天體物理/宇宙學中，編程解決哪些問題？

11-16

想了解一下天體物理/宇宙學中編程從總體上來說是為了幹什麼，解決哪些問題。不追究具體細節實現，希望有一個總體大方向上的認識。
下面是幾個我想到的方向，希望起到拋磚引玉的作用，有錯誤的地方也請指正。
1、概率統計
2、信號分析/譜分析：如光變曲線，能譜曲線
3、回歸、擬合：通過擬合確定模型參數
4、模擬、模擬：如數值模擬宇宙學
5、圖片處理

入學時，老闆誨吾曰：「一件事要重複干五遍以上，就要有程序去做這件事，而且可能現在已經有人寫好了，還不只一個版本。」
這個時代掃地機器人都這麼智能了，何況「掃天機器人」呢~
我們課題做過的：
望遠鏡自動校準
望遠鏡自動運行
自動數據分發、存儲
自動數據實時處理
自動數據分析（模式識別、自動分類）
我們沒有做的：望遠鏡自行安裝、自我複製、自行銷毀。
總之，我們希望以後可以對望遠鏡君說：「把你發射到那裡，你自己要乖乖觀測呦~ 一定要照顧好自己~ 有什麼新發現的話，記得發微信朋友圈喲~ 」
#-----以下答尾彩蛋-----
#望遠鏡君回答說：「少來，賣萌可恥你造么？你就等著我給你發一堆42吧。。。」

謝邀。感覺題主在題目裡面說的就已經挺全面的了，有幾個小的地方我說點我自己的看法：

其一是，天文當中的許許多多的觀測數據的分析（即題主所說的「概率統計」）並不是簡簡單單就是為了去做一個統計而已，很多時候這種統計也就是為了去找到一些簡化了的物理規律，即題主說的「回歸、擬合」，這些回歸和擬合是為了想要去近似地得到一些新的物理規律的。

其二，題主提到「數值模擬宇宙學」，這當然也是現在研究的一個方向。而數值模擬可能更常見的應用是在傳統的如天體力學方面的一些研究，除此之外還有例如星系物理等等也更經常地會需要做一些數值模擬計算。

此外，很多與物理有關的計算現在其實也已經到了天體物理的研究中。我再補充一點點我知道的吧。很多時候即使是模擬恆星的演化，也可以引入一些更多的物理方法來計算的，例如在考慮其中的流體力學效應和等離子體的一些特點的時候，也可以寫出相應的方程，借用計算流體力學的一些方法和非線性動力學的方法來進行深入的計算和討論，所以這方面的應用其實非常多，能解決的問題也很多很多。

其實編程用來處理任何想處理的問題。比如很多時候數據太多，所以對數據的整理重排和存儲也需要編程來完成。你說的這些已經很全了。只是漏掉了一個很重要的用途，那就是公式推導。

人總會犯錯的，公式推導出錯在所難免，而且常常太複雜了，自己發現不了錯誤，所以很多教授有套辦法就是 double check，一般是另找一個人來檢查推導過程。但是有時會別人沒有時間，我有個辦法，那就是用程序推導一遍，拿程序推導的結果跟自己的手工推導的結果對照，如果一樣，那可能就沒問題了。

甚至可以些一個包，以後類似的問題都可以直接用程序來推導，而不用自己推導了。這樣可以節省很多時間。

話說回來，編程這就是個工具，能用到的地方就用唄。

另外一個比較冷門的，但是又非常重要的用處是數據挖掘。現在的科研中處理的數據量越來越大，很多時候不是以前我們那種那個 SigmaPlot 畫個圖就可以了。我們需要做數據挖掘。這時候就需要寫程序了。

天文（Astronomy）系在小弟辦公室的南邊，天體物理（Astrophysics）系在小弟辦公室的北邊，宇宙學（Cosmology）的教授也在其中。小弟時常參加每周天文系和天體物理系的Seminar。感受就是：風格迥異！
PO主所提到1、2、5基本上是南邊教授們做的事情，北邊教授們一般很擅長4。
3的話，應該是個搞學術的人都擅長的。

講個具體的例子，讓PO主感受一下南邊和北邊的區別：
南邊的博士們用望遠鏡拍了一堆M31星系的照片，然後對圖片去噪、識別單個星體、測量光度、表面溫度、畫了一張HR圖。
北邊的博士們就拿出Dolphin模型，根據新物理想法改了改，估算了幾個參數範圍，放到超算上跑了一段時間，模擬的結果和南邊生產出來的HR圖對上了！
然後北邊的博士就去找南邊的博士，說：「你看，M31的恆星產生率是這樣。所以它的過去是這樣的..., 它的未來是這樣的... 」

這些過程中我不知道哪些是不需要編程的。另外，分享一個南北互評的段子：
The astronomy guys think what we do making stories, and we astrophysics guys regard their work as collecting stamps.

還可以寫圖形界面，把一些軟體使用變得直觀

其實現在這兩個領域，不用編程就能做的事情還真不多了（就連硬體都需要編程啊。。。）

在核天體物理里我接觸到的主要有兩個方面

對實驗數據進行擬合，提取我們所需要的參數（如光學勢參數、譜因子等）
天體物理核反應網路方程。根據實驗得到的反應截面作為參數輸入到網路方程中，計算星體演化過程中核素丰度的變化。