Main directions of computational physics. Hardware and software basis of computational physics. Computer modelling, computer graphics, image processing, integral transforms. Basic numerical methods. Introduction to mathematical statistics and theory of probability.
Last update: 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.
Last update: T_FUUK (14.05.2009)
Aim of the course -
Students will learn basic numerical algorithms (see annotation and syllabus).
Last update: T_FUUK (14.05.2009)
Seznámit studenty se základními algoritmy numerické matematiky a jejich využitím v počítačové fyzice (viz. anotace a sylabus).
Last update: Barvík Ivan, RNDr., Ph.D. (23.05.2014)
Course completion requirements -
The credit is awarded on condition of at least 70% attendance.
In case of non-fulfillment, it is necessary to elaborate and present tasks from topics where absences occurred.
Another condition is the elaboration of assigned project.
Last update: Barvík Ivan, RNDr., Ph.D. (30.10.2019)
Podmínkou udělení zápočtu je aktivní účast alespoň na 70 % hodin.
V případě nesplnění je nutno vypracovat úlohy z látky, kde došlo k absencím.
Další podmínkou udělení zápočtu je vypracování zadaného projektu.
Last update: Barvík Ivan, RNDr., Ph.D. (30.10.2019)
Teaching methods -
Lectures and practical exercises in computer lab
Last update: T_FUUK (14.05.2009)
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.
Last update: Barvík Ivan, RNDr., Ph.D. (23.05.2014)
Syllabus -
Basics of computational physics
Characterisation of computer technique
computer and microcomputer architecture, programming languages, operating systems, structural programming.
Monte Carlo method ? principle, generation of random numbers, transformation of random numbers, application of Monte Carlo method in physics.
Fluid modelling
Hybrid modelling ? principle, application in physical electronics.
Computer graphics and visualisation
basic algorithms, applications.
Image processing
low-level image processing, image analysis.
Integral transforms
fast Fourier transform and its application in physics.
Last update: T_FUUK (14.05.2009)
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).
Last update: Barvík Ivan, RNDr., Ph.D. (23.05.2014)
