相転移と機械学習

博士前期課程理工学研究科 - 理工学専攻

MSPY7310

コース情報

担当教員: 大槻 東巳

単位数: 2

年度: 2024

学期: 秋学期

曜限: 月2

形式: 対面授業

レベル: 600

アクティブラーニング: なし

他学部履修:

評価方法

出席状況

60%

レポート

40%

詳細情報

概要

物理学は理論物理,実験物理の両輪からなっていた。ところがここ,50年ほどで計算機が急速に発展し,理論でも実験でもない第3の物理学,計算物理が発展しつつある。本講義では実際に物理現象のシミュレーションの意義とテクニックを学ぶ。併せて物理現象の理解を深める。 講義はまず,相転移の物理学の理論を学び,その後,pythonのプログラムを組むことを通して,相転移現象のシミュレーションを数々の例に対して実際に行う。本講義はカリキュラムポリシーに掲げた2物理学領域が提供する物性物理に対応する。Zoom,LOYOLA,google formsを使用。

目標

本領域では,物理学および関連分野の発展に寄与し,専門知識を用いて人間社会の発展や地球環境の保全に貢献できる人材の養成を目的に,学生が修了時に身につけるべき能力や知識を習得する。この講義では,シミュレーションの基本を理解し,自分で計算機実験が出来,解析できるようにすることで,このポリシーに掲げた物理学および関連分野において最先端で活躍できる専門知識を身につけるとともに,新分野の開拓や 新技術の開発をできる力を育成する。

授業外の学習

式を自分で導出。プログラムの作成と実行。予習復習各2時間。

所要時間: 4時間

スケジュール

  1. 相転移とは?
  2. 平均場近似1
  3. 平均場近似2
  4. 磁性体の相転移
  5. 繰り込み理論
  6. 繰り込み理論2
  7. 繰り込み理論3
  8. 有限サイズスケーリング
  9. 次元イジングモデルのシミュレーション1
  10. 次元イジングモデルのシミュレーション2
  11. 量子相転移
  12. トポロジカル転移
  13. 量子相転移への機械学習によるアプローチ
  14. 量子相転移への深層学習によるアプローチ

教科書

第1回で配布する講義ノート。

    参考書

    J. Cardy, scaling and renormalization in statistical physics

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