7M06103 Математическое и компьютерное моделирование в КБТУ (KBTU)

Дисциплины

• Организация и планирование научных исследований

  Целью данного курса является научить магистрантов проводить научные исследования, уметь делать их описания и анализ проделанной работы с выходом на защиту магистерской диссертации. - овладение магистрантами теоретических основ ведения научно-исследовательской работы; - уметь ставить эксперимент, изучить принципы приемов постановки опыта; - освоить методику экономической эффективности результатов опыта.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Параллельное программирование

  Данная дисциплина предназначена для освоения практического курса параллельного программирования с использованием технологии MPI. Курс включает в себя описание большинства базовых процедур стандарта MPI с примерами их применения в практических задачах, которые могут потребоваться при написании реальных программ. Основное описание ведется с использованием вызовов процедур MPI из программ на Fortran или C/C++.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Теория автоматов и формальных языков

  Курс раскрывает понятия теории конечных автоматов, грамматик; разъясняет иерархию языков в зависимости от сложности их представления и распознавания; прививает навыки построения конечных моделей для решения задач распознавания и умения доказывать неразрешимость проблем для различных вычислительных моделей.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Вычислительная гидродинамика

  Курс позволяет научиться использовать концептуальный аппарат вычислительной гидродинамики в ее целостности; демонстрировать основные этапы математического моделирования гидродинамических процессов, включая физическую постановку задачи, выбор математической модели и постановку начально-краевой задачи, построение сеточной модели региона, выбор или разработка сеточных приближений; владеть методами математического и алгоритмического моделирования при решении прикладных и инженерных задач.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование нестационарных нелинейных физических процессов

  Курс позволяет научиться строить математические модели физических процессов; дискретизировать дифференциальные уравнения математической физики; выбирать правильный численный метод; писать код для построения математических моделей; строить график и анимацию полученных результатов; развивать личностные качества самообучения, расширять свои знания по математическому и компьютерному моделированию нестационарных нелинейных физических процессов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Основы риск менеджмента

  В ходе изучения данного курса студенты должны приобрести знания в области финансового инжиниринга; процессов секьюритизации; основных видов деривативов: спот, форвард, фьючерс, опцион, своп; хеджирования и спекулятивных операций на рынке ценных бумаг; формирования сбалансированных инвестиционных портфелей, прогнозирования рисов финансовых инструментов, используя стохастические модели MA(q), AR (p), ARMA (p, q) и ARCH (p), GARCH (p, q).

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическая инженерия в экономике

  На протяжении всего курса студенты будут получать знания в области математической и финансовой инженерии в экономике, которые включают в себя: математические законы развития микроэкономических и макроэкономических процессов; кинематические, динамические и статические взаимосвязи хозяйствующих субъектов на рынках товаров, рабочей силы и финансов; тензорные математические модели бизнес-решений и их применение.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Психология управления

  В рамках дисциплины магистрант будет осваивать практическое применение психологических знаний для решения управленческих проблем в современных организациях. Он также изучит возможности использования человеческого фактора, ключевые компоненты управленческой деятельности и закономерности групповых процессов с целью повышения эффективности управленческих систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 2
  

• История и философия науки

  Курс направлен на формирование у студентов смысложизненных ориентиров, ценностных ориентаций и оснований научного мировоззрения. Дается информация о становлении и развитии философии науки, начиная с древности. Обсуждаются современные концепции философии научно – технологического мира и роли науки в инновационной цепочке. Освещаются разные аспекты развития философии через призму становления науки и развития связанных с ней технологий.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Педагогика высшей школы

  Целью преподавания дисциплины Педагогика высшей школы является помощь студентам получить знания о теоретических основах педагогической теории и педагогического мастерства, управлении учебно – воспитательным процессом для преподавания в высшей школе, дать представление об основных категориях педагогики, о месте, роли и значении педагогики высшей школы в системе наук о человеке и в практической деятельности педагога, сформировать понимание базовых принципов современной педагогики и методических подходов к решению педагогических задач высшей школы.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Математическое и компьютерное моделирование медицинских и биомедицинских процессов

  Этот курс посвящен построению замкнутой динамической модели процесса, описывающей поведение биологической среды на основе системы обыкновенных дифференциальных уравнений; построению замкнутой математической модели процесса, описывающей поведение биологической среды на основе системы уравнений в частных производных, описанию математических методов, используемых в моделировании динамики популяций, инфекционных заболеваний, а также гемодинамики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование финансовых и экономических процессов

  Целью курса является обучение студентов основам работы с компьютерными моделями для решения экономических задач, навыкам работы с математическими моделями, реализованными в программных пакетах, умению использовать математические, имитационные модели и информационные технологии при решении задач экономики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Продвинутый Python для моделирования

  Курс предназначен для высокомотивированных студентов с базовыми знаниями программирования на Python. Курс будет посвящен планированию и организации программ, а также грамматике языка программирования Python для задач математического и компьютерного моделирования.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Иностранный язык (профессиональный)

   Курс направлен на изучение произносительной нормы языка, чтения, говорения, письма, аудирования, последовательное изучение лексики и грамматики, освоение навыков ситуационного общения, коммуникативных особенностей изучаемого языка. Главной целью освоения дисциплины Иностранный язык является приобретение обучающимися общекультурных компетенций в области иностранного языка, необходимых для успешной профессиональной деятельности специалистов. Обучение английскому языку как основному иностранному языку предполагает сочетание аудиторной и внеаудиторной работы с целью развития творческой активности студентов, самостоятельности в овладении иностранным языком, расширения кругозора.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Математическое моделирование в компьютерной графике

  Целью освоения дисциплины является изучение разделов аналитической и проективной геометрии и линейных методов преобразования координат. Приобретение знаний в области разработки математических моделей трехмерных геометрических объектов различной степени сложности - линий, поверхностей, тел, структур.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование химических процессов

  Курс описывает реальные химические процессы с использованием математического моделирования. В курсе будут представлены различные методы математического и численного моделирования химических реакций. Будут изучены различные факторы, влияющие на скорость химических реакций, а также влияние физических процессов на протекание химических реакций. Также в курсе показано, как построить математическую модель, решить/упростить их и продемонстрировать результаты.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование атмосферных процессов и проблем метеорологии

  Курс выработает способность к творческому применению, разработке и реализации математически сложных алгоритмов в современных программных комплексах; к умению самостоятельно анализировать физические аспекты в классических постановках математических задач; к владению методами математического компьютерного и алгоритмического моделирования при анализе проблем естествознания; обладать глубокими системными знаниями и уметь критически оценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Элементы теории вычислимости

  Цель дисциплины – ознакомление студентов с алгоритмами и моделями решения основных задач теоретической информатики и положениями формальной теории вычислимости, углубить понимание семиотических средств математики, структуры доказательства и математической теории; рассмотреть и формализовать понятие алгоритма и языка; овладеть практическими навыками в области алгоритмов, методик их построения, и анализа эффективности алгоритмов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Теория вычислимости

  Теория вычислимости - это наука, изучающая общие свойства и закономерности алгоритмов и различные формальные модели их представления. Задачами теории вычислимости являются формальное доказательство алгоритмической неразрешимости задачи, асимптотический анализ сложности алгоритмов, классификация алгоритмов по классам сложности, разработка критериев оценки качества сравнительных алгоритмов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Введение в криптографию

  Курс направлен на ознакомление с основными понятиями криптографии: системой шифрования, вероятностной моделью секретной системы Шеннона, базовыми криптографическими протоколами и шифрами, а также минимально необходимыми математическими знаниями.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Моделирование физических процессов в гетерогенных средах

  Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с задачами моделирования физических процессов в гетерогенных средах и явлений, первоначальном ознакомлении студентов с рядом основных вычислительных методов, применяемых при решении физических задач и при обработке данных эксперимента, способами их оптимальной реализации на компьютере, оценками погрешности результата проводимых расчетов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Численное решение инженерных задач гидродинамики на высокоэффективных системах

  Овладеют методами решения прикладных задач по обработке опытных данных, фундаментальные разделы математики, аналитические и численные методы решения прикладных задач, осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов по типовым схемам с использованием аналитических и численных методов, разрабатывать планы и программы организации инновационных проектов ПО типовым схемам с использованием аналитических и численных методов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Компьютерное моделирование и визуализация в графических пакетах

  В процессе изучения данной дисциплины студент расширяет и углубляет следующие компетенции: - способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; - знает нормативную базу в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест. - формирование умения применять свои знания в проектировании строительных объектов, выбора программного обеспечения.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Современные технологии параллельного программирования

  В рамках курса предлагается изучение аппаратной и программной части многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем, классификация такого рода систем, а также разбор некоторых типовых задач.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Теория разностных схем

  В этом курсе изучаются основы теории устойчивости двух- и трехслойных операторно-разностных схем. Умение применять ее для исследования устойчивости и сходимости разностных схем для основных классов уравнений математической физики.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Теория конечных полей

  Теория конечных полей является одним из важнейших математических инструментов для самых разнообразных прикладных дисциплин, в том числе для теории обработки сигналов и изображений, теории кодирования, криптографии и других разделов того, что называется математическими методами защиты информации.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Теория моделей

  Дисциплина обеспечивает необходимую основу для овладения основными понятиями теории моделей: язык, термин, формула, предложение, модель, определяемое множество, теория, тип; умение реализовывать типы, строить элементарные расширения моделей, различать модели по их основным характеристикам; позволяет освоить различные методы доказательства утверждений и строить модели с заданными характеристиками.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Алгебраические структуры

  Целями освоения дисциплины являются получение специализированных знаний по алгебре: теории групп, теория колец и модулей, теории полей, теория представлений. При освоении дисциплины вырабатывается общематематическая культура: проводить доказательства основных утверждений, работать со специальной журнальной литературой, устанавливать логические связи между понятиями, применять полученные знания для решения алгебраических задач и задач, связанных с приложениями алгебраических методов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Обратные задачи

  Курс направлен на изучение техник построения вспомогательных задач уравнений математической физики; ознакомление с методологией разработки обратной задачи на коэффициенты и задачи расширения; составления приближенного метода решения обратной задачи и разработают программный продукт.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Основы теории нумераций

  Формирование у магистрантов общей теоретико-множественной и логик алгебраической культуры, как научно-теоретической и идейно-методологической основы овладения синтаксической и семантической составляющими формальных языков классических исчислений; - формирование у магистрантов системы знаний, умений и навыков применения в логико-математической практике методов, технологий и канонических конструкций, свойственных современной теории моделей.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Прямые методы моделирования проблем турбулентности

  Курс нацелена на углубленное изучение теории турбулентности. Целью курса является овладение современными численными методами расчета турбулентных течений, таких как прямые методы моделирования турбулентности и инженерные методы, основанные на решении уравнений переноса кинетической энергии турбулентности и ее скорости диссипации, которые позволяют решать сложные задачи технической физики.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Машинное обучение для моделирования

  Курс знакомит студентов с математическим моделированием с использованием методов машинного обучения, включая контролируемые и неконтролируемые методы, такие как линейная и логистическая регрессии, деревья решений, самонастройка, случайные леса, бустинг, регуляризованные методы и несколько тем глубокого обучения, таких как искусственные нейронные сети, сверточные нейронные сети, трансформаторы и авто кодеры.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Эффективная вычислимость

  Курс знакомит с фундаментальными результатами теории алгоритмов: неразрешимые проблемы, формализации интуитивного понятия алгоритма, существование универсальной функции, сводимости, степени неразрешимости и решение проблемы Поста.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Современные методы математического моделирования

  В рамках курса студенты научаться строить математические и компьютерные модели различных процессов; составлять алгоритмы решения и соответствующие методы, применяя современные математические пакеты программ; применять современные методы математического моделирования для построения конечно-разностных аппроксимаций; использовать вычислительные компьютерные эксперименты для разрешения и анализа большого спектра задач.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Модели и методы для высокопроизводительных расчетов

  Целью дисциплины является формирование теоретических знаний и практических навыков программирования параллельных и распределенных систем. Существенное внимание уделяется вопросам, связанным с освоением базовых знаний в области архитектуры современных многопроцессорных вычислительных систем, параллельной обработки информации, технологий организации параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных комплексах с распределенной или совместно используемой оперативной памятью.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• Осуществлять научно-исследовательскую деятельность в профессиональной области, используя современные методы исследования и информационно-коммуникационные технологии.
• Применять эффективные методы математического и компьютерного моделирования для обработки и анализа прикладных задач с использованием высокопроизводительных вычислительных ресурсов.
• Реализовывать численные алгоритмы для решения естественно-физических процессов. Уметь обосновывать корректность постановки задач, и проводить глубокий анализ в ходе научно-исследовательской деятельности.
• Определять разрешимость и сложность задач для классификации, конструирования и синтезирования абстрактных автоматов при построении математических моделей.
• Доказывать алгоритмическую неразрешимость задач, проводить асимптотический анализ сложности алгоритмов, классифицировать их по классами сложности и разрабатывать критерии сравнительной оценки их качества.
• Cтруктурирует и обосновывает результаты с помощью алгебры и теории моделей, применяя их в научных исследованиях, используя общенаучные и частно научные методы познания.
• Представить численные алгоритмы расчета математической моделей, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных, анализ эффективности и устойчивости различных численных схем. Уметь моделировать конкретные задачи динамики гетерогенных сред. Проводить детальные численные исследования структуры и параметров трехмерных турбулентных течений, а также стадии эволюции турбулентного потока.
• Строить различные параллельные численные алгоритмы для решения сложных задач при использовании разных архитектур высокопроизводительных систем. Эффективно использовать различные приемы визуализации и анимации изображений с применением современных графических аппаратных средств.
• Численно моделировать процессы медицины и биомедицины, применять методы постановки и решения математических задач, анализировать изучаемые процессы. Понимать принципы эмпирических проверок и тестирования финансовых моделей и уметь анализировать характеристики эмпирических данных, указывающих на наличие факторов систематического и специфического рисков.
• Уметь проводить учебно-воспитательные работы, проявляющие педагогические качества и психологическую устойчивость. Проводить открытые занятия для бакалавров профилирующей специальности. Разрабатывать новые методы и методику в сфере образования.
• Способность применять, анализировать и синтезировать, полученные языковые и профессиональные знания в работе государственных и международных исследовательских коллективов по решению научных и научно-образовательных задач по математическому и компьютерному моделированию различных процессов.
• Адекватно оценивать свою и чужую научно-исследовательскую деятельность, бесконечно стремиться к саморазвитию и повышению квалификации. Проявлять толерантность к культурным, этническим, социальным и конфессиональным различиям.

Похожие ОП