PSE Molekulardynamik WS10: Difference between revisions

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* "Wie lassen sich Staus vermeiden?"
Der Anstieg der Leistungsfähigkeit aktueller Rechensysteme ermöglicht die Simulation immer größerer Systeme mit zunehmender Genauigkeit. Aus diesem Grund werden Experimente aus unterschiedlichsten Bereichen wie der Chemie, Biologie, Verfahrenstechnik, u.a. zunehmend durch Simulationen ersetzt. Gegenstand aktueller Forschung ist u.a.:
* "Wann muss ich losfahren, um möglichst ohne Stau von A nach B zu kommen?"
- Simulation des Verhaltens von hochgefährlichen Stoffen
* "Welche  Maßnahmen müssen ergriffen werden, um Städte von Verkehr zu entlasten?"
- Simulation von Stoffen an kritischen Zustandspunkten, an denen keine Experimente möglich sind
- Erforschung von molekularen Modellen
- Simulation von Strömungen oder Reaktionen, die eine höhere Genauigkeit erfordern, als es mit makroskopischen Mitteln (z.B. partiellen Differentialgleichungen) möglich ist.


Solche und viele ähnliche Fragestellungen sind ein spannendes
Eine Möglichkeit zur Untersuchung der o.g. Fragestellungen bietet die molekulare Simulation. Hierbei wird versucht, Stoffeigenschaften zu berechnen, indem die Interaktion eines Moleküls mit seinen Nachbarn simuliert wird.
Anwendungsfeld von Simulationsrechnungen: Einerseits sind Experimente
selten praktikabel (auch wenn man als Verkehrsteilnehmer manchmal das
Gefühl hat, an einem teilzunehmen...), andererseits können schon mit
überschaubarem Aufwand brauchbare Simulationen durchgeführt werden.


Eine einfache und elegante Möglichkeit Verkehr zu simulieren
In diesem PSE soll nun in überschaubaren Schritten ein einfacher Molekulardynamiksimulator in C++ entwickelt werden, der die Durchführung wichtiger grundlegender wissenschaftlicher Experimente ermöglicht.
besteht in dem Einsatz zellulärer Automaten. Diese eignen sich
besonders gut für eine sogenannte mikroskopische
Verkehrssimulation, d.h. eine Simulation, in der die Bewegungen und das
Verhalten einzelner Verkehrsteilnehmer (z.B. PKW) betrachtet wird.


Aus Sicht der Informatik bietet diese Simulation mit zellulären
Auf diese Weise soll den Teilnehmern ein Einblick in dieses spannende Forschungsgebiet ermöglicht werden und veranschaulichen, mit wie einfachen Grundmitteln man sehr schöne und realistische Ergebnisse erzielen kann zu einem System, das auf den ersten Blick vielleicht als chaotisch oder zu komplex anmuten mag.  
Automaten zahlreiche interessante Ansatzpunkte, die über eine
bloße Modellierung hinausgehen. So ergeben sich verschiedene
algorithmische Fragestellungen u.a. im Hinblick auf Effizienz. Auch
werden mit zunehmender Komplexität und Größe der
Simulation Parallelisierungsaspekte und -strategien relevant.
 
In diesem PSE soll nun in überschaubaren
Schritten ein einfacher mikroskopischer Verkehrssimulator in Java
entwickelt werden, der bereits die wichtigsten Charakteristika des
realen Verkehrs modelliert.
 
Auf diese Weise soll den Teilnehmern ein Einblick in dieses spannende
Forschungsgebiet ermöglicht werden und veranschaulichen, mit wie
einfachen Grundmitteln man sehr schöne und realistische
Ergebnisse erzielen kann zu einem System, das auf den ersten Blick
vielleicht als chaotisch oder zu komplex anmuten mag.


= Aktuelles =
= Aktuelles =

Revision as of 08:26, 1 July 2010

Term
WS 10
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz,
[[Dipl.-Inf._Wolfgang_Eckhardt][Thomas Auckenthaler]]
Time and Place
Wird noch angekündigt.
Audience
Studenten der Informatik (Bachelor)
Tutorials
-
Exam
-
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
6 SWS (6P) / 10 Credits
TUMonline
{{{tumonline}}}



Currently under Construction

Beispiel

Error creating thumbnail: Unable to save thumbnail to destination (Screenshots eines Erstarrungsprozesses in unterschiedlicher Genauigkeit - Der Simulationscode gewann den Gordon Bell Preis 2005)
(Screenshot einer nanoskaligen Strömung durch ein Nanoröhrchen)

Inhalt

Der Anstieg der Leistungsfähigkeit aktueller Rechensysteme ermöglicht die Simulation immer größerer Systeme mit zunehmender Genauigkeit. Aus diesem Grund werden Experimente aus unterschiedlichsten Bereichen wie der Chemie, Biologie, Verfahrenstechnik, u.a. zunehmend durch Simulationen ersetzt. Gegenstand aktueller Forschung ist u.a.: - Simulation des Verhaltens von hochgefährlichen Stoffen - Simulation von Stoffen an kritischen Zustandspunkten, an denen keine Experimente möglich sind - Erforschung von molekularen Modellen - Simulation von Strömungen oder Reaktionen, die eine höhere Genauigkeit erfordern, als es mit makroskopischen Mitteln (z.B. partiellen Differentialgleichungen) möglich ist.

Eine Möglichkeit zur Untersuchung der o.g. Fragestellungen bietet die molekulare Simulation. Hierbei wird versucht, Stoffeigenschaften zu berechnen, indem die Interaktion eines Moleküls mit seinen Nachbarn simuliert wird.

In diesem PSE soll nun in überschaubaren Schritten ein einfacher Molekulardynamiksimulator in C++ entwickelt werden, der die Durchführung wichtiger grundlegender wissenschaftlicher Experimente ermöglicht.

Auf diese Weise soll den Teilnehmern ein Einblick in dieses spannende Forschungsgebiet ermöglicht werden und veranschaulichen, mit wie einfachen Grundmitteln man sehr schöne und realistische Ergebnisse erzielen kann zu einem System, das auf den ersten Blick vielleicht als chaotisch oder zu komplex anmuten mag.

Aktuelles

  • Die Vorbesprechung steht an (s.u.)!


Aufgabenblätter

  • Kommt noch...


Vorbesprechung

  • Termin kommt noch...
  • Da in Gruppen gearbeitet wird, findet das PSE erst ab einer Teilnehmerzahl von 6 Personen statt.

Voraussetzungen

  • Grundlegende Java-Kenntnisse
  • Interesse am spannenden Thema und an einem Blick über den Tellerrand der Informatik
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