekre bontja, és mindegyik során kiszámolja a rendszer állapotát. Mi pedig a gép által megoldott modell eredményeit elemezzük és értelmezzük, hogy megértsük a rendszer viselkedését. Ez a szakterület olyan fontos, hogy sokan a tudomány harmadik ágaként vagy tartópilléreként tekintenek rá, mely egyfajta hidat alkot a jól ismert elméleti tudományok és a kísérletek között.

A tudományos számításnak számos előnye van, viszont nem tökéletes, és nem helyettesíti az egyéb módszereket, hanem kiegészíti őket. Segítségével nagy méretű, komplex vagy nemlineáris problémákat tudunk megoldani. Új ismereteket és felfedezéseket tehetünk a természetről és a technikáról, vagy akár új termékeket és szolgáltatásokat tudunk kifejleszteni és javítani. Ám mindemellett hátrányai is vannak. Például nagy számítási erőforrásokat igényel, melyek korlátozhatják a megoldható problémák méretét és részletességét. Emellett függ a modell minőségétől és pontosságától, melyeket befolyásolhatnak a feltételezések, a leegyszerűsítések vagy a numerikus hibák. Az eredményeiben pedig nem szabad vakon megbízni, hanem ellenőrizni és értékelni kell őket.

A tudományos számítás tehát egy nagyon hasznos és izgalmas módszer, mellyel a természet és a technika titkait próbáljuk megfejteni.