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
|
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 |
Przejdź do planu
PN WT ŚR CZ PT |
Typ zajęć: |
Laboratorium, 30 godzin
Wykład, 20 godzin
|
|
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 |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie.