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1、按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,本资料仅供参考,不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考,不能作为科学依据。本资料仅供参考,不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,玩世紀帝國談,計算物理,鄒忠毅,中國文化大學物理系,3,4,1/38,Age of Empires,15分鐘建城法,馬攻,封建快攻,城堡快攻。,給我必勝密技,必勝密技,誰理你,世紀帝國,2/38,同學,遊戲不是這樣玩滴!,把遊戲當作供品買來拜,一試再試,不眠不休,鞠躬盡瘁,玩死再說,都是機器不好,都是機器不好。,玩出火來了,破壞王出現,真人 PK,3/38,玩遊戲是一門學問呀!,學習

2、前輩點點血跡寶貴經驗,玩出感覺來,練出一隻快手,Save and Load 大法,說一口好遊戲,舉一反三,打遍天下,終於進入無間道終身職業,或,4/38,縱橫江湖三十餘載,殺盡仇寇,敗盡英雄,天下更無抗手,無可奈何,惟隱居深谷,以鵰為友。嗚呼,生平求一敵手而不可得,誠寂寥難堪也。,劍魔獨孤求敗,金庸,神鵰俠侶,第二十三回,5/38,要玩就玩大,更大,更複雜超級大世界,自然世界規律,為什麼我就是想知道,6/38,終於要講物理了,物理,就是要找規律,怎麼做呢?,7/38,研究自然規律,學習前輩點點血跡寶貴經驗,Save and Load 大法,玩出感覺來,練出一隻快手,說一口好遊戲,舉一反三,打遍

3、天下,終於進入無間道終身職業,或,要讀書呀,嘗試錯誤,熟練師傅,理論發展,牛頓與愛迪生,科學家或,8/38,物理研究兩大支柱,理論與實驗,理論,實驗,我在哪裡?,9/38,世界變得越來越複雜,越來越難解運算問題,你算一顆原子,我算兩個原子,他。,一維系統算完了,算二維。,漂亮女人都已經,簡單題目都已經。,10/38,世界變得越來越複雜,越來越複雜資料處理,路口計算車流量工讀生,放大一萬倍看看,本子寫不下,分析做不完,工讀生要辭職了,11/38,世界變得越來越複雜,人工處理越來越難,現代人生活呀,把時間留給家人,一定要找個好幫手,12/38,超級好幫手電腦,特色,高速運算能力,有耐心執行長時間繁

4、複而單調計算。,大量資料處理能力,能夠儲存及分析大量資料,13/38,計算物理出現了,它是什麼?,廣義與狹義定義,14/38,計算物理主要部份,基本使用,作為理論物理計算幫手,作為實驗數據分析工具,進階使用,模擬建立一個虛擬小世界,15/38,暫停一下,怎麼要這個好幫手,幫我忙?,小黑,去撿球,Orz.,16/38,暫停一下,怎麼要這個好幫手,幫我忙?,自我管理作業系統,以前有許多種,現在,T_T,幫忙做事應用程式,別人寫好,自己寫,_,17/38,暫停一下,可是電腦還是很笨,-_-b,程式語言把你要它做事講清楚,函數,副程式,sin(x),sort(x),邏輯判斷,if.then.else.

5、迴圈(重複一直做,一直做,_,),for i=1 to 100 do while(.),.,end end,18/38,演算法,把一個概念,變成可執行步驟,19/38,Newtons method-,(,Newton-Raphson ethod,),,尋找方程,f,(,x,)=0根,20/38,回來吧!,計算物理能幹什麼?,理論工具,實驗幫手,模擬,21/38,作為理論物理計算幫手,方程式求解(聯立方程祖,微分方程。),求函數極值(,最正确化問題,,求解系統基態問題。),函數計算或數組變換(數值積分,傅立葉變換,小波變換。),矩陣或行列式運算(座標變換,矩陣力學計算。),22/38,三十元二

6、十次聯立方程組一種解法,解,另一種看法,找出一組,使 最小(趨近零),最正确化問題,23/38,最正确化問題(,Optimization Problem,)是什麼?,找最好答案。,到處都有,到處都是。,函數極值,,最短路徑,,最少花費,,最穩定結構,,最低能量狀態,。,24/38,通常處理最正确化問題方法,LJ,75,十面體,LJ,55,二十面體,LJ,98,四面體,LJ,38,八面體,1.,寫下系統,能量函數,(目標函數,cost function),比如原子團簇問題,(Atomic Cluster),2.運用,電腦,與,最正确化演算法,求解,25/38,通常處理最正确化問題方法,向最成功大

7、師學習,依照演算法特征分類,學習,物質世界,演化,學習,生物世界,演化,學習,人類文明,發展演化,其它方法,26/38,通常處理最正确化問題方法,依照演算法特征分類,學習,物質世界,演化,球從山上滾下,梯度法,水從山上流下,能量鋪砌法,液體結凝為固體,模擬退火法,一群質點受力運動,分子動力學方法,學習,生物世界,演化,學習,人類文明,發展演化,其它方法,27/38,通常處理最正确化問題方法,依照特征分類,學習,物質世界,演化,學習,生物世界,演化,物種演化,遺傳演算法,小蟲覓食與運動,試錯法,及,貪心算法,生物認知與學習,人工神經網路,螞蟻覓食,螞蟻群聚算法,學習,人類文明,發展演化,其它方法

8、28/38,通常處理最正确化問題方法,依照特征分類,學習,物質世界,演化,學習,生物世界,演化,學習,人類文明,發展演化,模擬文化形成,文化算法,模擬知識演化,知識進化演算法,其它方法,窮舉法,線性規劃,禁忌搜索,樹狀結構分析。,29/38,作為實驗數據分析工具,大量實驗資料搜集與儲存,大量實驗資料資料庫建立,大量實驗資料分析與比對,尋找大量實驗資料中規律性,AMS太空反物質磁譜儀實驗,www-hep.phys.sinica.edu.tw/ams/,30/38,模擬建立一個虛擬小世界,虛擬實驗,設計一組規則或限制,給定一個環境與起始條件,小世界開始運作,用途,突破實際技術限制,節省時間與金錢

9、加速理論與實驗連結,31/38,模擬例子,灰塵聚集(DLA-,Diffusion Limited Aggregation,),簡單規則,設定一個灰塵粒子為中心。,從不遠處隨機飄來另一個,灰塵粒子。,這個隨便亂飄灰塵粒子,可能會碰到中心灰塵團,然後就停下來結成一個較大灰塵團。它也可能在亂飄一陣之後,就飄走了。,然後回到第二步,再來一個粒子。,apricot.polyu.edu.hk/lam/dla/dla.html,32/38,灰塵聚集例子(DLA-,Diffusion Limited Aggregation,),複雜結果,碎形(Fractal),結構出現了,astronomy.swin.edu.au/pbourke/fractals/dla/,33/38,灰塵聚集例子(DLA-,Diffusion Limited Aggregation,),與實驗比較,某種菌類培養,(日本中央大學,松下貢教授團隊,實驗結果),www.phys.chuo-u.ac.jp/labs/matusita/index.htm,34/38,例子:窗上冰,35/38,例子:雪花,36/38,理論,實驗,再看物理支柱,計算,37/38,一點點結論,一字,曰,心,處,處有物理,新工具,新思索,新遊戲,38/38,

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