Παρουσίαση/Προβολή

Το μάθημα αφορά την μελέτη/εξήγηση μιας μεγάλης γκάμας μεθόδων και αλγορίθμων που εφαρμόζονται σε Υπολογιστικές εφαρμογές της Φυσικής, καθώς και εφαρμογές της Φυσικής σε άλλα επιστημονικά πεδία, και την υλοποίηση τους με προγραμματισμό σε γλώσσα Python, με τελικό σκοπό την χρήση τους σε διάφορα σετ πραγματικών δεδομένων που μπορεί είτε να είναι έτοιμα, είτε να συλλέγονται από το Internet.

Πιο ειδικά:

1) Γενική εισαγωγή στους στόχους του μαθήματος

Θα ξεκινήσουμε ορίζοντας το βασικό επίπεδο γνώσεων σε θέματα αλγορίθμων, μεθόδων, προγραμματισμού, διαγραμμάτων ροής και ψευδοκώδικα, και χρήσης βάσεων δεδομένων κειμένου. Θα αναφέρουμε παραδείγματα εφαρμογών της Υπολογιστικής Φυσικής.

2) Γενικοί αλγόριθμοι για επεξεργασία δεδομένων τύπου κειμένου

Εισαγωγή στην έννοια των μεθόδων και αλγορίθμων που απαιτούνται, την λογική της επιλογής με βάση την αποτελεσματικότητα αλγορίθμων, τους γενικούς αλγόριθμους αναζήτησης δεδομένων και τους αλγόριθμους ταξινόμησης δεδομένων. Θα κάνουμε μια σύγκριση αποτελεσματικότητας τους και θα προχωρήσουμε στην υλοποίηση τους.

3) Αλγόριθμοι και μέθοδοι σχετικοί με τους στόχους του μαθήματος

Αλγόριθμοι και μέθοδοι για ποικίλα πολύπλοκα συστήματα όπως: μαγνητικά υλικά ή υλικά με αλληλεπιδράσεις γειτόνων σε ατομικό επίπεδο, συμπεριφορά υλικών σε πολύ μικρές διαστάσεις (διάχυση, απορρόφηση, προσρόφηση), διήθηση, δημιουργία γράφων (δικτύων) σε θεωρητικό επιπέδο και χρήση τους σε προβλήματα Φυσικής και όχι μόνο, ανάλυση ιδιοτήτων γράφων (εύρεση γειτόνων, εύρεση βέλτιστης διαδρομής, συσταδοποίηση, ανίχνευση κοινοτήτων κ.α.), χρονοσειρές και ανάλυση τους με σύγχρονες μεθόδους. Δυναμικά συστήματα και χωριστή μεθοδολογία μελέτης δυναμικών συστημάτων.

4) Εφαρμογή των μεθόδων και αλγορίθμων σε θεωρητικά συστήματα δημιουργημένα από τον χρήστη ή σε συστήματα πραγματικών δεδομένων.

Προσομοίωση αρχικών σταδίων δημιουργίας υλικών σε νανοδιαστάσεις, μελέτη ιδιοτήτων μαγνητικών συστήματων με μοντέλο Ising, μελέτη διάδοσης ιών σε δίκτυα, μελέτη ανθεκτικότητας δικτύων σε επιθέσεις, ανάλυση δυναμικής σε κοινωνικά συστήματα, κ.α.

Τα προβλήματα αυτά θα εξελιχθούν σε σύντομες εφαρμογές/εργασίες των οποίων η προετοιμασία και παρουσίαση θα γίνει από τους φοιτητές στο τέλος του εξαμήνου.