[国际彩票注册链接]学术对话两分子动力学? 蒙特卡洛法? 这些专有名词的背后有很大的新兴领域

分类:七喜彩票网网址多少浏览量:7689发布于:2个月前

原题:学术对话两分子动力学? 蒙特卡洛法? 这些专有名词的背后有很大的新兴领域

在当今世界,科学发展日新月异的同时,能源危机也越来越突出,对新能源、新材料、新技术的开发和创新要求越来越迫切,深入探索生命现象和机制,消除人类受到的越来越多疾病威胁的呼声也越来越高。

因此,科学家们进行了大量的基础和应用研究,取得了辉煌的成绩,如生物柴油的开发、氢燃料汽车的离线、各种功能材料和纳米光电磁材料的开发、新型催化剂的应用、各种抗生素的生产 ......

在这些成就背后,理论研究的作用不容忽视。 理论研究可以合理解释复杂的实验现象,给科学家描绘生动的微观图像,并为分子设计、方案优先等提供重要的前期指导,节约大量人力物力。

随着量子力学、分子力学等理论学科在上个世纪的快速发展,计算机换代和编程技术的提高,计算机模拟技术在当前许多领域的科研中得到广泛采用,越来越受到重视和发挥着重要作用。

1 .计算机建模 仿真是将一个物理系统的状态和特征置换为模型系统进行仿真。 例如,一个膜分离系统可以用一个数学模型来描述,一个化工过程可以用一个计算机程序来模拟。

目前,计算机仿真已成为除实验和理论外解决实际问题的第三项研究技术。

计算机仿真是基于实际物理系统在计算机上进行的模型实验,首先基于系统的物理特征构建代表性的数学模型,用一定的算法对模型进行仿真计算。

通过仿真结果与实验数据的对比,可以了解物理模型和算法的合理性和准确性。

科学家用计算机模拟了黑洞事件的经过

科学家用计算机模拟了黑洞事件的经过

另外,对于一些大自由度、低对称性、非线性问题以及复杂交互的物理系统,计算机模拟可以获得通常的物理实验中不能获得的重要数据结果。 另外,计算机仿真可以将模型系统置于极端或不合理的条件下,看到现有实验技术无法达到的极端条件中出现的许多奇怪的物理现象,大大丰富了理论的内涵。

在化学、化工、材料领域,计算机模拟的尺度可以是宏观、微观或元观。

宏通常用实验数据库预测工艺和操作条件及系统性质,应用古典力学计算材料的力学和加工性能,主要应用于化工工艺模拟、机械制造和加工等领域。 在微观中,原子、电子和分子的结构和性质起着显着作用,量子效应也非常显着,此时量子力学和分子力学方法是主要的研究方法,计算机模拟多用于反应机理研究、(药物)分子设计、宏观性质模拟、凝聚态物理等。 介观中,以分子簇间的非耦合相互作用为主导,计算机模拟一般采用唯一的连续体模型,主要应用于液晶、相平衡、材料性能等研究。 因此,为计算机建立适当的仿真模型是非常重要的因素。

计算机建模可以说是冷酷热的专业技能。

2、分子动力学 说到分子动力学,就要提到分子模拟( Molecular Simulation ),分子模拟是二十世纪后半期发展的目前最受欢迎的计算机模拟方法。

随着量子力学理论的完善、经验力场的开发和交替、计算机的推广和计算速度和容量的提高,分子模拟在物理、化学化工、材料科学、生命科学等多个领域都发挥了重要作用,已经形成了专业学科分子模拟。

分子模拟作为计算机模拟手段,主要可以进行解释型工作和预测型工作。 前者为实验奠定理论基础,通过仿真描述实验现象,建立理论模型,探讨过程机理等后者为实验提供可行性和可行性研究,进行建议支持设计、材料性能预测、工艺优化筛选等。

作为分子模拟和分子力学的子学科,分子动力学也是分子力学中最重要、应用最广泛的方法。 自1970年以来,随着分子力学的快速发展,力场的开发不断建立起许多适用于生化分子系统、聚合物、金属和非金属的力场系统,大大提高了计算机复杂系统的结构和一些热力学和光谱性质的能力和准确性。

分子动力学模拟应用了基于这些力场和牛顿力学原理发展的计算方法。

这个方法是Alder在1957年导入分子体系的。 基本原理是根据牛顿的古典力学计算物理系统中各原子的运动轨迹,用一定的统计方法计算系统的力学、热力学、动力学性质。

在分子动力学中,首先将由n个粒子构成的系统抽象化为n个相互作用的质点,各质点具有坐标、质量、电荷和结合方式,在目标温度下根据Boltzmann分布随机指定各质点的初始速度,然后根据所选择的力场中的对应结合和非结合能表现来承受质点间的相互作用能和各质点

接着根据牛顿力学计算各质点的加速度和速度,经过指定积分步骤( Time Step,通常为1 fs ),得到各质点的新坐标和速度,质点移动了。

经过一定的积分步数,质点出现了运动轨迹。

设定时间间隔并保存轨迹。

最后对轨迹进行了各种结构、能量、热力学、动力学、力学等分析,得到了令人感兴趣的计算结果。

0

目前,分子动力学模拟计算技术经过许多改进,逐渐成熟。 由于其计算能力强,能够满足各种问题的需求,便利的分子动力学仿真商业化计算软件不断涌现。 即使是发达国家的学校、工厂、医院等实验室,这些商业化的计算软件也是不可或缺的工具。

3、蒙特卡洛法 蒙特卡罗方法作为分子力学的另一个分支,又称计算机随机模拟方法、随机取样技术,是用随机数进行随机模拟的方法,在数学、工程技术、机械工程设计、武器系统论证等领域有着重要的应用。

该方法通过样本随机观测值的统计求出所研究系统的若干参数,进而求出问题的近似解和一定置信度下的解。

采用计算机仿真,避免人工实际操作对实验次数的限制,数据处理比常规方法简单。 以微积分中的定积分为例,给出了用蒙特卡罗方法如何构建参数,得到理论计算和仿真结果。

为了解决积分、代数方程、线性方程、中心极限定理等问题,常规数学解法一般可以帮助我们解决,但有些公式的计算数据比较大、复杂,难以处理问题。

研究客观现象或分析系统时,首先可以构建与该现象或系统相似的模型,通过在模型上进行实验来研究原模型,这就是模拟。

随机系统可以用概率模型描述和实验,这是随机仿真方法。 我们常见的道路交叉口红色路灯的交替时间是随机模拟的结果。

与一般数值计算方法存在本质差异,属于实验数学的一个分支,采用频率近似概率的数学思想,解决数学、物理、工程技术和生产管理等问题。

它的思想起源形成于18世纪法国学者浦丰提出的浦丰投针问题上。

浦丰

用蒙特卡洛法解决问题的基本思路有以下三点

根据提出的问题,建立了相关概率模型和随机过程,使问题所需的解与建立的模型中的一些统计值(概率、平均、方差等)一致,建立的模型也必须与主要特称参数方面的问题一致 根据模型中各随机变量的分布,从已知分布的母体适当地进行采样,通过计算机模拟生成随机数 建立估计量,得出结果,即根据随机过程建立一个估计值,重复大量实验,进行比较分析,最终给出问题的最优概率解,得出问题的近似值。 Monte Carlo法与传统的数学统计方法相比,计算机减轻了实现的困难,操作性强,直观易懂。 其他数学方法难以处理或无法处理的复杂问题可找到适当的方法。

PAS科研中心应聘美国西北大学( Northwest University )材料工程学院院长,应用数学系教授埃里克教授给我国优秀学生带来“计算机建模在材料工程领域的应用研究”课题。

本课题适用于对计算机工程、数学、应用数学、统计学等相关学科感兴趣的学生。

课题概要 本课题模拟、理解和预测预测材料属性和行为的基本理论和方法。

学习用确定性(分子动力学)和随机(蒙特卡罗)的方法模拟液体和固体的方法。

本课程旨在平衡主题的广度和深度,使学生能够熟悉材料科学的技术和术语,使学生能够深入理解自己的研究问题。

教授提供了实际应用和示范示例,使学生能够使用强大的现代材料建模代码来收集经验。

课程内容 第一周

材料建模系统综述及相互作用

第二周

回顾基本统计力学

第三周

分子动力学(技术、集合和工具的有效利用)

第四周

计算结构和热力学的性质

第五周

用先进的开源构建自己的模型包

第六周

蒙特卡洛一体化(技术、高级采样、相位属性)

教授的介绍 埃里克教授于1997年获得乌德勒支大学(欧洲最古老的大学之一,荷兰最优秀的“u级大学”之一,荷兰综合实力最强的大学)理论物理研究所理学硕士学位,在德尔夫特理工大学(欧洲麻省理工大学)以优异成绩获得博士学位。

之后在maxplancksocietyfortheadvancementofscience、University of Mainz、University of Maryland物理科学技术研究所担任博士研究员。

从2001年开始教育生涯,在伊利诺伊大学阿凡纳香槟分校的材料科学、工程系和物理系担任助理教授和副教授。

2009年被西北大学任命为材料科学、工程系和应用数学专业的教授。 2016年任材料科学工程学院院长。

2003年,Luijten教授荣获国际水与蒸汽性质协会( IAPWS )的Helmholtz奖,表彰了其在“提高水系统临界与行情直接相关的理论模型计算机模拟技术水平”方面的基础创新贡献。

他获得了2004年美国国家科学财团( NSF )优秀青年教授奖和2006年施乐公司教师研究奖。

2013年,埃里克教授被选为美国物理学会会员。 埃里克教授的研究兴趣广泛,主要研究领域是材料的统计力学和热力学,重点是聚合物类、胶体、电解质和活性物质等复杂流体。 最近的研究项目是“软材料自组装技术和自组装技术如何应用于很多领域”。

课程突出显示 4~8个小班的课程,6小时藤校外教授的写作课程,12小时教授的学术课程,12小时RA指导课程,3小时学术顾问的论文发表指导课程,30小时论文发表指导服务,5大学术队伍共为学生提供63小时的高水平学术服务

获得西北大学教授的学术推荐信

系统科学的指导和训练学生进行学术文章的写作和发表

在全英语语境下开展项目,突破自己,帮助GT考试、免考和未来学习

不出国依照国外名校领导学习,节省国际旅费

可获得高质量英语个人科研报告并提交申请资料

学术圆桌派 发表教授

埃里克

教授的介绍

西北大学材料工程学院院长

西北大学应用数学系教授

柯林斯学家

曾获得过施乐学院的研究奖

物理学博士

课题名称

"计算机建模在材料工程领域的应用研究. "

课题时间

2019年10月

上课的方法

在线Zoom会议软件

所以呢

如果你想打破名校的门槛

如果你想为学术背景增色

如果你想得到含金的推荐信

如果你想接受美国一流大学最优秀的教授指导

请赶快联系我

欧盟:“计算机建模在教学评价中的应用研究”、张宝辉、张金磊、黄龙翔(新加坡)

ref :“计算机建模在消费者行为研究中的应用探索性研究”史铭康

ref :「计算生物学中的高性能计算( I)-分子动力学」,王涛

ref :《蒙特卡洛法的实例》,李百娜

ref :“蒙特卡洛法原理及在数值计算中的应用”李百娜

ref :“分子动力学模拟的一些基础应用和理论”殷开梁回到搜狐,调查了更多

责任编辑:

文章下方广告位
 上一篇 下一篇 

我来回答

猜你喜欢

最近更新

关注我们

qrcode

扫一扫二维码关注我们的微信公众号

站点地图彩运彩票 揽胜彩票 博悦彩票多少 亿乐彩地址 1950彩票 98 rjdd.netfuyoudl.comchunshanyuan.com0598xy.comdlywxx.comwoaimeizi.comnimaboke.comlw-sh.comzj.caizhuceaad.cncw.31cycaipiao.cnmail3.avataryule.cnaj.aasyule.cn746.officecai.cn