فیزیک آماری و علوم کامپیوتر:
سیستم‌های پیچیده، علم شبکه و پدیده‌های بحرانی
abbas.sitpor.org
دکتر یاسر رودی استاد نوروساینس در موسسه کاولی برای علوم اعصاب سیستمی در تروندهایم 🇳🇴 است. Yasser Roudi – Kavli Institute for Systems Neuroscience – NTNU
این گفت‌وگو در مورد فضای پژوهشی بین‌رشته‌ای پیرامون تخصص یاسر در علوم اعصاب محاسباتی است.
صفحه گروه یاسر رودی: SPINOR
این برنامه به منظور آشنایی بیشتر با نوروساینس و به طور خاص علوم اعصاب محاسباتی در قالب یک گفت‌وگوی زنده اینستاگرامی برگزار شد.
🎤 دکتر سمانه نصیری 🇺🇸
دکتری انفورماتیک پزشکی، یادگیری ماشین و پردازش سیگنال، پژوهشگر در دانشگاه پزشکی هاروارد
🎤 دکتر شیما سید علایی 🇮🇷
دکتری علوم اعصاب شناختی، فرایندهای عالی شناختی، پژوهشگر پسادکتری ارشد IPM
🎤 علیرضا سعیدی 🇩🇪
دانشجوی دکتری علوم اعصاب سیستمی، آگاهی و ادراک دیداری، موسسه ماکس پلانک برای سایبرنتیک زیستی
این برنامه به منظور آشنایی بیشتر با فیزیک زیستی (فیزیک ماده چگال نرم) در قالب یک گفت‌وگوی زنده اینستاگرامی برگزار شد.
🎤 دکتر فرنوش فرهپور 🇩🇪
دکتری فیزیک زیستی، بیوانفورماتیک و مدلسازی سیستم‌های زیستی، سرپژوهشگر در دانشگاه دویسبورگ-اِسِن
🎤 دکتر حسین سالاری 🇫🇷
دکتری فیزیک مواد نرم، ساختار مکانیکی کروموزوم و د‌ی‌ان‌آ، پژوهشگر پسادکتری در ENS de Lyon
🎤 دکتر حمیدرضا رحمانی 🇺🇸
دکتری فیزیک، فیزیک زیستی مولکولی، دانشگاه ایالتی فلوریدا
به فیزیک چکه کردن آب از سقف خونه تاحالا فکر کردید؟! آب روی پشت‌بوم به خاطر جاذبه وارد سقف به عنوان یک محیط متخلخل میشه و بعد از طی کردن یک مسیر پر پیچ و خم ممکنه به پایین سقف برسه و در نهایت چکه کنه! این فرایند خیلی شبیه به سازوکار قهوه درست کردنه؛ اونجا آب یا بخار با فشار زیادی از محیطی به اسم پودر قهوه می‌گذره و در نهایت نوشیدنی قهوه ایجاد میشه. به این پدیده «تراوش» گفته میشه. اگر آب از پشت بوم به داخل اتاق نرسه یا وقتی نوشیدنی قهوه از قهوه‌ساز خارج نشه اصطلاحا می‌گیم تراویدن موفقیت‌آمیز نبوده و تراوش انجام نشده. ساز و کار تراوش به عنوان یک مسئله گذارفاز پیوسته، از نظر فیزیک پدیده‌های بحرانی خیلی جالبه. خصوصا وقتی که تراوش جهت‌دار باشه. مثلا اگه آب فقط بتونه از بالا به پایین بره، تراوش فقط در یک جهت خاص انجام میشه.
مدل آیزینگ ساده‌ترین مدلی هست که گذار فاز پیوسته در شرایط تعادل رو نشون میده.
مدل تراوش جهت‌دار ساده‌ترین مدلیه که گذار فاز پیوسته در شرایط دور از تعادل رو نشون میده.
با این که مدل تراوش جهت‌دار (directed percolation) خیلی ساده به نظر می‌رسه و بیشتر از ۶۰ سال از مطرح شدنش می‌گذره، اما این مسئله روی اکثر شبکه‌ها حل تحلیلی نداره. همین‌طور تا امروز شواهد بسیار محدود در شرایط بسیار کنترل شده‌ی آزمایشگاهی برای این پدیده داشتیم. یعنی تا همین چندسال پیش تردید وجود داشت که آیا این مدل فقط یک مسئله انتزاعی ریاضیه یا این‌که واقعا در طبیعت تراوش جهت‌دار رخ میده؟! خلاصه کلی خون دل خورده شده برای قسمت تجربی ماجرا تا این چیزها رو مردم در آزمایشگاه هم ببینند! مثلا اخیرا یک گروه ژاپنی-فرانسوی این پدیده رو در بلورهای مایع (electrohydrodynamic convection of liquid crystal) مشاهده کردن.
ما در مقاله جدیدمون نشون دادیم که اتفاقا این پدیده زیاد در طبیعت رخ میده؛ فَارْجِعِ الْبَصَر! در واقع نشون دادیم که گذار فاز در مسئله دسترسی (reachability) در شبکه‌های زمانی، تحت شرایطی نگاشت میشه به مسئله تراوش جهت‌دار و گذار فاز دسترسی عضو کلاس عمومی تراوش‌جهت‌داره. میکّو جزئیات فنی بیشتری در این رشته توییت نوشته.
می‌تونید این مقاله از مجموعه کارهای ما روی پدیده‌های بحرانی در شبکه‌های زمانی رو اینجا ببینید. همکار ما در این پروژه مارتن کارزای از CEU بود و آرش بدیع-مدیری زحمت اصلی این پروژه رو کشیده. این کار از جهت‌های مختلف برای من هیجان‌انگیزه: هم فیزیک داره، هم ریاضی و هم شبیه‌سازی‌های بسیار بسیار بزرگ! هم فاله و هم تماشا! از همه مهم‌تر این‌که هر کس که برای اولین بار به این مسئله فکر کنه ممکنه به این نتیجه برسه که خب این مسئله کاملا بدیهی به نظر می‌رسه! شما چیو نشون دادین پس؟! اما اولا اونقدرا که مردم تصور میکنن بدیهی نیست (همون طور که بحث کردیم در مقاله) و از اون مهم‌تر بالاخره بعد از مدت‌ها حدس و گمان باید تکلیف این مسئله روشن می‌شد و گروهی نشون میدادن که وضعیت آگاهی ما از این مسئله در شرایط و تنظیمات مختلف چیه.
2107.015101این ویدیو در مورد کار پژوهشی من یعنی پدیده‌های بحرانی و شبکه‌های پیچیده است. اینجا میگم که چی شد که به این موضوع علاقه‌مند شدم و الان مشغول چه کاری هستم:
علت چرخش ساعت‌گرد آب تو سینک ظرف‌شویی تو نیم‌کره شمالی اثر کوریولیس نیست!
نیروی کوریولیس در این مثال‌ها اونقدر کوچک هست که تقریباً هیچ نقشی در جهت چرخش آب نداره؛ حرکت‌های پیشین آب توی سینک، شکل سینک و خروجی اون و حرکت‌های پیچیده گردابی که توی آب به‌وجود میان جهت چرخش رو تعیین میکنن.
حتی خودتون هم تو خونه امتحان کنید می‌بینید که در شرایط متفاوت آب در جهت های متفاوت می‌چرخه.
مثلا ابتدای این کتاب رو ببینید:
Bad Astronomy: Misconceptions and Misuses Revealed, from Astrology to the Moon Landing “Hoax” by Philip Plait, Kevin Scullin, et al.
در ضمن، علت پرواز کردن هواپیما هم قانون برنولی نیست ناموسا!
همه این سوال‌ها به این برمی‌گرده که یادگرفتن یک مسیر کشف و شهود شخصیه! هر آدمی باید خودش بکوشه تا درک درستی رو «از آن» خودش کنه و این فقط با تمرین حل کردن ممکنه. گاهی ما فکر می‌کنیم که با خوندن کتاب‌های مختلف یا دیدن کورس‌های دانشگاه‌های معروف دیگه بعضی مطالب رو به درستی فهمیدیم. در حالی که معمولا این حس خوشایند فهمیدن نوعی توهمه! در واقع احساس موقتی در ما شکل می‌گیره که به خاطر بیشتر شدن درکمون نسبت به ناآگاهی کامله. برای همین این دلیل نمیشه که به میزان کافی یادگیری حاصل شده باشه. به‌خاطر همین، مسئله حل کردن به ما کمک می‌کنه که دونه دونه چک کنیم چه چیزهایی رو خوب متوجه شدیم و چه چیزهایی رو نیاز به بازآموزی داریم. همیشه یادگیری و درکمون از مطلبی رو با حل مسئله پیرامون اون موضوع باید بسنجیم.
این عکس نشون میده که خوندن کتاب‌های درسی یا سر کلاس رفتن فقط نقاطی رو در ذهن ما روشن می‌کنه در صورتی که این خود ما هستیم که باید اون نقاط رو به هم وصل کنیم تا الگوی درستی رو به خاطر بسپاریم.
علت این که خیلی وقتا دانشجوها مطالب سال‌های قبل رو یادشون می‌ره به این برمی‌گرده که تعداد کمی مسئله حل کردن. معمولا آدمایی که زیاد تمرین حل میکنن با یک مرور کوتاه خیلی سریع می‌تونن چیزهایی که توی ذهنشون در حال حاضر نیست رو به خاطر بیارن و ازشون استفاده کنند.
با کتاب خوندن و کورس دیدن میشه نمره خوبی گرفت، حتی شب یک امتحان. کافیه شما به میزان کافی باهوش باشین و مطالعه خوبی قبل از امتحان بکنید. اما این یادگیری نیست! در حقیقت شما برای مقطع کوتاهی از زمان یک سری اطلاعات رو به حافظه کوتاه مدت سپردین! اطلاعاتی که شامل یک‌سری رویه و دانستنی مربوط به موضوع علمیه. اما با مسئله حل کردن شما دانش بیرونی رو تبدیل به دانش شخصی می‌کنید. برای همینه که خیلی‌ها نمره‌های خوبی می‌گیرن و کنکور هم رتبه‌های خوبی می‌گیرن از کارشناسی تا دکتری اما هیچ موقع پژوهشگر‌های خوبی نمیشن! ذهن نیاز داره به تمرین همیشگی، پس تا جایی که می‌تونید تمرین حل کنید و خودتون رو با چالش‌های فکری بیشتری درگیر کنید.
«تدریس به صورت دنباله‌ای از اعمال و تعاملات و دنباله‌ای از تصمیمات گرفته شده توسط معلم، در زمان اتفاق می‌افتاد. در عوض، یادگیری، به عنوان فرایند بلوغ، حتی در زمان خواب، طی زمان اتفاق می‌افتد. لیکن تنها زمانی یادگیری رخ می‌دهد که یادگیرندگان را به جای این که همیشه تسلیم و موافق باشند به ادعا کردن، حدسیه‌سازی دفاع از حدسیه‌ها و استفاده از توانایی‌های دیگرشان دعوت کنیم.»
– جان میسون
توی این ویدیو به منابع خوبی که به سیستم‌های پیچیده مربوط هستن اشاره میکنم.
سایت‌هایی که اشاره شد:
🔗 complexity.sitpor.org
🔗 twitter.com/abbas_k_rizi
🔗 complexityexplorer.org
🔗 complexity-explorables.org
🔗 ccl.northwestern.edu/netlogo
یک سری مطلب فارسی خوب هم اینجا وجود داره:
🔗 facultymembers.sbu.ac.ir/jafari/farsi/topics