玩世紀(jì)帝國談計算物理市公開課一等獎百校聯(lián)賽特等獎?wù)n件

玩世紀(jì)帝國

談

計算物理鄒忠毅中國文化大學(xué)物理系,3,4第1頁

AgeofEmpires15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(jì)帝國第2頁同學(xué)，遊戲不是這樣玩滴！把遊戲當(dāng)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(jī)器不好，都是機(jī)器不好。。。玩出火來了，破壞王出現(xiàn)真人PK第3頁玩遊戲是一門學(xué)問呀！學(xué)習(xí)前輩點(diǎn)點(diǎn)血跡寶貴經(jīng)驗玩出感覺來，練出一隻快手SaveandLoad大法說一口好遊戲舉一反三，打遍天下終於進(jìn)入無間道－－－終身職業(yè)，或第4頁

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(dú)孤求敗金庸，神鵰俠侶，第二十三回第5頁要玩就玩大更大，更複雜超級大世界自然世界規(guī)律為什麼我就是想知道第6頁終於要講物理了物~~~~理~~~~~就是要找規(guī)律怎麼做呢？第7頁研究自然規(guī)律學(xué)習(xí)前輩點(diǎn)點(diǎn)血跡寶貴經(jīng)驗SaveandLoad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(jìn)入無間道－－－終身職業(yè)，或要讀書呀嘗試錯誤熟練師傅理論發(fā)展牛頓與愛迪生科學(xué)家或~~~~第8頁物理研究兩大支柱理論與實(shí)驗理論實(shí)驗我在哪裡？第9頁世界變得越來越複雜越來越難解運(yùn)算問題你算一顆原子，我算兩個原子，他。。。一維系統(tǒng)算完了，算二維。。。漂亮女人都已經(jīng)~~~~~~~~，簡單題目都已經(jīng)~~~~~~~~。第10頁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頁世界變得越來越複雜人工處理越來越難現(xiàn)代人生活呀把時間留給家人一定要找個好幫手第12頁超級好幫手

－－－電腦特色高速運(yùn)算能力，有耐心執(zhí)行長時間繁複而單調(diào)計算。大量資料處理能力，能夠儲存及分析大量資料第13頁計算物理出現(xiàn)了它是什麼？廣義與狹義定義第14頁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(shí)驗數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)階使用模擬→建立一個虛擬小世界第15頁暫停一下怎麼要這個好幫手，幫我忙？

小黑，去撿球

Orz...第16頁暫停一下怎麼要這個好幫手，幫我忙？自我管理－－作業(yè)系統(tǒng)以前有許多種，現(xiàn)在T_T

幫忙做事－－應(yīng)用程式別人寫好自己寫^_^第17頁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(shù)，副程式sin(x),sort(x)邏輯判斷if...then...else...迴圈（重複一直做，一直做

@_@

）fori=1to100dowhile(...)......endend第18頁演算法把一個概念，變成可執(zhí)行步驟第19頁Newton'smethod---（Newton-Raphsonethod），尋找方程f(x)=0根第20頁回來吧!計算物理能幹什麼？理論工具實(shí)驗幫手模擬第21頁作為理論物理計算幫手

方程式求解（聯(lián)立方程祖，微分方程。。。）求函數(shù)極值（最正確化問題，求解系統(tǒng)基態(tài)問題。。。）函數(shù)計算或數(shù)組變換（數(shù)值積分，傅立葉變換，小波變換。。。）矩陣或行列式運(yùn)算（座標(biāo)變換，矩陣力學(xué)計算。。。）第22頁三十元二十次聯(lián)立方程組一種解法解另一種看法找出一組使最?。ㄚ吔悖┳钫_化問題第23頁最正確化問題（OptimizationProblem）

是什麼？找最好答案。到處都有，到處都是。函數(shù)極值，最短路徑，最少花費(fèi)，最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，最低能量狀態(tài)。。。第24頁通常處理最正確化問題方法LJ75十面體LJ55二十面體LJ98四面體LJ38八面體1.寫下系統(tǒng)能量函數(shù)（目標(biāo)函數(shù)costfunction）比如原子團(tuán)簇問題(AtomicCluster)2.運(yùn)用電腦與最正確化演算法求解第25頁通常處理最正確化問題方法向最成功大師學(xué)習(xí)依照演算法特征分類學(xué)習(xí)物質(zhì)世界演化學(xué)習(xí)生物世界演化學(xué)習(xí)人類文明發(fā)展演化其它方法第26頁通常處理最正確化問題方法

依照演算法特征分類學(xué)習(xí)物質(zhì)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(jié)凝為固體－－模擬退火法一群質(zhì)點(diǎn)受力運(yùn)動－－分子動力學(xué)方法

學(xué)習(xí)生物世界演化學(xué)習(xí)人類文明發(fā)展演化其它方法第27頁通常處理最正確化問題方法

依照特征分類學(xué)習(xí)物質(zhì)世界演化學(xué)習(xí)生物世界演化物種演化－－遺傳演算法小蟲覓食與運(yùn)動－－試錯法及貪心算法生物認(rèn)知與學(xué)習(xí)－－人工神經(jīng)網(wǎng)路螞蟻覓食－－螞蟻群聚算法

學(xué)習(xí)人類文明發(fā)展演化其它方法第28頁通常處理最正確化問題方法

依照特征分類學(xué)習(xí)物質(zhì)世界演化學(xué)習(xí)生物世界演化學(xué)習(xí)人類文明發(fā)展演化模擬文化形成－－文化算法模擬知識演化－－知識進(jìn)化演算法

其它方法窮舉法，線性規(guī)劃，禁忌搜索，樹狀結(jié)構(gòu)分析。。。第29頁作為實(shí)驗數(shù)據(jù)分析工具大量實(shí)驗資料搜集與儲存大量實(shí)驗資料資料庫建立大量實(shí)驗資料分析與比對尋找大量實(shí)驗資料中規(guī)律性

AMS太空反物質(zhì)磁譜儀實(shí)驗.tw/~ams/第30頁模擬→建立一個虛擬小世界

虛擬實(shí)驗設(shè)計一組規(guī)則或限制給定一個環(huán)境與起始條件小世界開始運(yùn)作用途突破實(shí)際技術(shù)限制節(jié)省時間與金錢加速理論與實(shí)驗連結(jié)第31頁模擬例子灰塵聚集（DLA-DiffusionLimitedAggregation）簡單規(guī)則設(shè)定一個灰塵粒子為中心。從不遠(yuǎn)處隨機(jī)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(tuán)，然後就停下來結(jié)成一個較大灰塵團(tuán)。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。.hk/~lam/dla/dla.html第32頁灰塵聚集例子（DLA-DiffusionLimitedAggregation）複雜結(jié)果碎形(Fractal) 結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了

.au/~pbourke/fractals/dla/第33頁灰塵聚集例子（DLA-DiffusionLimitedAggregation）與實(shí)驗比較某種菌類培養(yǎng) （日本中央大學(xué) 松下貢教