فرضیهٔ شبیه‌سازی
شبیه‌سازی‌هاحوزهٔ 7 از 18

کشاورزی و غذا

مزرعه‌ها، گله‌ها، برکه‌ها و زنجیره‌های تأمین، که به جلو اجرا می‌شوند تا برآورد شود آیا عرضه به تقاضا می‌رسد.

مردم مدت‌ها پیش از رایانه‌ها کشاورزی را روی کاغذ مدل می‌کردند: برنامه‌های تناوب، جدول‌های بازده و سوابق اصلاح نژاد به سده‌ها پیش بازمی‌گردند. مدل‌های دیجیتال اکنون آب‌وهوا، شیمی خاک، گسترش بیماری و شوک‌های بازار را در یک اجرا کنار هم می‌گذارند. می‌توانند محصول، رشد گله یا کمبود را از پیش پیش‌بینی کنند. همین نوع مدل از زمان‌بندی آبیاری در یک مزرعه تا هشدار زودهنگام قحطی برای یک منطقهٔ کامل کار می‌کند. به آن‌سوی دروازهٔ مزرعه هم می‌رسد: تخمیر، پخت، سردکردن و ردیابی غذا.

محصولات و خاک

مدل‌های رشد و عملکرد محصول

مزرعه‌ای با یک محصول که به حوضچه‌هایی از سطح برگ، زیست‌توده و دانه فروکاسته شده و روز به روز با آب‌وهوا، تاریخ کاشت و مدیریت پیش می‌رود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: این مزرعه چقدر محصول می‌دهد و کی باید کاشت؟

کنار می‌گذارد: میدان را از نظر فضایی یکنواخت می‌گیرد، پس تغییر درون آن، مثل لکه‌های آب‌گرفته یا کم‌بذر، نمایش داده نمی‌شود.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی یک لپ‌تاپ، چند ثانیه برای هر فصل مزرعهاز: 1965 تا 1965، نخستین مدل‌های رشد محصول از دی‌ویت در هلند

انتقال آب و مواد مغذی در خاک

آبی که از لایه‌های خاک نفوذ می‌کند و مواد مغذی که حرکت می‌کنند، می‌چسبند و شسته می‌شوند، سلول به سلول در طول نیم‌رخ دنبال می‌شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: چقدر آب و کود به ریشه‌ها می‌رسد و چقدر شسته می‌شود؟

کنار می‌گذارد: خاک هرگز به‌اندازهٔ شبکهٔ مدل لایه‌لایه و منظم نیست.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی رایانه‌ای رومیزی برای اجرای نیمرخ در طول یک فصلاز: 1972 تا 1972، نخستین مدل‌های توازن آب خاک برای پژوهش آبیاری

گسترش آفت و بیماری گیاه

حشرات، قارچ‌ها یا باکتری‌ها که در یک محصول یا منطقه پخش می‌شوند، با باد، باران، جانوران یا تجارت جابه‌جا می‌شوند و آب‌وهوا یا یاری‌شان می‌دهد یا مانعشان می‌شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: یک شیوع تا کجا و با چه سرعتی پخش می‌شود و کجا باید مهار شود؟

کنار می‌گذارد: فرض می‌کند شیوع‌های گزارش‌شده همان گسترهٔ واقعی‌اند، که به‌ندرت هستند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1011 FLOPS تقریبی خوشهٔ یک دانشگاه برای اجرای منطقه‌ای چندفصلیاز: 1980 تا 1980، مدل‌های رایانه‌ای گسترش زنگ گندم و بلایت سیب‌زمینی

برنامه‌ریزی آبیاری

رطوبت خاک و نیاز آبی محصول روز به روز دنبال می‌شود تا معلوم شود چه زمانی و چقدر آبیاری شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: این میدان کی آب می‌خواهد، و چقدر؟

کنار می‌گذارد: فرض می‌کند پمپ، کانال و پیش‌بینی هوا همه رفتار درست دارند.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی روی رایانهٔ مزرعه یا برنامهٔ تلفن اجرا می‌شوداز: 1975 تا 1975، مدل‌های زمان‌بندی توازن آب برای مزارع آبی

فرسایش خاک و تخریب زمین

باران، رواناب و شخم که خاک را از شیب‌ها جدا می‌کنند و به‌صورت رسوب دنبال می‌شوند که از سراشیبی پایین و از مزرعه بیرون می‌رود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: این مزرعه چقدر خاک سطحی از دست می‌دهد و کدام شیوه‌ها آن را کند می‌کنند؟

کنار می‌گذارد: بیشتر روی زمین‌های کشاورزی معتدل واسنجی شده، پس به اقلیم‌های دیگر خوب منتقل نمی‌شود.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی رایانه‌ای رومیزی برای اجرایی در مقیاس حوضهٔ آبریزاز: 1965 تا 1965، معادلهٔ جهانی اتلاف خاک و نوادگان رایانه‌ای‌اش

شبیه‌سازی اصلاح محصول

تلاقی‌های مجازی میان ارقام گیاهی، که در نسل‌های شبیه‌سازی‌شده به جلو اجرا می‌شوند تا معلوم شود کدام ترکیب ژن بهترین رقم را می‌دهد.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: از میان میلیون‌ها تلاقی ممکن، کدام تلاقی در مزرعه ارزش انجام دادن دارد؟

کنار می‌گذارد: اثر یک ژن روی کاغذ همیشه همان کاری نیست که در یک چراگاه واقعی می‌کند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1012 FLOPS تقریبی خوشهٔ یک دانشگاه که هزاران آمیزش مجازی را غربال می‌کنداز: 1990 تا 1990، شبیه‌سازی ژنتیکی در برنامه‌های اصلاح نباتات به کار رفت

بهینه‌سازی کشاورزی دقیق

مزرعه‌ای که به قطعه‌های کوچک تقسیم شده، هر کدام با خاک و سابقهٔ عملکرد خودش، تا بهترین بذر، آب و میزان کود برای هر کدام معلوم شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: همین قطعهٔ مشخص چقدر نهاده لازم دارد، نه کل مزرعه؟

کنار می‌گذارد: به داده‌های حسگر خوب نیاز دارد که بیشتر مزرعه‌ها هنوز همه جا ندارند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی لپ‌تاپ یک مزرعه که نقشه‌های حسگر یک قطعه‌زمین را پردازش می‌کنداز: 1995 تا 1995، نقشه‌برداری عملکرد و مدل‌های کاربرد با نرخ متغیر

مجموعه‌های چندمدلی محصول

مدل‌های محصول بسیار با ورودی‌های یکسان آب‌وهوا و اقلیم اجرا می‌شوند تا پراکندگی، عدم‌قطعیت پیش‌بینی‌های بازده را نشان دهد.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: پیش‌بینی بازده محصول زیر اقلیم آینده چقدر نامطمئن است؟

کنار می‌گذارد: آفات، رویدادهای حدی و تغییر مدیریت به‌طور نابرابر اداره می‌شوند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1012 FLOPS تقریبی ده‌ها مدل روی شبکه‌های جهانیاز: 2013 The Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project, AgMIP (2013) منبع

گردش کربن آلی خاک

کربن در خاک میان حوضچه‌هایی جابه‌جا می‌شود که با نرخ‌های متفاوت تجزیه می‌شوند، تحت تأثیر دما، رطوبت و ورودی گیاهان.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: آیا یک مزرعه کربن خاک به دست می‌آورد یا از دست می‌دهد و چه چیزی آن را تغییر می‌دهد؟

کنار می‌گذارد: ذخیره‌ها مفهومی‌اند و مستقیم اندازه‌گیری نمی‌شوند.

اجرا می‌شود روی: حدود 105 FLOPS تقریبی شبیه‌سازی ماهانهٔ استخر روی یک لپ‌تاپ.از: 1977 جنکینسون و رینر، گردش مادهٔ آلی خاک در برخی آزمایش‌های کلاسیک روتامستد. منبع

مدل‌های آلودگی حوضهٔ آبریز کشاورزی

باران، محصولات، خاک و شیوه‌های کشاورزی در یک حوضهٔ رودخانه شبیه‌سازی می‌شود تا رواناب آب، رسوب و مواد مغذی به دست آید.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: با شیوه‌های مختلف کشاورزی، چقدر مواد مغذی یا رسوب به رودخانه می‌رسد؟

کنار می‌گذارد: واسنجی داده‌های بسیار می‌خواهد و مدیریت در سطح مزرعه حدس زده می‌شود.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی شبیه‌سازی‌های روزانه در مقیاس حوضه روی یک ایستگاه کاری.از: 1998 آرنولد و همکارانش، مدل‌سازی و ارزیابی آب‌شناختی در مساحت وسیع، توسعهٔ مدل. منبع

مجموعه‌های مدل جهانی شبکه‌ای محصول

مدل‌های محصول بسیار روی شبکهٔ جهانی تحت سناریوهای اقلیمی یکسان اجرا می‌شوند و پراکندگی‌شان عدم‌قطعیت بازدهٔ پیش‌بینی‌شده را نشان می‌دهد.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: بازده جهانی محصولات زراعی در سناریوهای اقلیمی چقدر تغییر می‌کند و این تخمین چقدر نامطمئن است؟

کنار می‌گذارد: مدل‌ها فرایندهای ازدست‌رفتهٔ مشترکی دارند، مثل آفات و گرمای حدی.

اجرا می‌شود روی: حدود 1013 FLOPS تقریبی مدل‌های محصول بسیار که برای دهه‌ها در سطح جهان روی یک خوشه اجرا می‌شوند.از: 2013 روزنزوایگ و همکارانش، پروتکل‌های پروژهٔ مقایسه و بهبود مدل‌های کشاورزی. منبع

مدل‌های عامل‌محور مزرعه برای کاربری زمین و پذیرش

خانوارهای کشاورز با زمین، نیروی کار و همسایگان خودشان تصمیم می‌گیرند چه بکارند و کدام فناوری را بپذیرند، با گسترش فضایی نوآوری‌ها.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: کشاورزان به یک قیمت، یارانه یا فناوری چگونه پاسخ می‌دهند؟

کنار می‌گذارد: تصمیم‌های کشاورز با قواعد ساده مدل می‌شود.

اجرا می‌شود روی: حدود 108 FLOPS تقریبی اجراهای عامل‌محور منطقه‌ای روی یک ایستگاه کاری.از: 2001 برگر، مدل‌های فضایی عامل‌محور در کشاورزی برای پخش فناوری و مصرف منابع. منبع

عامل‌بنیادکف: جمعیت‌ها

مدل‌های مدیریت مقاومت به آفت‌کش

جمعیت آفتی زیر سم‌پاشی مقاومت می‌یابد، و راهبردهایی مثل پناهگاه، چرخش و ترکیب مقایسه می‌شوند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: کدام راهبرد سمپاشی مقاومت را طولانی‌تر از همه به تأخیر می‌اندازد؟

کنار می‌گذارد: هزینه‌های مقاومت و جابه‌جایی آفت نامطمئن است.

اجرا می‌شود روی: حدود 106 FLOPS تقریبی مدل‌های ژنتیک جمعیت روی یک لپ‌تاپ.از: 1977 کامینز، مدیریت مقاومت در برابر سموم. منبع

مدل‌های اشتراک نور در کشاورزی-خورشیدی

پنل‌های خورشیدی بالای محصول‌ها سایهٔ متحرک روی آن‌ها می‌اندازند؛ پس چیدمان، نوری که به برگ‌ها می‌رسد و رشد محصول همراه با برق تولیدشده شبیه‌سازی می‌شوند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: وقتی یک زمین نور خورشید را میان غذا و انرژی تقسیم می‌کند، چقدر از هر دو می‌دهد؟

کنار می‌گذارد: پاسخ محصول به سایهٔ جزئی فقط برای چند گونه شناخته است، و اثر آب و دما زیر پنل‌ها ساده شده است.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی ساعت روی یک ایستگاه کاری برای هر چیدمان و فصل.از: 2011 مدل نسبت زمین-معادل دوپراز و همکارانش از پنل‌های فتوولتایی همراه با محصولات غذایی. منبع

مدل‌های رشد معماری گیاه

گیاهی که جوانه‌به‌جوانه از روی قواعد گیاه‌شناختی انشعاب و پیری ساخته می‌شود و شکل سه‌بعدی درخت یا محصول را هنگام رشد می‌دهد.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: عادت شاخه‌زنی یک گیاه چگونه تعیین می‌کند فضا را چگونه پر کند و نور را چگونه بگیرد؟

کنار می‌گذارد: قواعد رشد روی یک گونه و یک محیط برازش شده‌اند و پاسخ به باد، همسایه‌ها و آسیب محدود است.

اجرا می‌شود روی: حدود 108 FLOPS تقریبی ثانیه تا دقیقه برای هر گیاه.از: 1988 مدل‌های گیاهی دو رفی و همکارانش که به ساختار و رشد گیاه‌شناختی وفادارند. منبع

مدل‌های فنولوژی آفات بر پایهٔ روز-درجه

گرمایی که هر روز بالای یک آستانه انباشته می‌شود تعیین می‌کند حشرات چه زمانی ظاهر شوند، زادوولد کنند و به مرحله‌ای برسند که به محصول آسیب می‌زنند؛ پس می‌توان زمان سم‌پاشی را تنظیم کرد.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: آفت در چه روزی به مرحله‌ای می‌رسد که مهار کارساز است؟

کنار می‌گذارد: حشرات به دما در یک منحنی پاسخ می‌دهند، نه یک خط راست، و ریزاقلیم روی گیاه با ایستگاه هواشناسی فرق دارد.

اجرا می‌شود روی: حدود 104 FLOPS تقریبی روی یک لپ‌تاپ بدیهی است؛ برای محل‌های بسیار هر روز اجرا می‌شود.از: 1976 روش موج سینوسی اصلاح‌شدهٔ آلن برای محاسبهٔ روز-درجه برای حشرات. منبع

مدل‌های رهاسازی حشرهٔ عقیم

نرهای عقیم پرورش‌یافتهٔ انبوه که در یک جمعیت وحشی رها می‌شوند با مادگان جفت می‌شوند و آن‌ها نسلی نمی‌زایند، و شمارها در حین کاهش دنبال می‌شوند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: برای ریشه‌کنی یک آفت چند حشرهٔ عقیم و تا کی باید رها شود؟

کنار می‌گذارد: ماده‌های وحشی ممکن است نرهای عقیم را رد کنند، و حشره‌های واردشده از بیرون می‌توانند رهاسازی را خنثی کنند.

اجرا می‌شود روی: حدود 105 FLOPS تقریبی ثانیه تا دقیقه روی یک لپ‌تاپ.از: 1955 تحلیل کنیپلینگ از مهار یا ریشه‌کنی حشرات با نرهای عقیم جنسی. منبع

مدل‌های عامل‌محور تغییر کاربری زمین

مالکان زمین و کشاورزان، هرکدام با هدف‌ها و اطلاعات خودشان، دربارهٔ هر قطعه تصمیم می‌گیرند چه کنند، و پوشش زمین حاصل در طول دهه‌ها نقشه می‌شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: پوشش زمین در پی یک سیاست، یک جاده یا تغییر قیمت محصول چگونه تغییر می‌کند؟

کنار می‌گذارد: قواعد تصمیم انسان را سخت می‌توان سنجید، پس اغلب حدس زده می‌شوند، و مدل‌ها با گذشته تنظیم می‌شوند بی‌آنکه شواهدی باشد که ادامه می‌یابد.

اجرا می‌شود روی: حدود 108 FLOPS تقریبی ساعت روی یک ایستگاه کاری.از: 2003 مرور پارکر و همکارانش از سامانه‌های چندعاملی برای شبیه‌سازی تغییر کاربری و پوشش زمین. منبع

مدل‌های اقلیم گلخانه

توازن گرما، رطوبت و دی‌اکسید کربن در یک گلخانه، با خورشید، دریچه‌ها، گرمایش و تعرق خود محصول، برای طراحی و کنترل اقلیم داخل.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: برای گرم و خشک نگه‌داشتن یک محصول با کمترین هزینه، دریچه‌ها و گرمایش را چگونه باید راند؟

کنار می‌گذارد: هوا به‌خوبی آمیخته فرض می‌شود، با اینکه گلخانه‌های واقعی گرادیان دارند و بازخورد محصول ساده شده است.

اجرا می‌شود روی: حدود 107 FLOPS تقریبی ثانیه برای هر روز شبیه‌سازی‌شده، پس یک فصل در دقیقه‌ها اجرا می‌شود.از: 1985 مدل سادهٔ اقلیم گلخانه از گارتسولی (Acta Horticulturae). منبع

دام و آبزی‌پروری

مدل‌های گله و خوراک دام

رشد یک گله و شیر یا گوشت تولیدی‌اش، که در ارتباط با خوراک مصرفی، نژاد و مدیریت دنبال می‌شود، یا حیوان‌به‌حیوان یا برای کل گروه.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: این گله چقدر تولید می‌کند و برای رسیدن به آن چقدر خوراک لازم دارد؟

کنار می‌گذارد: مدل‌های مبتنی بر خوراک تغییرات روزانهٔ فردی در سلامت و وضعیت جانور را نشان نمی‌دهند.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی برای هر گله روی رایانهٔ مزرعه اجرا می‌شوداز: 1970 تا 1970، نخستین مدل‌های تولید گوشت گاو و لبنیات

چرا و مدیریت مرتع

رشد و رشد دوبارهٔ علف زیر فشار چرا، آب‌وهوا و حاصلخیزی خاک. برای برنامه‌ریزی اینکه یک مرتع چند دام را تحمل می‌کند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: این مرتع بدون فرسوده‌شدن چند دام را تحمل می‌کند؟

کنار می‌گذارد: پاسخ مرتع به خشکسالی زودهنگام یا بسیار شدید از منحنی رشد مدل‌شده فاصله می‌گیرد.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی یک اجرا روی لپ‌تاپ برای هر چراگاه در هر فصلاز: 1973 تا 1973، مدل‌های رشد مرتع برای نظام‌های چرا

آبزی‌پروری و پرورش ماهی

ماهی یا صدف پرورش‌یافته در برکه، قفس یا مخزن، که در برابر خوراک، اکسیژن، دما و تراکم ذخیره دنبال می‌شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: چه مقدار آبزی باید رها شود و کی باید برداشت شود تا بازده بهترین باشد؟

کنار می‌گذارد: شیوع بیماری در برکهٔ واقعی به‌ندرت با هشداری که مدل می‌دهد هم‌زمان می‌شود.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی یک اجرا روی لپ‌تاپ برای هر چرخهٔ مزرعهاز: 1985 تا 1985، مدل‌های رشد انرژی‌شناختی زیستی برای ماهی‌های پرورشی

مدل‌های شیوع بیماری دام

بیماری حیوانات مزرعه که از راه حمل‌ونقل دام، وسایل نقلیه و باد بین مزرعه‌ها پخش می‌شود؛ برای برنامه‌ریزی امحا، ممنوعیت جابه‌جایی و حلقه‌های واکسیناسیون.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: این شیوع تا کجا پخش می‌شود و کدام اقدام کنترلی سریع‌تر جلویش را می‌گیرد؟

کنار می‌گذارد: کشاورزان همیشه نشانه‌ها را به‌همان سرعتی که مدل فرض می‌کند گزارش نمی‌کنند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1011 FLOPS تقریبی خوشهٔ یک دانشگاه برای اجرای یک شیوع ملیاز: 2001 مدل‌های همه‌گیری تب برفکی بریتانیا در 2001

اصلاح نژاد و ژنتیک دام

جفت‌گیری‌های مجازی میان جانوران، که در نسل‌ها به جلو اجرا می‌شود تا شیردهی، نرخ رشد یا مقاومت به بیماری در فرزندان پیش‌بینی شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: از کل جمعیت پرورشی، کدام پدر یا مادر را باید بعد جفت کرد؟

کنار می‌گذارد: فرض می‌کند شجره‌نامهٔ ثبت‌شده دقیق است، با اینکه خطا در ثبت و انتساب نادرست والدین در عمل رخ می‌دهد.

اجرا می‌شود روی: حدود 1011 FLOPS تقریبی اجرای یک خوشه که جمعیت اصلاح‌نژادی یک کشور را امتیازدهی می‌کنداز: 1990 تا 1990، ارزیابی ژنتیکی گاوهای شیری مبتنی بر BLUP

پایش دقیق دام

جانوران منفرد که با حسگر از نظر حرکت، تغذیه و دما ردیابی می‌شوند و با یک خط پایهٔ سالم شبیه‌سازی‌شده مقایسه می‌شوند تا مشکل زود نشان داده شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: از هزاران جانور، کدام یک امروز به توجه نیاز دارد؟

کنار می‌گذارد: یک خطای حسگر برای مدل دقیقاً مثل یک حیوان بیمار به نظر می‌رسد.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی سرور یک مزرعه که جریان داده‌های حسگر یک طویله را پردازش می‌کنداز: 2005 تا 2005، سامانه‌های پایش گاو شیری مبتنی بر حسگر

انرژی‌شناسی زیستی برکهٔ آبزی‌پروری

هر ماهی در برکه انرژی‌ای از خوراک و اکسیژن دارد که به رشد تبدیل می‌شود، و اکسیژن و پسماند آب کنار آن دنبال می‌شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: چند ماهی و با چه مقدار غذا پیش از خراب‌شدن آب برکه سریع‌تر رشد می‌کنند؟

کنار می‌گذارد: شوک‌های بیماری، رفتار و آب‌وهوا بیشتر کنار گذاشته شده‌اند، پس مدل برای شرایط پایدار از همه بهتر است.

اجرا می‌شود روی: حدود 108 FLOPS تقریبی دقیقه روی یک لپ‌تاپ.از: 1985 مدل انرژی‌شناسی زیستی و رشد ماهی منفرد برای برکه‌های آبزی‌پروری از کوئنکو و همکارانش. منبع

نظام‌های غذایی و فرآوری

شبیه‌سازی زنجیرهٔ تأمین غذا

غلات، محصولات کشاورزی و غذاهای فرآوری‌شده که از مزرعه به انبار و فروشگاه می‌روند و در برابر حمل‌ونقل، اتلاف در انبار و شوک‌های تقاضا دنبال می‌شوند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: نظام غذا در کمبود یا شوک اول از کجا می‌شکند؟

کنار می‌گذارد: زنجیره‌های تأمین واقعی تجارت غیررسمی‌ای را پنهان می‌کنند که مدل هرگز نمی‌بیند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی خوشه‌ای که برای یک شبکهٔ ملی یا منطقه‌ای اجرا می‌شوداز: 1985 تا 1985، شبیه‌سازی تدارکات برای توزیع غذا

مدل‌های هشدار زودهنگام قحطی

باران، برداشت، قیمت و درگیری با هم ترکیب می‌شوند تا نشان دهد کدام مناطق ماه‌ها پیش از وقوع به سوی کمبود غذا می‌روند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: کدام منطقه‌ها دچار کمبود غذا می‌شوند، و کی؟

کنار می‌گذارد: به داده‌های جاهایی بستگی دارد که کمتر از همه می‌توانند گزارش کنند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1010 FLOPS تقریبی اجرای یک خوشه که هر ماه مناطق بسیاری را امتیازدهی می‌کنداز: 1985 تا 1985، سامانه‌های هشدار زودهنگام قحطی به رهبری دولت‌ها در ساحل

مدل‌سازی فرایند تخمیر

مخمر، باکتری یا کپک که درون یک خمیر، شیرهٔ انگور یا مایهٔ مالت رشد می‌کند، در حین مصرف قندها و تولید الکل، اسید یا گاز دنبال می‌شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: برای نتیجهٔ دلخواه، این تخمیر چقدر باید طول بکشد و در چه دمایی؟

کنار می‌گذارد: تخمیرهای وحشی میکروب‌هایی را وارد می‌کنند که هرگز به مدل گفته نشده بود.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی یک اجرا روی لپ‌تاپ برای هر فرایند دسته‌ایاز: 1975 تا 1975، مدل‌های سینتیکی تخمیر در آبجوسازی و پخت نان

پخت و فرایند گرمایی غذا

گرما که به خمیر، قوطی یا غذای بسته‌بندی‌شده نفوذ می‌کند و دنبال می‌شود تا پخت، قهوه‌ای‌شدن و میزان ایمنی از بین رفتن میکروب‌ها پیش‌بینی شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: آیا مرکز این محصول کاملاً پخته است و خوردنش ایمن است؟

کنار می‌گذارد: اجاق‌ها در دنیای واقعی هرگز به یکنواختی میدان گرمایی مدل نیستند.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی یک اجرا روی لپ‌تاپ برای هر طرح محصولاز: 1970 تا 1970، مدل‌های انتقال گرما برای کنسروسازی و پخت

مدل‌سازی زنجیرهٔ سرد و فساد

رانش دما در کامیون‌ها، انبارها و یخچال‌های مغازه در برابر رشد میکروبی دنبال می‌شود تا معلوم شود چقدر از ماندگاری از دست می‌رود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: چقدر از این محموله پیش از رسیدن به قفسه خراب می‌شود؟

کنار می‌گذارد: افزایش‌های کوتاه و شدید دما، مثل دری که ده دقیقه باز بماند، بیش از آنچه میانگین‌های مدل نشان می‌دهند آسیب می‌زنند.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی یک اجرا روی لپ‌تاپ که گزارش دمای یک محموله را پیگیری می‌کنداز: 1990 تا 1990، مدل‌های پیش‌بینی ماندگاری برای تدارکات غذای سردخانه‌ای

شبیه‌سازی ایمنی غذا و ردیابی‌پذیری

آلودگی که در یک نقطه از نظام غذایی وارد می‌شود، و از راه آمیختن، فرآوری و توزیع به جلو دنبال می‌شود تا ببینیم چه کسانی در معرض قرار می‌گیرند.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: اگر آلودگی از اینجا آغاز شود، پیش از آنکه فراخوان جمع‌آوری آن را بگیرد تا کجا پخش می‌شود؟

کنار می‌گذارد: ردّ کاغذی در زنجیرهٔ تأمین واقعی شکاف‌های بیشتری از فرض مدل دارد.

اجرا می‌شود روی: حدود 109 FLOPS تقریبی یک اجرا روی لپ‌تاپ برای هر سناریوی آلودگیاز: 1995 تا 1995، شبیه‌سازی ردیابی‌پذیری پس از شیوع‌های بزرگ آلودگی

میکروب‌شناسی پیش‌بین غذا

رشد و مرگ باکتری‌ها در غذا در برابر دما، اسیدیته و فعالیت آب مدل می‌شود تا ماندگاری و ایمنی برآورد شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: یک عامل بیماری‌زا در این غذا و در این دما با چه سرعتی رشد می‌کند؟

کنار می‌گذارد: غذا از شوربای آزمایشگاهی متنوع‌تر است.

اجرا می‌شود روی: حدود 105 FLOPS تقریبی برازش منحنی رشد روی یک لپ‌تاپ.از: 1994 بارانی و رابرتس، رویکردی پویا برای پیش‌بینی رشد باکتری در غذا. منبع

ارزیابی کمی ریسک میکروبی

آلودگی، پخت، نگهداری و خوردن به‌صورت توزیع‌های احتمال به هم زنجیر می‌شوند تا احتمال بیماری از یک غذا برآورد شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: یک نفر با خوردن این غذا چقدر احتمال دارد بیمار شود و کدام مرحله از همه مهم‌تر است؟

کنار می‌گذارد: رابطهٔ دوز-پاسخ برای بیمارگرهای نادر کم‌شناخته است.

اجرا می‌شود روی: حدود 108 FLOPS تقریبی مونت‌کارلو روی زنجیرهٔ مزرعه تا سفره روی یک لپ‌تاپ.از: 1998 کاسین و همکارانش، ارزیابی کمی ریسک E. coli O157:H7 در همبرگر گوشت چرخ‌کرده. منبع

شبیه‌سازی گوارش و جریان معده

حرکت دیوارهٔ معده اختلاط و تجزیهٔ غذا را پیش می‌برد، و جریان و اسید محاسبه می‌شوند تا ساختار غذا به آزاد شدن مواد مغذی ربط داده شود.

پرسشی که پاسخ می‌دهد: یک غذا در معده با چه سرعتی تجزیه و جذب می‌شود؟

کنار می‌گذارد: حرکت دیوارهٔ معده و رئولوژی غذا ساده شده‌اند.

اجرا می‌شود روی: حدود 1012 FLOPS تقریبی شبیه‌سازی جریان دیوارهٔ متحرک روی یک خوشه.از: 2010 کوزو و همکارانش، تحلیل پدیده‌های جریان در محتوای معده ناشی از حرکات دودی معدهٔ انسان. منبع