20101201
Lecture
WiSe 23/24: Computergestützte Methoden der exakten Naturwissenschaften
Roland Netz
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Die Vorlesung ist nach dem Studienplan für das 5. Semester vorgesehen und wird daher nur im Wintersemester angeboten. Der Übungsschein ist auch anrechenbar auf die Anforderungen eines Nebenfachstudiums Informatik sowie für die anwendungsorientierte Informatik im Hauptfachstudium Informatik. In der Woche vor Vorlesungsbeginn findet eine begleitende Einführung in Python statt.
Vorlesung, eigenständige Entwicklung von Python Computerprogrammen in kleinen Gruppen, Übungsgruppen, in denen technische Details diskutiert und die selbst geschriebenen Computerprogramme besprochen werden.
- Fehlerarithmetik
- Funktionen und Nullstellen
- Lineare Gleichungssysteme
- Numerische Differentiation und Integration
- Interpolation und approximative Darstellung von Funktionen
- Gewöhnliche und partielle Differentialgleichungen (Wellengleichung, Schrödingergleichung)
- Fourier-Transformation (Analyse von akustischen Signalen, Klangsynthese)
- Monte-Carlo Integration und Simulationen (Gitterspinmodelle)
- Molekular Dynamik Simulationen (Lennard Jones Flüssigkeiten, molekulares Chaos)
- Optimierung von nicht-linearen Problemen (Travelling Salesman Problem)
- Netzwerke, Infektionsmodelle
- Reaktions-Diffusions Systeme, Giterautomaten (Game of Life)
- Neuronale Netzwerke
Suggested reading
Literatur:
- Skript zur Vorlesung (wird derzeit gerade überarbeitet), siehe VL-Homepage
- Freund, Hoppe: Numerische Mathematik 1 (Stoer/Bulirsch)
- W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P. Flannery, Numerical Recipes in C, The Art of Scientific Computing - Second Edition, Cambridge University Press, Cambridge, 1997; online: http://library.lanl.gov/numerical/index.html
- P.L. DeVries, Computerphysik, Grundlagen, Methoden, Übungen, Spektrum Akad. Verl., Berlin, 1995
- Tao Pang, An Introduction to Computational Physics, Cambridge University Press, Cambridge, 1997
- M.E.J. Newman and G.T. Barkema, Monte Carlo Methods in Statistical Physics, Clarendon Press, Oxford, 1999.
- K. Binder and D.W. Heermann, Monte Carlo Simulations in Statistical Physics: An Introduction, 4th edition, Springer, Berlin, 2002.
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