Гайд по ускорению расчетов в численных методах: мой опыт

Ну вот, короче, вступил на путь численных методов, и понял, что скорость — это прям наше все. Особенно когда ты студент-физмат и надо курсовую сдавать, а комп еле дышит. Делюсь тем, что мне помогло, может, и вам пригодится.

  • Профилирование кода. Сначала я просто писал, как бог на душу положит. Потом понял, что надо смотреть, где именно проц тормозит. В Python есть всякие там cProfile, в C++ — gprof. Штука реально полезная, чтобы не гадать, а знать, куда силы бросить
  • Выбор правильных библиотек. Если пишешь на Python, не надо изобретать велосипед для матричных операций! Используй NumPy. Это прям мастхэв. Для более сложных штук типа решения СЛАУ есть SciPy. Не заморачивайся с ручной реализацией, если не ставишь себе такую цель.
  • Алгоритмы. Вот тут надо мозг включить. Иногда простая смена алгоритма дает офигенный прирост. Например, вместо наивного метода Гаусса для больших систем — метод сопряженных градиентов. Конечно, он не всегда применим, но если подходит — песня!
  • Параллельные вычисления. Если задача большая, а у тебя много ядер — почему бы не использовать? Даже на школьном уровне можно кое-что набросать с multiprocessing в Python, а в университете уже идут дела посерьезнее с MPI или OpenMP.
  • Кэширование результатов. Если ты решаешь одну и ту же подзадачу много раз с одинаковыми параметрами — сохраняй результат! Это не всегда очевидно, но иногда прям спасает.

Главное — не бояться экспериментировать и смотреть что реально работает. Эта вся математика и физика только тогда оживают, когда ты можешь ее быстро посчитать и увидеть результат. Удачи!

Подробнее

Неужели вся эта алгебра нужна только ради физики?

Ну вот, сижу я, студент, и думаю: зачем мне вся эта высшая алгебра, если я собираюсь заниматься, скажем, биологией? Или там, химией. Кажется, что вся математика в школе и первые курсы университета заточены под будущих инженеров или физиков. Ну, понятно, физика без математики — никуда. Но если ты не собираешься взрывать что-то или строить мосты, то вся эта замороченная теория чисел и абстрактные пространства — оно ж зачем?

А ведь есть же куча других дисциплин, где тоже нужны мозги, но как-то иначе. Или я чего-то не понимаю? Может, эта база прокачивает мозг так, что потом легко любую другую физмат науку освоить? Не знаю. А вы как думаете? Реально ли без глубокого погружения в алгебру прожить, если твоя дорога не лежит в сторону точных наук?

Подробнее

Как одна индукционная катушка чуть не лишила меня всех волос...

Ну, типа, помню, как в университете, ещё на первом курсе, когда мы только начали погружаться в мир настоящей физики, а не той школьной мути, случился со мной казус. Преподаватель, такой строгий мужик, с бородой, как у декана, дал нам задание собрать простейшую цепь с индукционной катушкой. Цель — продемонстрировать принцип самоиндукции. Ну, мы с друзьями, как обычно, всё отложили на последний момент, а потом носились по лаборатории, как угорелые.

И вот, значит, я подключаю все это хозяйство, уже предвкушая, как сейчас увижу искру, как всё заработает по учебнику. А вместо этого — тишина. Только какой-то подозрительный гул от блока питания. Я, естественно, начинаю все перепроверять, тестером тыкать, где-то там подкручивать. И тут, короче, я случайно касаюсь пальцами одновременно одного вывода катушки и заземления корпуса установки. Ощущение было, мягко говоря, неприятное. Не то чтобы прям током убило, но волосы на руке как будто дыбом встали, а потом еще и запах озона по всей лаборатории поплыл. Мои кореша, которые стояли рядом, ржали как кони, мол, «видимо, самоиндукция решила тебя лично отблагодарить за старания».

Хорошо, что это был не самый высокий показатель напряжения, и ничем серьезнее испуга и временного «омоложения» шевелюры это не закончилось. Но урок я усвоил: даже простейшие опыты по электромагнетизму требуют уважения и аккуратности. И, конечно, не стоит забывать про элементарные правила техники безопасности, которые нам с таким пристрастием преподавали на первых лекциях по математике и физике. Имхо, такая вот история из студенческой практики.

Подробнее

Кто-нибудь, помогите с термодинамикой! Уже сил нет! — физмат

Ну вот честно, я не понимаю, что происходит. На пары по физике хожу, конспекты веду, даже дома пытаюсь разбираться, но эти задачи по термодинамике — это какой-то кошмар. Ничего не получается!

Пытался применять разные подходы, смотрел примеры в учебнике — все равно упираюсь в стену. Может, я просто тупой, не знаю. Но университетская программа по физмату реально выматывает. Есть какие-то рабочие методы, которые помогли вам?

Подробнее

Может, кто-нибудь объяснит реакцию Дильса-Альдера простым языком? — образование

Привет всем! Уже третий день бьюсь над реакцией Дильса-Альдера. В учебнике все как-то слишком заумно, с кучей интегралов и вероятностей, как будто это не химия, а чистая математика или физика. Я учусь на первом курсе университета, и мне бы хотелось понять суть, а не просто зазубрить формулы. Есть ли какой-то наглядный способ представить, что там происходит на уровне молекул?

Может, кто-то из опытных товарищей, кто шарит в физмате, сможет разложить все по полочкам? Как объяснить эту реакцию так, чтобы даже школьник понял?

Подробнее

А как вы там с квантовой запутанностью на практике? На реальных эксперих)

Всем привет! Тут в универе разбирали всякие заморочки с квантовой механикой, ну и наткнулись на тему запутанности. Преподы вроде объяснили, но как-то абстрактно всё. Понятно, что в школе такое и не снилось, а вот на физмате уже вроде бы начинают вникать.

Интересно, кто-нибудь из вас реально работал с квантовой запутанностью в рамках своих универских экспериментов или, может, в каких-то проектах? Какие были сложности, или все прошло гладко? А то читать про это одно, а когда сам с этим сталкиваешься, наверняка совсем другие вопросы возникают.

Подробнее

Опытный обзор: 'Расширенный курс по биохимии белков' от Coursera

Ну, попробовал я тут тот самый курс по биохимии белков, который все так нахваливают. Название – "Protein Biochemistry: Structure, Function, and Interactions". В общем, ожидания были, будем честны, немаленькие. Курс заявлен как углубленный, с упором на молекулярные механизмы. Посмотрим, насколько это соответствует действительности.

Если смотреть по программе, то там реально все серьезно. Начиная от базовой структуры аминокислот и заканчивая сложными взаимодействиями белков внутри клетки, фолдингом, модификациями. Мне, как технарю, импонирует такой подход, когда все разложено по полочкам. Есть и математика в расчетах, и элементы физики в понимании сил, действующих на молекулярном уровне. Прямо физмат в прикладном аспекте, хоть и не в классическом понимании.

Что понравилось:

  • Глубина материала. Не просто поверхностные знания, а реально погружение в детали.
  • Качество визуализации. Моделирование 3D структур белков – это вещь. Помогает лучше понять, как все устроено.
  • Практические задания. Семинары с разбором реальных кейсов, где нужно применять полученные знания.

Что не очень:

  • Темп. Для тех, кто только начал, может быть сложновато. Требуется определенная база, как из школы, так и из первых курсов университета.
  • Иногда академично. Но это, в принципе, ожидаемо для такого курса.

Итоговое впечатление? Курс годный. Если у вас уже есть база по химии и биологии, и вы хотите реально разобраться в биохимии белков, а не просто зазубрить для сдачи сессии, то это отличный вариант. Не для новичков, скажем так. Но результат того стоит.

Подробнее

Как не запутаться в формулах по физике? Мои 5 лайфхаков

Всем привет! )) Я тут новенький совсем, только начал разбираться в этой всей физике и математике. Заметил, что формул ну просто ооочень много, и все они такие запутанные. И вот я начал думать, как бы их лучше запомнить и не путаться. Это реально как-то возможно? Вообще, у нас в школе такое не особо объясняли, ну вот совсем. А сейчас в университете это прямо надо, без них никуда. Поэтому я решил собрать тут свои пока еще скромные наблюдения, может, кому-то еще пригодится. Если что, сорян, если тупой вопрос задаю ))

  • Визуализируй! Представляй что происходит. Например, когда говорим про движение, рисуй стрелочки, скорость, ускорение. Это помогает понять, откуда формула взялась, а не просто зубрить. Мне, например, помогает.
  • Разбирай по частям. Не пытайся сразу всю формулу охватить. Пойми, что значит каждая буква, каждая переменная. Это как будто азбуку учишь, прежде чем слова составлять
  • Связывай с жизнью. Где ты это видишь вокруг? Ну типа, закон Ома – это же про провода дома. Или кинетическая энергия – про машину на дороге. Такие примеры реально облегчают понимание.
  • Пиши от руки. Просто переписывать формулы много раз. Да, нудно, но работает. Мне помогает, когда я прямо сижу и пишу, пишу, пишу.
  • Используй разные источники. Не зацикливайся на одном учебнике. Посмотри видео на ютубе, почитай другие книги. Иногда другой подход объясняет все гораздо понятнее. Мне так с интегралами помогло, которые без математики вообще не понять.

Вот такие пока мои скромные советы. Надеюсь, кому-то поможет. А как вы справляетесь с таким количеством информации? Поделитесь, плз!

Подробнее

Курс 'Математика для тех, кто думает, что она сломалась' — Вердикт!

Ну, типа, заскучал тут на днях, решил поэкспериментировать. Наткнулся на курс, который обещал разложить всю математику по полочкам, даже если ты ее видел только в кошмарах еще со школы. Называется грозно: "Математика для тех, кто думает, что она сломалась". Заинтриговало, ахах, потому что я как раз из таких!

Что сказать? Прошел пару модулей по основам алгебры и начал ковырять аналитическую геометрию. Сначала думал, что это будет какой-то очередной занудный физмат разбор, но нет! Ведущий реально подкидывает такие примеры, что мозг сам начинает работать, а не просто пассивно слушает. Особенно запомнилась часть про квадрики — там такие визуализации что я чуть не поверил, будто могу этими штуками управлять силой мысли. Ну это классика)

Плюсы:

  • Невероятная подача материала: вместо сухой теории — истории и аналогии.
  • Практические задания, где реально видишь, как физика и математика друг друга кормят.
  • Чувствуется, что автор сам кайфует от того что рассказывает.

Минусы:

  • Иногда темп бывает слишком быстрым, приходится перематывать
  • Некоторые примеры уж слишком притянуты за уши, но зато весело)

В общем, если вы думаете, что математика — это что-то из параллельной вселенной, или просто хотите освежить знания перед университетом, то курс зачетный. Реально помог взглянуть на вещи с другой стороны. Без слез не взглянешь на мои старые тетрадки по алгебре после этого! Кмк, стоит попробовать

Подробнее

А помните, как раньше интегралы брали?

Вот читаю я тут про всякие векторные диковинки и думаю: а ведь в моем, так сказать, молодости, когда я еще в школе учился, вся эта математика с физикой казалась такой стройной и понятной. Мы интегралы брали, ряды Фурье раскладывали, и все это без всяких там нейросеток, которые сейчас чуть ли не за тебя подумают.

А вот скажите, уважаемые знатоки, есть ли сейчас в университетах такая же мощная школа физмат, чтобы студенты не просто зубрили, а действительно понимали глубину предмета когда изучают, например, дифференциальные уравнения?

Подробнее