6B05302 Киберфизика в КазНУ им. аль-Фараби

Дисциплины

• Математический анализ

  Цель - формирование навыков применять математический аппарат и математические методы при анализе. Дисциплина направлена на изучение теории пределов; основных теорем о непрерывных и дифференцируемых функциях; формула Тейлора; функции нескольких переменных; теория рядов; несобственные интегралы, зависящие от параметров; кратные интегралы и интегралы по поверхности; ряды и интегралы Фурье.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Механика

  Кинематика. Механическое движение – простейшая форма движения материи. Динамика материальной точки и твердого тела. Закон Ньютона. Гравитационная сила. Закон всемирного тяготения. Силы упругости. Закон Гука. Сила трения. Инерциальная система отсчета. Механический принцип относительности. Преобразования Галилея. Элементы специальной теории относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 6
  

• Аль-Фараби и современность

  Цель дисциплины: формирование у студентов представлений о научно-философском наследии великого тюркского мыслителя Абу Насра аль-Фараби в контексте развития мировой и национальной культуры. Будут изучены особенности наследия аль-Фараби и его влияние на формирование тюркской философии, характер влияния восточной философии на Европейский Ренессанс; традиционные и современные проблемы истории национальной и мировой философии.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Предпринимательство

  Цель: формирование практических навыков осуществления предпринимательской деятельности на основе изучения теории и практики предпринимательства. Студент будет способен: использовать возможности рынка, соответствующие их личным интересам и способностям; принять первоначальное решение о начале бизнеса; эффективно работать в рамках действующих правовых норм; определять и оценивать потенциальные рыночные возможности стартапа.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы финансовой грамотности

  Цель дисциплины - сформировать у обучающихся рациональное финансовое поведение на основе понимания финансовой информации, а также способности критически оценивать и анализировать процессы, связанные с защитой их прав и интересов в качестве потребителей финансовых услуг посредством использования финансовых инструментов в том числе цифровых технологий.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Методы компьютерной физики

  Цель дисциплины: формирование навыков программирования основных математических алгоритмов, применяемых при моделировании физических явлений. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: основные вычислительные методы, применяемых при решении физических задач и при обработке данных эксперимента. Метод молекулярной динамики. Метод наименьших квадратов и регрессионный анализ. Информационные модели и компьютерные эксперименты в физике. Автоматизация физического эксперимента.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Экология и безопасность жизнедеятельности человека

  Цель дисциплины – сформировать ряд ключевых компетенций, базирующихся на современных концепциях природопользования, реализующих принципы гармоничной оптимизации условий взаимодействия человека с природой, в том числе в процессе туристско-рекреационной деятельности.Будут изучены: принципы устойчивого развития, сохранения и воспроизводства природных ресурсов для обеспечения безопасности жизнедеятельности человека, способы оценки и минимизации рисков, защиты от опасностей, в том числе в условиях путешествия, мероприятия по ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, охране окружающей среды и рациональному природопользованию.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Теория дифференциальных уравнений

  Цель дисциплины: сформировать базу основных понятий и методов практического решения дифференциальных и интегральных уравнений. В ходе изучения курса сформировать у студентов способности: - применять методы решения дифференциальных уравнений; - применять методы решения интегральных уравнений; - использовать математический аппарат при решении прикладных задач; - создавать математические модели типовых профессиональных задач; При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты:: дифференциальные уравнения (ДУ); линейные ДУ и система ДУ первого порядка; линейные системы; нормальные системы; линейные уравнения в частных производных; элементы функционального анализа; интегральные уравнения.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Молекулярная физика

  Цель: приобретение знаний и умений по исследованию молекулярного строения, свойств и процессов, происходящих в различных фазовых состояниях вещества. Содержание: Основы молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетический смысл температуры. Термодинамические параметры. Уравнение состояния идеального газа. Статистические распределения. Давление в жидкости и газе. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Режимы течения жидкости. Изопроцессы. Цикл Карно. Реальные газы.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Правовые основы противодействия коррупции

  Цель дисциплины – сформировать ответственное отношение и способность демонстрировать на практике применение принципов и норм антикоррупционного законодательства в целях предупреждения коррупционных правонарушений, формирования нетерпимости к коррупционным проявлениям, антикоррупционной культуры в быту и на рабочем месте, гражданской ответственности. Будут изучены: антикоррупционное законодательство, система и деятельность субъектов противодействия коррупции, причины и условия, способствующие коррупции, антикоррупционная политика, международный опыт борьбы с коррупцией.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Учение Абая

  Цель дисциплины – сформировать у будущих специалистов способности к самопознанию, использованию учения Абая как основы духовности и интеллектуальности современного Казахстана, применению своих профессиональных знаний, пониманий и способностей через призму гуманизма и просвещения в целях укрепления единства страны и гражданской солидарности общества. Будут изучены: понятие об учении Абая; источники учения; составные части учения Абая; категории учения Абая; измерительные приборы учения Абая; сущность и значение учения Абая.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Методы научных исследований

  Цель: формирование методологической и научной культуры, системы знаний, умений и навыков в организации и проведении научных исследований. Изучаются общенаучные методы исследования, в том числе методы поиска, обработки, систематизации, анализа, синтеза, обобщения и аргументации научной информации для получения объективного содержания научного знания.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Электричество и магнетизм

  Цель: изучение основных физических явлений, понятий и законов электричества и магнетизма, методов наблюдения и экспериментального исследования электрических явлений, обработки и анализа результатов эксперимента. Содержание: Электростатика. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрических зарядов. Электрическое поле. Электроемкость. Конденсаторы. Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа. Магнитное поле. Принцип суперпозиции.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 9
  

• Вычислительная физика

  Цель дисциплины – сформированность способностей к программированию на одном из современных алгоритмических языков.При изучении дисциплины будут рассмотрены следующие аспекты: структурное программирование, происхождение и достоинства языка, язык программирования и алгоритмизации, среда программирования VisualC++, структура программы, директивы препроцессора include, define, операторы и выражения, функции ввода и вывода данных языка, массивы, объектно-ориентированное программирование.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 9
  

• Оптика

  Цель дисциплины - сформировать способность применять общие законы физики для решения конкретных задач в оптике; строить математические модели простейших оптических явлений При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: геометрическая оптика; понятия о волновых явлений; взаимодействие излучения с изотропными, анизотропными, диэлектрическими и проводящими материалами; законы дисперсии, рассеяния и теплового излучения.

  Год обучения - 2
  Семестр - 4
  Кредитов - 5
  

• Моделирование физических процессов

  Цель дисциплины: формирование навыков программирования основных математических алгоритмов, применяемых при моделировании физических явлений Будут изучены: основные вычислительные методы, применяемых при решении физических задач и при обработке данных эксперимента. Метод молекулярной динамики. Метод наименьших квадратов и регрессионный анализ. Информационные модели и компьютерные эксперименты в физике. Автоматизация физического эксперимента.

  Год обучения - 2
  Семестр - 4
  Кредитов - 9
  

• 3D-моделирование и его применение

  Цель – сформировать способности релевантно применять 3D-моделирования и печати в зависимости от типа и технологий в определенной предметной области; разбираться в технологиях и методах 3D-моделирования и печати. Будут изучены: принцип послойного создания («выращивания») твёрдого объекта; наиболее распространенные расширения файлов, применяемых в 3D-печати; категория процессов 3Dпечати; приложения 3D-печати; виды технологий и материалов, применяемых в 3D-печати.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 9
  

• Атомная физика

  Цель: Изучение основных явлений и методов физики атома и формирование физического мышления, позволяющего понимать закономерности микромира. Содержание: Корпускулярные свойства электромагнитных волн. Волновые свойства микрочастиц. Дискретность атомных состояний. Квантово-механическое описание атомных систем. Многоэлектронные атомы. Атом во внешнем поле.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 6
  

• Радиофизика и электроника

  Цель дисциплины – сформировать основ радиофизики и электроники; формирование владения необходимым математическим аппаратом, методами решения задач, ставить проблему, выбирать методы решения, как в аналитической форме, так и с использованием компьютерных технологий (современных ЭВМ и соответствующих программных продуктов). Дисциплина направлена на изучение: изучения современных представление о бескоординатном методе задания векторов и тензоров.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 6
  

• Аппаратные крипто системы

  Цель дисциплины: дать учащимся базовое представление об информационной безопасности, алгоритмах шифрования и о том, как они используются для защиты данных; познакомить учащихся с сетевой безопасностью, начиная от брандмауэров и заканчивая вариантами шифрования Wi-Fi.При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: вредоносное ПО.Сетевые атаки.Криптография. Симметричная криптография. Алгоритмы симметричного шифрования.Асимметричная криптография. Алгоритмы асимметричного шифрования. Хеширование. Алгоритмы хеширования.Рекомендации по аутентификации. Сертификаты. Методы авторизации и контроля доступа.Безопасная сетевая архитектура. Беспроводная безопасность. Мониторинг сети.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 6
  

• Квантовая механика и статистическая физика

  Цель дисциплины: Дать студентам глубокое понимание закономерностей микромира. Студент должен получить четкое представление, о физической природе явлений, подчиняющихся квантовым законам, научиться интерпретировать квантовые процессы с материалистической позиции. Главное внимание следует уделить фундаментальным общим и приближенным методам, с тем, чтобы студент знал границы их применимости и умел ими эффективно пользоваться на практике.

  Год обучения - 3
  Семестр - 5
  Кредитов - 9
  

• Основы физики газового разряда

  Цель изучения дисциплины: изучить основные понятия и общие свойства плазмы, закономерности поведения плазмы в электрических и магнитных полях, а также формирование современного представления об основных типах газового разряда, о специфических особенностях и характерных параметрах газоразрядной плазмы и ее теоретического описания.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 9
  

• Высокопроизводительные и облачные вычисления

  Цель – ориентирована на изучение и практическое использование параллельных компьютерных систем для решения трудоемких вычислительных задач, а также на изучение сложных систем использующие современные методы распределенных и высокопроизводительных вычислительных технологий, применение современных суперкомпьютерных и облачных технологий Будут изучены: уровни параллелизма компьютерных вычислений, обзоры существующих архитектур вычислительных систем, способы обнаружения ресурсов в грид-системах, методы балансировки нагрузки, определение свойств облачных технологий, рассмотрение технологий обработки данных MapReduce и некоторые распределённые файловые системы

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 6
  

• Искусственный интеллект и машинное обучение

  Цель – ознакомление студентов с кругом решенных и нерешенных задач в области искусственного интеллекта, с основными понятиями и методами машинного обучения и их применением к задачам, относящимся к профессиональной области. Будут изучены: примеры проектов с использованием данных, алгоритмов машинного обучения, сильный и слабый искусственный интеллект, алгоритмы, сложности вычислений, проблемы формализации рассуждений от Аристотеля до Карнапа, теорему Гёделя о неполноте, проблему объединения индукции и дедукции, универсальную машину Тьюринга

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 6
  

• Дополнительные главы современной физики

  Цель – изучение и анализ методов расчета параметров различных объектов, необходимых при создании моделей сложных систем Будут изучены: методы анализа сложных систем на примере плазмы (малого параметра, моментов и др.), базовые уравнения электродинамики плазмы. Материальное уравнение. Дисперсионные соотношения и их решение. Спектр и декремент затухания плазменных волн. Потенциалы и эффективные потенциалы. Публикации результатов исследований.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 6
  

• Теоретические методы в киберфизике

  Цель дисциплины: формирование способностей к применению теоретических методов для задач киберфизики; изучение теоретических основ управления физическими системами с использованием модулированного внешнего поля и контроля взаимодействия составляющих системы. При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: управление физической системой и методы теории управления: методы линейного, нелинейного, оптимального, робастного, адаптивного управления; методы идентификации (реконструкции) параметров, методы фильтрации и оценивания состояний (параметров); методы оптимизации систем.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 6
  

• Ядерная физика

  Цель: Сформировать способность описывать и оценивать общие принципы ядерной физики, процессы, происходящие в объеме атомных ядер; ознакомление с актуальными понятиями микромира, в том числе структуры атомного ядра и элементарных частиц. Содержание: Статические свойства атомных ядер. Радиоактивность. Полупроводниковые, сцинтилляционные и трековые детекторы. Деление и синтез ядер. Ядерные реакции. Элементарные частицы.

  Год обучения - 3
  Семестр - 6
  Кредитов - 5
  

• Интернет вещей и интеллектуальный анализ

  Цель – изучение студентами общих характеристик технологического феномена Интернета Вещей, принципов дизайна социо-технических систем на основе современных технологий IoT для автоматизации различных процессов и рутинных операций. Будут изучены: методы программирования устройств Intel Edison на языке Python, назначение и принципы построения систем класса IoT, контроллеры, датчики, актуаторы, линейка микропроцессоров Arduino и микрокомпьютеров Raspberry Pi, технологии ZigBee и Bluetooth Low Energy.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 6
  

• Интеллектуальные робототехнические системы

  Цель изучения дисциплины – формирование у студентов основного понимания теории создания интеллектуальных робототехнических систем. Дисциплина посвящена основам теории и методологии создания интеллектуальных систем и робототехнических комплексов. В курсе рассматриваются: основы теории интеллектуальных систем, представление знаний, методы поиска решений. Аппаратные схемы получения информации об окружающей среде, в том числе работа с датчиками, сенсорами и т.д. Проблемы создания искусственного интеллекта и эффективных систем управления сложными динамическими объектами. Сферы применения интеллектуальных робототехнических систем.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 9
  

• Моделирование киберфизических систем на основе машинного обучения

  Цель – сформировать способность применять методы глубокого машинного обучения для контролирования и прогнозирования поведения физических систем. Будут изучены: Использование языка программирования в машинном обучении Искусственные нейронные сети. Эволюционные алгоритмы. Регрессия и кластеризация. Глубокое машинное обучение. «Ab-initio» моделирование свойств киберфизических систем с помощью машинного обучения.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 6
  

• Программные решения численного физико-технического моделирования

  Цель – формирование у студентов основных понятий по методам компьютерного эксперимента в физико-техническом моделировании с применением программных решений. Будут изучены: методы компьютерного эксперимента, детерминистические методы, стохастические методы

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 6
  

• Теоретические основы нелинейных неравновесных систем

  Цель дисциплины: формирование у студентов основных понятий по теоретическим основам нелинейных неравновесных систем.При изучении дисциплины студенты будут изучать следующие аспекты: понятие неравновестности, критерии динамического хаоса, фазовый портрет колебаний нелинейного маятника, рамки применимости равновесной и неравновесной термодинамики, принципы кинетического описания

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 9
  

• Прикладные аспекты наноустройств и их применение в промышленности

  Цель дисциплины: формирование у студентов способности творческого мышления, объединение фундаментальных знаний основных законов и методов получения нано- и композитных материалов с заданными свойствами для решения прикладных задач. Главной задачей курса является ознакомление с существующими решениями нанотехнологии, позволяющие изготавливать устройства нового образца с улучшенными физико-химическими свойствами, а также с технологией изготовления наномеханизмов, нанороботов, наноботов и т.д., являющиеся новым этапом развития промышленности и в целом всей деятельности человечества.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 9
  

• Физическая электроника и ускорители частиц

  Цель дисциплины: Сформировать у студентов систему знаний о функционирования различных вакуумных и полупроводниковых электронных приборов и устройств, а также технике ускорения и формирования пучков заряженных частиц. Будут изучены: Эмиссионная и газовая (плазменная) электроника. Электронная оптика. Физика электронных ламп. Полупроводниковая электроника. Физики и техника ускорения пучков и частиц. Плазменные и пучковые технологии. Диагностика пучков заряженных частиц.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 9
  

• Современные плазменные технологии

  Цель дисциплины: основывается на формирование у студентов знаний о современных плазменных технологиях и концепциях применения в разных сферах. Дисциплина нацелена на изучение основных современных плазменных технологий. В курсе рассматриваются следующие темы: методы создания новых перспективных материалов с требуемыми характеристиками на основе плазменных технологий; методы плазменного упрочнения материалов; методы создания «лаборатории на чипе»; виды разряда и их применения в промышленности; концепция создания энергетических аппаратов будущего.

  Год обучения - 4
  Семестр - 7
  Кредитов - 6
  

Результаты обучения

• Проводить всесторонний анализ процессов и явлений на основе глубокого понимания фундаментальных законов физики и области их применимости;
• Выбирать и строить компьютерные модели физических процессов и систем, а также использовать средства визуализации полученных результатов;
• Выполнять аналитические расчеты в рамках существующих фундаментальных физических принципов и законов, а также квалифицированно применять их для решения нестандартных задач;
• Проводить анализ рынка аппаратно-программного комплекса и моделей архитектуры современных вычислительных систем и сетей;
• Использовать современный математический аппарат и языки программирования высокого уровня для решения стандартных и исследовательских задач в области киберфизики;
• Квалифицированно интегрировать вычислительные ресурсы в системы разной степени сложности на основе понимания происходящих в них физических процессов;
• Выполнять лабораторные работы и экспериментальные исследования на основе владения современным инструментарием в области физики, обрабатывать полученные данные, анализировать результаты и делать обоснованные выводы;
• Соблюдать профессиональные, этические и экологические нормы на основе критического осмысления законов функционирования гуманитарной и социальной сфер с учетом их значения в жизнедеятельности человека;
• Осуществлять разработку и отладку программного кода на уровне программных модулей, модифицировать существующие модули и пакеты для решения прикладных задач;
• Организовывать сбор, обработку, анализ и систематизацию научной и научно-технической информации в рамках реализации концепции обучения в течение всей жизни;
• Организовывать высокопроизводительные расчеты, применять современные аппаратные средства и методы искусственного интеллекта при решении нестандартных физических задач;
• Вырабатывать стратегии развития использования баз данных для автоматизации и контроля физических систем, а также принятия решений в режиме реального времени;

Похожие ОП