Untuk melakukan studi komputasi dengan ketat, ilmuwan
komputer bekerja dengan abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model
komputasi. Ada beberapa model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari
adalah mesin Turing. Sebuah mesin Turing dapat dipikirkan sebagai komputer
pribadi meja dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat
diakses dalam bagian-bagian terpisah dan diskret. Ilmuwan komputer mempelajari
mesin Turing karena mudah dirumuskan, dianalisis dan digunakan untuk
pembuktian, dan karena mesin ini mewakili model komputasi yang dianggap sebagai
model paling masuk akal yang paling ampuh yang dimungkinkan. Kapasitas memori
tidak terbatas mungkin terlihat sebagai sifat yang tidak mungkin terwujudkan,
namun setiap permasalahan yang "terputuskan" (decidable) yang
dipecahkan oleh mesin Turing selalu hanya akan memerlukan jumlah memori
terhingga. Jadi pada dasarnya setiap masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan)
oleh meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori
terbatas.
Implementasi
Komputasi modern pada bidang Kimia
Implementasi komputasi modern di bidang kimia adalah
Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah kimia,
contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat
molekul. Istilah kimia teori dapat didefinisikan sebagai deskripsi matematika
untuk kimia, sedangkan kimia komputasi biasanya digunakan ketika metode
matematika dikembangkan dengan cukup baik untuk dapat digunakan dalam program
komputer. Perlu dicatat bahwa kata "tepat" atau "sempurna"
tidak muncul di sini, karena sedikit sekali aspek kimia yang dapat dihitung
secara tepat. Hampir semua aspek kimia dapat digambarkan dalam skema komputasi
kualitatif atau kuantitatif hampiran.
Implementasi Komputasi
modern pada bidang Geografi
Geografi adalah ilmu yang mempelajari tentang lokasi serta
persamaan, dan perbedaan (variasi) keruangan atas fenomena fisik, dan manusia
di atas permukaan bumi. Komputasi dalam
bidang geologi biasanya di gunakan untuk peramalan cuaca, di Indonesia
khususnya ada salah satu instansi Negara dengan nama BMKG (Badan Meteorologi,
Klimatologi, dan Geofisika) yakni instansi negara yang meneliti mengamati
tentang metereologi klimatologi kualitas udara dan geofisika supaya tetap
sesuai dengan perundang undangan yang berlaku di Indonesia.
Implementasi
Komputasi modern pada bidang Fisika
Implementasi komputasi modern di bidang fisika ada
Computational Physics yang mempelajari suatu gabungan antara Fisika, Komputer
Sains dan Matematika Terapan untuk memberikan solusi pada “Kejadian dan masalah
yang kompleks pada dunia nyata” baik dengan menggunakan simulasi juga
penggunaan algoritma yang tepat. Pemahaman fisika pada teori, eksperimen, dan
komputasi haruslah sebanding, agar dihasilkan solusi numerik dan visualisasi /
pemodelan yang tepat untuk memahami masalah Fisika.Untuk melakukan pekerjaan
seperti evaluasi integral, penyelesaian persamaan differensial, penyelesaian
persamaan simultan, mem-plot suatu fungsi/data, membuat pengembangan suatu seri
fungsi, menemukan akar persamaan dan bekerja dengan bilangan kompleks yang
menjadi tujuan penerapan fisika komputasi. Banyak perangkat lunak ataupun
bahasa yang digunakan, baik MatLab, Visual Basic, Fortran, Open Source Physics
(OSP), Labview, Mathematica, dan lain sebagainya digunakan untuk pemahaman dan
pencarian solusi numerik dari masalah-masalah pada Fisika komputasi.
Terdapat numerical analysis yaitu sebuah algoritma dipakai
untuk menganalisa masalah – masalah matematika.Contohnya, penerapan
teknik-teknik komputasi matematika meliputi metode numerik, scientific
computing, metode elemen hingga, metode beda hingga, scientific data mining,
scientific process control dan metode terkait lainnya untuk menyelesaikan
masalah-masalah real yang berskala besar.
Implementasi
Komputasi modern pada bidang Geologi
Pada bidang geologi teori komputasi biasanya digunakan untuk
pertambangan, sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan
mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah. Contohnya,
Pertambangan dan digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang
tambang yang terdapat di dalam tanah.
Implementasi
Komputasi modern pada bidang Ekonomi
Terdapat Computational Economics yang mempelajari titik
pertemuan antara ilmu ekonomi dan ilmu komputer mencakup komputasi keuangan,
statistika, pemrograman yang di desain khusus untuk komputasi ekonomi dan
pengembangan alat bantu untuk pendidikan ekonomi.Contohnya, mempelajari titik
pertemuan antara ekonomi dan komputasi, meliputi agent-based computational
modelling, computational econometrics dan statistika, komputasi keuangan,
computational modelling of dynamic macroeconomic systems dan pengembangan alat
bantu dalam pendidikan komputasi ekonomi.