Difference between revisions of "PSE Molekulardynamik WS13"

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Latest revision as of 11:52, 17 January 2014

Term
WS 13
Lecturer
Univ.-Prof. Dr. Hans-Joachim Bungartz,
Wolfgang Eckhardt
Time and Place
Freitag, 12:15-14:00 , 02.07.023
Audience
Bachelor-Praktikum (Modul IN0012) Studenten der Informatik (Bachelor)
Tutorials
-
Exam
-
Semesterwochenstunden / ECTS Credits
6 SWS (6P) / 10 Credits
TUMonline
PSE Molekulardynamik



Aktuelles

  • Nächstes "großes" Treffen am Fr., 17.01., 12:15-14 Uhr
  • Erste Stunde am Freitag, 18.10.2013
  • Anmeldung via TUMOnline.
  • Es wird in Gruppen von 3 Studenten gearbeitet. Die Gruppeneinteilung findet in der ersten Stunde im Wintersemester statt.

Aufgabenblätter

Datum Folien Blatt und Zusatzmaterial
18.10. Basics Blatt 1 Codegerüst Paraview-Beispiel
31.10. MD-Basics, Unit tests, assertions Blatt 2 Maxwell-Boltzmann distribution log4cxx patch
15.11. Short range interaction, Linked cell algorithm Blatt 3
06.12. Thermostats, Lorentz-Berthelot mixing rule, Linux Cluster Blatt 4 Software, Linux Cluster
20.12. OpenMP, Multicore Architectures, PAPI Membrane, Crystallization, Flow OpenMP Blatt 5
17.01. Weitere Veranstaltungen Large-Scale MD-Simulation

Vorbesprechung


Beispiel

Gordon bell 05.jpg (Screenshots eines Erstarrungsprozesses in unterschiedlicher Genauigkeit - Der Simulationscode gewann den Gordon Bell Preis 2005)
Nano tube.jpg (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 ein spannendes Forschungsgebiet ermöglicht werden. Es soll demonstriert werden, wie man mit einfachen Grundmitteln sehr schöne und realistische Ergebnisse für ein System erzielen kann, das auf den ersten Blick vielleicht als chaotisch oder zu komplex anmuten mag.


Voraussetzungen

  • Grundkenntnisse in der Objektorientierten Programmierung
  • Kenntnisse in C/C++ nicht notwendig, aber von Vorteil
  • Interesse am spannenden Thema und an einem Blick über den Tellerrand der Informatik

Literatur

Molekulardynamik

  • Griebel, Knapek, Zumbusch: Numerische Simulation in der Molekulardynamik; Springer 2003
  • Griebel, Knapek, Zumbusch: Numerical Simulation in Molecular Dynamics. Springer, 2007

C++

  • Steve Qualline: Practical C++ Programming. O'Reilly, 2003
  • Scott Meyers: Effective C++. Addison-Wesley, 2007
  • Scott Meyers: More Effective C++. Addison-Wesley, 2007