玩世纪帝国谈计算物理市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

玩世紀帝國玩世紀帝國談談計算物理計算物理鄒忠毅鄒忠毅中國文化大學物理系中國文化大學物理系,3,4第1页Age of Empires15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 誰理你第2页同學，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第3页玩遊戲是一門學問呀！學習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，或第4页 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，第二十三回第5页要玩就玩大更大，更複雜超級大世界自然世界規律為什麼我就是想知道第6页終於要講物理了物理就是要找規律怎麼做呢？第7页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第8页物理研究兩大支柱理論與實驗我在哪裡？第9页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。第10页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第11页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第12页超級好幫手電腦特色高速運算能力，有耐心執行長時間繁複而單調計算。大量資料處理能力，能夠儲存及分析大量資料第13页計算物理出現了它是什麼？廣義與狹義定義第14页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第15页暫停一下怎麼要這個好幫手，幫我忙？小黑，去撿球 Orz.第16页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 _第17页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.迴圈（重複一直做，一直做 _）for i=1 to 100 do while(.).end end第18页演算法把一個概念，變成可執行步驟第19页Newtons method-（Newton-Raphson ethod），尋找方程f(x)=0根 第20页回來吧!計算物理能幹什麼？理論工具實驗幫手模擬第21页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。）第22页三十元二十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）最正确化問題第23页最正确化問題（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。第24页通常處理最正确化問題方法通常處理最正确化問題方法LJ75十面體LJ55二十面體LJ98四面體LJ38 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第25页通常處理最正确化問題方法通常處理最正确化問題方法u向最成功大師學習u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第26页u通常處理最正确化問題方法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第27页u通常處理最正确化問題方法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第28页u通常處理最正确化問題方法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。第29页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 http:/www-hep.phys.sinica.edu.tw/ams/第30页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加速理論與實驗連結第31页模擬例子灰塵聚集（DLA-Diffusion Limited Aggregation）簡單規則1.設定一個灰塵粒子為中心。2.從不遠處隨機飄來另一個灰塵粒子。3.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。4.然後回到第二步，再來一個粒子。http:/apricot.polyu.edu.hk/lam/dla/dla.html第32页灰塵聚集例子（DLA-Diffusion Limited Aggregation）複雜結果碎形(Fractal)結構出現了 http:/astronomy.swin.edu.au/pbourke/fractals/dla/第33页灰塵聚集例子（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）http:/www.phys.chuo-u.ac.jp/labs/matusita/index.htm第34页例子：窗上冰第35页例子：雪花第36页再看物理支柱第37页一點點結論一字，曰心處處有物理新工具，新思索，新遊戲 第38页