Комп'ютерна фізика

Комп’ютерна фізика — це сучасна освітня програма, спрямована на підготовку висококваліфікованих спеціалістів з прикладної фізики, комп’ютерного моделювання, аналізу даних, обробки зображень, та керування експериментом. Такі фахівці здатні вирішувати весь спектр питань, пов’язаних, зокрема, зі складними фізичними системами, розробкою альтернативних джерел енергії, створенням програмного забезпечення та комп’ютерним моделюванням енергетичних систем, обробкою зображень в медичних та енергетичних застосуваннях задач прикладної фізики.

Освітня програма орієнтовна на засвоєння теоретичних знань і практичних навичок роботи з застосуванням сучасних комп’ютерних технологій в галузі обробки зображень, що є необхідною умовою для проведення успішних досліджень складних фізичних, технічних та енергетичних систем. При цьому роль комп’ютерної техніки не зводиться тільки до проведення складних і громіздких обчислень, наприклад, обчислень інтегралів або чисельного розв’язання диференціальних рівнянь, а також для моделювання фізичних процесів, проведення комп’ютерного експерименту та керування складними системами.

Незаперечною перевагою комп’ютерних методів є можливість проведення обчислювальних експериментів, що моделюють проектовані дослідницькі або промислові установки, дозволяючи тим самим не тільки визначити характеристики і параметри майбутніх установок, але й заощадити час і зменшити фінансові витрати.

Окремою, значною областю застосування комп’ютерних технологій є комп’ютерне забезпечення фізичних досліджень і керування фізичними процесами в різних технічних застосуваннях. Програмувальна електроніка дозволяє проводити автоматичний збір даних, керувати системами і механізмами з високою ефективністю, вирішуючи, наприклад, в енергетичних пристроях, проблему підвищення коефіцієнта корисної дії.

Обробка й аналіз даних експерименту також є одним із застосувань комп’ютерної фізики в енергетиці та медицині. При цьому усе більшого значення набуває візуалізація оброблених результатів як у дослідницьких, так в освітніх цілях.

Треба зазначити, що вивчення математичних моделей фізичних систем за допомогою комп’ютера остається основною складовою частиною моделювання процесів створення зображень.

Після проходження та засвоєння освітньої програми «Комп’ютерна фізика» випускники кафедри інформаційних технологій в фізико-енергетичних системах отримують фундаментальні та прикладні знання в галузях моделювання процесів в фізичних та енергетичних системах, комп’ютерної візуалізації та обробки даних, обчислювальної фізики. Аналіз працевлаштування випускників за останні роки свідчить про зростання потреб у наших спеціалістах не тільки у спеціалізованих науково-дослідних установах, але й у комерційних структурах. За бажанням випускники можуть продовжувати навчання в магістратурі Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. В результаті навчання студенти оволодіють такими фаховими компетенціями:

— знання сучасних уявлень про основні теоретичні чи експериментальні методи проведення наукового дослідження фізичних об’єктів та технологічного процесу їхнього створення

— здатність використовувати чисельні методи для наближеного розв’язання прикладних задач,

— здатність до використання фізико-математичних знань для обробки зображень

— здатність володіти навичками роботи з комп’ютером на рівні продвинутого користувача, використовувати інформаційні технології та інтернет-ресурси для розв’язання теоретичних експериментальних і прикладних завдань у галузі професійної діяльності

На цей час викладачами факультету викладаються такі дисципліни, пов’язані з обробкою, зображень в енергетиці, фізиці та медицині:

— Обробка масивів даних;

— Об’єктно-орієнтоване програмування у фізиці;

— Комп’ютерне керування фізичними експериментами і технологічними процесами в енергетиці та медицині;

— Основи теплової візуалізації та спеціальна лабораторія з теплової візуалізації

— Комп’ютерний експеримент в фізиці

Крім того, розроблені програми і методичні матеріали для викладання цілої низки нових дисциплін, пов’язаних з використанням інформаційних систем та обробки зображень в медицині та енергетиці:

— Фізичні основи формування зображень

— Застосування складних алгоритмів при обробки зображень

— Формування та обробка тривимірних зображень

Розробка нових методів обробки експериментальних даних, зокрема зображень є однією з самою затребуваних задач сучасної науки. Велика кількість дослідницьких груп по всьому світу розробляють нові алгоритми обробки зображень, розвивають та вдосконалюють існуючи методи, створюють прикладні інструменти і впроваджують результати своїх розробок в прикладних пакетах, які знаходять своє застосування в багатьох областях науки, медицини, енергетики та інформатики.