Základy počítačové fyziky I

Sylabus

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).

Anotace

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.