Computational Science

7M06104 Computational Science

Профильные предметы: алгоритмы и структуры данных, а также базы данных.

Магистерская программа по специальности «7M06104 Вычислительные науки» предназначена для того, чтобы дать студентам всестороннее представление о междисциплинарной области, которая сочетает в себе информатику, математику и научные исследования. Эта программа дает студентам знания и навыки для разработки вычислительных моделей и имитационного моделирования для решения сложных научных и инженерных задач. Благодаря курсовым работам и практическим проектам студенты приобретают опыт в программировании, разработке алгоритмов, анализе данных и высокопроизводительных вычислениях. Выпускники этой программы подготовлены к карьере в таких областях, как научные исследования, инженерия, анализ данных и разработка программного обеспечения, где вычислительные подходы играют решающую роль в продвижении знаний и решении задач реального мира.

Контакты

Приемная комиссия

(7172) 64-57-10
info@astanait.edu.kz

Пн-Пт 9:00 — 18:00

Цель образовательной программы

Обеспечить подготовку высококвалифицированных научных и прикладных специалистов и программных инженеров по направлению моделированию, алгоритмов и анализа данных большого объема, а также руководителей и управленцев программно-информационных систем для отрасли информационных технологий и междисциплинарных отраслей, связанных с защитой и обработкой данных в различных секторах экономики Республики Казахстан.

Перечень должностей специалиста

Карьерные возможности
  • Администратор баз данных;
  • Разработчик программного обеспечения;
  • Разработчик высоконагруженных приложений;
  • Разработчик искусственного интеллекта;
  • Вычислитель на высокопроизводительных устройствах;
  • Разработчик математических моделей;
  • Программист вычислительных экспериментов;
  • Руководитель организации;
  • Заместитель руководителя структурного подразделения;
  • Руководитель структурного подразделения;
  • Эксперт республиканского центра;
  • Сотрудник национального, научно-практического центра, ВУЗа;
  • Инженер-разработчик искусственных нейронных сетей;
  • Технолог квантового компьютинга;
  • Инженер-технолог периферийных вычислений;
  • Аналитик квантового компьютинга.

M094 – Информационные технологии

Группа образовательных программ

Магистр технических наук по образовательной программе «7M06104 Вычислительные науки»

Присуждаемая степень

2 года

Срок обучения

Результаты обучения

  • Разрабатывать методы и алгоритмы вычислительной математики на основе аппроксимирования дифференциальных уравнений методами конечных разностей, объемов или элементов.
  • Проводить фундаментальный анализ вычислительных методов и разностных схем на сходимость и корректность, в том числе, в случае высокопроизводительных алгоритмов с использованием элементов математической логики и теории вычислимости.
  • Решать вычислительные задачи со сложной геометрией областей, строя и используя корректные структурированные, криволинейные, неструктурированные расчетные сетки.
  • Использовать методы интеллектуального анализа данных на основе глубокого обучения, обучения с подкреплением, генеративно-состязательных сетей для эффективного прогнозирования результатов.
  • Разрабатывать параллельные вычислительные алгоритмы для инженерных задач и реализовывать их в высокопроизводительных системах, разрабатывать алгоритмы квантовых вычислений.
  • Разрабатывать и проводить вычислительные симуляции вероятностных процессов из различных отраслей с использованием методов стохастического моделирования.
  • Использовать методы анализа данных в различных сферах производства, на реальных данных для подбора параметров, адаптации и тестирования вычислительных систем на основе реальных экспериментов.
  • Проводить самостоятельные научные исследования, решая современные актуальные задачи, публикуя результаты в рейтинговых журналах и выступая на конференциях.
  • Обладать знаниями в смежных областях проектного менеджмента, науки о данных, информационной безопасности.

Документы

ДОКУМЕНТЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

ПЛАН РАЗВИТИЯ

Учебные дисциплины

Цикл базовых дисциплин

Вузовский компонент

Психология управления

Содержание курса направлено на формирование системных представлений о психологических закономерностях управленческой деятельности, специфики использования социально — психологических знаний в структуре деятельности менеджера и освоении навыков анализа социально-психологических принципов, лежащих в основе эффективного управления.

Педагогика высшей школы

Содержание курса направлено на приобретение магистрантом знаний о теоретических основах педагогической теории и педагогического мастерства, управлении учебно-воспитательным процессом для преподавания в высшей школе, формирование представления об основных категориях педагогики, о месте, роли и значении педагогики высшей школы, понимание базовых принципов современной педагогики и методических подходов к решению педагогических задач высшей школы.

Иностранный язык (профессиональный)

Целью курса является формирование иноязычной профессионально — ориентированной коммуникативной компетенции магистрантов, позволяющей интегрироваться в международную профессиональную среду для межкультурного и профессионального общения.

Педагогическая практика

Педагогическая практика представляет собой вид практической деятельности магистрантов, включающий в себя преподавание специальных дисциплин, организацию учебной деятельности студентов, научно-методическую работу по предмету, получение умений и навыков в работе преподавателя.

История и философия науки

Содержание курса направлено на приобретение магистрантом знаний о свойствах науки как вида познания и социально-культурного феномена в её историческом развитии; формирование системных представлений об общих закономерностях научного познания в его историческом развитии и изменяющемся социокультурном контексте.

Цикл базовых дисциплин

Компонент по выбору

Введение в нейронные сети

Данная дисциплина предполагает изучение разделов математики и информатики, необходимых для введения в теорию машинного обучения и ее раздел теорию глубокого обучения, основанного на алгоритме обратного распространения ошибки, которая позволяет системе ИИ самообучаться. Данный раздел содержит в себе задачи распознавания изображения, генерации изображений и 3D, распознавание текстов, звуков и т.д и является одним за самых распространенных направлений в современном машинном обучении.

Вычислительная геометрия

Этот курс знакомит обучающихся с понятиями и методами вычислительной геометрии, включая представление, манипулирование и анализ геометрических объектов. Обучающиеся узнают о различных алгоритмах и структурах данных для решения геометрических проблем, с приложениями в таких областях, как компьютерная графика, компьютерное зрение, робототехника и географические информационные системы (ГИС).

Дифференциальные уравнения в частных производных

Этот курс знакомит обучающихся с основами дифференциальных уравнений в частных производных, включая классификации, задачи границ и начальной стоимости, а также методы аналитических решений. Обучающиеся узнают, как применять дифференциальные уравнения в частных производных для моделирования и анализа широкого спектра проблем в таких областях, как динамика жидкости, теплопередача и оптимизация.

Стохастическое моделирование

Данная дисциплина посвящена основам стохастического моделирования, практическому применению методов Монте-Карло, решению стохастических дифференциальных уравнений, вероятностному моделированию для решения практических задач.

Марковские цепи и процессы принятия решений

Данная дисциплина предполагает изучение Марковских цепей, в которых каждый элемент полностью определен предыдущим. Данные цепи широко используются в постановке задач привязки искусственного интеллекта к поведению агента в определенной среде, например, робота в реальном окружении, на чем, например, основывается обучение с подкреплением. В результате изучения дисциплины студент должен знать: методы построения вероятностных моделей описывающих стохастическую динамику процессов; системы массового обслуживания; уметь устанавливать свойства решений стохастических систем.

Высокопроизводительные вычисления

Целью дисциплины является изучение фундаментальных методов разработки приложений, часто используемых платформ высокопроизводительных вычислений , методов измерения, оценки и анализа производительности высокопроизводительных приложений, а также роли администрирования, управления рабочей нагрузкой и ресурсами в управлении высокопроизводительными вычислениями. Студенты познакомятся с вопросами, связанными с использованием технологий при решении крупных научных задач.

Цикл профилирующих дисциплин

Вузовский компонент

Математика для вычислительных наук

Данная дисциплина охватывает введение в математические курсы необходимые для освоения специализированных дисциплин вычислительных наук, основанных на численных решениях детерминированных и вероятностных уравнений математической физики и прикладных моделях, используемых на техническом производстве и финансовом секторе, а именно, теорию обыкновенных дифференциальных уравнений, их типизацию и базовые методы аналитического решения и введение в дифференциальные уравнения в частных производных.

Методы и стратегии преподавания

Этот курс исследует инновационные педагогические подходы и эффективные методы для привлечения и облегчения процесса обучения в различных образовательных средах.

Численные методы и компьютерное моделирование

Данная дисциплина предполагает изучение основ численных методов в области моделирования физических процессов, включая алгебраические численные методы, численное интегрирование и численное решение дифференциальных уравнений в частных производных, в ней изучается также введение в методы конечных разностей.

Прикладные математические модели

Данная дисциплина посвящена распространенным математическим моделям, используемым на производстве, и их решению с использованием численных методов. По освоении дисциплины студент должен знать: базовые математические модели такие, как «хищник-жертва», уравнение теплопроводности и т.д.; базовые модели гидродинамики, фильтрации, химических реакций; уметь: аппроксимировать и исследовать на сходимость модели; применять основные численные методы для решения прикладных задач.

Исследовательская практика

Исследовательская практика

Тематическое исследование (Case study) в вычислительных науках

Тематическое исследование (Case study) в вычислительных науках

Цикл профилирующих дисциплин

Компонент по выбору

Теория адаптивных расчетных сеток

Данная дисциплина посвящена методам построения неструктурированных и структурированных сеток адаптирующихся к определенным свойствам области и их использования для решения численных задач на данных областях. Рассматриваются такие методы структурированных сеток, как методы эквираспределения, метод Томпсона, и такие методы неструктурированных сеток, как триангуляция Делоне, диаграмма Вороного.

Нейронные сети, основанные на физике

Нейронные сети, основанные на физике

Генеративные алгоритмы

Этот курс знакомит учащихся с различными методами генеративного моделирования и алгоритмами, такими как вариационные автоподошеры (VAE), генеративные состязательные сети (GANS) и авторегрессивные модели. Обучающиеся узнают, как разрабатывать, тренировать и оценивать генеративные модели, а также изучать свои приложения в таких областях, как компьютерное зрение, обработка естественного языка и синтез данных

Управление заинтересованными сторонами проекта

Курс рассчитан изучение управления заинтересованными сторонами (стейкхолдерами) проекта. Магистранты рассмотрят базовые принципы и анализ внешней и внутренней среды проекта, направленные на идентификацию и систематизацию основных стейкхолдеров, оценку их целей, сбор информации о них и использование этих данных в процессе управления проектом. Также будет рассмотрено ведение переговоров и привлечение стейкхолдеров к сотрудничеству с управлением ожиданиями основных стейкхолдеров.

Управление IT проектами

Дисциплина, которая фокусируется на эффективном планировании, организации и контроле проектов в области информационных технологий. Он включает принципы и методологии, используемые для успешной реализации ИТ-проектов с учетом определенных ограничений, таких как время, бюджет и качество.

Сервисная модель в управлении проектами

Курс охватывает область сервисного подхода при организации деятельности компании; инструментов услуг и сервиса, оказываемых внутренними подразделениями и и/или внешними подрядчиками.

Гетерогенная параллелизация

Этот курс представляет собой концепции, языки, методы и паттерны для программирования гетерогенных, массово параллельных процессоров. Он охватывает гетерогенные вычислительные архитектуры, модели программного программирования, методы управления полосой пропускания памяти и шаблоны параллельных алгоритмов на примере CUDA и OpenCL.

Обучение с подкреплением

Этот курс познакомит студентов с основами обучения с подкреплением. По окончании этого курса студент будет способен: Формализовать проблемы как марковские процессы принятия решений; Понимать основные методы разведки и компромисс между разведкой и эксплуатацией; Понять функции ценности как универсальный инструмент для принятия оптимальных решений; Знать, как реализовать динамическое программирование как эффективный подход к решению проблемы промышленного управления.

Квантовые вычисления

Данная дисциплина предполагает изучение методов квантовых вычислений и их преимущества по сравнению классическими методами вычислений. В курсе рассматриваются основные положения классической теории вычислительной сложности, гейтовая модель квантовых вычислений, универсальные наборы гейтов, алгоритмы квантовых вычислений основанные на квантовом преобразовании Фурье, в частности, алгоритм Шора, квантовые алгоритмы поиска, алгоритмы квантовой симуляции физических систем, введение в квантовую коррекцию ошибок и устойчивые к ошибкам вычисления, гибридные квантово-классические алгоритмы, в частности вариационные квантовые алгоритмы.