从玩世纪帝国到解三十元十二次联立方程组.ppt

從玩世紀帝國到解三十元十二次聯立方程組 簡介計算物理 鄒忠毅中國文化大學物理系 AgeofEmpires 15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 世紀帝國 同學 遊戲不是這樣玩滴 把遊戲當作供品買來拜一試再試 不眠不休 鞠躬盡瘁 玩死再說都是機器不好 都是機器不好 玩出火來了 破壞王出現真人PK 玩遊戲是一門學問呀 學習前輩點點血跡的寶貴經驗玩出感覺來 練出一隻快手SaveandLoad大法說的一口好遊戲舉一反三 打遍天下終於進入無間道 終身職業 或 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 劍魔獨孤求敗 金庸 神鵰俠侶 第二十三回 要玩就玩大的 更大 更複雜的超級大世界自然世界的規律為什麼我就是想知道 終於要講物理了 物 理 就是要找規律怎麼做呢 研究自然的規律 學習前輩點點血跡的寶貴經驗SaveandLoad大法玩出感覺來 練出一隻快手說的一口好遊戲舉一反三 打遍天下終於進入無間道 終身職業 或 要讀書呀嘗試錯誤熟練的師傅理論的發展牛頓與愛迪生科學家或 物理研究的兩大支柱 理論與實驗 理論 實驗 世界變得越來越複雜 越來越難解的運算問題你算一顆原子 我算兩個原子 他 一維系統算完了 算二維 漂亮的女人都已經 簡單的題目都已經 世界變得越來越複雜 越來越複雜的資料處理路口計算車流量的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 世界變得越來越複雜 人工處理越來越難現代人的生活呀把時間留給家人一定要找個好幫手 超級好幫手 電腦 特色高速的運算能力 有耐心執行長時間繁複而單調的計算 大量資料的處理能力 能夠儲存及分析大量資料 計算物理出現了 它是什麼 廣義與狹義的定義 計算物理的主要部份 基本的使用作為理論物理計算的幫手作為實驗數據分析的工具進階的使用模擬 建立一個虛擬小世界 作為理論物理計算的幫手 方程式求解 聯立方程祖 微分方程 求函數的極值 最佳化問題 求解系統的基態問題 函數計算或數組的變換 數值積分 傅立葉變換 小波變換 矩陣或行列式的運算 座標變換 矩陣力學計算 三十元二十次聯立方程組的一種解法 解另一種看法找出一組使最小 趨近零 最佳化問題 OptimizationProblem 是什麼 找最好的答案 到處都有 到處都是 函數的極值 最短的路徑 最少的花費 最穩定的結構 最低能量狀態 通常處理最佳化問題的方法 2 運用電腦與最佳化演算法求解 通常處理最佳化問題的方法 向最成功的大師學習依照演算法的特性分類學習物質世界的演化學習生物世界的演化學習人類文明發展的演化其他方法 通常處理最佳化問題的方法 依照演算法的特性分類學習物質世界的演化球從山上滾下 梯度法水從山上流下 能量鋪砌法液體結凝為固體 模擬退火法一群質點受力運動 分子動力學方法學習生物世界的演化學習人類文明發展的演化其他方法 通常處理最佳化問題的方法 依照特性分類學習物質世界的演化學習生物世界的演化物種演化 遺傳演算法小蟲的覓食與運動 試錯法及貪心算法生物認知與學習 人工神經網路螞蟻覓食 螞蟻群聚算法學習人類文明發展的演化其他方法 通常處理最佳化問題的方法 依照特性分類學習物質世界的演化學習生物世界的演化學習人類文明發展的演化模擬文化的形成 文化算法模擬知識的演化 知識進化演算法其他方法窮舉法 線性規劃 禁忌搜索 樹狀結構分析 作為實驗數據分析的工具 大量實驗資料的收集與儲存大量實驗資料的資料庫的建立大量實驗資料的分析與比對尋找大量實驗資料中的規律性 AMS太空反物質磁譜儀實驗http www hep phys sinica edu tw ams 模擬 建立一個虛擬小世界 虛擬實驗設計一組規則或限制給定一個環境與起始條件小世界開始運作用途突破實際技術限制節省時間與金錢加速理論與實驗的連結 模擬的例子 灰塵聚集 DLA DiffusionLimitedAggregation 簡單的規則設定一個灰塵粒子為中心 從不遠處隨機飄來另一個灰塵粒子 這個隨便亂飄的灰塵粒子 可能會碰到中心的灰塵團 然後就停下來結成一個較大的灰塵團 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 http apricot polyu edu hk lam dla dla html 灰塵聚集的例子 DLA DiffusionLimitedAggregation 複雜的結果碎形 Fractal 結構出現了 http astronomy swin edu au pbourke fractals dla 灰塵聚集的例子 DLA DiffusionLimitedAggregation 與實驗的比較某種菌類的培養 日本中央大學松下貢教授團隊的實驗結果 http www phys chuo u ac jp labs matusita index htm 例子 窗上的冰 例子 雪花 理論 實驗 再看物理的支柱 計算 一點點結論 一字 曰心處處有物理新的工具 新的思考 新的遊戲