MODELOWANIE MATEMATYCZNE

1
Kierunek FIZYKA, II stopien studiów
Specjalnosc
MODELOWANIE MATEMATYCZNE i KOMPUTEROWE PROCESÓW
FIZYCZNYCH (MODKOMP)
Opiekun Prof. Jacek A. Majewski jacek.majewski_at_fu
w.edu.pl FUW, Hoza 69, pokój 339
29 X 2012
2
Dlaczego modelowanie?
Symulacje komputerowe metoda poznawania
przyrody realistyczny opis zlozonych ukladów
3
Computational Science
(Obliczeniowa nauka ?)
wzglednie nowa dziedzina nauki
angazuje komputery do studiowania naukowych
problemów
uzupelnia teorie i eksperyment w tradycyjnych
badaniach naukowych
dostarcza zrozumienia zjawisk poprzez uzywanie
i analize matematycznych modeli przy pomocy
komputerów (najlepiej duzej mocy)
bardzo skuteczna, czesto niezastapiona, metoda do
analizy wielu problemów w nauce, opracowywaniu
nowych produktów i ich wytwarzaniu
Symulacje Komputerowe
Zmiana sposobu uprawiania nauki ?
4
(No Transcript)
5
Symulacje Komputerowe
Symulacje komputerowe dostarczaja jakosciowego i
ilosciowego wgladu w wiele zjawisk, które
sa za skomplikowane, zeby mogly byc
analizowane przy pomocy metod analitycznych,
sa za drogie lub niebezpieczne, zeby mogly byc
badane eksperymentalnie.
6
Symulacje Komputerowe
Dostep do komputerów duzej mocy,
graficznych workstations, oraz szybkich
sieci, razem z ogromnym postepem w dziedzinie
algorytmów i softwareu, doprowadzil do
rewolucji w sposobie przeprowadzania naukowych i
inzynierskich badan. Swietna infrastruktura
komputerowa w ramach projektu POIG (9 mln zl na
Pracownie modelowania skomplikowanych ukladów
molekularnych i nanostruktur)
7
Komputerowe Symulacje Skomplikowanych Ukladów
Procesów Fizycznych Rewolucja w Naukach
Przyrodniczych
Z uwagi na zlozonosc nauk przyrodniczych, postep
osiagano poprzez metody z quadrantów Bohra badz
Edisona
Pasteur's Quadrant
Eksperyment i teoria dla prostych modelowych
systemów
Badania i rozwój metoda prób i bledów (by trial
and error)
Realistyczne symulacje sa narzedziem, które
przesuwaja badania materialowe do quadrantu
Pasteura.
8
Przyklady Symulacji Komputerowych
Wieloskalowe modelowanie nowych
materialów Modelowanie skomplikowanych ukladów
molekularnych (reakcje chemiczne, systemy
biologiczne) Modelowanie urzadzen
(przyszlosciowa nano-elektronika)
9
Zwiazek atomistycznych i makroskopowych skal
dlugosci
Continuum methods
Molecular dynamics
Ab initio calculations
10
Komputerowe Symulacje Materialów Wielo-skalowe
symulacje
Schemat wielo-skalowych symulacji mechanicznych
wlasnosci materialów
"coarse graining"
Sily oddzialywania pomiedzy polaczonymi kawalkami
materii moga byc dokladnie opisane przy pomocy
nowego modelu ze zrenormalizowanymi"
oddzialywaniami.
11
Modelowanie wzrostu grafenu na SiC
Grafen przyszlosciowy material dla technologii
informacyjnych
A. Geim K. Novoselov Nagroda Nobla 2010
Duzy projekt POIG (1.5 M PLN do polowy 2014)
12
Teoria Funkcjonalu Gestosci (DFT) nowe
narzedzie dla symulacji w biologii

• Potencjal elektrostatyczny elektronów
• Zero zielony
• Odpychyjace obszary czerwony i zólty
• Przyciajace obszary - niebieski

Struktura proteiny 1PNH, Trucizna skorpiona
(PO5-NH2)
31 amino-kwasów (ca. 500 atoms)
Rola stanu ladunkowego proteiny na geometrie
zmiana stanu ladunkowego proteiny nie
destabilizuje lokalnych minimów energetycznych
Rózne kolory reprezentuja rózne amino-kwasy
13
(No Transcript)
14
SPECJALNOSC MODELOWANIE MATEMATYCZNE i
KOMPUTEROWE PROCESÓW FIZYCZNYCH
Wszystkie dziedziny fizyki uprawiane na
FUW Indywidualny charakter studiów !!!
Kazdy student od poczatku specjalnosci ma
opiekuna, który ustala wspólnie ze
studentem program zajec Duzo
indywidualnych warsztatów
15
SPECJALNOSC MODELOWANIE MATEMATYCZNE i
KOMPUTEROWE PROCESÓW FIZYCZNYCH
RAMOWY PROGRAM ZAJEC DLA SPECJALNOSCI
Wybrane dzialy fizyki komputerowej (wyklady
poswiecone modelowaniu) Przedmioty
specjalistyczne Indywidualne warsztaty
16
SPECJALNOSC MODELOWANIE MATEMATYCZNE i
KOMPUTEROWE PROCESÓW FIZYCZNYCH
NAJAKTYWNIEJSI OPIEKUNOWIE PRAC MAGISTERSKICH
Dr hab. Piotr Szymczak (fizyka statystyczna, u
klady biologiczne) Prof. Konrad Bajer
(hydrodynamika) Prof. Ryszard Kutner (procesy
termodynamiczne) Prof. Bogdan Lesyng (uklady
molekularne) Prof. Jacek A. Majewski
(nanostruktury)
Mozliwosc bezposredniego uczestnictwa w badaniach
naukowych wykonywanych w ramach projektów
strukturalnych Innowacyjna Gospodarka i innych.
17
ZAPRASZAMY
Jacek.Majewski_at_fuw.edu.pl