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LABORATORIO DI METODI COMPUTAZIONALI E STATISTICI

CODICE 90741
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 6 cfu al 3° anno di 8758 FISICA (L-30) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    PROPEDEUTICITA
    Propedeuticità in ingresso
    Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
    • FISICA 8758 (coorte 2020/2021)
    • FISICA GENERALE 2 57049
    • LABORATORIO 1 104558
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Laboratorio di Metodi Computazionali e Statistici (LMCS, codice 90741) vale 6 crediti e si svolge nel primo semestre del 3° anno della laurea triennale (L-30)

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Il corso si prefigge di consolidare ed ampliare le competenze di calcolo, analisi statistica e programmazione, finalizzate all’analisi e acquisizione dati in esperienze di laboratorio.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Il corso si occupa di fisica computazionale, affrontando la soluzione numerica delle equazioni differenziali ordinarie e alle derivate parziali, e di analisi dati avanzata, trattando rudimenti di simulazione Monte Carlo, approfondendo le tecniche di best-fit e accennando a tecniche multivariate di separazione di segnale dal fondo.

    Il corso si prefigge inoltre di estendere le conoscenze informatiche acquisite a Laboratorio di Calcolo affrontando più approfonditamente la programmazione Object-Oriented in C++ e fornendo rudimenti di Python e shell scripting. Quando necessario si useranno pacchetti di più alto livello (ROOT, Octave/Matlab).

    Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado, sfruttando la programmazione in C++, python o Matlab, di:

    • risolvere numericamente equazioni differenziali alle derivate ordinarie e parziali 
    • affrontare semplici simulazioni o integrazioni con il metodo di MonteCarlo
    • eseguire fit di chi-quadro e maximum likelihood di vari livelli di complessità
    • valutare intervalli di confidenza ed effettuare test d'ipotesi

    PREREQUISITI

    Il corso parte dando per acquisite le competenze di calcolo contenute nel corso del primo anno.

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Programma delle lezioni:

    • Programmazione OO (ereditarietà, polimorfismo), shell scripting e Python, esemplificazione dell'uso di pacchetti/librerie specifiche (ROOT, Octave/Matlab)
    • Soluzione numerica delle equazioni differenziali ordinarie. Applicazioni alla fisica classica e alla meccanica quantistica (metodo di Numerov per l'equazione di Schrodinger).
    • Soluzione numerica delle equazioni differenziali alle derivate parziale. Applicazioni a eletromagnetismo e propagazione del calore.
    • Introduzione alla generazione di variabile aleatorie e alla simulazione Monte Carlo
    • Estrazione di grandezze di interesse da un campione di dati: Likelihood binned e unbinned. Stima puntuale, intervalli di confidenza. Test d'ipotesi. Limiti.
    • Cenni a tecniche di classificazione multivariata (Likelihood ratio, reti neurali).

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Sono forniti appunti/slides durante il corso. Un'elenco di possibili testi per approfondimenti è disponibile sulla pagina del corso su Aulaweb.

    DOCENTI E COMMISSIONI

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    L' esame finale si compone di due prove:

    • prova al calcolatore
    • prova orale

    Le esercitazioni svolte e i compiti assegnati dutante l'anno contribuiranno alla valutazione finale.

     

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO
    Il voto finale è composto dalla valutazione durante l'anno, dal punteggio della prova al calcolatore e dal punteggio della prova orale (con pesi 0.3/0.35/0.35).

    VALUTAZIONE IN ITINERE.
    La frequenza delle esercitazioni è obbligatoria. Se lo studente completa 7 esercitazioni su 7 il punteggio iniziale è 18, se ne completa 6 su 7 il punteggio è 15. Con meno di 6 esperienze completate lo studente non è ammesso alla prova al calcolatore. Lo studente può recuperare fino a 3 esperienze.
    Dopo ogni esperienza viene assegnato un compito a casa che viene valutato con punteggio da 0 a 15. Il punteggio di frequenza viene sommato al punteggio assegnato per i compiti a casa formando così la valutazione in itinere.

    PROVA AL CALCOLATORE
    La prova al calcolatore consiste nello sviluppo di programmi per risolvere 2 problemi dei 3 proposti in 2 ore. La prova è superata se si riporta un punteggio superiore o uguale 15/33.

    PROVA ORALE
    La prova orale consiste in due domande su diversi aspetti del programma svolto. Durante la prova orale, i docenti verificano la comprensione dei contenuti fondamentali dell'insegnamento e la capacità espositiva del candidato.