自然科學規(guī)律通常用各種類型的數(shù)學方程式表達，科學計算的目的就是尋找這些方程式的數(shù)值解。這種計算涉及龐大的運算量，簡單的計算工具難以勝任。在計算機出現(xiàn)之前，科學研究和工程設(shè)計主要依靠實驗或試驗提供數(shù)據(jù)，計算僅處于輔助地位。計算機的迅速發(fā)展，使越來越多的復(fù)雜計算成為可能。利用計算機進行科學計算帶來了巨大的經(jīng)濟效益，同時也使科學技術(shù)本身發(fā)生了根本變化：傳統(tǒng)的科學技術(shù)只包括理論和試驗兩個組成部分，使用計算機后，計算已成為同等重要的第三個組成部分。

主要包括建立數(shù)學模型、建立求解的計算方法和計算機實現(xiàn)三個階段。

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

從70年代初期開始，逐漸出現(xiàn)了各種科學計算的軟件產(chǎn)品。它們基本上分為兩類：一類是面向數(shù)學問題的數(shù)學軟件，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)用問題的工程應(yīng)用軟件,如油田開發(fā)、飛機設(shè)計。

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

matlabMATLAB

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

MATLAB 應(yīng)用廣泛，其中包括信號處理和通信、圖像和視頻處理、控制系統(tǒng)、測試和測量、計算金融學及計算生物學等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。在各行業(yè)和學術(shù)機構(gòu)中，有一百多萬工程師和科學家使用 MATLAB 這一技術(shù)計算語言。^[2]

在國際學術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。在許多國際一流學術(shù)刊物上，（尤其是信息科學刊物），都可以看到MATLAB的應(yīng)用。

在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認作進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。如美國National Instruments公司信號測量、分析軟件LabVIEW，Cadence公司信號和通信分析設(shè)計軟件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。