Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Προγραμματισμός με Εφαρμογές στην Επιστήμη του Μηχανικού Ενότητα 1 Διάλεξη 1 Σιέττος Κωνσταντίνος
Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειτα σε άδειες χρήσης Crea%ve Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναγράφεται ρητώς.
Περι τίνος Πρόκειται? Computational scientists solve tomorrow s problems with yesterday s computers; computer scientists seem to do it the other way around. anonymous Computational Επίλυση φυσικών» προβληµάτων µε την ανάπτυξη υπολογιστικών µεθόδων Ο υπολογιστής χρησιµοποιείται διότι συνήθως τα πραγµατικά προβλήµατα είναι δύσκολο να επιλυθούν αναλυτικά vs Computer Science Μελέτη των υπολογιστών αυτών καθ αυτών για την ανάπτυξη λογισµικού και υλικού
Περι τίνος Πρόκειται? Φυσικές Επιστήµες Προβλήµατα Επιστήµη των Υπολογιστών (Computer Science) Υπολογιστική Επιστήµη Computational Science Εφαρµοσµένα Μαθηµατικά
Και λοιπόν? H ολοένα και µεγαλύτερη πoλυπλοκότητα (complexity) των προβληµάτων που αντιµετωπίζονται στην σύγχρονη έρευνα και τεχνολογία τόσο στην Επιστήµη του Μηχανικού και στις Φυσικές Επιστήµες χρειάζεται την ανάπτυξη και εφαρµογή σύγχρονων υπολογιστικών µεθόδων που προϋποθέτουν πολύ καλή γνώση Γλωσσών προγραµµατισµού. Προσοµοίωση (Simulation) και όχι µόνο..
Scientific Computing τα προγράµµατα προπτυχιακών σπουδών σχολών Εφαρµοσµένων Επιστηµών (Applied Sciences) και Μηχανικών (Engineering Science) διεθνώς αναγνωρισµένων Πανεπιστηµίων περιλαµβάνουν από το πρώτο κιόλας εξάµηνο σπουδών µαθήµατα επιστηµονικού προγραµµατισµού υπολογιστών
Σκοπός (α) την πρόσδοσηµιας εισαγωγής στη θεωρίας του επιστηµονικού προγραµµατισµού υπολογιστών (β) την εκµάθηση µιας (συνήθως) ή και δύο γλωσσών προγραµµατισµού (γ) την εφαρµογή αυτών για την επίλυση προβληµάτων που απαιτούν την χρήση του υπολογιστή και είναι σχετικά µε το γνωστικό αντικείµενο των σπουδών.
Αντικείµενο αυτού του µαθήµατος? Γλώσσα προγραµµατισµού Fortran Προγραµµατισµός για την µοντελοποίηση προβληµάτων από ένα ευρύ φάσµα της Επιστήµης του Μηχανικού/ Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών Εφαρµογές: Ρευστοµηχανική- Εξισώσεις Lorenz (Χάος) - Προβλήµατα Συναγωγής Νευροεπιστήµη- Εξισώσεις Fitzhugh υναµική Πληθυσµών
Γιατί Fortran FORmula TRANslation είναι µια βασική και ζωντανή! Γλώσσα προγραµµατισµού που έχει αναπτυχθεί, αναπτύσσεται, εξελίσσεται και εφαρµόζεται κυρίως και σχεδόν αποκλειστικά για επιστηµονικούς υπολογισµούς υπολογιστική προσοµοίωση πολύπλοκων µαθηµατικών µοντέλων και την επίλυση µεγάλης κλίµακας προβληµάτων στις επιστήµες του µηχανικού και των εφαρµοσµένων Μαθηµατικών οι περισσότερες µαθηµατικές βιβλιοθήκες (π.χ. LAPACK, EISPACK κα) γράφτηκαν αρχικά σε FORTRAN Εύκολη η µεταπήδηση σε άλλες γλώσσες (C, Matlab)
Αυτό το µάθηµα Εισαγωγή στο Linux/ Unix Εισαγωγή στον vi επεξεργαστή κειµένου Εισαγωγή στην Fortran 77 Προγραµµατισµός για την επίλυση προβληµάτων
Ποια είναι τα προβλήµατα (στα επόµενα µαθήµατα) Υπολογισµός και απεικόνιση τροχιών σωµατιδίων σε 2 και 3 διαστάσεις Υπολογισµός και απεικόνιση της κίνησης σωµατιδίου υπό την επίδραση δύναµης επιλύοντας τις εξισώσεις κίνησης Νεύτωνα σε 1 και 2 διαστάσεις Hλογιστική εξίσωση Επίλυση της εξίσωσης διάχυσης µε ή χωρίς όρο πηγής σε µία και δύο διαστάσεις: Υπολογισµός τροχιών, λύσεων ισορροπίας και ταλαντωτικών λύσεων σε απλά προβλήµατα συναγωγής και νευρο-διέγερσης Yπολογισµόςκαι απεικόνιση της κίνησης πολλαπλών σωµατιδίων υπό την επίδραση συζευγµένων πεδίων: Pedestrian Dynamics.
Ενδεικτικά προβλήµατα συνέχεια. (στα επόµενα µαθήµατα) υναµική Πληθυσµών: Λογιστική Εξίσωση Ρευστοµηχανική Η «πανούκλα» στα μέσα του 13 ου αιώνα 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 50 40-6000 -5000-4000 -3000-2000 -1000 0 1000 2000 0 30 20 10 2 0 20 10 0-10 -20 50 0-50 1.5 1 0.5 0 Εξίσωση ιάχυσης -0.5-1 -1.5-2 -2.5 Νευροεπιστήµη 0 100 200 300 400 500
ιαδικαστικά και όχι µόνο. Τµήµα Α: Ονοµατεπώνυµα Α-Κ! Προγραµµατισµός «hands on». Όλες οι διαλέξεις στην αίθουσα Υπολογιστών του Κέντρου Υπολογιστών του ΕΜΠ. Η παρακολούθηση δεν είναι υποχρεωτική. αλλά σηµαντική!!! Ιστοσελίδα Μαθήµατος http://mycourses.ntua.gr/course_description/index.php?cidreq=semfe1079 Να την ενηµερώνεστε τακτικά για ανακοινώσεις κ.λ.π. Επικοινωνία µε εµένα ksiet@mail.ntua.gr Πολύτιµοι βοηθοί διδασκαλίας: Ευαγγελίδης, ιπλωµατούχος ΣΕΜΦΕ, Υποψ. ιδάκτορας Κασπίρης-Ρουσέλλης Χρήστος, ΣΕΜΦΕ Υποψ. ιδάκτορας
Βιβλία-Σηµειώσεις,..έρχονται Προγραµµατισµός µε Εφαρµογές στην Επιστήµη του Μηχανικού, Τόµος Α Αναγνωστόπουλος Κωνσταντίνος, Εκδόσεις ΕΜΠ, Φεβ. 2010. Προγραµµατισµός Η/Υ µε Εφαρµογές στην Επιστήµη του Μηχανικού, Τόµος Β, Σιέττος Κωνσταντίνος, Εκδόσεις ΕΜΠ, Φεβ. 2010. Σηµειώσεις κατά την διάρκεια του εξαµήνου στην ιστοσελίδα του µαθήµατος Παραλαβή: Γραφείο Κ. Σιέττου,, Κτήριο Αντοχής Υλικών, Α όροφος
mechan- cluster HIGH PERFOMANCE CLUSTER (HPC) UNIT ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Λειτουργικό Σύστηµα: : Linux Red Hat 5.6 HPC Υπολογιστικές Μονάδες(Servers): 5 µονάδεςibm System x M1 Intel Xeon X5450 9 µονάδεςibm System x M2 Intel Xeon E5540 1 Εξωτερικός Σκληρός ίσκος 2TB Switches για την διε-επικοινωνίαικοινωνία των servers (τοπικό δίκτυοcluster) & για την σύνδεση του µε το εξωτερικό δίκτυο(internet)
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικόυ έργου του διδάσκοντα Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικού πόρους.