自然科學(xué)規(guī)律通常用各種類型的數(shù)學(xué)方程式表達(dá)，科學(xué)計(jì)算的目的就是尋找這些方程式的數(shù)值解。這種計(jì)算涉及龐大的運(yùn)算量，簡(jiǎn)單的計(jì)算工具難以勝任。在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)主要依靠實(shí)驗(yàn)或試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)，計(jì)算僅處于輔助地位。計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，使越來(lái)越多的復(fù)雜計(jì)算成為可能。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也使科學(xué)技術(shù)本身發(fā)生了根本變化：傳統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)只包括理論和試驗(yàn)兩個(gè)組成部分，使用計(jì)算機(jī)后，計(jì)算已成為同等重要的第三個(gè)組成部分。

主要包括建立數(shù)學(xué)模型、建立求解的計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)階段。

建立數(shù)學(xué)模型就是依據(jù)有關(guān)學(xué)科理論對(duì)所研究的對(duì)象確立一系列數(shù)量關(guān)系，即一套數(shù)學(xué)公式或方程式。復(fù)雜模型的合理簡(jiǎn)化是避免運(yùn)算量過(guò)大的重要措施。數(shù)學(xué)模型一般包含連續(xù)變量，如微分方程、積分方程。它們不能在數(shù)字計(jì)算機(jī)上直接處理。為此，先把問(wèn)題離散化，即把問(wèn)題化為包含有限個(gè)未知數(shù)的離散形式（如有限代數(shù)方程組），然后尋找求解方法。計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)包括編制程序、調(diào)試、運(yùn)算和分析結(jié)果等一系列步驟。軟件技術(shù)的發(fā)展,為科學(xué)計(jì)算提供了合適的程序語(yǔ)言（如FORTRANALGOL）和其他軟件工具,使工作效率和可靠性大為提高。

從70年代初期開(kāi)始，逐漸出現(xiàn)了各種科學(xué)計(jì)算的軟件產(chǎn)品。它們基本上分為兩類：一類是面向數(shù)學(xué)問(wèn)題的數(shù)學(xué)軟件，如求解線性代數(shù)方程組、常微分方程等;另一類是面向應(yīng)用問(wèn)題的工程應(yīng)用軟件,如油田開(kāi)發(fā)、飛機(jī)設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)的科學(xué)計(jì)算能力仍然有^[1]限，例如在天氣數(shù)值預(yù)報(bào)方面只能進(jìn)行中、短期預(yù)報(bào)，在飛機(jī)氣動(dòng)力設(shè)計(jì)方面只能分部件進(jìn)行，在石油勘探方面只能處理粗糙的數(shù)學(xué)模型。為要進(jìn)行長(zhǎng)期的天氣數(shù)值預(yù)報(bào)、整體的飛機(jī)氣動(dòng)力設(shè)計(jì)和在石油勘探中處理更精確的數(shù)學(xué)模型，都必須配備更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。許多基礎(chǔ)學(xué)科和工程技術(shù)部門(mén)已提出超過(guò)現(xiàn)有計(jì)算能力的大型科學(xué)計(jì)算問(wèn)題。這些問(wèn)題的解決，有賴于兩方面的努力：一是創(chuàng)造出更高效的計(jì)算方法，一是大大提高計(jì)算機(jī)的速度。

matlabMATLAB

MATLAB 是一種用于數(shù)值計(jì)算、可視化及編程的高級(jí)語(yǔ)言和交互式環(huán)境。使用 MATLAB，可以分 析數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)算法，創(chuàng)建模型和應(yīng)用程序。借助其語(yǔ)言、工具和內(nèi)置數(shù)學(xué)函數(shù)，您可以探求多種方法，比電子表格或傳統(tǒng)編程語(yǔ)言（如 C/C++ 或 Java）更快地求取結(jié)果。

MATLAB 應(yīng)用廣泛，其中包括信號(hào)處理和通信、圖像和視頻處理、控制系統(tǒng)、測(cè)試和測(cè)量、計(jì)算金融學(xué)及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。在各行業(yè)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)中，有一百多萬(wàn)工程師和科學(xué)家使用 MATLAB 這一技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言。^[2]

在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在許多國(guó)際一流學(xué)術(shù)刊物上，（尤其是信息科學(xué)刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用。

在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門(mén)，MATLAB被認(rèn)作進(jìn)行高效研究、開(kāi)發(fā)的首選軟件工具。如美國(guó)National Instruments公司信號(hào)測(cè)量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號(hào)和通信分析設(shè)計(jì)軟件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB為主要支撐。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各種硬卡、儀器等都接受MATLAB的支持。