Métodos Computacionais em Simulações de Monte Carlo

Prof. Dr. Lucas Nicolao

Simulações de Monte Carlo podem ser empregadas em qualquer problema que possui uma quantidade muito grande de estados acessíveis, como em sistemas compostos por muitas unidades fundamentais – átomos, moléculas, bactérias, automóveis, etc. A simulação consiste em fornecer uma dinâmica estocástica para a visitação aos estados acessíveis, possibilitando uma amostragem seletiva desses a fim de extrair um comportamento médio do sistema. Este mini-curso visa apresentar, combinando teoria e prática, uma introdução aos aspectos básicos do método de simulações de Monte Carlo, exercitando técnicas computacionais modernas para aceleração de cálculo em diferentes plataformas – CPUs e GPUs. Conceitos básicos de termodinâmica e fenômenos críticos serão explorados através do algoritmo de Metropolis para modelos paradigmáticos de mecânica estatística. Também será discutido uma variação desse algoritmo para sistemas que apresentam dificuldade de atingir o equilíbrio térmico. Com uma abordagem  mãos-a-obra, serão discutidas estratégias de aceleração computacional, como manipulação binária, vetorialização e paralelização.