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,Age of Empires,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 Save and Load 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 Save and Load 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（Optimization Problem） 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 .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 - Diffusion Limited Aggregation ） 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。,.hk/lam/dla/dla.html,灰塵聚集的例子（DLA - Diffusion Limited Aggregation ） 複雜的結果 碎形(Fractal) 結構出現了,.au/pbourke/fractals/dla/,灰塵聚集的例子（DLA - Diffusion Limited Aggregation ） 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