Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowania
Strona główna

Podstawy fizyki obliczeniowej

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-FIZOBL
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Podstawy fizyki obliczeniowej
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Przedmioty do wyboru dla Astronomii s1
Punkty ECTS i inne: 2.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

przedmiot fakultatywny

Całkowity nakład pracy studenta:

- godziny realizowane z udziałem nauczyciela: 30 h;

- czas poświęcony na pracę indywidualną potrzebny do pomyślnego zaliczenia przedmiotu: 15 h;

- czas wymagany do przygotowania się i uczestnictwa w procesie oceniania: 15 h;

Efekty uczenia się - wiedza:

W1 - posiada podstawową wiedzę niezbędną do opisu, symulacji i analizy zjawisk fizycznych, takich jak zdarzenia rzadkie w fizyce i biologii (np. przejścia fazowe, zmiany konformacyjne) (fizyka K_W01, fizyka techniczna K_W01);

W2 - rozumie rolę metod teoretycznych oraz symulacji komputerowych w metodologii badań naukowych; posiada świadomość ograniczeń technicznych i technologicznych w badaniach naukowych (fizyka K_W02, fizyka K_W06, fizyka techniczna K_W03);

W3 - zna podstawowe pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych, zna zaawansowane narzędzia do poszukiwania informacji ważnych w biologii i fizyce (fizyka techniczna K_W07);

Efekty uczenia się - umiejętności:

U1 - efektywnie poszukuje niezbędnych informacji do rozwiązywania problemów problemów fizycznych, takich jak szacowanie wartości oczekiwanych na podstawie symulacji komputerowych, oraz informatycznych, w szczególności problemów dotyczących implementacji nauczanych metod obliczeniowych; posiada umiejętność samodzielnego wyszukiwania i wykorzystywania informacji z zakresu informatyki i dziedzin powiązanych (fizyka K_U03);

U2 - posiada rozszerzone umiejętności samodzielnej pracy; potrafi określić niezbędny zakres wiedzy, jaki trzeba zdobyć, by zrealizować określony projekt; posiada umiejętność zdobywania wiedzy i wykorzystuje przy tym różnorodne techniki dostępu do informacji (fizyka K_U04);

U3 - potrafi planować i przeprowadzać proste eksperymenty, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski (fizyka techniczna K_U03, fizyka K_U03);

U4 - rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się powodowanego pojawianiem się nowych osiągnięć, nowych technologii (fizyka K_U09);

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1 - rozumie potrzebę wymiany informacji w grupach osób zajmujących się informatyką; rozumie możliwości, jakie daje edukacja akademicka (fizyka K_K01, K_K04; fizyka techniczna K_K01);

K2 - rozumie potrzebę ciągłego dokształcania powodowanego pojawianiem się nowych osiągnięć, nowych technologii, etc.; rozumie potrzebę wymiany informacji w grupach osób zajmujących się informatyką; rozumie możliwości, jakie daje edukacja akademicka (fizyka K_K01, fizyka techniczna K_K01);

K3 - rozumie potrzebę upowszechniania wiedzy inżynierskiej w formie dostępnej bez opłat; rozumie i docenia znaczenie prowadzenia badań oraz uczciwości intelektualnej (fizyka K_K03, fizyka techniczna K_K03);

Metody dydaktyczne podające:

- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące:

- klasyczna metoda problemowa
- obserwacji

Skrócony opis:

Kurs omawia podstawowe zagadnienia fizyki obliczeniowej.

Pełny opis:

1. Mechanika klasyczna.

1. 1. Próbkowanie.

1. 2. Zespoły statystyczne.

2. Monte Carlo.

2. 1. Próbkowanie wzmocnione.

2. 2. Metoda Metropolisa-Hastingsa.

3. Dynamika molekularna.

3. 1. Przestrzeń fazowa.

3. 2. Integrator Verleta.

3. 3. Zachowanie energii.

4. Zdarzenia rzadkie.

4. 1. Skale czasowe.

4. 2. Zmienne kolektywne.

4. 3. Energia swobodna.

5. Dynamika kwantowa.

5. 1. Metoda Borna-Oppenheimera.

5. 2. Metoda Ehrenfesta.

5. 3. Metoda Cara-Parrinello.

6. Elementy uczenia maszynowego w fizyce obliczeniowej.

6. 1. Metody gradientowe.

6. 2. Uczenie głębokie.

Literatura:

1. M. Tuckerman, Statistical Mechanics: Theory and Simulation.

2. D. Chandler, Introduction to Modern Statistical Mechanics.

3. D. W. Heerman, Computer Simulation Methods in Theoretical Physics.

4. T. Pang, An Introduction to Computational Physics.

5. D. Landau, K. Binder, A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics.

Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie zajęć (na ocenę) odbywa się na podstawie testu końcowego weryfikującego efekty uczenia się: W1, W2, W3, U1, U2, U3, U4.

Kryteria oceniania:

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (zakończony)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Konwersatorium, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Jakub Rydzewski
Prowadzący grup: Jakub Rydzewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Konwersatorium - Zaliczenie na ocenę
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.
ul. Jurija Gagarina 11, 87-100 Toruń tel: +48 56 611-40-10 https://usosweb.umk.pl/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.2.0-1 (2024-03-12)