2007年4月4日
传统上，土木工程师关心的是全局，但一些工程师正在重新聚焦他们的视野，专注于解决肉眼看不到的微小问题，如聚合物、硅或蛋白质分子结构的微小断裂。
这项工作涉及在原子水平上理解材料的力学——其承受拉力、扭转和重载的能力。但是，在短时间内教授这门课的课堂技术并不存在——直到现在，也就是说。
IAP期间的一个教育实验表明，学生可以在短短几节课中学习将复杂的原子建模技术应用到传统材料研究中，这一进步可能会极大地改变土木工程师学习材料力学性能建模的方式，并为工业提供巨大的利益。欧洲杯足球竞彩
与Ivica Ceraj合作的土木与环境工程系助理教授Markus Buehler说:“采用欧洲杯足球竞彩原子的方法来研究材料的设计和分析，为材料的强度、可靠性和可持续性的显著改善提供了机会。”麻省理工学院教育信息技术办公室(OEIT)的软件开发人员，准备新的模拟技术。
Buehler说:“科学家在材料研究中经常依赖量子力学，而工程师倾向于使用更传统的连续体方法，依赖经验参数来模拟裂纹形成等过程，而不考虑欧洲杯足球竞彩原子尺度上产生这些现象的机制。”
然而，混凝土桥上的裂缝一开始并不是一个长长的、锯齿状的伤疤;它以原子尺度的振动开始，然后发展。
工科学生通常在大学的头几年学习典型的承重问题，但他们没有被教授材料在更大尺度上对力的反应如何与其原子水平上的结构和机制相关。布勒所面临的问题是找到一种方法，教学生们在不被复杂的计算机程序所困扰的情况下模拟材料的原子反应。
这是Ceraj和商务倡议进来的地方。“我们正在寻求减少操作雾，帮助学生专注于他们正在学习的主题，而不会绊倒新的软件工具，”Ceraj说。
Buehler和Ceraj使用了一个名为GenePattern的网络界面，这是一个屡获殊荣的软件程序，由麻省理工学院和哈佛大学的一个团队于2004年开发，用于帮助科学家进行基因表达分析。Ceraj在GenePattern和Buehler在自己的研究中使用的软件代码之间创建了一个接口。该界面是Ceraj称之为StarGP的衍生应用程序，提供了一个简单易用但非常精确的工具，用于建模极端载荷下材料的行为。欧洲杯足球竞彩
“我们正在扩大StarGP在不同领域的应用:土木和环境工程、材料科学和生物学，”Ceraj说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球“每个学科都有不同的挑战，但它为我们提供了将最新研究工具带给本科生和研究生的机会。”Ceraj与Broad研究所的Jill Mesirov和Michael Reich在StarGP的工作中合作。Mesirov和Reich是原始genpattern开发团队的成员。
在课程1.978(从纳米到宏观:原子建模技术入门)中，Ceraj和Buehler成功地向学生介绍了新的原子模拟程序。他们发现，当使用网络界面方法时，学生们很快学会了原子建模的基础知识，然后应用这项技术来预测硅、铜纳米线和一种名为波形蛋白的结构蛋白的力学特性，这种结构蛋白在稳定变形真核细胞中起着至关重要的作用。
在此之前，此类模拟要求学生先学习Linux工作站的技术细节，然后才能了解数值方法的核心。通过网络界面，学生只需输入一些关键信息，了解材料将如何以及在何处被拉、推或扭曲，程序将准备一个精确的视频模拟。例如，有一段视频显示，一小块硅的一侧出现断裂，呈之字形断裂，直至材料断裂。另一个例子显示波形蛋白在两端被拉扯，直到它从一个紧密的缠结中解开成一条长线。
通过这门课，学生们不仅很快学会了原子模拟，有些学生已经将其应用于自己的应用中。
米歇尔·海尔斯正在攻读博士学位。在机械工程方面，他参加了这门课，以找到一种更精确的小尺度建模方法。海尔斯说：“我的研究涉及到在微观和纳米尺度上对自组装进行建模，但我们目前使用宏观尺度理论和各种假设来描述该系统。”。“通过这门课，我与布勒教授合作，为我们的系统建立了一个比目前近似方法更精确的模型。”
“这是迄今为止我在麻省理工学院上过的最好的一堂课，内容引人入胜，教学出色，”海尔斯说。
比勒计划在明年春天使用这种方法来教授1.021J课程(建模与仿真导论)的一节课，这是一门提供仿真技术概述的本科生课程。这门课程将让本科生接触到最先进的原子建模方法，以教导下一代工程师如何通过思考小事来产生重大影响。
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