PředmětyPředměty(verze: 908)
Předmět, akademický rok 2022/2023
   Přihlásit přes CAS
Základy počítačové fyziky II - NBCM322
Anglický název: Fundamentals of Computer Physics II
Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2009
Semestr: letní
E-Kredity: 6
Rozsah, examinace: letní s.:2/2, Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Virtuální mobilita / počet míst: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Poznámka: povolen pro zápis po webu
Garant: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Matematika > Matematické modelování ve fyzice
Fyzika > Matematické a počítačové modelování ve fyzice, Fyzika povrchů a ionisovaných prostředí
Anotace -
Poslední úprava: T_FUUK (14.05.2009)
Přehled hlavních směrů počítačové fyziky. HW a SW základy počítačové fyziky. Počítačové modelování, počítačová grafika, zpracování obrazu, integrální transformace. Základní numerické metody. Základy matematické statistiky a počtu pravděpodobnosti.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D. (23.05.2014)

Seznámit studenty se základními algoritmy numerické matematiky a jejich využitím v počítačové fyzice (viz. anotace a sylabus).

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D. (30.10.2019)

Podmínkou udělení zkoušky je aktivní účast alespoň na 70 % hodin.

V případě nesplnění je nutno vypracovat úlohy z látky, kde došlo k absencím.

Další podmínkou udělení zkoušky je vypracování zadaného projektu.

Metody výuky -
Poslední úprava: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D. (23.05.2014)

Přednášky a praktická cvičení v počítačové laboratoří. Programování základních algoritmů (včetně jejich paralelizace), analýza a úpravy jednoduchých zdrojových kódů, základy práce se softwarovými balíky dostupnými v superpočítačovém MetaCentru. Nejsou potřeba žádné předběžné znalosti.

Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Ivan Barvík, Ph.D. (23.05.2014)

1. Přehled hlavních směrů počítačové fyziky.

2. Vývoj hardwarových prostředků pro náročné numerické výpočty (www.top500.org) a jejich dostupnost pro studenty MFF UK (http://metavo.metacentrum.cz/cs/).

3. Vybrané numerické metody: řešení soustav algebraických rovnic, obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic, rychlá Fourierova transformace atd.

4. Metoda molekulární dynamiky - Verletův algoritmus pro numerické řešení pohybových rovnic, silová pole, termodynamické soubory - kontrola teploty a tlaku, periodické okrajové podmínky, dlouhodosahové síly, Ewaldova sumace. Softwarové balíky pro molekulárně dynamické (NAMD, AMBER, GROMACS) a "N-body" kosmologické (Gadget2) simulace.

5. Metoda Monte Carlo

6. Numerické řešení Schrodingerovy rovnice popisující jednoduché kvantové systémy, Hartreeho-Fockova a Carova-Parrinelliho metoda. Softwarové balíky Gaussian a CPMD.

7. Numerické řešení Navierových-Stokesových rovnic popisujících proudění tekutin, metody LB (Lattice-Boltzmann) a SPH (Smoothed-Particle Hydrodynamics). Softwarové balíky Fluent, openLBMflow a Blender.

8. Algoritmy pro fyzikálně korektní fotorealistické vykreslení 3D scény. Softwarový balík Blender.

9. Paralelizace vybraných algoritmů prostřednictvím OpenMP (počítače se sdílenou pamětí), MPI (klastry) a CUDA (grafické karty).

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK