Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Nowoczesne techniki obliczeniowe

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: MFI-NTO-2S-1/1
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Nowoczesne techniki obliczeniowe
Jednostka: Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki
Grupy:
Strona przedmiotu: https://teams.microsoft.com/_#/school/conversations/Og%C3%B3lny?threadId=19:28a48195122c43ba936296683edb89f5@thread.tacv2&ctx=channel
Punkty ECTS i inne: 3.00 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
Wymagania wstępne:

Znajomość podstaw fizyki statystycznej, rachunku prawdopodobieństwa, analizy matematycznej

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS:

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego):

wykład 15 h

laboratorium 30 h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego: 45 h

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego: 1,5

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta):

przygotowanie się do laboratorium 15 h

studiowanie literatury 10 h

przygotowanie się do zaliczenia 20 h

Łączna liczba godzin niekontaktowych 45 h

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 1,5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 3,0

Sposób weryfikacji efektów kształcenia:

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-8.4/17 z dnia 28 czerwca 2017 r. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018:

W1, końcowy egzamin pisemny,

U1, końcowy egzamin pisemny,

K1-K2, końcowy egzamin pisemny

Pełny opis:

1. Podstawy termodynamiki statystycznej. Metoda zespołów statystycznych Gibbsa. Postulaty termodynamiki statystycznej. Zespoły statystyczne. Fluktuacje.

2. Przestrzeń fazowa. Równania ruchu Newtona, Lagrange'a i Hamiltona. Wyprowadzenie równań ruchu jednowymiarowego oscylatora harmonicznego w oparciu o r-nia Newtona.

3. Metody obliczeniowe w fizyce i chemii teoretycznej: symulacje Monte Carlo, obliczenia kwantowo-mechaniczne, podstawy obliczeń metodami klasycznej dynamiki molekularnej.

4. Algorytmy integracyjne stosowane do rozwiązania rówwnań ruchu Newtona: algorytm Verleta, Leap-Frog, Velocity Verlet. Periodyczne warunki brzegowe.

5. Modelowanie oddziaływań międzycząsteczkowych. Oddziaływania van der Waalsa. Potencjały: sztywnych kul, Lennarda-Jonesa, Sutherlanda, potencjał studni. Oddziaływania elektrostatyczne.

6. Kontrola temperatury symulacji (termostaty Berendsena, Andersena, Noose-Hoovera).

7. Modele wody stosowane w symulacjach metodami dynamiki molekularnej. Wiązania wodorowe (parametry geometryczne jako kryterium występowania).

8. Analiza rezultatów obliczeń: radialna funkcja dystrybucji (radial distribution function RDF), średnie kwadratowe przesunięcie (mean square displacement MSD), funkcja autokorelacji - równania Green-Kubo.

9. Podstawowe informacje dotyczące obliczeeń z wykorzystaniem pakietu Gromacs:

a) pojęcie "boksu symulacyjnego", konfiguracja układu na przykładzie pliku pdb (protein database bank) np. omówienie pliku pdb dla cząsteczki wody,

b) topologia układu (pliki itp, top),

c) plik indeksu,

d) "setup" symulacji - plik mdp,

e) grompp i mdrun,

f) przykładowe narzędzia: gmx-rdf, gmx-analyze, gmx-msd, gmx-trjconv, gmx-hbond (składnia, przykłady).

10. Liczby losowe i generatory liczb losowych

11. Generowanie liczb losowych o zadanym rozkładzie prawdopodobieństwa

12. Próbkowanie proste i próbkowanie ważone

13. Obliczanie całek metodą Monte Carlo: pola powierzchni

14. Zasada mikroskopowej odwracalności

15. Algorytm Metropolisa

16. Próbkowanie uprzywilejowane (biased sampling)

17. Układy ciągłe i układy siatkowe

18. Symulacje Monte Carlo w zespołach: mikrokanonicznym, kanonicznym i wielkim kanonicznym

19. Zastosowania symulacji Monte Carlo w zaspole kanonicznym i grandkanonicznym

20. Samoorganizacja cząsteczek w układzie siatkowym.

21. Izoterma adsorpcji Langmuira i Fowlera-Guggenheima

Literatura:

1. K. Gumiński, P. Petelenz, Elementy chemii teoretycznej. PWN Warszawa 1989.

2. Włodzimierz Kołos Chemia kwantowa, PWN Warszawa 1978

3.http://www.cse.scitech.ac.uk/ccg/software/Democritus/Theory/moldyn2.htm

4. gromacs.org, http://manual.gromacs.org/documentation/2016.4/manual-2016.4.pdf

Efekty uczenia się:

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-8.4/17 z dnia 28 czerwca 2017 r. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018:

WIEDZA

W1. absolwent zna wybrane zagadnienia z matematyki pozwalające na posługiwanie się metodami matematycznymi w chemii. (K_W01)

UMIEJĘTNOŚCI

U1. absolwent potrafi wykorzystywać zdobytą wiedzę do rozwiązywania wybranych zagadnień związanych ze studiowaniem chemii. (K_U01)

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Absolwent jest gotów do oceny własnej wiedzy i rozumie konieczność dalszego kształcenia. (K_K01)

K2. Absolwent jest gotów do uznania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych. (K_K03)

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2022/2023" (zakończony)

Okres: 2023-02-27 - 2023-06-25
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.2.0-3dcdfd8c8 (2024-03-25)