7M06106 Математическое и компьютерное моделирование в КазНУ им. аль-Фараби

Дисциплины

• Разработка и исследование методов моделирования поведения сложных процессов

  Цель дисциплины:: формирование знаний и навыков работы по созданию и исследованию математических имитационных моделей сложных процессов и систем. Сформировать способности: -использовать теоретические и экспериментальные исследования для моделирование сложных процессов; - разрабатывать алгоритмы и программное обеспечения управление сложных процессов на основе исследований; - генерировать полученные научные знания в собственное научное исследование.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование нестационарных нелинейных физических процессов

  Цель дисциплины: выработать навыки решения задач исследования нестационарных нелинейных физических процессов математическими методами. Сформировать у магистрантов способности: – составлять математические модели сложных нестационарных нелинейных физических процессов; – использовать численные методы для реализации математических моделей нестационарных нелинейных физических процессов; – написать программный код для построенной математической модели; – построить график и анализ полученных результатов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическое моделирование теплофизических процессов в многослойных средах

  Цель дисциплины: разработка и исследование комплекса математических моделей для решения задач тепломассообмена в установках автоматического ведения технологического процесса (АВТП), разработка систем управления теплофизическими процессами в таких условиях для получения качественных, надёжных изделий из композиционных материалов и разработка рекомендаций для улучшения технологии.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Теория обобщенных и специальных функций

  Цель дисциплины: ознакомление магистрантов с математическим аппаратом теории обобщенных функций и различных операций над ними. Излагаются основы теории обобщенных функций и операций над ними. Также представлены основы интегральных преобразований Фурье и Лапласа в пространстве обобщенных функций и методы построения решений дифференциальных уравнений в частных производных.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Численные методы решения уравнений Навье-Стокса

  Цель дисциплины: сформировать знания о проблемах численного решения уравнений Навье-Стокса. Будут показаны методы численного решения уравнений Навье-Стокса в случае несжимаемой жидкости на разнесенной сетке. Показаны методы решения в переменных функция тока - завихренность. Изучены методы решения для вязкой сжимаемой жидкости, в частности метод Мак-Кормака, метод Бима-Уорминга, метод Годунова, TVD схемы.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• История и философия науки

  Цель дисциплины - рассматривается на основе исторической динамики и в исторически изменяющемся социокультурном контексте. Знакомит с проблемами феномена науки, являющегося предметом специального философского анализа, формирует знания об истории и теории науки, закономерностях развития науки и структуре научного знания, особенностях науки как профессии и социального института, роли науки в развитии общества.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Математическое и компьютерное моделирование медицинских и биологических процессов

  Цель дисциплины: сформировать знания в решении актуальных научно-прикладных задач, связанных с моделированием процессов, протекающих в живых организмах и системах, обработкой и системным анализом экспериментальных данных, в области теории динамических систем и нелинейной динамики в приложении к задачам физики живых систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Современные методы математического моделирования

  Цель дисциплины: сформировать навыки применения теоретических и практических аспектов современных методов моделирования для решения задач прикладной математики, навыки использования соответствующих задачам математических пакетов, сформировать навыки связывать между собой модули, реализованные в математических пакетах с ПО, реализованные с использованием языков программирования высокого уровня (Python, Java). Будут изучены современные математические пакеты, позволяющие решать прикладные задачи естествознания.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование химических процессов

  Цель дисциплины: знать принципы построения математических моделей и методов химико-технологических процессов, виды реакторов, методов оптимизации химико-технологических процессов с применением эмпирических и/или физико-химических моделей; владеть знаниями в области моделирования, составления и оптимизации математических моделей, использования современных математических программных пакетов в моделировании; формирование профессиональных навыков по анализу и обработке данных с использованием современных информационных технологий.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Педагогика высшей школы

  Цель – формирование способности к педагогической деятельности в вузе на основе знаний дидактики высшей школы, теорий воспитания и менеджмента образования, анализа и самооценки преподавательской деятельности. Курс рассматривает проектирование образовательной деятельности будущего преподавателя с применением КТО, реализации Болонского процесса, овладения лекторским, кураторским мастерством с использованием стратегий и методов обучения/воспитания и оценивания (TLA-стратегий).

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Организация и планирование научных исследований (англ.)

  Цель дисциплины: сформировать способность самостоятельно вести научный поиск, ставить конкретные научные задачи и знать методы и приемы их решения для создания научной работы. Дисциплина изучает: формы и методы планирования, организации и оформления научных статей и диссертации; формы обобщения результатов научных исследований в презентациях, выступлениях, проектах, статьях.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Психология управления

  Цель дисциплины: сформировать способность применять важнейшие аспекты сферы управления в процессе профессионального становления. В рамках курса раскрываются предмет, основные принципы психологии управления, личность в управленческих взаимодействиях, управление поведением личности, психология управления групповыми явлениями и процессами, психологические особенности личности руководителя, индивидуальный стиль управления, психология влияния в управленческой деятельности, управление конфликтными ситуациями.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Разработка математических моделей управления многомерных фазовых систем

  Цель дисциплины: формирование знания о фазовых диаграммах и их построении; теоретико-методологической основы понимания многомерных фазовых систем; изучение управлением многомерными фазовыми системами и их характеристиками, разработка математических моделей управления, знать принципы построения математических моделей; интегрирование полученных знаний в исследовательскую практику.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математические моделирование в компьютерной графике

  Цель дисциплины: сформировать способность разработки и применения основных математических и графических инструментов компьютерной графики для их успешного применения в графическом программировании; определять критерии классификации и организации графических систем и моделей; комбинировать и эффективно использовать различные инструменты компьютерной графики для создания графических программ и программных модулей; синтезировать, интерпретировать и критически оценивать различные виды графической информации.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы турбулентных течений, принципы и применения

  Цель дисциплины: сформировать у магистрантов основные знания по теории турбулентности и ее принципах. Даются понятия турбулентности, описаны методы описания структур турбулентных течений. Даны основные положения теории Колмогорова развитой однородной изотропной турбулентности, в частности даны понятия масштабов турбулентности, спектра турбулентных пульсаций, суть энергосодержащей и диссипативной области волновых чисел

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Иностранный язык (профессиональный)

  Цель дисциплины: сформировать практические навыки в различных видах речевой деятельности на иностранном языке. Учебный курс формирует способность воспринимать, понимать и переводить информацию в современном глобальном пространстве, участвовать в научных мероприятиях для апробации собственных исследований. Дисциплина направлена на совершенствование компетенций в соответствии с международными стандартами иноязычного образования.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование задач метеорологии

  Целью является формирование навыков решения задач атмосферных процессов, основанных на интегрировании системы уравнений гидротермодинамики, с целью краткосрочного и среднесрочного предсказания погоды, развитие способностей самостоятельного решения теоретических и прикладных задач в области гидродинамического моделирования природных процессов с применением современных вычислительных методов и устройств.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Элементы теории устойчивости в экономике и технике

  Цель дисциплины: сформировать знания в теории устойчивости проблем обеспечения устойчивого развития экономических систем. В ходе изучения сформировать способности: - описывать базовые понятия и методы теории устойчивости -исследовать решения на устойчивость по Ляпунову и на асимптотическую устойчивость по линейному приближению решений дифференциальных и разностных уравнений, -уметь изображать фазовые портреты линеаризованной системы второго порядка.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Моделирование устойчивости деформируемых систем

  Цель дисциплины: сформировать у магистрантов способности: - демонстрировать системное понимание процесса моделирования устойчивости деформируемых систем; - критически оценивать выбор критериев статической и динамической устойчивости систем применительно для деформируемых сред; - выбрать методологию анализа устойчивости деформируемых систем и методы решения; - корректировать процесс решения и визуализации устойчивости исследуемых систем с использованием современных пакетов прикладных программ

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Методы решения обратных и некорректных задач математической физики

  Цель дисциплины: формирование у магистрантов ключевых компетенций на основании углубленного изучения методов исследования обратных и некорректных задач. При изучении дисциплины магистранты будут изучать следующие аспекты: понятия и методы исследования обратных и некорректных задач, развитие владения сложным математическим аппаратом и формирование способностей и навыков к самостоятельной интенсивной научно-исследовательской и научно-изыскательской деятельности.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Компьютерное моделирование и визуализация в графических пакетах

  Цель дисциплины: сформировать знания о различных графических пакетах для моделирования и визуализации; приемах практического вычерчивания и видов чертежей (строительные, машиностроительные и т.д). В ходе изучения будут даны знания по: средствам и нововведениям трехмерного моделирования в 3ds max; инверсной кинематике и модуле Character Studio; работе с атмосферными эффектами; визуализации в Mental Ray; работа с глобальным освещением; языку сценариев MAXScript.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Высокопроизводительные вычислительные технологии

  Цель дисциплины: сформировать знания об основных архитектурных концепциях построения высокопроизводительных средств обработки информации; макроструктуры большемасштабных распределенных вычислительных систем (VS); методикой разработки параллельных программ, способами оценки эффективности параллельных алгоритмов и максимально достижимого параллелизма на целевой вычислительной архитектуре функциональных структур и промышленных реализаций высокопроизводительных вычислительных систем.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Основы моделирования газовой динамики

  Цель дисциплины: формирование у магистрантов знаний в областях теоретической и прикладной газовой динамики. В курсе рассматриваются элементы термодинамики, уравнения состояния совершенных и реальных газов, законы сохранения и соотношения на сильных разрывах, соотношения параметров на косом скачке, изменение энтропии. Метод характеристик для уравнений газовой динамики, одномерные нестационарные течения газа.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Метод конечных элементов в прикладных задачах

  Цель дисциплины сформировать у магистрантов способности: -описать метод конечных элементов(МКЭ); -определять порядок аппроксимации МКЭ, способы его повышения; строить конечноэлементные схемы повышенного порядка аппроксимации; -решать 2D-3D краевые задачи с использованием МКЭ; -знать алгоритмы построения конечно-элементных сеток; -использовать современные конечно-элементные пакеты программ; -применять основные методы описания расчётных областей; -разрабатывать программы для реализации МКЭ.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Моделирование турбулентных течений

  Цель дисциплины: формирование у магистрантов знаний о методах моделирования турбулентных течений. Проблемы замыкания посредненных по Рейнольдсу уравнений Навье– Стокса. Понятия напряжений Рейнольдса и турбулентной вязкости. Будут показаны основные модели турбулентности, в частности модели с одним уравнением баланса энергии турбулентности, двухпараметрические модели, модели с уравнениями переноса компонент тензора Рейнольдсовых напряжений.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Моделирование физических процессов в гетерогенных средах

  Цель дисциплины: сформировать знания о современном состоянии теории однофазных и многофазных потоков. Представлены основы классификации двухфазных потоков. Описана стратегия построения обобщенной математической модели многофазных потоков с использованием Эйлерова и Лагранжева подходов. Показаны модели конкретных задач динамики многофазных сред с фазовыми переходами. Вывод уравнений движения и энергии гетерогенной среды с фазовыми переходами

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Современные технологии параллельного программирования

  Цель дисциплины: сформировать знания по технологии параллельного программирования в средах OpenMP, MPI; иметь навыки по настройке работы вычислительного кластера в операционных системах Linux, Windows. Дать глубокие знания о параллельных вычислениях, способность разбираться в системах с массовым параллелизмом; работать на вычислительных кластерах;применять технологии OpenMP, MPI на языках программирования Фортран, С++.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Формальные методы разработки программного обеспечения

  Цель дисциплины: cформировать у магистрантов совокупность знаний и навыков, относящихся к проектированию и разработке промышленных программных средств; изучение существующих методов проектирования и действующей нормативной базы; освоение современных технологий разработки и реализации проектов программных средств, а также основ управления проектами.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• Организовывать и проводить учебные занятия с учетом принципов студентоцентрированного обучения и оценивания по направлению подготовки а также разрабатывать учебно-методические материалы по преподаваемым дисциплинам с учетом интеграции образования, науки и инноваций (по направлению подготовки высшего и послевузовского образования).
• Исследовать и разрабатывать новые математические модели и применять численные методы для решения различных прикладных задач с использованием вычислительных сред на базе информационных технологий, разработать алгоритмы, модели данных, применять библиотеки и пакеты программ, продукты системного и прикладного программного обеспечения.
• Использовать методы и средства информационных технологий и интеллектуального анализа данных с целью получения знаний, необходимых для принятия решений и улучшения различных физических процессов.
• Проводить учебно-воспитательные и внеаудиторные работы для студентов, поддерживать и развивать образовательную среду и организационную культуру, а также соблюдать принципы академической честности и добропорядочности, экстраполировать в учебный процесс инновации в профессии (по направлению подготовки высшего и послевузовского образования).
• Проводить прикладные и фундаментальные исследования в выбранной предметной области, проводить углубленный анализ проблем, производить обоснование физических задач, выявлять их естественнонаучную сущность в ходе научной и исследовательской деятельности.
• Решать прикладные проблемы методами математического аппарата и численных алгоритмов, системного анализа, вычислительного эксперимента с использованием высокопроизводительных вычислительных средств.
• Анализировать, проектировать и проводить численные эксперименты построенных математических моделей промышленных, физико-технологических, нелинейных нестационарных физических, химических, биомедицинских и других процессов, воспроизводить численные решения инженерных задач на высокопроизводительных системах.
• Визуализировать полученные численные результаты современными инструментами ИКТ и уметь их интерпретировать для прогнозирования исследуемых процессов.
• Исследовать и разрабатывать новые математические модели и численные методы для решения различных прикладных задач с использованием вычислительных сред на базе информационных технологий для явлений тепло-массообмена, динамики сплошной среды, теплофизических и сложных процессов, механических процессов, термодинамических процессов в газодинамике, термодинамических и процессов в твердых телах а также теории устойчивости в экономике и технике.
• Реализовывать проекты в профессиональной сфере на основе системного подхода и разрабатывать рекомендации по внедрению в производственную и финансовую отрасли результатов исследований и численных экспериментов методами математического и компьютерного моделирования.
• Участвовать и выступать с результатами исследований на научных семинарах и конференциях, быть способным писать научные статьи и проекты.
• Работать в команде, толерантно воспринимая социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия, критически оценивать свою деятельность, деятельность команды, наметить пути и выбрать средства к саморазвитию, повышению своей квалификации.

Похожие ОП