Disciplina Curricular
Tópicos Avançados em Física Computacional TAFC
Mestrado Integrado em Engenharia Física Tecnológica - MEFT 2017
Contextos
Grupo: MEFT 2017 > 2º Ciclo > Opções
Período:
Grupo: MEFT 2017 > 2º Ciclo > Opções
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
Esta unidade curricular tem como objectivo desenvolver nos alunos as competências necessárias para expressarem e explorarem algoritmos associados a diferentes áreas da Física e da Engenharia recorrendo às mais modernas arquitecturas e metodologias de programação utilizadas em Física Computacional. Para esse efeito, os alunos serão em primeiro lugar introduzidos à computação paralela e computação em sistemas heterogéneos, explorando e utilizando em seguida estes conceitos com recurso aos algoritmos e modelos físicos mais gerais usualmente utilizados nas principais áreas de actuação do Departamento de Física. Uma perspectiva global das técnicas e metodologias computacionais utilizadas noutros domínios da física e da engenharia será também dada num conjunto de seminários com especialistas convidados. PRÉ-REQUISITOS: Para alcançar os objectivos de aprendizagem esperados, os estudantes devem ter conhecimentos prévios de programação e física computacional.
Programa
A unidade curricular está organizada em módulos, operacionalizando os objectivos definidos. Módulo 1: Computação paralela e computação em sistemas heterogéneos Programação paralela com MPI; programação em arquitecturas multi-core. Módulo 2: Modelos numéricos de plasmas Descrição cinética dos plasmas e hierarquia de modelos físicos. Modelos particle-in-cell, Boltzmann. MHD e fluido. Simulações multi-escala. Módulo 3: Modelos numéricos em Estrutura electrónica Conceito de campo médio: Hartree-Fock e Funcional da densidade. Escolha da representação das funções de onda. Simulações em larga escala. Para além do campo médio. Correlação, métodos GW, resposta óptica. Módulo 4: Dinâmica molecular, Monte-Carlo, algoritmos genéticos Dinâmica molecular clássica. Acoplamento a termostatos. Têmpera simulada. Dinâmicas modificadas. Método de Monte-Carlo. Optimização por algoritmos genéticos. Módulo 5: Modelos numéricos em Astrofísica, Gravitação e Física de Física das Altas Energias Oscilações de buracos negros e tópicos avançados em relatividade numérica; evolução QCD a altas energias (computação paralela); algoritmos de procura de jactos (a partir de complexidade n^3 até NlnN; Monte Carlo em física de altas energias; oscilações solares e estelares (problema de valores próprios); heliosismologia e asterossismologia. Módulo 6: Outras aplicações de métodos computacionais Modelos computacionais noutros domínios científicos e tecnológicos; computação massivamente paralela.
Metodologia de avaliação
Trabalhos/conjunto de problemas individuais (35%) + Projecto em grupo (50%) + Apresentação e Discussão Oral (15%)