Le surf est un sport qui consiste à exécuter des manœuvres en se maintenant debout en équilibre sur une planche transportée par une vague. Dans cette thèse, nous nous intéressons donc au phénomène d’entraînement de particules par une onde. Nous nous sommes en particulier attachés à comprendre deux points déterminants dans la pratique du surf: la capture du surfeur par la vague et l'équilibre du surfeur sur sa planche. Nous avons d'abord établi les critères de surf pour les différents types de vagues. Nous avons montré que la pente et le courant jouent un rôle essentiel dans la capture du surfeur par la vague à son point de déferlement. Le critère de surf établi correspond à condition sur la vitesse relative initiale entre le surfeur et la vague, qui dépend essentiellement de la pente de la vague. Nous avons ensuite montré que le choix de la planche permet de favoriser l'équilibre du surfeur. Le critère de stabilité établi correspond à une hauteur maximale du centre de gravité des surfeurs en fonction des dimensions des planches. Nous avons finalement mis en évidence leur influence sur la vitesse seuil au-delà de laquelle l’équilibre des surfeurs est favorisé. Ainsi, la vitesse initiale du surfeur acquise en ramant est nécessaire pour garantir sa capture et améliorer sa stabilité. Pour finir, nous avons ouvert cette étude d’entraînement de particules par des ondes à deux autres domaines de la Physique : en mécanique et en magnétisme. La diversité des approches expérimentales et leur modélisation théorique commune ont offert une compréhension fondamentale du phénomène. / Surfing is a sport in which the athlet must execute figures while standing in balance on a board, carried itself by a water wave. In this PhD study, we investigate the physical phenomena underlying such a transport of a particle by a wave. We specifically focused our attention on two crucial issues when surfing: the catch of the surfer by the wave and its stability on the board. We first establised under which conditions the surfer is carried by the wave in a quantitative manner, for different kinds of waves. We showed that the slope of the wave and the stream within played a significant role for the wave to be able to catch the surfer when breaking. The surfing condition that we found relates the initial relative velocity between the surfer and the incoming wave, which essentially depends on its slope. We then demonstrated that choosing the right board improves the stability of the surfer. This stability condition sets a maximum height of the center of gravity of the surfer from the board, as a function of the board dimensions. We hence highlighted how they influence the minimal surfer velocity above which the surfer balance becomes more stable. The initial velocity of the surfer after paddling is essential to ensure the surfer to catch the wave and improve his stability. We finally study the phenomenon in two other fields of physics: in mechanics and magnetism. The different experiments as well as their common theoretical modeling led to a global and fundamental understanding of the phenomenon.

La technique des répliques est une technique formidable prenant ses origines de la physique statistique, comme un moyen de calculer l'espérance du logarithme de la constante de normalisation d'une distribution de probabilité à haute dimension. Dans le jargon de physique, cette quantité est connue sous le nom de l’énergie libre, et toutes sortes de quantités utiles, telle que l’entropie, peuvent être obtenue de là par des dérivées. Cependant, ceci est un problème NP-difficile, qu’une bonne partie de statistique computationelle essaye de résoudre, et qui apparaît partout; de la théorie des codes, à la statistique en hautes dimensions, en passant par les problèmes de satisfaction de contraintes. Dans chaque cas, la méthode des répliques, et son extension par (Parisi et al., 1987), se sont prouvées fortes utiles pour illuminer quelques aspects concernant la corrélation des variables de la distribution de Gibbs et la nature fortement nonconvexe de son logarithme negatif. Algorithmiquement, il existe deux principales méthodologies adressant la difficulté de calcul que pose la constante de normalisation: a). Le point de vue statique: dans cette approche, on reformule le problème en tant que graphe dont les nœuds correspondent aux variables individuelles de la distribution de Gibbs, et dont les arêtes reflètent les dépendances entre celles-ci. Quand le graphe en question est localement un arbre, les procédures de message-passing sont garanties d’approximer arbitrairement bien les probabilités marginales de la distribution de Gibbs et de manière équivalente d'approximer la constante de normalisation. Les prédictions de la physique concernant la disparition des corrélations à longues portées se traduise donc, par le fait que le graphe soit localement un arbre, ainsi permettant l’utilisation des algorithmes locaux de passage de messages. Ceci va être le sujet du chapitre 4. b). Le point de vue dynamique: dans une direction orthogonale, on peut contourner le problème que pose le calcul de la constante de normalisation, en définissant une chaîne de Markov le long de laquelle, l’échantillonnage converge à celui selon la distribution de Gibbs, tel qu’après un certain nombre d’itérations (sous le nom de temps de relaxation), les échantillons sont garanties d’être approximativement générés selon elle. Afin de discuter des conditions dans lesquelles chacune de ces approches échoue, il est très utile d’être familier avec la méthode de replica symmetry breaking de Parisi. Cependant, les calculs nécessaires sont assez compliqués, et requièrent des notions qui sont typiquemment étrangères à ceux sans un entrainement en physique statistique. Ce mémoire a principalement deux objectifs : i) de fournir une introduction a la théorie des répliques, ses prédictions, et ses conséquences algorithmiques pour les problèmes de satisfaction de constraintes, et ii) de donner un survol des méthodes les plus récentes adressant la transition de phase, prédite par la méthode des répliques, dans le cas du problème k−SAT, à partir du point de vu statique et dynamique, et finir en proposant un nouvel algorithme qui prend en considération la transition de phase en question. / The replica trick is a powerful analytic technique originating from statistical physics as an attempt to compute the expectation of the logarithm of the normalization constant of a high dimensional probability distribution known as the Gibbs measure. In physics jargon this quantity is known as the free energy, and all kinds of useful quantities, such as the entropy, can be obtained from it using simple derivatives. The computation of this normalization constant is however an NP-hard problem that a large part of computational statistics attempts to deal with, and which shows up everywhere from coding theory, to high dimensional statistics, compressed sensing, protein folding analysis and constraint satisfaction problems. In each of these cases, the replica trick, and its extension by (Parisi et al., 1987), have proven incredibly successful at shedding light on keys aspects relating to the correlation structure of the Gibbs measure and the highly non-convex nature of − log(the Gibbs measure()). Algorithmic speaking, there exists two main methodologies addressing the intractability of the normalization constant: a) Statics: in this approach, one casts the system as a graphical model whose vertices represent individual variables, and whose edges reflect the dependencies between them. When the underlying graph is locally tree-like, local messagepassing procedures are guaranteed to yield near-exact marginal probabilities or equivalently compute Z. The physics predictions of vanishing long range correlation in the Gibbs measure, then translate into the associated graph being locally tree-like, hence permitting the use message passing procedures. This will be the focus of chapter 4. b) Dynamics: in an orthogonal direction, we can altogether bypass the issue of computing the normalization constant, by defining a Markov chain along which sampling converges to the Gibbs measure, such that after a number of iterations known as the relaxation-time, samples are guaranteed to be approximately sampled according to the Gibbs measure. To get into the conditions in which each of the two approaches is likely to fail (strong long range correlation, high energy barriers, etc..), it is very helpful to be familiar with the so-called replica symmetry breaking picture of Parisi. The computations involved are however quite involved, and come with a number of prescriptions and prerequisite notions (s.a. large deviation principles, saddle-point approximations) that are typically foreign to those without a statistical physics background. The purpose of this thesis is then twofold: i) to provide a self-contained introduction to replica theory, its predictions, and its algorithmic implications for constraint satisfaction problems, and ii) to give an account of state of the art methods in addressing the predicted phase transitions in the case of k−SAT, from both the statics and dynamics points of view, and propose a new algorithm takes takes these into consideration.

Disertacijos tikslai: išplėtoti biortogonalių orbitalių metodą energijų ir kitų svarbių atominių charakteristikų skaičiavimui; gauti tikslesnes atomines charakteristikas (energijos lygmenis, šuolių tikimybes, lygmenų gyvavimo trukmes) ab initio metodu. Disertacija sudaryta iš šešių skyrių. Pirmas skyrius yra įvadinis. Jame pristatomi disertacijos tikslai, uždaviniai ir ginamieji teiginiai. Antras skyrius skirtas disertacijoje naudojamiems ir kuriamiems teoriniams metodams aprašyti. Jame aprašomas naujai sukurtas PCFI artinys paremtas biortogonaliomis transformacijomis ir aprašomi, kokie pakeitimai buvo padaryti Breito ir Paulio operatorių matricinių elementų išraiškose, atsižvelgiant į biortogonalių orbitalių metodo specifiką. Kiti trys skyriai skirti disertacijoje gautiems rezultatams pristatyti. Kiekviename iš jų pateikiama mokslinių tyrimų apžvalga ir svarba. Trečiame skyriuje pateikiami apskaičiuoti spektroskopiniai duomenys boro, anglies, azoto ir deguonies izoelektronėms sekoms. Ketvirtame skyriuje pateikiami W24+ jono energijos lygmenys, stipriausi elektriniai dipoliniai šuoliai, gyvavimo trukmės. Penktame skyriuje pateikiami suskirstytų koreliacinių funkcijų sąveikos metodo taikymai ličio ir boro atomams. Neutralaus boro šuolio energijos tarp 2Po - 4P termų skaičiavimai atlikti naudojantis MCHF bei PCFI metodais. Paskutiniame skyriuje pateikiamos disertacijos išvados. / The main goals of the study are: to develop the biorthogonal orbital method for calculation of energies and other important atomic data; to obtain more accurate atomic data (energy levels, transition rates, and lifetimes) using ab initio method. The doctoral dissertation consists of six chapters. Chapter 1 introduces the main goals, main tasks of the study and statements presented for defence. Chapter 2 is designed to describe theoretical methods that were used in the thesis. There is also an account of the newly developed PCFI method based on biorthogonal transformations and the modifications in spin-angular part that were needed. The other three chapters are devoted to presenting the results obtained in the dissertation. Each of them has a scientific review of the research and importance. Also the results obtained in this work are compared with other authors’ theoretical and experimental data. Chapter 3 presents the calculation of spectroscopic data of boron, carbon, nitrogen and oxygen isoelectronic sequences. Chapter 4 presents the results of the W24+ calculations: energy spectra structure, the strongest electric dipole transitions, and the lifetimes. In Chapter 5 applications of PCFI approach are presented for lithium and boron. For neutral boron the 2Po and 4P transition energy was calculated using MCHF and PCFI methods. Chapter 6 presents the conclusions of the study.

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Das thermische Raummodell THERAKLES berechnet das dynamische Verhalten eines Raumes und seiner Umschließungsflächen in Abhängigkeit von realistischen Klimarandbedingungen, sowie Nutzer- und Anlagenverhalten. Neben Energieverbrauchswerten werden die operative Temperatur sowie weitere Kriterien zur Beurteilung der Behaglichkeit berechnet. Schwerpunkt der Anwendung liegt auf Optimierung der thermischen Behaglichkeit im Sommerfall, sowie energetischer Optimierung der Regelung von Heizungsanlagen unter Ausnutzung der Dynamik schwerer Baukonstruktionen und Massivbauwände. Das Modell beschreibt das dynamische Verhalten der Umfassungskonstruktionen durch instationäre, räumlich aufgelöste Simulation der Wand-, Fußboden-, und Decken- bzw. Dachflächen. Dadurch werden in der Konstruktion enthaltene Phasenwechselmaterialien (PCM) berücksichtigt und die zeitliche Verfügbarkeit der zusätzlichen Wärmespeicherfähigkeit abgebildet.

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Iš programuotojo perspektyvos, riba tarp aparatūrinės ir programinės įrangos sparčiai mažėja. Kol programuotojai stengiasi pasiekti reikalaujamą spartą šiuolaikinėms sistemoms, jiems teks išnaudoti alternatyvius skaičiavimų elementus, tokius kaip vaizdo plokštes. Šiame darbe apžvelgiama esama lygiagrečių skaičiavimų naudojant vaizdo plokštes situacija. Apžvelgiamas fizikos simuliacijos skaičiavimo uždavinių sprendimas panaudojant vaizdo plokštes kaip skaičiavimo vienetus. Analizuojant esamus produktus ir pritaikant technologijas paskirstytiems skaičiavimams naudojant OpenCL atliekami eksperimentai. Šie eksperimentai parodys teigiamas ir neigiamas, paskirstytų skaičiavimų fizikos uždaviniams spręsti, puses. / The line between hardware and software is shrinking. While programmers and developers desperately try to reach the required performance for applications that require huge computations, they will be forced to use multiprocessing. Not only using a CPU as a main computation unit, but other resources like GPU. In these theses we will review the current situation in multiprocessing using GPU‘s. An investigation of computation of physics will be carried out. While analyzing current products and applying technologies for GPU computation using OpenCL we will execute appropriate experiments. These experiments will show the up and down sides of GPU computing for specific physics tasks.

Bakalauro darbą „Elektroninės mokymo(si) priemonės „Fizika lentelėse“ sukūrimas ir analizė“ sudaro įvadas, 3 skyriai, išvados, priedai, 1 kompaktinis diskas. Darbo apimtis 35 lapai. Darbe pateikiama 19 paveikslų. Įvade pateikiamas darbo aktualumas, tikslai ir uždaviniai. Pirmajame skyriuje aprašomas apibendrinančios medžiagos panaudojimas ir reikalingumas mokyme ir mokymesi, išanalizuota literatūra, atlikta internetinių mokomųjų priemonių apžvalga, parašytas apibendrinimas. Antrajame skyriuje pristatomos darbe naudojamos informaciniės technologijos. Trečiajame skyriuje aprašomi elektroninės mokymo(si) priemonės „Fizika lentelėse“ metodiniai reikalavimai, svetainės pateikimas ir apipavidalinimas, svetainės struktūra ir navigacija, bei nurodomas svetainės turinys. Atlikta trumpa svetainės turinio apžvalga. Elektroninė mokymo(si) priemonė „Fizika lentelėse“ bus patalpinta ir naudojama fizikos mokyklos „Fotonas“ internetiniame puslapyje. Naudojantis internetiniais paieškos varikliais nesunkiai randama internete. / The batchelor„s thesis „Measure of E-ducation (E-study) “Physics tables” establishment and analysis” consists of an introduction, 3 chapters, conclusions, attachments, a compact disc. This study consists of 35 pages including addendum, 19 pictures. Introduction contains: relevance of the research, goals and objectives. In the first section the usage as well as the necessity of presumptive material in teaching and learning is described, the literature is reviewed, the overview of online educational tools is done, and summation is written. The second section presents the information technology used in the present paper. The third section describes the electronic training means "Physics Tables" methodological requirements, the website presentation and design, site structure and navigation as well as shows the content of the site. A brief overview of the site content was conducted. E – education tool "Physics tables“ will be placed and used in the school of physics „Fotonas“ website. Using online search engines easily found on the Internet.