QFL5643: Métodos Numéricos em Ciência Computacional

Disciplina de pós-graduação ministrada pelo Prof. Peter R. Taylor (University of Tianjin, China) em língua inglesa de 18 a 22 de Novembro/2019 no IQ-USP.

 

Horário e sala:

  • 9:00-12:00 na Sala A5, prédio Queijinho. Apenas no dia 19 (terça), a aula da manhã será na sala de defesas da Biblioteca (BCQ);
  • 14:00-17:00 no Lab. Multimídia, Bloco 1 superior.
  • Não haverá aula no dia 20/novembro, feriado.

 

Conteúdo:

O mini-curso abordará teoria e prática de metodologias de cálculo numérico empregadas em química computacional. O objetivo é mostrar ao aluno como conceitos, transformações e métodos numéricos de álgebra linear são empregados em bibliotecas e rotinas computacionais usadas para cálculo de estrutura eletrônica e para simulação molecular. Os seguintes tópicos serão cobertos:

  • Arquitetura de processadores modernos (CPUs, GPUs, FPGAs), memória virtual e cache.
  • Revisão de álgebra linear: vetores, matrizes e suas operações esparsas e em bloco.
  • Linguagens de programação e bibliotecas (BLAS, LAPACK, MPI, CUDA).
  • Métodos padrão: multiplicação de matrizes, transformações e diagonalização de matrizes, eliminação Gaussiana, decomposição por valor singular, fatoração de Cholesky.
  • Medidas de performance, estratégias de otimização e “debugging” de códigos.
  • Otimização de funções: métodos de primeira e segunda ordem, regiões de confiança.
  • Sistemas grandes: equações lineares, não-lineares e diagonalização.
  • Métodos de fatoração em química computacional (Cholesky, resolução de identidade).

 

Práticas:

Alguma familiaridade dos alunos com o sistema operacional Linux é necessária. Conceitos básicos em mecânica quântica aplicada a estrutura eletrônica são desejáveis, mas não obrigatórios.

Os exercícios práticos serão realizados preferencialmente em linguagem FORTRAN, mas os alunos podem usar outras linguagens se desejarem. Poderão utilizar os computadores do laboratório ou seus próprios laptops, que precisarão ter instalados as bibliotecas ATLAS (ou BLAS semelhante) e MKL, além dos compiladores usuais.

 

Bibliografia:

  • Matrix Computations, Gene H. Golub & Charles F. Van Loan, Johns Hopkins University Press, 4th edition, 2013;
  • Lectures Notes in Quantum Chemistry – European Summer School in Quantum Chemistry, Ed. B. O. Roos, Springer-Verlag Press, 1992-2017;

 

Inscrições:
Alunos de pós-graduação da USP interessados devem se dirigir as suas seções de pós-graduação e informar o código da disciplina (QFL5643) para efetuar a matrícula.

Alunos de outras universidades devem se matricular como alunos especiais. Para tanto, devem ter concluído a graduação e entregar presencialmente na secretaria de pós-Graduação do IQ-USP a ficha de inscrição e a relação de documentos nela descrita. A documentação pode ser entregue no primeiro dia de aula, mas um pedido de inscrição deve ser enviado antes para o email abaixo para reserva de vaga.

O curso também é aberto a pesquisadores e pós-docs. Inscrições, dúvidas ou comentários podem ser enviados ao Prof. Guilherme M. Arantes no email garantes (at) iq.usp.br.

 

Avaliação: Exercício individual para entrega até 13/dezembro. Mais detalhes serão apresentados durante o curso.

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