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授業科目名
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担当教員
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コンピュータシミュレーション及び実習
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安井 勝
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| 272008 | 2 | E | 3 | 後期 | 木 | II |
| ［概要］ | ||||||
| あるコンピュータ百科事典によれば、計算機による「シミュレーション」に関連した次のような説明がある。 ○シミュレーションとは、現実に起こる現象の性質やその関係などとよく似た模型を作り、もとの現象と同じような動作や変化をさせてみることである。代表的な例としてフライトシミュレータや風洞実験などがある。 しかし、このような模型は実際の物体でなくてもよいので、数値や数式を使って数学モデルをつくり、これによって各種の実験を行う事ができる。 ○コンピュータの高速自動計算機能と論理演算機能を駆使して、対象となる問題やシステムについて、実際の状況に似た模型（類似モデル）を作り、それによって現実の動きをまねた実験を行うのがシミュレーション（模擬実験あるいは模型実験）である。超高層ビル建設に際しての地震による振動のシミュレーション、電波障害、日照問題、風向きの変化を見るシミュレーション、建築物の音響効果、博覧会場の人の流れの予測、電力の需給計画、政策変更に伴う経済現象の変化、交通信号の制御、ビジネスゲーム、航空機の性能実験、パイロットの訓練、集積回路の動作特性、工場建設計画、新製品の売れ行き予測、広告効果、野球の作戦、軍事作戦、企業の経営戦略などに利用されている。 この授業では上の参照文にあるような大それたことはできないし、しない。その代わりとして、それらの精神に沿った真似事、いわばシミュレーションのシミュレーションを行い、「百聞は一見に如かず」を体験する。すなわち、ごく簡単な物理現象を取り上げ、そのモデル（方程式）を作り、パソコンを用いて数式的あるいは数値的にその解を求め、それらが意味する内容をグラフィックス機能により視覚化して理解し、現実の物理現象がいかに再現されるかを観察する。 この目的に合ったソフトとしてMathematicaを使用する。従って、前期に開講される「数値数式処理及び実習」の単位修得を前提にしている。教室における講義と情報処理センター教室における実習による授業である。 |
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| ［具体的な達成目標］ | ||||||
| ・例示シミュレーションモデルについて，その物理的な背景と定式化の道筋が理解できる。 ・定式化に沿ったプログラムの詳細が理解できる。 ・数値結果の視覚化の手法を理解し，応用することができる。 ・例示プログラムを参考にして，類似の物理現象をシミュレートすることができる。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||
| 別途開講される「数値数式処理及び実習」の単位修得者を対象とする。 | ||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||
| 全日程全出席であることが原則。日々の実習態度、実習成果、テーマ毎の課題に対する提出レポートの内容、などを総合的に評価する。合格基準に達しない者に対しては実技試験を課すことがある。 | ||||||
| ［教科書］ | ||||||
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| ［参考書］ | ||||||
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| ［講義項目］ | ||||||
| ・平面振り子/球面振り子の運動 ・万有引力による運動 ・電磁界中の荷電粒子の運動 ・ロープを伝わる波の伝播/反射/透過 ・拡散現象の解析 ・量子井戸中の電子のエネルギー準位 ・量子波束の伝播（拡散）/反射/透過（トンネル効果) |
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| ［教育方法］ | ||||||
| (未登録) | ||||||
| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||
| (未登録) | ||||||
| ［その他］ | ||||||
| (未登録) | ||||||