計算物理学II (第１回)

秋AB ⽉曜５限
担当：⽇野原 伸⽣ (物理学類・原⼦核理論研究室)
居室：計算科学研究センター2F 215号室
メール：
Microsoft Teamsアカウント： hinohara.nobuo.ga
講義資料・レポート：https://wwwnucl.ph.tsukuba.ac.jp/~hinohara/compphys2-21/

授業⽇・授業内容• 10/4 第１回• 10/11 第２回• 10/18 第３回• 10/25 第４回• 11/1 第５回• 11/8• 11/15 第６回• 11/22 第７回• 11/29• 12/6 第８回• 12/13 第９回• 12/20 第10回

全学計算機システムへのリモートログイン
Linuxコマンドの基礎
Linuxコマンドの基礎・emacsの使い⽅
シェルスクリプト・TeX・gnuplot
Fortran/Cによる数値計算プログラミング・基礎
休講(雙峰祭後の休講⽇)
条件⽂・関数(サブルーチン)
ファイル⼊出⼒・グラフ作成
休講(推薦⼊試)
数値微分・数値積分
⾮線形⽅程式の解法
微分⽅程式の解法

受講に関する注意• ⽉曜５限の授業ですがこの時間に動画視聴・演習を⾏う必要はありません。
都合のよい時間に演習してください。（出席はとりません)。
• 授業で使う全学計算機のサーバは2台、それぞれ同時に60しか接続できません (計算物理学IIの受講者数はおよそ70⼈)。接続は⼀⼈ひとつでお願いします。
• コンピュータ(WindowsまたはMac)とインターネットが必要です。コンピュータの代わりにタブレット・スマートフォン(Android OS・iOS, iPadOS)でも演習は可能ですがおすすめしません。
• 演習する内容は授業のホームページに掲載します。こちらの内容に従って演習をすすめてください
https://wwwnucl.ph.tsukuba.ac.jp/~hinohara/compphys2-21/

課題・レポート課題• 毎回manabaで簡単な課題を出します(提出の有無・内容は成績には影響しません)• TAが内容を⾒てフィードバックします。
レポート• 成績評価はレポート(3回程度)で⾏います。
• レポートは講義資料のページ(https://wwwnucl.ph.tsukuba.ac.jp/~hinohara/compphys2-21/)に掲載予定。
• レポートもmanabaで提出。

講義資料について• ホームページ掲載の資料は削除しません(必要に応じて修正します)。
• Streamの講義動画も2021年度中は削除しません。
• 資料を印刷する必要はありません。(印刷を想定して作っていません)• 使っているコンピュータのディスプレイが狭く資料を⾒ながら演習できない場合• 資料を印刷(⼀部のサテライト室は開室しています。
開室状況：https://www.u.tsukuba.ac.jp/satellites_status/)• 持っていればタブレットなどの別のデバイスで資料を表⽰• モニターディスプレイを使ってコンピュータで使えるディスプレイを増やす。
• テレビを外部モニターとして使い、ディスプレイを増やす。などを検討してください。

わからない・うまく⾏かない場合：検索• Linuxは多くの⼈が使っているためインターネットに⼤量の情報があります。
(数値計算についてはそんなにないかも)• 検索が上⼿な⼈ほど使いこなすのが早いです。
• 普段使わないコマンドの詳細は覚える必要はなく、検索するために⼗分な情報だけを覚えておきます(こういう処理をするにはこのコマンドということだけ覚えておく)• Linux初⼼者向けの参考書：新しいLinuxの教科書(三宅英明・⼤⾓祐介、SB Creative)わからない・うまく⾏かない場合：質問• 他の物理の授業では⾃分で考えることも⼤事なのでなかなか質問しないかもしれません。この授業では調べてもわからないものはどんどん質問してください。聞いてしまったほうが早く解決することが多いです。
• 授業時間内は教員とTAがリアルタイムに返答します。(質問が集中した場合は返事が遅くなるかもしれません)。対応する授業回の質問である必要はありません。
• 授業時間外も質問してください。質問はいつでも歓迎しますが次の授業時間中にTAに回答をお願いする可能性もあります。
• 毎回の課題のコメント欄も活⽤してください。
• Microsoft Teamsで質問(チャット・必要があれば通話)Linux• Linux(リナックス)とは？
• OS(オペレーティングシステム)の⼀つ。
• OSの例：Windows, Mac OS, Unix (UnixとLinuxは(異なるが)ほぼ同じ)• 多くのディストリビューション(種類)• 例：CentOS(セントオーエス), RedHat, Ubuntu(ウブントゥ), Debian• どこでLinuxが使えるか？
• 学術情報メディアセンターのLinux• サテライト室 (起動時にWindowsかUbuntu(Linux)かが選択できる)で利⽤• リモートログインで⾃宅の端末(パソコン・タブレット・スマホなど)から利⽤• 家のコンピュータで使う• Windows 10- WSL (Windows Subsystem for Linux)でLinuxのインストールが可能• Mac - Linuxではないが、ターミナルの操作はLinuxとほぼ同じ

Linuxはどこで使われているか？
• Linuxは(特に初⼼者には)やさしくなく使いにくい• 個⼈のパソコンはWindows/Macが主流• 物理学の研究では昔からLinuxがよく使われている• スーパーコンピュータはLinuxで動いている• 2020年６⽉に世界⼀のスパコンになった富岳はRedhat Linuxで動いている• 遠隔地のコンピュータの操作にLinuxは向いている• ⾃宅から研究室のコンピュータを操作• 学外の施設のコンピュータを学内から操作• スーパーコンピュータを使った計算(授業と同じリモートログインで使⽤する)• コロナ等で⼤学が閉鎖された場合• サーバ(webサーバ、メールサーバなど)のOSはLinuxが主流

第１回授業の内容• 全学計算機システム(Linux)にリモートログイン・ファイル転送する• VPNの設定• SSHおよびSCPの設定

全学計算機システムへのリモートアクセス• https://www.u.tsukuba.ac.jp/remote/• 4. 全学計算機システムのUNIXシェルを利⽤する(SSH接続)• ichoまたはubuntuに接続します。
• 2.や3.の⽅法は同時接続数が少なくネットワーク速度に依存するため授業では使わないでください。
• 学外から全学計算機システムのLinuxに接続するには• VPNサービスを利⽤する• 公開鍵認証でログインできるようにするのどちらかのみ。この授業ではVPNサービスを使います。
設定⽅法がわかる⼈は公開鍵認証を使っても構いません(設定が難しいですが)VPNサービス• VPN(Virtual Private Network)とは？
https://www.cc.tsukuba.ac.jp/wp/service/vpn/• 学外ホストから学内ホストへのアクセスを仮想的に学内のコンピュータからのアクセスと⾒せかける• 学内専⽤のホームページを⾒るためなどに使う• 全学計算機システム• 学内ホストからのリモートログイン：ユーザ名＋パスワードで接続可• 学外ホストからのリモートログイン：公開鍵認証⽅式のみ(パスワード認証不可)• 学外ホスト+VPNでのリモートログイン：サーバ側からは学内ホストからのアクセスと⾒えるためユーザ名＋パスワードで接続可能• 学内ネットワーク(utwlan-xなど)から演習する⼈はVPN接続は不要

学外からのicho,ubuntuへのリモートログインは拒否(公開鍵認証⽅式のみOK)

⾃宅

学内からのicho,ubuntuへのリモートログインはOK

全学計算機システムicho
ubuntu学内のWiFiicho,ubuntuからは学内からのアクセスに⾒えるのでリモートログインできる

VPN接続

VPNサーバ(学内)VPNの設定⽅法• 設定⽅法は授業のホームページを参照してください。
• Windows/Mac OS/iOSでの設定⽅法を載せています。

• 注意点• VPNサービスは在宅勤務の教職員も使います。全学で500台程度しか同時に接続できませんので使うときだけ接続し、使い終わったら切断してください。

リモートログイン• SSHとSCPを使⽤• SSH (Secure Shell) Linuxのコマンドの実⾏・結果の表⽰をリモートで⾏う⽅法。
• SCP (Secure Copy) Linuxサーバとローカルのコンピュータの間でファイルの転送を⾏います• secureというのは通信が暗号化されていて盗聴されない、という意味です(昔は暗号化されていないtelnet, rlogin, rcpが主流でした)• 接続するのに必要な情報(必ずこの3つの⼊⼒が必要です)• ユーザ名 (s1234567などのメールアドレスの@s.tsukuba.ac.jpより⼿前のもの)• 統⼀認証パスワード• 接続先のホスト名(Linuxサーバ名)• icho.u.tsukuba.ac.jp または ubuntu.u.tsukuba.ac.jp• 全員がichoに繋がないように適当に分かれてください(最⼤同時接続数60)• どちらに接続しても同じファイル・ディレクトリが⾒えます。

SSH・SCPの設定⽅法• 設定⽅法は授業のホームページを参照してください。
• Windows• PuTTY (パティ)(SSHクライアント) + WinSCPによる⽅法• Windows 10の場合のみこちらも可能：WSL(Windows Subsystem for Linux)でUbuntuなどのLinuxのインストールが可能。Ubuntuに⼊っているssh, scp/sftpを利⽤。WinSCPも使える。
• Mac• ターミナルに⼊っているssh, scp/sftpを利⽤• iOS• SSH: 無料または有料のアプリ(設定例ではiTerminalを使⽤)• SCP: 無料または有料のアプリ(設定例ではDocuments by Readdleを使⽤)

第1回の課題• manabaから提出(提出任意・成績には反映しません)
1. 使っているOSを教えてください。(Windows/Mac/Linux/iOSなど)
2. VPN接続をして学内専⽤ページを表⽰できましたか。⼤学で演習を⾏った⼈もVPN接続にはトライしてください。
3. SSH接続を⾏い、hostnameなどのコマンドを打って答えが返ってきましたか。
Windowsの⼈はどの⽅法でSSH接続しましたか(PuTTY/WSL/そのほか)。
4. SCPで何かファイルの転送をしてみましたか(Macの⼈は除く) 。
5. 今回の課題ができていないと次回以降の演習ができません。
問題があったという⼈は質問するか、課題のコメント欄に状況を書いてください。