Аннотация программы НГУ
В современном постиндустриальном обществе фундаментальные знания являются основой экономики знаний, так как именно новые достижения в этой области лежат в основе новых технологий и решении актуальных прикладных проблем. Развитие информатики и математики связано, как с исследованиями проблем самой математической теории, так и с проблемами возникающими в других фундаментальных науках и созданием новых технологий. Современные информационные технологии составляют технологический фундамент экономики знаний, так как лежат в основе математического моделирования, хранения, обработки и поиска информации и лежат в основе коммуникационных технологий. В свою очередь они базируются на достижениях именно в фундаментальных науках математики, физики, биологии и химии. Образование в НГУ в области математики, математического моделирования и информационных технологий создавалось на базе ведущих в мире научных школ, которые основаны корифеями российской науки М.А.Лаврентьевым, С.Л.Соболевым, И.Н.Векуа, Л.В.Канторовичем, А.И.Мальцевым, А.Д.Александровым, А.П.Ершовым, А.А.Ляпуновым, Н.Н.Яненко. Математическое моделирование является основой описания различных природных и технических процессов и явлений, изучаемых в различных областях науки и техники (физика, химия, биология, науки о Земле, машиностроение, экономика, социология и др.). С развитием вычислительной техники важную роль в математическом моделировании заняло применение информационных технологий и высокопроизводительных вычислительных систем. По мере продвижения результатов моделирования, возникает необходимость в рассмотрении более сложных моделей и возрастают требования к их точности и точности вычислений. Появляются новые практические и теоретические проблемы, такие как поиск эффективных методов по моделированию комплексов разномасштабных явлений; методов исследования нелинейных процессов, а также методов, допускающих эффективное использование современных вычислительных систем. Данная магистерская программа предназначена для подготовки выпускников по индивидуальным траекториям обучения к научно-исследовательской работе в аспирантуре, а также для подготовки высококвалифицированных специалистов, способных на современном уровне развивать и использовать новые подходы, методологии и технологии параллельной обработки информации для решения сложных вычислительных задач фундаментального и прикладного характера в разных предметных областях науки и техники, способных решать разнообразные аналитические и исследовательские задачи, возникающие в различных отраслях промышленности.
Выпускники программы получат основательную подготовку в области современной теории и практики математического моделирования, обработки информации, организации параллельных вычислений. Они будут способны творчески применять полученные фундаментальные и инструментальные знания для решения сложных прикладных задач и овладеют навыками самостоятельной исследовательской деятельности. В частности, выпускники программы будут разбираться в теоретических основах создания и анализа математических моделей, параллельной организации вычислений, в особенностях организации архитектур современных высокопроизводительных вычислительных систем, в сильных и слабых сторонах современного инструментария системного и прикладного параллельного программирования, а также в специфике параллельных вычислительных методов и способов обработки данных. Основными направлениями предлагаемой специализации являются:
- вычислительная математика,
- вычислительная физика,
- информационная биология,
- информационные технологии в задачах принятия решений,
- обработка, передача и хранение информации.
Эти направления тесно связаны с такими прикладными проблемами, как например, возникающими в аэрокосмической технике, защите от катастрофических природных и антропогенных явлений, в химической и электронной промышленности, в нанотехнологиях и др. Целевой аудиторией магистерской программы являются выпускники ВУЗов и специалисты предприятий, использующие методы математического и компьютерного моделирования для решения научных и производственных задач.
Для обучения в рамках предлагаемой программы подготовки магистров могут быть зачислены лица, имеющие высшее образование, подтвержденное документом государственного образца (дипломом бакалавра/специалиста) по направлениям математика, прикладная математика, механика и физика.
Приобретаемые компетенции:
Выпускник магистратуры по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника» должен обладать следующими профессиональными компетенциями в соответствии с видами деятельности: научно-исследовательская деятельность уметь и творчески применять полученные теоретические и инструментальные знания для эффективного решения научных и практических вычислительных задач; критически оценивать результаты исследований, выявлять перспективные направления; проводить анализ существующих решений с целью выбора оптимального для решения конкретной задачи, а также использовать методы математического моделирования для исследования различных природных и социальных процессов, в том числе:
- использовать численные методы для решения задач математической физики, химии, биологии, геологии и др.;
- строить и исследовать отдельные математические модели и их иерархии для линейных и нелинейных процессов;
- находить точные и приближенные решения задач, качественно исследовать поведение моделей;
- осуществлять исследование задач на уровне оценок и анализировать полученные результаты с целью выявления закономерностей поведения изучаемых систем;
- создавать математические модели и программные системы для эффективного решения конкретных прикладных задач, требующих высокопроизводительной вычислительной техники;
- проводить анализ существующих решений с целью выбора оптимального для решения конкретной задачи;
- ставить вычислительные эксперименты и проводить исследования, направленные на выяснение специфики и характеристик конкретных параллельных вычислительных архитектур, программных систем и систем баз данных.
знать теоретические основы построения эффективных численных алгоритмов, в том числе:
- методы решения систем линейных алгебраических уравнений и спектральных задач;
- методы построения конечно-разностных схем;
- методы дискретного моделирования;
- методы распараллеливания последовательных алгоритмов и построения параллельных алгоритмов, методов решения практических больших задач на параллельных компьютерах математические модели и методы разработки и исследования параллельных систем и процессов;
- основные принципы организации параллельных вычислительных архитектур; возможности технологий параллельного программирования; специфику параллельных вычислительных методов;
- результаты новейших исследований и публикации в ведущих профессиональных журналах в выбранной сфере специализации;
- основы управления и организации при проведении научно-исследовательских работ;
- классификацию и сравнительный анализ архитектур параллельных баз данных, принципы выполнения запросов в параллельных системах баз данных; стратегии распределения данных и загрузки параллельной вычислительной системы.
владеть современными численными методами исследования природных явлений и технологических процессов, в том числе:
- теоретическим обоснованием конструирования вычислительных алгоритмов
- конечно-разностными методами решения нелинейных задач в механике жидкости и газа
- методами распараллеливания вычислительных алгоритмов и программ обработки данных из сверхбольших хранилищ данных.
производственно-технологическая деятельность уметь применять современные вычислительные технологии для решения задач математической физики, а также:
- готовить технические задания на разработку сложных проектных решений, математических моделей и программных систем для решения прикладных задач;
- разрабатывать методические и нормативные документы, а также предложения и мероприятия по реализации разработанных проектов и программ;
- создавать параллельные вычислительные программы, верифицировать их корректность, производить отладку и архитектурно-ориентированную оптимизацию, в том числе, используя специализированное программное обеспечение;
- разрабатывать эффективные приложения, ориентированные на работу со сверхбольшими хранилищами данных.
знать математические модели и технологические принципы решения прикладных задач, в том числе
- методы компьютерного моделирования
- методы проектирования и конструирования программных продуктов для различных компьютерных платформ, операционных систем и современных высокопроизводительных вычислительных систем;
- основы проектирования и администрирования вычислительных систем;
- основы управления и организации при проведении проектно-конструкторских работ.
владеть навыками разработки программных комплексов и информационных систем, в том числе:
- разработки и создания информационных систем на основе технологий разработки веб-приложений и реляционных баз данных
- использования математических пакеты Matlab, MathCAD и др.
- основами программирования с использованием языков программирования, применяемых для реализации численных алгоритмов: C++, Fortran
- разработки параллельных программы с использованием библиотеки MPI
проектная деятельность знать стандартов языков программирования и технологии проектирования программных систем; владеть навыками применения методов компьютерного геометрического моделирования в задачах автоматизированного проектирования, а также основами документирования программ и программных комплексов. научно-педагогическая деятельность уметь документировать научно-исследовательские работы и представлять результаты исследований, участвовать в научных дискуссиях, составлять обзорно-аналитические материалы о современном состоянии развития предметной области; критически оценивать результаты исследований; выявлять перспективные направления исследований; знать особенности научного доклада; владеть навыками использования современных технических средств подготовки и проведения презентаций современными, методами и методиками преподавания дисциплин по математическому моделированию и информационным технологиям в высших учебных заведениях. Реализация образовательной программы подготовки магистров обеспечена квалифицированными педагогическими кадрами. Все 100% преподавателей, обеспечивающих учебный процесс, имеют степени доктора или кандидата наук.
Непосредственное руководство магистрантами осуществляется научными руководителями – научными сотрудниками институтов СО РАН и высокотехнологичных производственных предприятий, имеющими ученую степень и опыт научной работы в области математического моделирования и информационных технологий
Формы контроля
Промежуточная аттестация проводится в виде зачетов и экзаменов. Итоговая аттестация проводится в виде защиты магистерской диссертации.
|
