L'histoire du silicium cristallin cSi et de sa forme oxydée (silice aSiO2) est intimement liée au développement des transistors depuis les années 1960. La miniaturisation de ces composants au fil du temps, permettant d'améliorer la puissance des ordinateurs avec une régularité proche de celle prédite par la loi de Moore, nécessite aujourd'hui une compréhension de la physique de ces systèmes à l'échelle nanométrique. Face aux coûts nécessaires pour réaliser des expériences à de si petites échelles, la simulation numérique – et plus particulièrement la dynamique moléculaire (MD) est un outil de premier choix. Nous appliquons ainsi, dans ce mémoire de thèse, la MD classique au cas des transistors silicium-sur-isolant (SOI), afin de déterminer la résistance thermique de l'interface cSi-aSiO2, qui peut se révéler être un facteur limitatif de la dissipation thermique dans les transistors ultrafins. Après avoir exposé le principe de la MD classique (chapitre 1) et présenté des pistes pour optimiser la recherche des voisins (chapitre 2), nous proposons dans le chapitre 3 les étapes que nous avons suivies pour former nos systèmes silicium-silice, ainsi qu'une manière de caractériser l'interface pour de tels systèmes. Enfin, dans le chapitre 4, nous développons une méthode – l'approach-to-equilibrium molecular dynamics (AEMD) –, qui nous permet d'obtenir une valeur de la résistance pour l'interface cSi-aSiO2 estimée à 3,6.10-10 m2.K.W-1. / Since the 60s, the history of crystalline silicon cSi and its oxyde (silica, aSiO2) is driven by the emergence of the new transistors. The miniaturization of these technologies, which enabled an increase in computers performances closely related to the Moore law, implies nowadays a nanometric scale comprehension of the physics in these systems. Because of the important costs of nanoscale experiments, numerical simulations and especially molecular dynamics (MD) are often used as a first-choice tool to investigate this kind of problems. In this thesis, we also apply classical MD to the case of silicon-on-insulator (SOI) transistors in order to determine the Kapitza resistance of a cSi-aSiO2 interface, which could be a source of slowdown for the thermal dissipation in ultra thin body and box (UTB²) transistors. We first expose the principle of classical MD (chapter 1) and show some ideas to optimize the neighbour search algorithms (chapter 2). In chapter 3 we explain the steps to form our silicon-silica systems and propose a way to characterize the interface. Finally, in chapter 4 we develop a method – called approach-to-equilibrium molecular dynamics (AEMD) – which allows us to estimate the value of the interfacial resistance interface to be 3.6*10-10 m2.K.W-1.

Det huvudsakliga syftet med denna rapport är att genomföra och testa en implementationsteknik för ragdolls ämnade användas i spelsammanhang. Implementationen sker genom en kombination av en verletimplementering tillsammans med en fördefinierad bone-hierarki i meshen som skall användas. Verletimplementeringen programmerades som en grund till en enklare fysikmotor och parsningen och struktureringen av meshen sköttes parallellt utanför fysikmotorn. Rotationsmatriser för samtliga större kroppsdelar, såsom över- och underarmar, överkropp, huvud etc. beräknas sedan i fysikmotorn och används för att vrida mesh-kroppen rätt. Testerna utförda i detta arbete gick uteslutande ut på att mäta beräkningstider för de fysiska uträkningarna vilket innefattade ragdollens alla rörelser och framtagandet av de rotationsmatriser nödvändiga för meshen. Allt som hade med grafik att göra var borttaget från testet för att se hur väl metoden, som sådan, stod sig. Resultatet erhållet från dessa tester visade på att den här implementationstekniken för ragdolls bäst passar för hobbyprojekt eller som något utav en inkörsport till fysikberäkningar då beräkningstiden för varje ragdoll ansågs vara i överkant av vad som skulle klassas som tillåtet. / The primary purpose of this report is to apply and test an implementation technique for ragdolls meant to be used in a game context. The implementation is realized as a combination of a verlet implementation and a predefined bone hierarchy in the mesh meant to be used. The verlet implementation was programmed as a foundation for a simplified physics engine, and the parsing and structuring of the mesh was made outside of the physics engine as a stand-alone component. Rotation matrices for the major body parts, such as the arms and body, were calculated in the physics engine and later applied to the mesh so it would bend appropriately. The tests performed in this project were solely constructed to measure the computational times required for moving the ragdoll and extracting the rotation matrices from the same. Every part related to graphics was all but turned off to investigate how well the method, as such, would measure up. The result obtained from these tests showed that this implementation technique is best suited to be used as a hobby project or as an entry point to further and more complex physical calculations, as the computational times needed for each ragdoll was something of immense.

One of the most important challenges in real-time simulation of large trees and vegetation is the vast number of calculations required to simulate the interactions between all the branches in the tree when external forces are applied to it. This paper will propose the use of algorithms employed by applications like cloth and soft body simulations, where objects can be represented by a finite system of particles connected via spring-like constraints, for the structural representation and manipulation of trees in real-time. We will then derive and show the use of Verlet integration and the constraint configuration used for simulating trees while constructing the necessary data structures that encapsulate the procedural creation of these objects. Furthermore, we will utilize this system to simulate branch breakage due to accumulated external and internal pressure.

The conventional Verlet table neighbor list algorithm is improved to reduce the number of unnecessary inter-atomic distance calculations in molecular simulations involving large amount of atoms. Both of the serial and parallelized performance of molecular dynamics simulation are evaluated using the new algorithm and compared with those using the conventional Verlet table and cell-linked list algorithm. Results show that the new algorithm significantly improved the performance of molecular dynamics simulation compared with conventional neighbor list maintaining and utilizing algorithms in serial programs as well as parallelized programs. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

Vi började vårt projekt med grunderna till verktyg för att utveckla spel i 2d. Dessa ämnade vi färdigställa under projektet och med dem utveckla en speldemo. Eftersom vi hade gemensamma visioner om spelutveckling så bestämde vi oss för att samarbeta, och fokusera på våra respektive områden. Med att utveckla egna verktyg ville vi få en större förståelse för de grundläggande mekanismerna av en spelmotor och möjligheten att påverka dessa efter våra specifika behov. Det var också för att hålla koden fri från licensierade komponenter för att i framtiden kunna underlätta distribution. / Detta är en reflektionsdel till en digital medieproduktion.