|
Vyučující
|
-
Předota Milan, doc. RNDr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Obsah přednášky: 1. Principy molekulární dynamiky - Verletův a Gearovy integrátory MD, volba integrátoru a integračního kroku. 2. Seznámení s programem Gromacs 3. Radiální distribuční funkce, vyjádření střední hodnoty veličiny (např. energie) pomocí integrálu párové funkce (např. potenciálu) a RDF, dlouhodosahová korekce energie. 4. Teplota v MD, termostaty (přeškálování rychlostí, Berendsenův frikční, Andersenův). 5. Molekulární potenciály (intermolekulární a intramolekulární), kombinační pravidla. 6. Integrace metodou MC - prosté a preferenční vzorkováni, centrální limitní věta a chyba metody MC, porovnání se standardní numerickou integrací. 7. Stochastické procesy, matice přechodu, Markovovy řetězce, detailní rovnováha, podmínka mikroskopické reverzibility, existence limitního rozdělení. 8. Realizace Monte Carlo kroku při kanonickém rozdělení (generování a přijetí zkušební konfigurace). Metropolisova a Barkerova metoda. 9. Užití MC pro geometrické problémy: náhodné procházky, perkolace. 10. Termodynamické MC. 11. Měření tlaku v MD/MC, MD simulace při konstantním tlaku; NPT soubor v MC. 12. Technické detaily MC - algoritmus pro výpočet změny energie, generování zkušebního posunutí, zlomek přijetí, dosah potenciálu vs. velikost systému, okrajové podmínky. 13. Neboltzmannovské vzorkování konfiguračního prostoru, metody pro efektivní vzorkování konfiguračního prostoru (principy metadynamiky, potenciálu střední síly, parallel tempering). Obsah cvičení: Řešení simulačních úloh na počítači v souladu s náplní přednášek s využitím softwaru Gromacs.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Demonstrace, Aktivizující (simulace, hry, dramatizace)
- Účast na výuce
- 39 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 30 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 24 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 30 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Kurz seznámí studenty se základy metod Monte Carlo (MC) a molekulární dynamiky (MD) s důrazem na modelování ve fyzice mnoha částic. S použitím dostupného softwaru Gromacs se studenti naučí modelovat jednoduché systémy a pochopí styl práce v počítačovém modelování používáním počítačových pseudoexperimentů. Seznámí se též s prací v počítačovém centru (Metacentrum).
Student pochopí princip simulací jako počítačového (pseudo)experimentu, naučí se připravovat, spouštět a analyzovat simulace metodami Monte Carlo a molekulární dynamiky.
|
|
Předpoklady
|
Základy fyziky (mechanika), základy práce v linuxu (možno rychle doplnit - základní seznámení je součástí kurzu).
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Analýza výkonů studenta, Kombinovaná zkouška
Podmínka získání zápočtu: Vyřešení alespoň 70% úkolů řešených na cvičení s pomocí vyučujícího. Samostatné vyřešení samostatných úloh na alespoň 50%. Podmínka složení zkoušky: Alespoň 50% znalost látky obsažené ve dvou vylosovaných zkušebních otázkách.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Chung, T. J.: Computational Fluid Dynamics, USA, Cambridge University Press, 2002.
-
I. Nezbeda, J. Kolafa, M. Kotrla: Úvod do počítačových simulací: Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum 2003.
-
Priest, E. R.: Solar Magnetohydrodynamics, London, D. Reidel Publishing Company, 1982.
-
Uživatelský manuál a návody (tutorials) k programu GROMACS: http://www.gromacs.org.
|