G1031452 - Física dos Sistemas Complexos (Materias optativas) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 4.50
• Total: 4.5
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 18.00
• Clase Interactiva Seminario: 18.00
• Horas de Titorías: 2.25
• Total: 38.25

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
• Departamentos: Física da Materia Condensada
• Áreas: Física da Materia Condensada
• Centro: Facultade de Física
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: null

Profesores

Nome	Coordinador
MIGUEZ MACHO, GONZALO.	SI
RIOS ENTENZA, ALEXANDRE.	NON

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	SI
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	SI	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Obxectivos da materia
Os sistemas complexos, caracterizados polo seu comportamento rico e polos fenómenos emerxentes e colectivos resultantes da interacción entre os seus moitos constituintes básicos, requiren ferramentas conceptuais específicas para a sua comprensión. Estes sistemas aparecen en moitas e moi diversas áreas non só de ciencia básica senon tamén en ámbitos moito máis aplicados da innovación: desde o estudo e decodificación do xenoma humano á análise de procesos industriais (consumos eléctricos ou de auga, etc.), pasando por exemplo polo deseño e fabricación de novos materiais.

O denominador común de todos estes sistemas é a súa complexidade e a necesidade de empregar ferramentas estatísticas e dinámicas diferenciadas para o seu estudo. Desde esta perspectiva, esta asignatura proponse formar alumnos que se familiaricen con estes problemas, coas ferramientas básicas para a súa modelización e análise, e coas súas aplicacións científicas e tecnolóxicas, de modo que ao término do curso académico o alumno posúa os coñecementos necesarios para se aproximar á complexidade da Natureza con confianza.

É interesante destacar que o curso ten tamén unha grande compoñente experimental e numérica. De cada aplicación que se plantexar aportaranse coñecementos teóricos que serán complementados con traballos experimentais e/a súa correspondente análise computacional. Porén, o alumno tamén adquirirá competencias experimentais e computacionais que lle permitan abordar problemas asociados coa complexidade desde moi diferentes perspectivas, habilitándoo para acceder a multitude de saidas profesionais.


Contidos
• 1. FUNDAMENTOS

1.1 - Introducción.
1.2 - Fenomenoloxía e aspectos experimentais.
1.3 -Mecánica Estatística de sistemas reais. Estatística de procesos estables. Procesos estocásticos. Redes complexas.
1.4 - Sistemas dinámicos: estabilidade, ciclos límite, bifurcacións, dinámica espacial.
1.5 - Fluctuacións perto de transicións de fase. Invariancia de escala.

• 2. APLICACIÓNS.

2.1 - Propiedades de equilibrio e fenómenos de transporte en líquidos complexos.
2.2 - Experimentos e análise de fenómenos críticos perto dunha transición de fase (conductividade eléctrica, magnetización, etc.).
2.3 - Percolación. Conducción en medios granulares.
2.4 - Criticalidade autoorganizada.
2.5 - Caos e fractalidade. Ecuación de Lorenz. Mapas loxísticos. Rotas ao caos. Sincronización. Dimensións fractais. Modelos DLA.
2.6 - Estructuras biolóxicas. Ondas biolóxicas, medios excitables, oscilantes. Modelos cardiolóxicos, propagación de pulsos neuronais, etc. Estructuras de Turing. Modelos de morfoxénesis.
2.7 - Inestabilidades en fluidos. Ondas, Rayleigh-Taylor, Kelvin-Helmholtz, Rayleigh-Benard, Faraday, etc.
2.8 - Clima e atmosfera. Sensibilidade climática e cambio climático global. Capa límite planetaria. Turbulencia. Introducción á predicción numérica.
2.9 - Modelización de mercados financeiros mediante redes complexas.
2.10- Modelos epidemiolóxicos. Modelos de rede complexa. Ecuacións de Fisher e de Lotka–Volterra.


Bibliografía básica e complementaria
S.H. Strogatz “Nonlinear dynamics and chaos” Adison Wesley (1994).
R.V. Solé, S.C. Manrubia “Orden y caos en sistemas complejos” Ediciones UOC (1997).
R. Kapral and K. Showalter Eds. “Chemical waves and patterns” Kluwer Academic Publishers (Dordrecht) (1995).
J.D. Murray “Mathematical Biology” Springer (1989).
A. Bunde, S. Haulin Eds. “Fractals and disordered systems” Springer (1996).
V.I. Krinsky Ed. “Selforganization: autowaves and structures far from equilibrium” Springer (1984).
B.B. Mandelbrot “The fractal geometry of Nature” Freeman (1983).
J.R. Holton. An Introduction to Dynamic Meteorology. Acad. Press (1992).
J. M. Wallace and P. V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey - 2nd edition, Elsevier (2006)
I. Sendiña Nadal y V. Pérez Muñuzuri, Fundamentos de Meteorología, USC Publicacións (2006)
Competencias
Nesta asignatura adquirarase os coñecementos para entender os diversos sistemas complexos, as ferramientas básicas para a súa modelización e análise, e as súas aplicacións científicas e tecnolóxicas

Metodoloxía da ensinanza
Na primeira parte da asignatura (correspondente á sección "Fundamentos" do programa de contidos) enfatizaranse as clases de pizarra de grupo grande, mentres que na segunda parte (sección de "Aplicacións") enfatizaranse máis as clases en grupo reducido e a realización de traballos, experimentos e simulacións numéricas por parte do alumnado. Isto implicará que se poida profundizar máis en algunhas das aplicacións ca en outras dependendo de cada alumno. As diferentes aplicacións serán tratadas en grupos reducidos titorizados polo profesor e realizarase posteriormente unha discusión e posta en común dos contidos no grupo completo.
Sistema de evaluación
Ademáis dun examen, a evaluación estará baseada en boletíns de problemas que os alumnos desenvolverán ao longo do curso e nun traballo sobre un tema relacionado coa asignatura de interés para o alumno que presentará ao resto da clase
Tempo de estudo e traballo persoal
Unha hora de estudo e traballo persoal por hora de clase