Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Тема проекта 20 - Вселенная клеточных автоматов

Ключевые слова:  учителю

Автор(ы):  ФНМ МГУ

09 ноября 2011

Название(я): Вселенная клеточных автоматов

Номер в каталоге: 20

Основной предмет (школа): информатика, физика

Область знания (ВУЗ): численные методы моделирования

Актуальность: Метод моделирования с помощью клеточных автоматов известен большинству под названием игры "Жизнь". Тем не менее, в более сложных программных реализациях это мощный метод численного моделирования и обработки информации (включая передовые графические фильтры и распознавание образов). С точки зрения моделирования метод, к тому же, достаточно универсален, а для школьников еще и весьма познавателен, поскольку первичное описание законов развития ансамбля клеточных автоматов для многомасштабного моделирования позволяет освоить и прочувствовать элементарные ("атомно - молекулярные") механизмы реализации тех или иных физических или физико - химических законов. В рамках возможного проекта предлагается создать "язык" клеточных автоматов (скрипт со своими семантическими единицами) для удобного и гибкого программирования законов их взаимодействия, удобный графический интерфейс для двумерной и трехмерной визуализации полученных результатов и для вывода статистической обработки полученных изображений. В завершении следует использовать созданную программу для моделирования материаловедческих задач (локальное электромагнитное поле, плазмонный резонанс наночастиц различной формы, диффузия в мембранах, системы Изинга, перемагничивание наночастиц, перкаляция, триггерные среды и аналоговый компьютер, перцептрон, образование фракталов и пр.).

Новизна: создание универсального программного комплекса для многомасштабного моделирования физических явлений, химических реакций, поведения функциональных материалов и наноматериалов

Цель: разработка универсальной программы клеточных автоматов и ее использование для моделирования поведения реальных материалов

Задачи:

1. ознакомление с литературой по клеточным автоматам и уже решенным задачам по моделированию с их участием

2. разработка универсального "языка" клеточных автоматов (скрипт со своими семантическими единицами) для удобного и гибкого программирования законов их взаимодействия

3. введение в алгоритм взаимодействия клеточных автоматов памяти предыдущих состояний

4. введение в алгоритм развития клеточных автоматов карт внешних полей, изменяющих локальные законы взаимодействия

5. создание удобного графического интерфейса для двумерной и трехмерной визуализации полученных результатов и для вывода статистической обработки полученных изображений

6. интеграция блоков в единый программный продукт

7. использование созданного программного комплекса для описательного моделирования различных задач (локальное электромагнитное поле, плазмонный резонанс наночастиц различной формы, диффузия в мембранах, системы Изинга, перемагничивание наночастиц, перкаляция, триггерные среды и аналоговый компьютер, перцептрон, образование фракталов и пр.)

8. сравнение экспериментальных данных и результатов моделирования, обобщение полученных результатов

Экспериментальные подходы: использование современных языков программирования

Методические подходы: отработка собственного стиля программирования, работа в команде, освоение ряда важных законов естествознания

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: не требуются

Освоение школьником теоретического материала: языки программирования, выбранный круг физических явлений и их законов

Навыки, получаемые школьником: программирования на языках высокого уровня, работа с компьютером, критическая оценка результатов численного моделирования

Предшествующий материал по школьной программе: алгоритмика, языки программирования

Роль учителя: общее руководство проектом, контроль времени работы за компьютером

Возможная помощь тьюторов: обеспечение специальной литературой, консультативная помощь

Техника безопасности: особой нет

Примечания: круг явлений, которые можно моделировать, после создания и апробации программы можно существенно расширить, редактор законом должен позволять сохранять "темплаты законов" и другие темплаты, а также результаты работы программы для их последующего воспроизведения.

Один из перспективных вариантов реализации программ "клеточных автоматов"

Первичные литературные ссылки для начала поиска: клеточные автоматы

Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):

 

Прикрепленные файлы:
proekt20.pdf (114.24 КБ.)

Информация о теме проекта.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Композит
Композит

Территория STEM 2020
20 ноября в онлайн-формате состоится ежегодная конференция проекта "Стемфорд" - Территория STEM 2020. Тема 2020 года - "Подготовка инженеров будущего: партнерство образования, науки и бизнеса".

Актуальные проблемы неорганической химии 2020
Приглашаем студентов, аспирантов и молодых ученых принять участие в XIX Всероссийской конференции «Актуальные проблемы неорганической химии: материалы для генерации, преобразования и хранения энергии», которая будет проходить 13-15 ноября 2020 г. в on-line формате

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.