自然科学シミュレーション基礎論 _ﾒﾃﾞｨｱ併用

授業科目名

(英語名)

Fundamentals of Natural Science Simulation _ﾒﾃﾞｨｱ併用

科目区分

ー

コース応用科目

対象学生

情報科学研究科

学年

1年

ﾅﾝﾊﾞﾘﾝｸﾞｺｰﾄﾞ

KIIMD5MCA1

単位数

2.0単位

ナンバリングコードは授業科目を管理する部局、学科、教養専門の別を表します。詳細は右上の？から別途マニュアルをダウンロードしてご確認ください。

授業の形態

講義 (Lecture)

開講時期

2024年度前期

担当教員

島伸一郎、沼田龍介、安田修悟

所属

情報科学研究科

授業での使用言語

日本語

関連するＳＤＧｓ目標

該当なし

ｵﾌｨｽｱﾜｰ・場所

沼⽥⿓介: 月曜日 16:20–17:50・情報科学キャンパス 413
安⽥修悟: 授業後30分・情報科学キャンパス 414
島伸⼀郎: 授業後30分・情報科学キャンパス 415

連絡先

沼⽥⿓介: numata@gsis.u-hyogo.ac.jp
安⽥修悟: yasuda@gsis.u-hyogo.ac.jp
島伸⼀郎: s_shima@gsis.u-hyogo.ac.jp

対応するディプロマ・ポリシー(DP)・教職課程の学修目標

二重丸は最も関連するDP番号を、丸は関連するDPを示します。

学部DP

ー

研究科DP

2◎／1〇

全学DP

ー

教職課程の学修目標

ー

講義目的・到達目標

本講義の目的は、計算機シミュレーションにより自然現象を理解するための基本的なアプローチを学ぶことである。自然現象を理解することを目的として、物理学では数理モデルによって現象を表現する。近年では、計算機の発展により、複雑な数理モデルを計算機によって解析することができるようになってきた。本講義では、様々な物理現象を題材として、数理的なモデルによる現象の記述方法と計算機シミュレーションを用いた現象の解析手法を説明する。計算機シミュレーションの結果を正しく評価し、自然現象の数理的、物理的な特徴を抽出することができる能力を習得することを本講義の到達目標とする。

授業のサブタイトル・キーワード

講義内容・授業計画

本講義はオムニバス方式で行う。初めの5回を沼田龍介が担当し、プラズマの集団現象を記述する数理モデルとその数値解法について講義する。次の5回を安田修悟が担当し、流体の移動現象を記述する数理モデルとその数値解法について講義する。最後の5回を島伸一郎が担当し、非線形な動的数理モデルとその性質について講義する。

[プラズマの集団現象 (5回), 沼⽥⿓介]
1. プラズマの流体モデル
2. 有限差分法によるポアソン方程式の数値解法
3. 線形代数方程式の解法１（直接法）
4. 線形代数方程式の解法２（反復法）
5. アルゴリズムと計算効率

[移動現象の数理モデルと数値解法 (5回), 安⽥修悟]
6. １次元パイプ流れの保存則と輸送方程式
7. １次元移流方程式の初期値・境界値問題
8. 有限体積法の基礎
9. 安定性と種々の数値スキーム
10. リーマン問題とGodunovスキーム

[非線形な動的数理モデル (5回), 島伸⼀郎]
11. 力学系と非線形性
12. 離散力学系と連続力学系
13. 直線上の力学系
14. 分岐現象
15. 円周上の力学系

※パソコンの利用：毎回使用予定

<<生成AIの利用について>>
・レポート，小論文，学位論文等については，学生本人が作成することを前提としているため，生成系AIのみを用いて作成することはできません．

教科書

担当教員から別途通知する。

参考文献

担当教員から適宜紹介する。

事前・事後学習（予習・復習）の内容・時間の目安

【予習】授業に際して指示するテキスト・オンデマンド教材の部分を事前読み込み（20ｈ）
【復習】レポート作成（20ｈ）、講義内容の理解を深め定着させるためにテキスト・オンデマンド教材を読み直し（20ｈ）

アクティブ・ラーニングの内容

採用しない。

成績評価の基準・方法

成績評価の基準
次の2点を単位授与の基準とする: 1) プラズマおよび流体の移動現象のふるまいを数理モデルで記述する方法を理解し、これらの現象を計算機シミュレーションを用いて解析することができること、ならびに、 2) 非線形な動的数理モデルの基本的性質を理解し、1変数モデルのふるまいを計算機シミュレーションを用いて解析することができること。講義目的・到達目標に記載する能力（知識・技能、思考力、判断力、表現力等）の到達度に応じてSからCまで成績を与える。

成績評価の方法
各教員より課されるレポートを基準として、受講態度（積極的な質問等）を含めて総合的に評価する。

課題・試験結果の開示方法

小テストは、原則次の講義内で解説する。
レポートは、ユニバーサルパスポートのクラスプロファイル機能を使ってそれぞれに講評を返す。

履修上の注意・履修要件

実践的教育

該当しない。

備考

英語版と日本語版との間に内容の相違が生じた場合は、日本語版を優先するものとします。

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