從 (電影) 模仿遊戲談起

2015 淡江物理 Open Day

 


Bombes 作什麼用的

 

Egnima

 

密碼機?密碼為什麼需要一臺機器?

WELCOME TO TKU

XFMDPNF UP ULV

WELCOME TO TKU

 

人類會做的事,交給機器來做

因此規則要定出來

 

那麼,做算術題的規則是什麼?

 

求解未知數的規則是什麼?

做證明題的規則是什麼?

 

物理現象的規則?物理定律

 


圖靈做了什麼(圖靈機,圖靈測試)

Turing

 

圖靈機

 

圖靈測試

 


(為什麼中學數學不教?應用)
判定性問題(希伯特)

劇中,以機器取代人力解碼
什麼是機器能做的聰明事?
能作算術(己知,但為什麼,
指令也能以資料的方式進入計算器嗎?
(萬用圖靈機)
(水銀延遲線)
(計算程能否更改另一個程式?病毒)
電腦能下象棋嗎?
機器能作證明題嗎?


什麼是電腦(選項) (http://web.york.cuny.edu/~valero/history_of_computers.htm) (http://calmeca.free.fr/calculmecanique_php/rubriques/Fichiers_Generalites/Fichiers_histoire/les_premieres_machines.php?lang=eng)

15 + 4 = ?

算術輔助工具

 

帕斯卡 (Pascal) 算稅機

 

巴貝奇 (Babbage) Analytic Engine

 

電晶體電腦

256_Logic_and_Digital_Devices_01.jpg

http://boson4.phys.tku.edu.tw/science_works/252_Semiconductors_01.jpg

http://boson4.phys.tku.edu.tw/science_works/Page264_Electronics_01.jpg

 

 

 

驗證知識之三個科學史上的進程(典範轉移 paradime shift) : 歸納、實驗、模擬

 

以電腦解決問題的步驟(金字塔)

問題
物理量
數學模型
演算法及程式
數值計算及分析
結論、解釋、預測

 

電腦模擬在科學與工程上的應用

電磁場與電磁波模擬(抗電磁干擾、天線設計、隱形飛機(先)

電路設計模擬

工程建築結構分析

汽車碰撞模擬

流體力學(如噴墨印表機)與空氣動力(風洞)模擬(飛機外型、 高鐵車殼)

氣象預報

藥物設計

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材料設計(含分子動力學模擬、量子力學能帶結構與材料物性計算)

非線性光學材料

green_laser-1 green_laster-2 green_laster-3

噴射引擎高溫渦輪葉片合金

engine_full

engine_crystal

engine_blade

催化劑設計

 

高能粒子場論模型計算

板塊移動速率(冰河 vs 旁邊的山,一動靜,why)

行星組成份構造預測 (例固體或液體)

石油探勘與地震即時資訊處理

光學儀器設計

資料視覺化與虛擬實境



 

有沒有人類原本完全不預期的事,因使用電腦才發現的?

第一個靠計算機的發現(Fermi-Pasta-Ulam),關於能量均分原理與非線性科學

http://www.scholarpedia.org/article/Fermi-Pasta-Ulam_nonlinear_lattice_oscillations


且慢,人也是由物質構成,那人的大腦也是。那麼有什麼理由機器不能完全取代人類嗎?

機器真的不能作證明題嗎?


(機器需要知道,「我現在正在做什麼」。意識自覺是什麼?)

神經網路,複雜網路。

 

 

本系的計算物理養成教育規畫

大一:資訊概論(OS, 應用軟體,程式語言)

大二:數值方法(平台建置,數學問題之求解演算法,作圖,平行運算)

大三:計算物理(寫程式,進行各種物理現象的模擬:力學,電磁,熱學,量子)

大四:計算材料(量子,固態,材料設計物)

 

 

設計工具,解決問題!