7M06103 Математическое и компьютерное моделирование в КБТУ (KBTU)

Дисциплины

• Параллельное программирование

  Дисциплина направлена на освоение магистрантами практических навыков параллельного программирования с использованием технологии MPI. В рамках дисциплины изучаются базовые процедуры стандарта MPI с примерами их применения в практических задачах, необходимых для написания реальных программ, при этом основное описание ведется с использованием вызовов процедур MPI из программ на Fortran или C/C++.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• История и философия науки

  Дисциплина направлена на формирование у магистрантов 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 - 1
  Кредитов - 3
  

• Основы риск менеджмента

  Дисциплина направлена на освоение магистрантами знаний 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 и прогнозирования рисков финансовых инструментов с использованием стохастических моделей MA(q), AR(p), ARMA(p, q) и ARCH(p), GARCH(p, q).

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Вычислительная гидродинамика

  Дисциплина направлена на освоение магистрантами использования концептуального аппарата вычислительной гидродинамики в ее целостности; демонстрацию основных этапов математического моделирования гидродинамических процессов, включая физическую постановку задачи, выбор математической модели и постановку начально-краевой задачи, построение сеточной модели региона, выбор или разработку сеточных приближений; овладение методами математического и алгоритмического моделирования при решении прикладных и инженерных задач.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Организация и планирование научных исследований

  Дисциплина направлена на обучение магистрантов проведению научных исследований, умению описывать их и анализировать проделанную работу с выходом на защиту магистерской диссертации. В рамках дисциплины магистранты овладевают теоретическими основами ведения научно-исследовательской работы, изучают принципы постановки эксперимента, осваивают методику оценки экономической эффективности результатов опыта.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование нестационарных нелинейных физических процессов

  Дисциплина направлена на формирование у магистрантов умений строить математические модели физических процессов; дискретизировать дифференциальные уравнения математической физики; выбирать корректные численные методы; разрабатывать программный код для построения математических моделей; визуализировать результаты в виде графиков и анимаций; развивать навыки самообучения и расширять знания в области математического и компьютерного моделирования нестационарных нелинейных физических процессов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математическая инженерия в экономике

  Дисциплина направлена на получение магистрантами знаний в области математической и финансовой инженерии в экономике, включая математические законы развития микроэкономических и макроэкономических процессов; кинематические, динамические и статические взаимосвязи хозяйствующих субъектов на рынках товаров, рабочей силы и финансов; а также тензорные математические модели бизнес-решений и их применение.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Психология управления

  Дисциплина направлена на освоение магистрантами практического применения психологических знаний для решения управленческих проблем в современных организациях. Рассматриваются возможности использования человеческого фактора, ключевые компоненты управленческой деятельности и закономерности групповых процессов с целью повышения эффективности управленческих систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Математическое и компьютерное моделирование химических процессов

  Дисциплина направлена на описание реальных химических процессов с использованием математического моделирования. В ходе дисциплины магистранты изучают различные методы математического и численного моделирования химических реакций, факторы, влияющие на скорость химических реакций, а также влияние физических процессов на протекание химических реакций. Также рассматривается построение математической модели, ее решение или упрощение и демонстрация полученных результатов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Продвинутый Python для моделирования

  Дисциплина направлена на обучение магистрантов с базовыми знаниями программирования на Python планированию и организации программ, а также освоению грамматики языка программирования Python для задач математического и компьютерного моделирования.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математическое и компьютерное моделирование медицинских и биомедицинских процессов

  Дисциплина направлена на построение замкнутой динамической модели процесса, описывающей поведение биологической среды на основе системы обыкновенных дифференциальных уравнений; построение замкнутой математической модели процесса, описывающей поведение биологической среды на основе системы уравнений в частных производных; а также на описание математических методов, используемых в моделировании динамики популяций, инфекционных заболеваний и гемодинамики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Математическое моделирование в компьютерной графике

  Дисциплина направлена на изучение магистрантами разделов аналитической и проективной геометрии и линейных методов преобразования координат, а также на приобретение знаний в области разработки математических моделей трехмерных геометрических объектов различной степени сложности — линий, поверхностей, тел и структур.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Иностранный язык (профессиональный)

  Дисциплина направлена 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 магистрантов, самостоятельности в овладении иностранным языком, расширения кругозора.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 3
  

• Математическое и компьютерное моделирование финансовых и экономических процессов

  Дисциплина направлена на обучение магистрантов основам работы с компьютерными моделями для решения экономических задач, навыкам работы с математическими моделями, реализованными в программных пакетах, а также умению использовать математические и имитационные модели и информационные технологии при решении задач экономики.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Педагогика высшей школы

  Дисциплина направлена на помощь магистрантам 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 атмосферных процессов и проблем метеорологии

  Дисциплина направлена на выработку у магистрантов способности к творческому применению, разработке и реализации математически сложных алгоритмов в современных программных комплексах; умению самостоятельно анализировать физические аспекты в классических постановках математических задач; владению методами математического, компьютерного и алгоритмического моделирования при анализе проблем естествознания; а также на формирование глубоких системных знаний и умения критически оценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Численное решение инженерных задач гидродинамики на высокоэффективных системах

  Дисциплина направлена на овладение магистрантами методами решения прикладных задач по обработке опытных данных, фундаментальными разделами математики, аналитическими и численными методами решения прикладных задач; на освоение навыков технико-экономического обоснования инновационных проектов по типовым схемам с использованием аналитических и численных методов, а также на разработку планов и программ организации инновационных проектов по типовым схемам с использованием аналитических и численных методов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Современные методы математического моделирования

  Дисциплина направлена на обучение магистрантов построению математических и компьютерных моделей различных процессов; составлению алгоритмов решения и соответствующих методов с применением современных математических программных пакетов; использованию современных методов математического моделирования для построения конечно-разностных аппроксимаций; а также на проведение вычислительных компьютерных экспериментов для решения и анализа широкого спектра задач.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Теория разностных схем

  Дисциплина направлена на изучение магистрантами основ теории устойчивости двух- и трехслойных операторно-разностных схем, а также формирование умения применять эти знания для исследования устойчивости и сходимости разностных схем для основных классов уравнений математической физики.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Теория конечных полей

  Дисциплина направлена на изучение магистрантами теории конечных полей как одного из важнейших математических инструментов для различных прикладных дисциплин, включая теорию обработки сигналов и изображений, теорию кодирования, криптографию и другие разделы, относящиеся к математическим методам защиты информации.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Современные технологии параллельного программирования

  Дисциплина направлена на изучение магистрантами аппаратной и программной части многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем, их классификацию, а также разбор некоторых типовых задач.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Машинное обучение для моделирования

  Дисциплина направлена на ознакомление магистрантов 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, а также с некоторыми темами глубокого обучения, включая искусственные нейронные сети, сверточные нейронные сети, трансформеры и автокодеры.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Компьютерное моделирование и визуализация в графических пакетах

  Дисциплина направлена на расширение и углубление у магистрантов следующих компетенций: способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; знание нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест; формирование умения применять свои знания при проектировании строительных объектов и выборе программного обеспечения.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Основы теории нумераций

  Дисциплина направлена на формирование у магистрантов общей теоретико-множественной и логико-алгебраической культуры как научно-теоретической и идейно-методологической основы овладения синтаксической и семантической составляющими формальных языков классических исчислений; а также на формирование 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
  

• 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
  

• Обратные задачи

  Дисциплина направлена на изучение магистрантами техник построения вспомогательных задач уравнений математической физики; ознакомление с методологией разработки обратной задачи на коэффициенты и задачи расширения; а также на составление приближенного метода решения обратной задачи и разработку программного продукта.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Модели и методы для высокопроизводительных расчетов

  Дисциплина направлена на формирование у магистрантов теоретических знаний и практических навыков программирования параллельных и распределённых систем. Существенное внимание уделяется освоению базовых знаний в области архитектуры современных многопроцессорных вычислительных систем, параллельной обработки информации и технологий организации параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных комплексах с распределённой или совместно используемой оперативной памятью.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Моделирование физических процессов в гетерогенных средах

  Дисциплина направлена на ознакомление магистрантов с задачами моделирования физических процессов в гетерогенных средах и явлений, с основными вычислительными методами, применяемыми при решении физических задач и обработке данных эксперимента, способами их оптимальной реализации на компьютере, а также с оценками погрешности результатов проводимых расчетов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

• Введение в криптографию

  Дисциплина направлена на ознакомление магистрантов 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
  

• Прямые методы моделирования проблем турбулентности

  Дисциплина направлена на углубленное изучение теории турбулентности. Она нацелена на овладение магистрантами современными численными методами расчета турбулентных течений, такими 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
  

• Теория вычислимости

  Дисциплина направлена на изучение магистрантами теории вычислимости как науки, исследующей общие свойства и закономерности алгоритмов и различные формальные модели их представления. В рамках дисциплины рассматриваются задачи формального доказательства алгоритмической неразрешимости задачи, асимптотического анализа сложности алгоритмов, классификации алгоритмов по классам сложности и разработки критериев оценки качества сравнительных алгоритмов.

  Год обучения - 2
  Семестр - 3
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• Осуществлять научно-исследовательскую деятельность в профессиональной области, используя современные методы научных исследований, информационно-коммуникационные технологии и инструменты искусственного интеллекта.
• 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, доказывать алгоритмическую неразрешимость, проводить асимптотический анализ алгоритмов, классифицировать их по классам сложности и разрабатывать критерии сравнительной оценки качества.
• Структурировать и обосновывать результаты с использованием алгебры и теории моделей, применять общенаучные и частнонаучные методы познания в научных исследованиях.
• 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.
• 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