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

 

Случайность
Случайность

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

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.