Statistical Mechanics: Algorithms and Computations
「統計力学ーアルゴリズムと数値計算ー」


Professor Werner Krauth (ヴェルナ・クラウス教授)

Main Web Page: https://www.coursera.org/course/smac

・2015年2月2日Paris時間午前0時(日本時間8時)からLiveが始まりました。
Massive Open Online Course(MOOC) 2nd edition、Live中。登録(無料)は上記ページより。

最終更新: Apr./6/2015


日本語環境サポート(本ページ)について:

本ページは、Ecole Normale SuperieureWerner Krauth教授が開講しているMOOC(インターネット)授業の
日本語環境サポートページです。Couseraは代表的なMOOCの一つとして知られ、オンライン上にて世界トップ
大学の一流研究者による授業が無料で受講できます。

本講座は、昨年の1st Editionでは全世界で3万人の学生の登録、25万回のビデオの閲覧、内容を議論する
フォーラムへの投稿が6千回行われたというたいへん人気の講義です。

(まずは、メインページの右上の動画(Watch Intro Video)を閲覧してみてください。)

実際の講義は英語で行われますが、このたび日本語環境にいる初学者(学生)が言語の障壁を低くし、内容の理解に
集中できるよう(Krauth教授のご提案により)日本語の字幕を作成することとなりました。(字幕作成は、礒部雅晴が行っています。)

講義、チュートリアル、宿題セッションの動画によるゆっくりと丁寧な説明と、欧州でよく使われているPython言語を使った
豊富なサンプルプログラムを実行することで、統計物理の基本的概念をアルゴリズムと数値計算の観点から予備知識なしに
理解できるように構成されています。

フランスTOP校で実際に行われている内容の英語による授業を、世界中のどこからでも無料で受講できます。
わからないところは動画を何度も再生できるため、楽しみながら自分のペースで学習することができます。
英語が苦手または敷居が高い学生にも日本語の字幕で内容を理解した後、英語で講義を聴くことで聞き取りのよい教材にもなるでしょう。

対象は学部高学年から大学院生向け。チュートリアルも丁寧に説明があり、どのテーマも、じっくりと取り組むことができます。


https://www.coursera.org/course/smac (左記ホームページ)に記載の概要紹介

「統計力学-アルゴリズムと数値計算-」

このコースでは、(古典系と量子系における)現代物理学を初歩的なコンピューター
プログラムを使って学んでいきます。サンプルプログラムをダウンロードし、一般化し、
あるいは最初から書き直してみたり、それを議論したり提出して学んでいきます。
たとえ予備知識がなくても、アルゴリズムやその方法論により拓かれる科学の深い
知見について興味のある人は、是非参加しましょう!

本コースについて:

このコースでは、現代物理における数値計算による方法論を明快でわかりやすく議論します。
各週の講義においては、基礎的な場合の数え上げの方法から最前線のマルコフ鎖
モンテカルロ法までアルゴリズムの詳細な議論を行います。そして、古典ならびに量子物理の
応用に重きがおかれます。モンテカルロサンプリングや分子動力学、剛体球液体の相転移や
幾何学的拘束を解くシミュレーティッドアニーリング法、古典スピンモデルの完全サンプリング
といった古典問題、また、量子モンテカルロアルゴリズムやボースアインシュタイン凝縮
、フェルミオンの多体問題などの量子問題にも焦点をあてます。本コースでは、これらの物理
現象のオリエンテーションを重視し、実際に実行する際の詳細は最小限にとどめています。

コースは完全に自己完結してます。簡単なアルゴリズム(10から50行のPythonコード)を実行する
ことによって理解が深まるように構成されています。コースの各テーマは、初歩的な議論から
現代物理における豊富で難しい問題まで案内してくれます。自然科学を専攻する広範な生徒に
対して関心を持ってもらえるでしょう。


シラバス

各週のテーマ:

  1. ようこそ!モンテカルロアルゴリズムの世界へ
    日本語字幕講義 (zip file)
     
  2. 剛体円板−古典力学から統計力学へ
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  3. エネルギー・自由エネルギー・相転移
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  4. サンプリングと積分−ガウス分布からマックスウェル・ボルツマン分布へ
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  5. 量子統計力学−密度行列と経路積分
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  6. 量子モンテカルロ法と経路積分サンプリング
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  7. ボース・アインシュタイン凝縮
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  8. 古典スピンモデル−初等的数え上げ〜クラスターモンテカルロアルゴリズム
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  9. 古典スピンモデル−"時計よりも速い"アルゴリズム
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     
  10. アルファ・オメガモンテカルロ法−ゼロ分散(ビュフォン針)から無限分散(レビー安定分布)
    日本語字幕
    講義 (zip file)
     

推奨する予備知識:
初等計算、線形代数の知識、大学での物理か化学にいくらか精通して
いること。プログラミングの知識は特に必要としておらず、Python言語の
プログラミング技術はコースの中で習得することができる。

参考書など:
必要な予備知識は、すべてコースに含まれてます。

コースの内容を含むより多くの題材は、以下の本に記載してあります。
W. Krauth, "Statistical Mechanics: Algorithms and Computations" (Oxford University Press, 2006)


コースの形式:
このコースは、10週の動画により行われます。
講義中に少しの課題とクイズが出題されます。また、宿題用の動画が9つ用意されてます。
講義中の課題とクイズは自己診断テストです(成績とは関係ありません)。
最終の成績は宿題が50%で、コースの最後に選んだ試験50%で、評価されます。


環境構築のためのテクニカルサポート:

講座を受けるための、一般的なWindows環境で事前に必要なソフトウェアの紹介といくつか気づいたことを記します。
また、コーセラの本講義のフォーラム(Forum)では、さまざまなサポート情報が受講者からよせられて議論されていますのでご参照ください。

(本欄の情報は適宜更新されます。最新の情報にご注意してください。Last Update: Feb./9/2015)


関連リンク:


本ページの問い合わせ先: isobe[atmark]nitech.ac.jp
Copyright: Masaharu Isobe - Nagoya Institute of Technology, 2015