Técnicas tradicionais e modernas para simulação em física - Mendonça, João Paulo Almeida de (2020)
A física computacional surgiu no contexto geral de física como uma nova maneira de pensar e construir modelos sobre a natureza, que toma seu lugar não como parte, mas sim ao lado das já tradicionais física teórica e física experimental. Esse “terceiro caminho” tem avançado de maneira surpreendente nas últimas décadas, devido ao avanço da computação e das tecnologias a ela associadas. É cada vez mais comum o uso de técnicas não convencionais em física (geralmente advindas de computação ou matemática) no desenvolvimento de metodologias para física computacional. Geralmente, a ideia por trás dessas técnicas é resolver os problemas usando técnicas tradicionais adaptadas para arquiteturas que visam alto desempenho (como clusters ou placas de vídeo). Porém, tem surgido pouco a pouco espaço para que outras técnicas sejam usadas no tratamento de sistemas físicos, técnicas tais como os algoritmos bioinspirados ou a modelagem via sistemas dinâmicos. Nessa tese, vamos rever algumas das mais tradicionais técnicas em física computacional e introduzir algumas outras relativamente novas nessa área. Revisaremos os conceitos de modelagem molecular e de sistemas micromagnéticos, depois partiremos para o estudo dos sistemas dinâmicos e de alguns algoritmos de optimização bioinspirada. Apresentada a metodologia, introduziremos alguns dos vários trabalhos realizados em paralelo a elaboração desta tese, que ilustram a aplicação destas técnicas em sistemas dentro e fora do escopo comum em física computacional.