Информационных технологий в физико-энергетических системах

История

Кафедра была основана в 2001 году, одновременно с основанием физико-энергетического факультета.

Интеллектуальным ядром информационных технологий в период формирования информационного общества является математическое моделирование, которое можно рассматривать как один из методов познания реального мира. Под математическим моделированием понимают адекватную замену исследуемого физического явления или процесса соответствующей математической моделью и ее дальнейшее изучение методами вычислительной математики с применением средств современной вычислительной техники. Сейчас математическое моделирование и вычислительный эксперимент стали составными частями общих подходов, характерных для современных информационных технологий. Практическая реализация возможностей математического моделирования и вычислительного эксперимента существенно повышает эффективность научных исследований и инженерных разработок, позволяет сократить затраты времени и средств на использование передовых достижений физики, химии, механики и других фундаментальных наук.

Современное состояние использования информационных технологий для обработки экспериментальных данных в прикладной физике

Разработка новых методов обработки экспериментальных данных, в частности изображений является одной из самых востребованных задач современной науки. Большое количество исследовательских групп по всему миру разрабатывают новые алгоритмы обработки изображений, развивают и совершенствуют существующие методы, создают прикладные инструменты и внедряют результаты своих разработок в прикладных пакетах, которые находят свое применение во многих областях науки, медицины, энергетики и информатики.

Теоретические знания и практические навыки работы с применением современных компьютерных технологий в области обработки изображений теперь является необходимым условием для проведения успешных исследований сложных физических, технических и энергетических систем. При этом роль компьютерной техники не сводится только к проведению сложных и громоздких вычислений, например, вычислений интегралов или численного решения дифференциальных уравнений.

Еще одним неоспоримым преимуществом компьютерных методов является возможность проведения вычислительных экспериментов, моделирующих проектируемые исследовательские или промышленные установки, позволяя тем самым не только определить характеристики и параметры будущих установок, но и сэкономить время и уменьшить финансовые расходы.

Отдельной значительной областью применения компьютерных технологий является компьютерное обеспечение физических исследований и управления физическими процессами в различных технических приложениях. Программируемая электроника позволяет проводить автоматический сбор данных, управлять системами и механизмами с высокой эффективностью, решая, например, в энергетических устройствах, проблему повышения коэффициента полезного действия.

Обработка и анализ данных эксперимента также является одним из приложений компьютерной физики в энергетике и медицине. При этом все большее значение приобретает визуализация обработанных результатов как в исследовательских, так в образовательных целях. Надо отметить, что изучение математических моделей физических систем с помощью компьютера остаётся основной составляющей частью моделирования процессов создания изображений.

Принципиально важно то, что математическое моделирование позволило объединить формальное и неформальное мышление и естественно сочетать способность ЭВМ «во много раз быстрее, точнее и лучше человека делать формальные, арифметические операции, отслеживать логические цепочки с удивительными свойствами человеческого интеллекта — интуицией, способностью к ассоциациям тому подобное». Не менее важно и то, что современные средства отображения информации дают возможность вести с ЭВМ диалог: анализировать альтернативы, проверять предположения, экспериментировать с математическими моделями.

Абитуриенту — уникальная образовательная программа «Компьютерная физика»

В этом году объявлен набор студентов на бакалавриат и двухлетнюю магистратуру по образовательной программе «Компьютерная физика».

Направлениями деятельности кафедры в рамках этой программы является разработка и развитие управляющих систем в энергетических комплексах, математическое и компьютерное моделирование процессов энергопреобразования и работы энергетических систем, обработка данных в энергетике, физике и медицине.

Кафедра предлагает уникальное сбалансированное преподавание математических, физических дисциплин и дисциплин по программированию. Направления подготовки и программы курсов разработаны в тесном сотрудничестве с ведущими фирмами-разработчиками программного обеспечения.

Обучение происходит по двум образовательным программам: «Информационные технологии в физико-энергетических системах» и «Компьютерная физика». За фактически десятилетний период деятельности факультета преподавателями кафедры накоплен богатый опыт преподавания дисциплин, связанных с математическим моделированием, вычислительным экспериментом, а также целым рядом дисциплин, связанных с обработкой массивов данных, в частности, изображений в физике, медицине и энергетике

Учебная работа

В настоящее время преподавателями факультета преподаются такие дисциплины, связанные с обработкой, изображений в энергетике, физике и медицине:

– Обработка одномерных, двумерных и многомерных массивов данных;

– Параллельные вычисления и их применение в физике;

– Объектно-ориентированное программирование в физике;

– Методы вычислительного эксперимента;

– Компьютерное управление физическими экспериментами и технологическими процессами в энергетике и медицине;

– Основы тепловой визуализации и специальная лаборатория по тепловой визуализации

– Компьютерный эксперимент в физике

Кроме того, разработаны программы и методические материалы для преподавания целого ряда новых дисциплин, связанных с использованием информационных систем и обработки изображений в медицине и энергетике:

– Физические основы формирования изображений

– Методы обработки изображений, обработки сигналов и распознавания образов

– Основы медицинской визуализации и лаборатория рентгеновской визуализации

– Применение сложных алгоритмов при обработке изображений

– Основы автоматической диагностики и распознавания образов

– Формирование и обработка трехмерных изображений

– Телемедицина и сетевые технологии

Анализ трудоустройства выпускников за последние годы свидетельствует о росте потребностей в наших специалистах не только в специализированных научно-исследовательских учреждениях, но и в коммерческих структурах. По желанию выпускники могут продолжать обучение в аспирантуре Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина или ИПМаш НАН Украины.

Наука

Основным научным направлением кафедры является математическое моделирование физических полей и вычислительные методы.

Научные исследования на кафедре ведутся в таких отраслях современной науки:

– моделирование физических явлений и сложных процессов, поведение распределенных динамических систем;



– обработка изображений, распознавания объекта в условиях сильных помех;



– системы сбора и обработки информации;



– оптимизация технологических процессов. диагностика и управление сложными системами;



– теоретические исследования сложных квантовых и классических гидродинамических систем, в частности, сверхтекучего гелия и его растворов.



Основным научным направлением кафедры является математическое моделирование физических полей и вычислительные методы.

Персональный состав кафедры

Сегодня на кафедре работает 16 человек, в том числе 11 преподавателей, среди них 2 доктора физико-математических наук, 2 доктора технических наук, 2 кандидата технических наук, 3 кандидата физико-математических наук и 2 старших преподавателя