«Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 230100 ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Магистерская программа Системы мультимедиа и компьютерная графика Квалификация ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Новосибирский государственный университет» (НГУ)

Факультет информационных технологий

Утверждаю:

Ректор

_ «»200 г.

Номер внутривузовской регистрации Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 230100 «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА»

Магистерская программа «Системы мультимедиа и компьютерная графика»

Квалификация (степень) Магистр Разработка выполнена в рамках реализации Программы развития НИУ-НГУ Новосибирск

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения 1.1. Основная образовательная программа (ООП) магистратуры (магистерская программа) реализуемая вузом по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» и профилю «Системы мультимедиа и компьютерная графика»

1.2. Нормативные документы для разработки магистерской программы по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника»

1.3. Общая характеристика магистерской программы 1.4 Требования к уровню подготовки, необходимому для освоения магистерской программы 2. Характеристика профессиональной деятельности выпускника магистерской программы 2.1. Область профессиональной деятельности выпускника 2.2. Объекты профессиональной деятельности выпускника 2.3. Виды профессиональной деятельности выпускника 2.4. Задачи профессиональной деятельности выпускника 3. Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в результате освоения магистерской программы 4. Документы, регламентирующие содержание и организацию образовательного процесса при реализации магистерской программы 4.1. Календарный учебный график 4.2. Учебный план подготовки магистра 4.3. Рабочие программы учебных курсов, предметов, дисциплин (модулей) Приложения 1. Общие положения 1.1. Основная образовательная программа магистратуры (далее – магистерская программа) «Системы мультимедиа и компьютерная графика», реализуемая в ГОУ ВПО НГУ по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника», представляет собой систему документов, разработанную и утвержденную высшим учебным заведением самостоятельно с учетом требований рынка труда на основе федерального государственного образовательного стандарта по соответствующему направлению подготовки высшего профессионального образования (ФГОС ВПО), а также с учетом рекомендованной примерной основной образовательной программы.

Магистерская программа регламентирует цели, ожидаемые результаты, содержание, условия и технологии реализации образовательного процесса, оценку качества подготовки выпускника по данному направлению подготовки и включает в себя: учебный план, рабочие программы учебных курсов, предметов, дисциплин (модулей) и другие материалы, обеспечивающие качество подготовки обучающихся, а также программы практик, календарный учебный график и методические материалы, обеспечивающие реализацию соответствующей образовательной технологии.

1.2. Нормативные документы для разработки магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика»

Нормативную правовую базу разработки данной магистерской программы составляют:

Федеральные законы Российской Федерации: «Об образовании» (от 10 июля 1992 г. №3266-1) и «О высшем и послевузовском профессиональном образовании» (от августа 1996 г. №125-ФЗ);

Типовое положение об образовательном учреждении высшего профессионального образования (высшем учебном заведении), утвержденное постановлением Правительства Российской Федерации от 14 февраля 2008 г. №71;

Федеральный государственный образовательный стандарт по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника», высшего профессионального образования (магистратура), утвержденный приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от « 09 » ноября 2009 г. № 554.

Нормативно-методические документы Минобрнауки России;

Примерная основная образовательная программа (ПрООП ВПО) подготовки магистров по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана, утвержденная 25 января 2010 г. (носит рекомендательный характер);

Устав вуза Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет» (НГУ).

1.3. Общая характеристика магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика» по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» в ГОУ ВПО НГУ.

Система мультимедиа (СММ) – это компьютерная система и технология, обеспечивающие возможность создания, хранения и воспроизведения разнородной информации, включая текст, звук и графику (в том числе движущееся изображение и анимацию). Важной характеристикой мультимедийных систем является высокое качество воспроизведения всех составляющих ее компонент данных, а также возможность их взаимосвязанного или взаимодополняющего использования. Например, сочетания видеоряда с текстом и звуковым сопровождением; звуковых фрагментов музыкального произведения с текстовыми данными об исполняющих его музыкантах и инструментах; изображения художественного произведения с музыкальным фоном и текстом и т.п. Обязательными составными частями минимального комплекта системы мультимедиа помимо ПК являются дисководы CD-ROM, или DVD звуковая карта и стереофоническая система (см. ниже также стандарты MPC ). В последние годы технология мультимедиа нашла широкое применение в разработке Web -страниц и различных Web -приложений.

Основным компонентом продвинутых СММ является графика. Следуя ISO (Международная организация по стандартизации) рассмотрим следующее определение компьютерной графики (КГ) в широком смысле: компьютерная графика – это методы и средства для преобразования ДАННЫХ в (и из) ГРАФИЧЕСКИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ посредством КОМПЬЮТЕРА. Под данными понимается вс, что может быть представлено в компьютере: массивы чисел, геометрия сцен и деталей, геометрические представления белков и ДНК, и т. Д. Все большее число областей человеческой деятельности переводятся в цифровой формат, т. е. формируется математическая или компьютерная модель, описываемая цифровым форматом, и, таким образом, становятся объектом КГ. Это определение характеризует три основные части КГ:

совокупностью методов и алгоритмов представления данных в графическом виде.

Именно это направление и понимается как компьютерная графика в узком смысле ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ фокусируется на методах и алгоритмах РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ – это область разработки методов и алгоритмов получения математических и компьютерных моделей На практике часто это изображение картинной информации, генерируемой ЭВМ и человеко-машинное взаимодействие, которое может модифицировать это изображение.

В заключение можно сказать, что компьютерная графика это основной элемент базиса, на основе которого строится система мультимедиа.

1.3.1. Целью магистерской программы является подготовка элитных специалистов для научно-исследовательской, проектно-конструкторской и педагогической деятельности в областях с интенсивной деятельностью по разработке и применению современных информационных технологий на основе фундаментального образования, позволяющего выпускникам быстро адаптироваться к меняющимся потребностям общества.

ООП магистратуры имеет своей целью развитие у студентов личностных качеств и формирование общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по данному направлению подготовки.

Выпускники магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика» должны быть способны:

на пользовательском уровне квалифицированно использовать современные мультимедийные и графические аппаратные и программные средства для достижения оптимальной гибкости и функциональности в предметной области;

как разработчик-исследователь проводить научные исследования и по их результатам создавать и внедрять:

o новые архитектурные решения для мультимедийных и графических систем o новые методы графического представления данных из предметной области и реализующие их алгоритмы для расширения функциональности и гибкости мультимедийных и графических систем осуществлять преподавательскую деятельность в высших учебных заведениях, организовывать обучение и способствовать повышению квалификации в коллективах разработчиков;

активно участвовать в информатизации жизни общества;

работать в рамках правовых и этических норм профессиональной деятельности, отвечать за социальные последствия своей деятельности;

непрерывно развивать свои профессиональные компетенции в течение жизни, успешно действовать в постоянно изменяющейся среде;

самообучаться, осваивать, генерировать и распространять новые знания.

1.3.2. Срок освоения магистерской программы Нормативный срок освоения ООП (для очной формы обучения), включая последипломный отпуск, составляет 2 года.

1.3.3. Трудоемкость магистерской программы 120 зачетных единиц Общая трудоемкость освоения основной образовательной программы (в зачетных единицах)1 и соответствующая квалификация (магистр) приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сроки, трудоемкость освоения ООП и квалификация (степень) выпускника 1.4. Требования к уровню подготовки, необходимому для освоения магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика»:

Лица, имеющие диплом бакалавра и желающие освоить данную магистерскую программу, зачисляются в магистратуру по результатам вступительных испытаний, программы которых разрабатываются вузом с целью установления у поступающего наличия следующих компетенций.

Общекультурные компетенции:

владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

умеет логически верно, аргументированно и ясно строить устную и готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе;

способен находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готов нести за них ответственность;

умеет использовать нормативные правовые документы в своей стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства;

умеет критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков;

Одна зачетная единица соответствует 36 академическим часам.

Трудоемкость основной образовательной программы по очной форме обучения за учебный год равна зачетным единицам.

осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности;

способен анализировать социально значимые проблемы и процессы ;

использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

осознает сущность и значение информации в развитии современного владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;

имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией;

способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

владеет одним из иностранных языков на уровне не ниже разговорного;

владеет основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных владеет средствами самостоятельного, методически правильного использования методов физического воспитания и укрепления здоровья, готов к достижению должного уровня физической подготовленности для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности.

Профессиональные компетенции:

проектно-конструкторская деятельность:

разрабатывать бизнес-планы и технические задания на оснащение отделов, лабораторий, офисов компьютерным и сетевым оборудованием;

осваивать методики использования программных средств для решения практических задач;

разрабатывать интерфейсы "человек - электронно-вычислительная машина";

разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных;

проектно-технологическая деятельность:

разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования;

научно-исследовательская деятельность:

обосновывать принимаемые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности;

готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований в виде статей и докладов на научно-технических конференциях научно-педагогическая деятельность:

готовить конспекты и проводить занятия по обучению сотрудников применению программно-методических комплексов, используемых на предприятии;

монтажно-наладочная деятельность:

участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов;

сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем;

монтажно-наладочная деятельность:

инсталлировать программное и аппаратное обеспечение для информационных и автоматизированных систем.

2. Характеристика профессиональной деятельности выпускника магистерской программы "Системы мультимедиа и компьютерная графика" 2.1. Область профессиональной деятельности выпускника Область профессиональной деятельности выпускника включает:

ЭВМ, системы и сети;

Автоматизированные системы обработки информации и управления;

Системы автоматизированного проектирования и информационной поддержки Программное обеспечение автоматизированных систем;

Методы и системы мультимедиа и компьютерной графики;

Программное обеспечение систем автоматизированного проектирования, систем виртуальной реальности, компьютерных игр и тренажеров, систем био-информатики, искусственного интеллекта, географических информационных систем (ГИС).

2.2. Объекты профессиональной деятельности выпускника Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

Автоматизированные системы обработки информации и управления;

Системы автоматизированного проектирования и информационной поддержки жизненного цикла промышленных изделий;

Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем (программы, программные комплексы и системы);

Математическое, информационное техническое, лингвистическое, программное, эргономическое, организационное и правовое обеспечение перечисленных систем;

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ;

Современные алгоритмы визуализации данных и рендеринга геометрических объектов и пространственных сцен, эффективные структуры данных, технические и программные средства ввода и взаимодействия человек-ЭВМ, архитектуры современных графических процессоров, структура и состав мультимедийных систем, систем виртуальной реальности.

2.3. Виды профессиональной деятельности выпускника Магистр по направлению подготовки «Системы мультимедиа и компьютерная графика» готовится к следующим видам профессиональной деятельности:

Проектно-конструкторская деятельность;

Проектно-технологическая деятельность;

Научно-исследовательская деятельность;

Научно-педагогическая деятельность;

Организационно-управленческая деятельность.

Магистр по направлению подготовки «Системы мультимедиа и компьютерная графика»

может занимать должности:

Специалист по информационным системам, Менеджер информационных технологий, Специалист по информационным ресурсам.

требующие высшего образования в соответствии с законами РФ.

2.4. Задачи профессиональной деятельности выпускника Магистр по направлению подготовки «Системы мультимедиа и компьютерная графика» должен быть подготовлен к решению профессиональных задач в соответствии с профильной направленностью магистерской программы и видами профессиональной деятельности:

Научно-исследовательская деятельность Разработка рабочих планов и программ проведения научных исследований и технических разработок, подготовка отдельных заданий для исполнителей.

Сбор, обработка, анализ и систематизация научно-технической информации по теме исследования, выбор методик и средств решения задачи.

Применение методов компьютерной графики при анализе реальных процессов и объектов с целью нахождения эффективных решений общенаучных и прикладных задач широкого профиля.

Развитие математической теории и математических методов компьютерной графики.

Разработка математических моделей исследуемых процессов и изделий.

Разработка методик проектирования новых процессов и изделий.

Разработка методов автоматизации принятия решений.

Организация проведения экспериментов и испытаний, анализ их результатов.

Подготовка научно-технических отчетов, обзоров, публикаций по результатам выполненных исследований.

Научно-педагогическая деятельность (дополнительно к задачам научноисследовательской деятельности) Выполнение педагогической работы на кафедрах ВУЗов на уровне ассистента.

Подготовка и проведение учебных курсов в рамках направления «Информатика и вычислительная техника» под руководством профессоров и опытных доцентов.

Разработка методических материалов, используемых студентами в учебном процессе.

Проектно-конструкторская деятельность Подготовка заданий на разработку проектных решений.

Разработка проектов автоматизированных систем различного назначения, обоснование выбора аппаратно-программных средств автоматизации и информатизации предприятий и организаций.

Концептуальное проектирование сложных изделий, включая программные комплексы, с использование средств автоматизации проектирования, передового опыта разработки конкурентоспособных изделий.

Выполнение проектов по созданию программ, баз данных и комплексов программ автоматизированных информационных систем.

Разработка и реализация проектов по интеграции информационных систем в соответствии с методиками и стандартами информационной поддержки изделий включая методики и стандарты документооборота, интегрированной логистической поддержки, оценки качества программ и баз данных, электронного бизнеса.

Проведение технико-экономического и функционально-стоимостного анализа эффективности проектируемых систем.

Разработка методических и нормативных документов, технической документации, а также предложений и мероприятий по реализации разработанных проектов и программ.

Проектно-технологическая деятельность Проектирование и применение инструментальных средств реализации программаппаратных проектов.

Разработка методик реализации и сопровождения программных продуктов.

Разработка технических заданий на проектирование программного обеспечения для средств управления и технологического оснащения промышленного производства и их реализация с помощью средств автоматизированного проектирования.

Тестирование программных продуктов и баз данных.

Выбор систем обеспечения экологической безопасности предприятия.

Организационно-управленческая деятельность.

Организация работы коллектива исполнителей, принятие исполнительских решений в условиях спектра мнений, определение порядка выполненных работ.

Поиск оптимальных решений при создании продукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты.

Профилактика производственного травматизма, профессиональных заболеваний, предотвращения экологических нарушений.

Подготовка заявок на изобретения и промышленные образцы.

Организация в подразделениях работы по совершенствованию, модернизации, унификации компонентов программного, лингвистического и информационного обеспечения и по разработке проектов стандартов и сертификатов.

Адаптация современных версий систем управления качеством к конкретным условиям производства на основе между народных стандартов.

Подготовка отзывов и заключений на проекты, заявки, предложения по вопросам автоматизированного проектирования.

Поддержка единого информационного пространства планирования и управления предприятием на всех этапах жизненного цикла производимой продукции.

Проведение маркетинга и подготовка бизнес-планов выпуска и реализации перспективных и конкурентоспособных изделий.

3. Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в результате освоения магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика»

Результаты освоения ООП магистратуры определяются приобретаемыми выпускником компетенциями, т.е. его способностью применять знания, умения и личностные качества в соответствии с задачами профессиональной деятельности. В результате освоения магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика» выпускник должен обладать следующими компетенциями.

3.1. Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

способен совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к профессиональной деятельности (ОК-2);

способен свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством использует на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом (ОК-4);

способен проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности (ОК-5);

способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности способен к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ОК-7).

3.2. Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

научно-исследовательская деятельность:

применять перспективные методы исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий (ПК-1);

научно-педагогическая деятельность (дополнительно к задачам научноисследовательской деятельности):

на основе знания педагогических приемов принимать непосредственное участие в учебной работе кафедр и других учебных подразделений по профилю направления «Информатика и вычислительная техника» (ПК-2);

проектно-конструкторская деятельность:

разрабатывать и реализовывать планы информатизации предприятий и их подразделений на основе Web- и CALS-технологий (ПК-3);

формировать технические задания и участвовать в разработке аппаратных и/или программных средств вычислительной техники (ПК-4);

выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления и проектирования объектов автоматизации (ПК-5);

проектно-технологическая деятельность:

применять современные технологии разработки программных комплексов с использованием CASE-средств, контролировать качество разрабатываемых программных продуктов (ПК-6);

организационно-управленческая деятельность:

организовывать работу и руководить коллективами разработчиков аппаратных и/или программных средств информационных и автоматизированных систем (ПК-7).

3.3. Выпускник должен обладать следующими профессиональными специальными компетенциями (ПСК):

Знать историю развития компьютерной графики, современные алгоритмы визуализации данных и геометрических объектов, эффективные структуры данных, технические и программные средства ввода и взаимодействия человек-ЭВМ, архитектуру современных графических процессоров, структуру и состав мультимедийных систем и систем виртуальной реальности (ПСК-1).

Знать классические алгоритмы и структуры данных для решения задач вычислительной геометрии на плоскости и в пространстве (ПСК-2).

Знать методы представления динамического поведения пространственной сцены (ПСК-3).

Знать современные методы, алгоритмы и средства визуализации графовых моделей, владеть навыками реализации программных систем, их использующих (ПСК-4).

Знать цветовые модели, стандарты на представление растровых изображений, в том числе для изображений большого динамического диапазона, основные алгоритмы обработки, сжатия и преобразования изображений (ПСК-5).

Знать архитектуру современных графических процессоров (ПСК-6).

Знать базовую функциональность современных систем автоматизированного проектирования, основы геометрического объемного моделирования, вариационного моделирования на основе конструктивных элементов, методы структурной оптимизации, методы анализа кинематики, динамики и статики деталей и механизмов, основы технологической подготовки производства (включая создание управляющих программ для станков с ЧПУ) и управления данными на протяжении жизненного цикла изделия (ПСК-7).

Знать основные представления данных в графическом виде и алгоритмы их реализующие, наиболее распространенные и представительные по функциональности программные системы графического анализа данных (ПСК-8).

Знать уравнение фотореалистического рендеринга и основные алгоритмы его решения:

рекурсивная трассировка Виттеда, излучательность, метод Монте-Карло; и методы их ускорения (ПСК-9).

Знать современные приемы программирования на графических процессорах различных визуальных эффектов и имитации естественных явлений, требующихся для создания реалистических приложений реального времени (ПСК-10).

Уметь поставить задачу на разработку графического или мультимедийного модуля в составе системы более широкого назначения, определить необходимые технические и программные средства для решения задачи, поставить задачу на исследование и разработку новых алгоритмов (ПСК-11).

Уметь оценивать вычислительную сложность и трудоемкость реализации алгоритмов (ПСК-12).

Уметь доказывать основные теоретические утверждения (ПСК-13).

Уметь выбирать преобразования, обеспечивающие решение конкретной задачи обработки изображения (ПСК-14).

Владеть навыками проведения научных исследований для разработок новых и модификации существующих методов и алгоритмов визуализации данных и геометрических сцен применительно как к новым типам данных, так и к новым техническим устройствам и технологиям разработки (ПСК-15).

Владеть навыками выбора адекватных методов визуализации графовых моделей и соответствующих структур данных при разработке приложений бизнес-аналитики, виртуальной реальности, автоматизированного проектирования (ПСК-16).

Владеть навыками программирования графических алгоритмов на графических процессорах, используя DirectX (ПСК-17).

Владеть навыками работы с изображениями в современных программных системах и разработки специфических подключаемых модулей (ПСК-18).

Владеть навыками подготовки и встраивания специальных модулей (плагины) в широко распространенные системы компьютерной графики, мультимедиа и обработки изображений (ПСК-19).

Владеть навыками проведения численных экспериментов при расчете изображений пространственных сцен (ПСК-20).

Владение методами, языками и моделями представления знаний (ПСК-21).

Владение основами искусственного интеллекта (ПСК-22).

Способность проектировать и разрабатывать интеллектуальные системы (ПСК-23).

4. Документы, регламентирующие содержание и организацию образовательного процесса при реализации магистерской программы «Системы мультимедиа и компьютерная графика»

В соответствии с п.39 Типового положения о вузе и ФГОС ВПО магистратуры по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» содержание и организация образовательного процесса при реализации данной ООП магистратуры регламентируется учебным планом; рабочими программами учебных курсов, предметов, дисциплин (модулей); материалами, обеспечивающими качество подготовки и воспитания обучающихся; программами учебных и производственных практик; годовым календарным учебным графиком, а также методическими материалами, обеспечивающими реализацию соответствующих образовательных технологий.

4.1. Календарный учебный график.

Календарный учебный график приведен в Приложении 1.

4.2. Учебный план подготовки магистра.

Основная образовательная программа магистратуры предусматривает изучение следующих учебных циклов (таблица 2):

общенаучный цикл;

профессиональный цикл;

и разделов:

практики и научно-исследовательская работа;

итоговая государственная аттестация.

Каждый учебный цикл имеет базовую (обязательную) часть и вариативную (профильную), устанавливаемую вузом. Вариативная (профильная) часть дает возможность расширения и (или) углубления знаний, умений, навыков и компетенций, определяемых содержанием базовых (обязательных) дисциплин (модулей), позволяет студенту получить углубленные знания, навыки и компетенции для успешной профессиональной деятельности и (или) обучения в аспирантуре.

№№ Наименование циклов, п/п модулей, дисциплин, практик, НИР студента М.1. Многомерная геометрия ДВ. М.1. Английский язык ДВ. М.2.

САПР ПЗ

ДВ. М.2.

ДВ. исследовательская работа М.4. Итоговая государственная Общая трудоемкость основной образовательной программы Условные обозначения: Л – лекции, С – семинары, ПЗ – практические занятия.

1) Настоящий учебный план составлен в соответствии с ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций примерной основной образовательной программой по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника».

2) Курсовые работы (проекты), текущий контроль и промежуточная аттестации (зачеты и экзамены) рассматриваются как вид учебной работы по дисциплине (модулю) и выполняются в пределах трудоемкости, отводимой на ее изучение.

3) В соответствии с Типовым положением о вузе к видам учебной работы отнесены:

лекции, консультации, семинары, практические занятия, лабораторные работы, контрольные работы, коллоквиумы, самостоятельные работы, научно-исследовательская работа, практики, курсовое проектирование (курсовая работа).

4.3. Рабочие программы учебных курсов, предметов, дисциплин (модулей) Аннотации рабочих программ учебных курсов приведены в Приложении 2.

Автор: д.т.н., профессор Дебелов В.А.

УТВЕРЖДАЮ РЕКТОР МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЛЕНДАРНЫЙ УЧЕБНЫЙ ГРАФИК

_ №_

I. КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА

КУРСЫ

I К Э Э Э Э К Э Э Э Э К К К К К К К К

П П П П П П П П

II К Э Э Э Э К Д Д Д Д Д Д Д Г К К К К К К К К

П П П П П П П П П П П П

Рекомендованные II. СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО БЮДЖЕТУ ВРЕМЕНИ (в неделях)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет»

АННОТАЦИИ РАБОЧИХ ПРОГРАММ УЧЕБНЫХ КУРСОВ,

ПРЕДМЕТОВ, ДИСЦИПЛИН (МОДУЛЕЙ)

230100 «Информатика и вычислительная техника»

Системы мультимедиа и компьютерная графика Цель дисциплины: подготовка магистров к созданию и применению интеллектуальных автоматизированных информационных систем.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Построение моделей представления знаний.

Проектирование и разработка экспертных систем.

Разработка моделей предметных областей.

Дисциплина входит в базовую часть общенаучного цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих профессиональных компетенций: ПК-1, ПК-3, ПК-5, ПК-6, ПСК-21, ПСК-22, ПСК-23.

В результате изучения дисциплины студент должен:

модель представления знаний;

подходы и технику решения задач искусственного интеллекта;

информационные модели знаний;

методы представления знаний;

методы инженерии знаний;

модели методы формализации, автоформализации и представления знаний;

теорию и технологии приобретения знаний, принципы приобретения знаний;

математические модели представления знаний, методы работы со знаниями;

виды систем поддержки принятия решений;

основные понятия, связанные с концепцией системы, основанной на знаниях (интеллектуальная система, база знаний, механизм интерпретации знаний, подсистема объяснения, подсистема приобретения знаний, дедуктивный вывод, прямой и обратный вывод, индуктивный вывод и т. д.);

основные понятия, связанные с нейросетевым подходом к построению интеллектуальных информационных систем (искусственный нейрон, синаптические связи, веса синаптических связей, искусственная нейронная сеть — ИНС, обучение основные понятия и методы мягких вычислений и нечеткого моделирования;

основные понятия и методы семантического представления и излечения информации в сети Интернет, методы разработки и применения онтологий различных предметных разрабатывать модели предметных областей;

разрабатывать методы исследования предметных областей;

выполнять сравнительный анализ разработанных методов;

применять методы представления и обработки знаний для решения научных и прикладных задач.

Владеть навыками:

применения способов формализации интеллектуальных задач;

применения способов работы с базами данных и базами знаний;

применения инструментальных средств и технологий работы со знаниями;

работы с инструментами и методами формального описания проектных решений;

использования базовых принципов и методологий построения информационных систем (ERP, EAM, MRP, CRM, PLM, САПР, АСУ, АОС и т. д.) как систем, основанных на знаниях.

Иметь представление:

об основных моделях формализации знаний: логических, продукционных, фреймовых, семантических сетях, а также о методах представления и извлечения об известных методах и алгоритмах логического вывода на знаниях продукционного типа, стратегии управления ими, а также представлять себе возможные направления их развития.

Основные разделы и темы курса:

Раздел 1. Введение в область ИИ Область ИИ.

Этапы развития и основные направления ИИ.

Раздел 2. Экспертные системы Понятие экспертной системы.

Структура ЭС.

Классификации ЭС.

Коллектив разработчиков ЭС.

Подходы к созданию ЭС.

Методы извлечения знаний.

Машина вывода ЭС.

Представление неопределенности знаний в ЭС.

Компонента объяснения ЭС.

Гибридные ЭС.

Раздел 3. Системы поддержки принятия решений Представление процесса принятия решений.

Эволюция информационных систем.

Определение систем поддержки принятия решений.

Разработка систем поддержки принятия решений.

Мягкие вычисления.

Нечеткое моделирование.

Искусственные нейронные сети.

Генетические алгоритмы и эволюционное программирование.

Гибридные системы.

Раздел 4. Инженерия знаний Методы извлечения и представления знаний.

Онтологии предметных областей. Разработка и применение онтологий.

Семантический Веб. Семантические методы представления, поиска и извлечения информации в Интернете. Введение в предмет визуализации в научных вычислениях.

Цель дисциплины: изучение базовых математических моделей и освоение численных методов решения классических экстремальных задач, а также знакомство с современными направлениями развития методов оптимизации. В целом материал курса ориентирован на умение правильно классифицировать конкретную прикладную задачу, выбирать наиболее подходящий метод решения и реализовывать его в виде алгоритма и программы.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Дать студентам представление об областях применения математического программирования и, в частности, линейного, выпуклого и нелинейного программирования.

Помочь им в изучении симплекс – метода, двойственного симплекс – метода, метода возможных направлений, метода Ньютона, градиентных методов, методов штрафов, метода отсечении Гомори, методов нулевого порядка, метода ветвей и границ, декомпозиции Бендерса, метода Келли.

Научить правильно классифицировать конкретную прикладную задачу, выбирать наиболее подходящий метод е решения и реализовывать его в виде алгоритма и программы.

Дисциплина входит в базовую часть общенаучного цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных компетенций ОК-1, ОК-2, ОК-4 и профессиональных компетенций ПК-1, ПК-5, ПК-6.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

элементы теории сложности для анализа задач математического программирования:

линейного, выпуклого, квадратичного и двухуровневого программирования;

основы теории многогранных множеств;

базовые понятия, основные определения теории экстремальных задач и численные методы решения;

современные подходы к решению задач линейного и выпуклого программирования.

Уметь:

правильно классифицировать прикладную задачу в терминах математического программирования;

выбирать подходящий метод решения задачи и анализировать скорость его сходимости;

профессионально работать с готовыми коммерческими программными продуктами для решения задач линейного и выпуклого программирования.

Владеть навыками:

классическими методами решения задач математического программирования:

методом Ньютона, градиентными методами, методом штрафов, симплекс-методом, методом ветвей и границ;

методами синтеза алгоритмов решения новых классов задач.

Основные разделы и темы курса:

Элементы алгоритмической теории экстремальных задач.

Классификация задач математического программирования.

Необходимые и достаточные условия оптимальности.

Элементы лагранжевой теории двойственности.

Линейное программирование. Численные методы.

Выпуклое программирование. Численные методы.

Нелинейное программирование. Численные методы.

Целочисленное линейное программирование. Численные методы.

Цель дисциплины (курса) "Вычислительная геометрия" – обеспечить систематическое изучение базовых понятий, наиболее важных структур и алгоритмов, используемых при решении геометрических задач на компьютере. Вычислительная геометрия является неотъемлемой частью базиса знаний и навыков, т.е. математических основ, необходимых для решения большинства задач компьютерной графики.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

1. Изучение основных структур представления геометрических данных и алгоритмов решения задач геометрического поиска,.

2. Практическое освоение материала – программирование соответствующих приложений и сравнительный анализ алгоритмов по затратам памяти и времени.

Дисциплина входит в вариативную часть общенаучного цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины базируется на дисциплинах: «Методы оптимизации», «Технология разработки программного обеспечения».

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих профессиональных компетенций: ПК-1, ПСК-2, ПСК-12.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

Основные структуры хранения геометрической информации и представительное множество алгоритмов решения геометрических задач.

Оценки сложности основных алгоритмов и характеристики получаемых результатов.

Границы применимости существующих алгоритмов на практике.

Уметь:

выбирать алгоритмы, наиболее адекватные конкретному приложению;

выбирать структуры данных, позволяющих эффективную реализацию выбранных алгоритмов.

Владеть навыками:

разработки и реализации алгоритмов триангуляции, геометрического поиска, построения выпуклой оболочки, алгоритмов геометрии прямоугольников, применения заметающей линии и дерева отрезков.

Основные разделы курса:

Введение.

Задача триангуляции. Алгоритмы решения задачи, соответствующие структуры Задачи геометрического поиска.

Структуры данных для представления геометрии.

Алгоритм заметающей линии, заметающей плоскости.

Задача построения выпуклой оболочки, открытые и статические алгоритмы.

Геометрия прямоугольников.

Применение дерева отрезков и дерева интервалов.

Задача поиска пересечения луча с примитивами 3D сцены. Организация описания сцены: октодеревья, kd-деревья, сетки, ограничивающие объемы.

Цель дисциплины (курса) "Многомерная геометрия" обеспечить систематическое изучение различных пространств и их аксиоматик, систематизировать терминологию и понятия, которые часто путаются в ряде дисциплин. Во многих случаях такая путаница аксиоматически оправдана, но в ряде случаев она может привести к неверным выводам и результатам. Это достаточно актуально для студентов, собирающихся заниматься теоретическими вопросами. Стоит отметить, что в рамках проективной геометрии обосновываются такие сугубо практические понятия как однородные координаты и преобразования (а это вся реалистическая графика) или неоднородные рациональные Всплайны – математическая форма, применяемая в компьютерной графике для генерации и представления кривых и поверхностей.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

1. Изучение аксиоматик пространств, евклидовой и проективной геометрии.

2. Рассмотреть схожесть и различие задания квадрик в разных аксиоматиках.

3. NURBS и Безье: схожесть и различие при конструировании геометрических форм.

Дисциплина входит в вариативную часть общенаучного цикла образовательной программы магистра, является дисциплиной по выбору. Изучение данной дисциплины тесно связано с дисциплиной "Вычислительная геометрия".

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих профессиональных компетенций: ПСК-2, ПСК-13.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

Аксиоматики, понятия и применимость евклидова, аффинного и векторного пространств.

Понятия проективной геометрии, проективной плоскости, связь с центральным проецированием.

Понятия линейной, билинейной, квадратичной форм. Классификацию квадрик.

Уметь:

Привести однородное уравнение квадрики к каноническому виду определить вид квадрики.

Владеть навыками:

Доказательства теорем и их следствий из евклидовой и проективной геометрий.

Построения NURBS, приближающего дугу окружности.

Основные разделы курса:

Евклидово точечное пространство. Выпуклые многогранники, симплекс, параллелепипед. Определитель Грамма. Движения евклидова пространства.

Аффинные преобразования. Векторное и аффинное пространства.

Квадрики в аффинном и евклидовом точечном пространствах.

Псевдоевклидово пространство.

Проективная геометрия.

Проективная плоскость.

Принцип двойственности.

Проективные координаты и сложное отношение четырех точек прямой.

Проективные квадрики.

Проективные преобразования.

Кривые Безье. Неоднородные рациональные В-сплайны (NURBS).

Цель курса – обеспечить изучение базовых понятий, архитектур графических процессоров, знакомство со средствами программирования на них и освоение их посредством разработки ряда представительных графических приложений на одном из программных интерфейсов.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса Изучение программно-аппаратной архитектуры графических процессоров и языка ассемблера видео-ускорителей.

Практическое освоение материала – программирование ряда достаточно представительных приложений на основе API DirectX 9.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра, является дисциплиной по выбору. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дисциплине "Вычислительная геометрия".

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих профессиональных компетенций: ПСК-3, ПСК-5, ПСК-6, ПСК-17.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: базовые алгоритмы интерактивной компьютерной графики, архитектуру аппаратных графических ускорителей, основные функции DirecX API.

Уметь: применять математический аппарат, используемый в приложениях компьютерной графики, реализовывать алгоритмы компьютерной графики с использованием возможностей программируемого конвейера графического ускорителя.

Владеть навыками:

Написания, отладки и оптимизации ассемблерных программ для графических ускорителей.

Создания интерактивных графических приложений с использованием DirectX API.

Основные разделы курса:

Обзор и сравнение интерфейсов доступа к функциональности графических ускорителей: программных интерфейсов OpenGL, DirectX, CUDA, OpenCL; и языков программирования assembler, Cg, HLSL, GLSL.

Вершинный конвейер видеокарты, вершинные шейдеры.

Реализация локальных моделей освещения Фонга и Блинна.

Пиксельный конвейер видеокарты, пиксельные шейдеры, текстурирование.

Попиксельное освещение, алгоритм Bump-Mapping'а и его модификации.

Фильтрация изображений с помощью видеокарты.

Примы организации данных в интерактивных приложениях виртуальной реальности.

Практическая часть курса ориентирована на закрепление знаний и предполагает самостоятельную реализацию студентами задач следующего типа:

Отрисовка цветного кубика + вращение камеры.

Реализация морфинг-анимации.

Реализация скелетной анимации.

Реализация локальной модели освещения Фонга.

Реализация алгоритма Bump-Mapping'а на сфере.

Реализация фильтров изображений (резкость, размытие, Ч/Б изображение) на графическом ускорителе.

Реализация проекционных теней с помощью stencil-буфера.

Цель дисциплины – развитие у обучаемых общеязыковых и профессиональноориентированных лингвокоммуникативных навыков, а также умений и навыков письменного перевыражения иностранного текста на русском языке в виде полноценного письменного перевода или устного резюме заданного объема.

Задачами дисциплины являются: совершенствование навыков и умений чтения, говорения, письма и перевода, аудирования; овладение лексическим запасом, обеспечивающим эффективную иноязычную коммуникацию в рамках профессиональной деятельности, ознакомление с основами культуры делового общения и ведения профессиональной документации на иностранном языке Данная дисциплина относится к циклу общенаучных дисциплин (вариативная часть, дисциплины по выбору студента) образовательной магистерской программы. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование общекультурных компетенций ОКОК-3.

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

лексический минимум в объеме 4000 учебных лексических единиц общего и терминологического характера (с учетом магистерского «списка» Masters’ Word List);

основные грамматические явления, характерные для профессиональной устной и письменной речи;

основные правила письменного перевода текстов научного и делового стиля на основе приемов перевыражения;

правила речевого бытового и профессионального этикета.

Уметь:

выразить свою точку зрения по актуальному вопросу, приводя необходимые пояснения и аргументы на иностранном языке;

объяснить на иностранном языке суть проблемы и указать противоположной стороне в ходе дискуссии на преимущества и недостатки той или иной позиции;

участвовать в диалоге на профессиональные темы с носителями изучаемого языка, не создавая препятствий языкового характера;

сделать сообщение по теме научного исследования на иностранном языке;

составить реферат и аннотацию научной статьи по специальности на иностранном составить резюме, заполнить документы на грант, написать план и обоснование исследовательского проекта на иностранном языке;

понимать на слух сообщения на профессиональные темы;

читать литературу по специальности на иностранном языке с целью общего понимания текста либо с целью извлечения необходимой информации;

переводить литературу по специальности на иностранном языке, показывая полное и точное понимание профессиональной проблемы.

Владеть:

основными правилами написания (составления) связного текста;

навыками использования разного стиля (обиходно-литературный, официальноделовой и научный) в письменной и устной формах.

Основные разделы и темы курса:

Чтение и перевод английской научно-технической литературы.

Элементы синтаксического и текстового анализа (в рамках разграничения и опознания разностилевых компонентов, обозначенных выше):

• основные структуры простого предложения;

• базовая структура сложносочиненного предложения;

• основные структуры сложноподчиненного предложения;

• конструкции с неличными формами глагола (причастие I; причастие II; причастные обороты, герундий; герундиальные обороты; инфинитив; инфинитивные обороты);

• модальные глаголы и их эквиваленты, • употребление основных пунктуационных знаков в английском предложении (запятая, точка с запятой, двоеточие, дефис, тире, скобки).

Чтение и обсуждение английской научно - технической литературы.

Работа с текстами и упражнениями по тексту, взятыми из учебников, или разработанных преподавателями на базе материалов из дополнительных аутентичных источников, ведение диалогов и участие в дискуссиях на темы по специальности Деловой английский.

Основы деловой переписки; составление резюме и CV; ключевые черты эффективной презентации/научного доклада; практика составления презентаций.

Реферирование английской научно-технической литературы Изучение правил составления аннотации, конспекта, резюме и краткого содержания научных статей, а также развитие умения анализировать информацию.

Целью курса является ознакомление с основными проблемами и концепциями современной философии науки, философии языка и социальной философии. Курс лекций расчитан на магистрантов, обучающихся по негуманитарной специальности. Курс разделен на два семестра. В первом семестре основное внимание уделено современным философским подходам к анализу научной теории, применению философии для критики текста, пояснению базовых понятий и методов новейшей философии. Во втором семестре внимание сосредоточено на проблемах социальной философии и политической теории.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Провести анализ основных проблем современной философии науки, философии языка и социальной философии. Показать взаимозависимость проблематики различных областей философии. Продемонстрировать различные подходы к решению философских проблем.

Сформулировать базовые философские понятия, используемые для анализа научной теории и текста. Дать студентам представление о применении философских идей в современном обществе, зависимости между общественно-политическими отношениями и их отражением в социально-философских воззрениях.

Научить самостоятельно анализировать сложный профессиональный текст при помощи средств современной философии. Дать представления о многообразии современных философских подходов к исследованию естественных и искусственных языков. Дать базовые гумманитарные сведения о современных социально-философских и политологических воззрениях. Показать роль философии в формировании общественно-политических структур.

Дисциплина входит в вариативную часть общенаучного цикла основной образовательной программы магистратуры по направлению подготовки

«ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА».

Изучение данной дисциплины базируется на дисциплинах: «История», «Когнитивная психология», «Экономика», «Методология ИТ исследования», «Философия» (для бакалавров).

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных и профессиональных компетенций:

В результате изучения дисциплины студент должен:

- основные подходы современной философии науки и философии языка;

- основные проблемы современной философии и методы их решения;

- роль философии в развитии научной теории, производственной и общественной практики, формировании общественных отношений;

- содержание современных концепций в области философии науки и техники, философии языка, философии информатики, социальной философии и политической теории;

- применять современные философские концепции для анализа сложных текстов;

- анализировать значение понятий, составлять понятийный аппарат предметной области, устанавливать смысловые и структурные связи между терминами, применяемыми в различных областях профессиональной деятельности;

- базовыми представлениями в области философии науки, философии языка, социальной философии;

- философскими методами анализа текста Основные разделы курса:

Современная философия: основные разделы философии, направления философских исследований, области применения философии, взаимосвязь философии с научной теорией и практической деятельностью. Предмет и метод философии науки. Основные этапы развития философии науки.

Философия науки в рамках позитивистского подхода. Возникновение позитивизма в XIX в, четыри этапа развития позитивизма. Классический позитивизм. Эмпириокритицизм.

Неопозитивизм (логический позитивизм) – проблема демаркации научной теории, определение понятий «истины» и «доказательства» в науке, анализ структуры научной теории и терминологического аппарата. Соотношение эмпирического и теоретического знания в философии позитивизма. Кризис неопозитивизма. Критический рационализм, постпозитивизм. Историко-научный подход в философии.

Философия науки в рамках марксистского подхода. Особенности марксисткой философии.

Воззрения на стуктуру научного знания и роль науки в жизни общества в философии марксизма. Роль онтологии в философии науки (сопоставление позитивистской и марксистской точек зрения). Научная онтология диалектического материализма.

Современное состояние материалистической диалектики.

Лингвистические исследования в философии. Основные вопросы философии языка.

Развитие философии языка в конце XIX – начале ХХ вв. Лингвистический поворот.

Логический атомизм. Философские концепции Л. Витгенштейна – «ранний» и «поздний»

Витгенштейн. Аналитическая философия. Философия искусственных языков. Влияние идей Витгенштейна на появление языков программирования. Философия естественного языка, ее применение в современных информационных технологиях.

Философия языка в СССР. Концепция Выгодского-Лурия, ее значение для философии языка. Философия сознания – сопоставление советских и западных концепций. Применение психолингвистических знаний в современной философии, науке, ИТ-индустрии.

Современная философия языка. Лингвистические деревья Н. Хомского, генеративная грамматика и разработка языков высокого уровня в программировании. Философия языка в современном Китае. Специфика логографических языков с точки зрения философского анализа текстов.

Социальная философия: определение базовых понятий, роль социальной философии в жизни общества, основные направления современной социальной философии.

Сопоставление естественнонаучного и гуманитарного знания. Структура общества и ее отражение в философской теории. Политико-иделогические концепции ХХ в, их современное состояние. Философия истории, социальная этика, философия права.

Современное общество с точки зрения социальной философии. Социально-политические теории XIX-XX вв. Кризис классических социально-философских идей в конце ХХ в.

Вызовы современного общества и их осмысление философами. Современные философские дискуссии по общественно-политическим проблемам.

Семинарские занятия включают обсуждение философских текстов, предварительно прочитанных студентами в ходе самостоятельной подготовки.

Целью дисциплины является знакомство с современными формальными методами разработки программных систем.

Задачи дисциплины: разъяснение положительных и отрицательных сторон применения формальных методов при разработке программных систем; обзор и сравнительный анализ различных формальных языков и нотаций; анализ способности формальных методов обеспечить качество создаваемых программных систем.

Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла образовательной магистерской программы. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование общекультурных компетенций: ОКОК-2, ОК-4, ОК-7; и профессиональных компетенций: ПК-1, ПК-4, ПК-5, ПК-6.

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать: ключевые преимущества и ограничения, связанные с применением современных методов распределенных вычислений в технологическом процессе.

Уметь: оценивать целесообразность применения конкретных методов при разработке конкретных систем.

Владеть:

представлением о современных методах распределенных вычислений.

Основные разделы и темы курса:

Введение. Глобальная интеграция ресурсов – основная задача автоматизации на современном этапе. Примеры глобальных распределнных приложений. Современные принципы разработки распределнных систем.

Математические основы инженерии распределнных систем. Формализация коммуникационного времени. Шаблоны проектирования. Компонентное проектирование. Языки описания архитектуры (Architecture Description Languages, Моделирование и верификация физического уровня распределнной системы.

Оценка производительности систем. Модели вычислений. Статистические методы анализа потоков данных.

Инженерия данных в распределнных системах. Классификация систем, управляемых данными. Метаданные и стандарт Dublin Core. Инициатива Semantic Web. Языки RDF и OWL.

Организация совместной работы ресурсов. Шаблоны проектирования рабочих процессов. Языки управления рабочими процессами (Workflow Management Languages, WfML). Технология Web Service Orchestration, язык BPEL4WS.

Инженерия систем реального времени. Распределнные системы реального времени, SCADA-системы. Синхронный (synchronous) подход к моделированию систем реального времени. Языки Lustre и Esterel.

Концепция программного агента. Требования к агентам. Мультиагентные системы (multiagent systems), языки взаимодействия агентов. Автономные вычисления (autonomic computing).

Веб-интерфейс распределнных приложений. Интеграция доступа к гетерогенным информационным ресурсам. Архитектура портала. Технологические платформы создания порталов.

Технологии Grid. Основные требования к Grid-системам. Три стадии развития Gridтехнологий: интеграция аппаратных ресурсов, интеграция служб, адаптивная интеграция.

Архитектура Grid-систем. Формальный подход к проектированию Grid-систем.

Открытая архитектура Grid-служб (Open Grid Service Architecture, OGSA).

Основные компоненты интеграционного слоя Grid-систем. Платформа Globus Toolkit. Средства управления ресурсами и данными в Grid-среде. Grid-порталы. Обзор технологических платформ Grid-систем.

Технологический процесс разработки глобальных распределенных систем.

Принципы моделирования системы. Многомерная декомпозиция. Реализация путем интеграции гетерогенных компонентов.

Цель дисциплины – ознакомление с современными языками программирования, их классификацией и областями их применения; освоение различных методов абстрагирования, обеспечения модульности и других аспектов проектирования программных систем;

повышение профессиональной эрудиции.

Для достижения поставленных целей выделяются следующие задачи дисциплины:

ознакомить слушателей с возможностями современных динамических языков и областями их применения;

ознакомить с методами функционального и аспектно-ориентированного программирования и проектирования;

ознакомить с элементами метапрограммирования, включая интроспекцию, управляемую кодогенерацию;

дать представление о преимуществах и недостатках различных методах программирования и проектирования, а также о возможностях их комбинированного использования при решении прикладных задач.

Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование общекультурной компетенции ОКи профессиональных компетенций: ПК-11, ПК-12, ПК-14.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

классификацию современных языков программирования по назначению, модели исполнения, парадигмам;

методы абстрагирования и обеспечения модульности, используемых в языках различных классов, преимущества и недостатки этих методов, а также их взаимную совместимость;

методы проектирования программных систем с применением различных парадигм.

Уметь:

самостоятельно осваивать современные языки программирования различных классов;

оценивать возможности языков и систем программирования, и их применимость к решению поставленных задач;

комбинировать различные языки и системы программирования, а также методы проектирования с целью оптимального решения поставленных задач;

расширять существующие языки дополнительными механизмами абстрагирования.

Владеть навыками применения ряда современных функциональных, динамических и аспектно-ориентированных языков, а также соответствующими им методами проектирования.

Основные разделы и темы курса:

Раздел 1. Современные динамические языки Общая классификация языков по назначению и модели исполнения. Общие свойства динамических языков (динамическая типизация, модель трансляции и исполнения).

Язык Ruby: основные конструкции языка, коллекции. Функциональный стиль программирования в Ruby: блоки и замыкания. Итераторы.

Особенности объектной модели Ruby: унифицированность объектного представления, модули и примеси, инкапсуляция. Динамическое изменение классов, элементы MetaObject Protocol (MOP) в Ruby. JRuby и взаимодействие с Java, Java Scripting API.

Регулярные выражения.

Раздел 2. Современные функциональные языки Классификация языков по парадигмам программирования. Функциональное программирование (ФП). Неподвижное состояние объекта как ключевое отличие ФП от ООП. Чистые функции, функции высших порядков. Функции, как объекты первого класса. Лексические контексты, анонимные функции, замыкания. Основные семейства функциональных языков. Историческая связь динамических и функциональных языков.

Общие характеристики семейства языков Lisp: единое представление кода и данных, S-выражения, модель трансляции и исполнения, REPL. Язык Clojure, как современный представитель семейства Lisp: основные структуры языка.

Функциональные возможности Clojure: коллекции, отложенные вычисления, бесконечные структуры данных. Абстрагирование данных с помощью функциональных примитивов (пары, числа Черча). Моделирование времени с помощью потоков. Преимущества и недостатки ФП в сравнении с ООП.

Императивные возможности Clojure. Software Transactional Memory.

Многопоточность. Ссылки, атомы, агенты, виды транзакций. Взаимодействие с Java.

Раздел 3. Элементы метапрограммирования, аспектно-ориентированное программирование Управляемая кодогенерация. Макросы в Lisp (на примере Clojure). Модель исполнения макросов. Макросы, как способ расширения языка.

Понятие о проблемно-специфичных языках (DSL) и языках сценариев. Методы генерации DSL. Символьные вычисления.

Динамические объектные модели. CLOS: обобщенный динамический полиморфизм, обобщенные функции и мультиметоды, вспомогательные методы. Реализация элементов CLOS в Clojure. Интроспекция, введение в MOP.

Сквозная функциональность (cross-cutting concerns), проблема модульности.

Традиционные методы обеспечения модульности в условиях сквозной функциональности. Контекстный полиморфизм. Механизм binding в Clojure, отличия Аспектно-ориентированное программирование (АОП). Понятие аспекта. Язык AspectJ, как аспектное расширение Java. Понятия pointcut и advise. Виды перехвата управления. Расширение существующих классов и интерфейсов. Использование интерфейсов Java, как абстрактных классов. Модель компиляции и исполнения.

Применение АОП в проектирование. Преимущества и недостатки по сравнению с традиционными методами проектирования. Примеры задач, эффективно решаемых с помощью АОП.

"Современные проблемы информатики и вычислительной техники" Основной целью курса является ознакомление с базовыми информационными моделями и освоение методов решения сложных задач, а также знакомство с современными направлениями развития методов применения компьютерных технологий. В целом материал курса ориентирован на умение правильно классифицировать конкретную прикладную задачу, выбирать наиболее подходящий метод решения и реализовывать его в виде алгоритма и программы.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Дать студентам представление об областях применения компьютерных и телекоммуникационных технологий в различных направлениях, включая управление деятельностью, документооброт, науку и образование.

Помочь им в изучении средств и методов решения особо сложных задач, возникающих на стыке современных наукоемких технологий и информатики.

Научить правильно классифицировать конкретную прикладную задачу, выбирать наиболее подходящий метод е решения и реализовывать его в виде алгоритма и Дисциплина входит в базовую часть профессионального цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины основывается на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование общекультурных компетенций ОКОК-2, ОК-4 и профессиональных компетенций: ПК-1, ПК-5, ПК-6.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

элементы теории решения сложных задач на базе современных компьютерных основы информационных технологий;

базовые понятия и основные определения, возникающие в связи с развитием многопроцессорных конфигураций и сетевых технологий;

современнные подходы к применению информационных систем в наиболее важных областях, таких как управление, наука и образование.

Уметь:

правильно классифицировать прикладную задачу в терминах информационных выбирать подходящий метод решения задачи и информационную систему для его реализации;

грамотно работать с готовыми программными продуктами для решения задач информатики в области управления, науки и образования.

Владеть навыками:

классическими методами дистанционного доступа к информационным системам;

методами синтеза алгоритмов решения новых классов задач информатики.

Основные разделы курса:

Раздел 1 Проблемы становления информатики Часть 1 посвящена проблемам становления информатики как науки и ее основным составным частям, а также применению информационных технологий в науке и образовании. Структура информатики как науки – научная дисциплина, изучающая структуру и общие свойства семантической информации, закономерности ее функционирования в обществе, являющейся теоретической базой для информационных технологий, которые часто отождествляют с информатикой.

Информационные (числовые) модели. Понятие о вычислениях. Основные этапы развития вычислительных устройств и моделей. Связь с экономическим развитием общества. Краткий исторический обзор от Аристотеля и Леонардо да Винчи до наших дней. Информационное моделирование. Может ли компьютер затормозить развитие «разума». Стоит ли читать «старые» книги – проблема извлечения «знаний».

Становление вычислительной техники от дифференциальных анализаторов до суперкомпьютеров. «Вычислительные Пионеры».

Становление программирования – парадигмы программирования (объекты или процессы). Информационная вселенная. Информационные модели организации вычислений. Соответствие информационных и математических моделей реального мира. Компьютерная грамматика и арифметика – «критика чистого разума» (следуя Канту). Языки программирования: парадигмы и реалии. Компьютерная грамотность.

Национальные информационные ресурсы. Как далеко можно плести сети. Кто на что влияет: общество и «вычислительные науки».

Кризис информационных технологий. Дом, который построил Джон (фон Нейман).

Что такое «наука информатика» и «образование». Информатика и физика.

Как нам реорганизовать РАБКРИН (почти по Ленину). Что делать или кризис информационного жанра. Информация – данные – знания. Электронные библиотеки, коллекции и системы. Метаданные и схемы данных. Информационное построение окружающего мира – документы в информационном пространстве. Распределенные информационно-вычислительные ресурсы. Назад или вперед к «майнфреймам».

Сетевые «операционные системы». Метаданные и принцип «цифровых библиотек».

Настройка алгоритмов на данные или наоборот.

Раздел 2. Компьютерные технологии в науке Понятие о математическом моделировании.

Волна цунами – общие сведения.

Современные ИКТ в задаче своевременного предупреждения об угрозе цунами.

Методы обработки записей глубоководных гидрофизических станций.

Использование современных архитектур для обработки данных в режиме реального Примеры применения современных ИКТ в науках о Земле, науках о Живом и в образовании.

Актуальные нерешенные задачи.

На примере задачи уменьшения последствий природных катастроф излагаются совокупность элементов современных инфо-коммуникационных технологий, связанных прикладной направленностью.

Раздел 3. Компьютерные технологии в образовании Изучаются методологические основы преподавания информатики, проектирование целей, содержания и технологий реализации образовательного процесса по информатике.

Обсуждается представление образовательного процесса по информатике в виде совокупности взаимосвязанных элементов, с объяснением характера связи между ними, обоснованием на этой основе необходимой структуры концептуально-описательной модели образовательного процесса.

Теории научения и обучения.

Экспертные системы в образовании.

Деятельностный подход к образованию.

Создание учебной обстановки.

Некомерческие линии развития информационных систем.

Методические материалы по информатике и программированию.

Дистанционное и факультативное обучение программистов.

История информатики и ИКТ.

Нерешенные проблемы образовательной информатики.

Цель дисциплины: – ознакомить студентов с задачей создания анимации, методами и подходами к е решению, применению необходимых знаний из вычислительной геометрии и геометрического моделирования: конструирование кривых и поверхностей, модельные и видовые координатные преобразования, построение полигональных сеток. В целом материал курса ориентирован на практическое усвоение основного подхода, базирующегося на: а) иерархической организации объектов сцены – фреймовая сруктура; б) ключевых анимациях фреймов.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

4. Изучение возможностей основных библиотек трехмерной компьютерной графики Direct3D и OpenGL.

5. Изучение основных подходов для описания динамики объектов сцены: фреймовой структуры и сценария поведения фреймов.

6. Практическое освоение материала – программирование динамических трехмерных приложений в среде Windows.

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих профессиональных компетенций: ПСК-1, ПСК-3, ПСК-19.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дисциплинах "Вычислительная геометрия", "Современные проблемы информатики и вычислительной техники", "Технология разработки программного обеспечения".

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

Основные характеристики Direct3D и OpenGL, связанные с выводом геометрической информации (примитивы), с управлением атрибутами примитивов, с организацией динамического приложения в среде Windows.

Понятие локальной модели освещенности.

Понятия морфинга, фрейма, ключевой анимации.

Уметь:

Выполнить декомпозицию сцены, т.е. представить геометрию сцены в виде иерархии фреймов.

Представить динамическое поведение элементов сцены в виде ключевых анимаций фреймов.

Подобрать материал (цвет, материал, текстура) поверхности примитива.

Владеть навыками:

Разработки и реализации динамических трехмерных приложений на основе ключевых анимаций.

Основные разделы курса:

Введение в DirectX и SmogDX/3D. Общие сведения об системе DirectX. Общие сведения об объектно-ориентированной системе SmogDX: сцена (основной объект), камера, порт вывода, мировая система координат, фреймы, модельная система координат, геометрические элементы, источники света, материалы, текстуры, анимации.

Основной объект – сцена Методы класса сцены. Пульс – динамика сцены.

Фреймы в SmogDX/3D. Класс CD3Dframe. Иерархическая структура фреймов.

Управление фреймами на основе однородных преобразований координат. Создание геометрии сцены (полигональные сетки). Окрашивание поверхностей сцены, применение полупрозрачных цветов. Динамика – поступательная и вращательная скорости фрейма. Основные методы класса. Программирование геометрических классов. Создание простейшего приложения.

Материал поверхности. Класс CD3DMaterial. Расчет освещенности в точке в зависимости от материала. Методы класса. Приписывание материала фрейму.

Класс CD3DTexture. Понятие текстуры, текстурные координаты. Виды покрытий.

Текстурирование поверхностей (сеток) сцены. Полигональные сетки и текстуры.

Полигонизация поверхностей. Фактура: текстура, bump mapping. Пирамидальная интерполяция. Выборка: Nearest, Linear, MIPMAP. Текстурные системы координат.

Способы покрытия: flat, cylindrical, spherical, chrome. Пример неверного задания сетки куба для текстурирования.

Декалы или спрайты, класс CD3DDecal. Размещение изображения фона на порту Указание мышью на трехмерные объекты сцены.

Программирование теней.

Виды динамического поведения объектов сцены.

Программирование динамики объектов сцены. Использование скоростей фрейма.

Простейший морфинг – изменение положения вершин в сетках. Класс CD3DAnimation – создание сценариев поведения фреймов.

Ключевая анимация.

Создание сложных динамических приложений.

Инструменты для создания динамических интерактивных приложений в среде Программирование на OpenGL. Совпадающие и различающиеся характеристики OpenGL и и SmogDX или OpenGL и DirectX. Создание динамических приложений на OpenGL в среде Windows.

Цель курса: ознакомить студентов с основными технологиями и приложениями систем мультимедиа и виртуальной реальности, дать базовое представление о мультимедийных коммуникативных средах. Курс нацелен на изучение существующих и перспективных технологий, понимание областей применимости и диапазона возможных решений актуальных задач. В целом материал курса ориентирован на практическое усвоение: студент должен уметь пользоваться современными техниками и инструментами для самостоятельного создания соответствующего мультимедийного продукта, в частности, виртуальной среды.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

1. Изучение теории и алгоритмов представления, генерации, архивирования и передачи мультимедийных данных в различных коммуникативных средах и приложениях.

2. Практическое освоение материала – создание мультимедийных продуктов (сред) как с использованием существующего инструментария, так и при помощи программирования дополнительных модулей и приложений.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины основывается на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дополняет дисциплины "Вычислительная геометрия", "Современные проблемы информатики и вычислительной техники", "Технология разработки программного обеспечения".

Изучение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций ПСК-1, ПСК-11, ПСК-19.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

классификацию современных мультимедийных сред и соответствующих технических средств по назначению, модели исполнения, парадигмам;

основные программные и аппаратные алгоритмы и методы работы с мультимедийными данными, используемыми в различных приложениях, в частности, виртуальных средах, преимущества и недостатки этих методов, а также их взаимную совместимость;

методы создания мультимедийных продуктов в различных предметных и инструментальных парадигмах.

Уметь:

самостоятельно осваивать современные средства создания и использования мультимедийных сред и продуктов;

оценивать возможности соответствующего задачам технологического инструментария, и его применимость к решению поставленных задач;

комбинировать различные подходы и методы, включая элементы программирования, с целью оптимального решения поставленных задач;

расширять, при необходимости, существующие мультимедийные средства дополнительными механизмами генерации, обработки и управления данными.

Владеть навыками:

применения современных методов разработки и использования мультимедийных применения основных технологий подготовки контента для систем виртуальной реальности.

Основные разделы курса:

Введение.

Системы Мультимедиа как основа коммуникационной среды.

Теория информации и мультимедиа, основные понятия.

Генераторы, источники, примники, средства передачи и хранения.

Особенности человеческого восприятия внешней информации, методы человекомашинной коммуникации.

Основы аудио-визуальных коммуникационных средств, основные форматы и представления, стандарты. Трудности объективной оценки параметров.

Интерактивность, автоматическая трансформация представлений. Распознавание.

Системы виртуальной реальности. Объектное и средовое моделирование.

Особенности построения мультимедийных систем реального времени.

Комбинированные виртуальные среды и их применения.

Практические аспекты подготовки контента и использования интерактивных виртуальных сред.

Лабораторный практикум заключается в приобретении навыков создания мультимедийного контента и приложений в среде современных операционных систем, компиляторов и графических библиотек, виртуальных сред, например, Windows, Visual C, Graphical Device Interface или OpenGL, Virtual Presenter.

Дисциплина (курс) "Визуализация графовых моделей" имеет своей целью систематическое изучение базовых понятий, наиболее важных алгоритмов и программных систем, предназначенных для визуализации информации, представленной в виде графов.

Основной целью освоения дисциплины является начальное формирование у студента точки зрения аналитика, способного сделать обоснованный выбор методов, алгоритмов и программных средств для решения задач разного типа, умеющего определить критерии этого выбора и увязать принятые решения в единую систему.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Ознакомление с областями применения методов и средств визуализации информации и классификацией используемых алгоритмов.

Изучение математических основ и сравнительный анализ методов и алгоритмов, применяемых для решения различных подзадач на каждом этапе разработки реальных Ознакомление с реальными приложениями и демонстрация значимости и полезности теоретических результатов, излагаемых в курсе, для решения практических вопросов на уровне создания систем.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины основывается на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дополняет дисциплину "Визуализация в научных вычислениях".

Изучение дисциплины направлено на формирование общекультурных компетенций ОКОК-6 и профессиональных компетенций ПСК-1, ПСК-4, ПСК-8, ПСК-12, ПСК-16.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

основные области, в которых используются методы данного курса;

наиболее важные программные системы;

о проблемах, решаемых при создании программных средств визуализации графовых об основных требованиях, предъявляемых к системам в зависимости от области оценки сложности основных алгоритмов и характеристики получаемых результатов;

способы оптимизации различных целевых функций;

границы применимости существующих алгоритмов на практике.

Уметь:

применять методы и средства визуализации графовых моделей;

выбирать алгоритмы, наиболее адекватные конкретному приложению;

выбирать структуры данных, позволяющих эффективную реализацию выбранных алгоритмов.

Владеть навыками:

разработки алгоритмов, а также реализации программных систем, использующих методы визуализации графовых моделей;

применения методов визуализации графовых моделей в задачах создания интеллектуальных систем, систем био-информатики, защиты информации, бизнесаналитики и бизнес-разведки, виртуальной реальности, автоматизированного проектирования.

Основные разделы курса:

Введение Изображение статических деревьев, алгоритм Рейнгольда-Тилфорда построения поуровневых изображений;

Теоретические оценки качества изображения статических деревьев;

Радиальные и круговые изображения;

Визуализация иерархических структур при помощи методов заполнения пространства;

Интерактивные методы визуализации информации;

Методы визуализации графов, основанные на физических аналогиях;

Поуровневые методы визуализации ориентированных графов;

Методы визуализации составных графов;

Кластеризация графов и визуализация кластеризованных графов;

Цель курса: систематическое изучение базовых понятий в теоретическом и практическом планах и наиболее важных алгоритмов, относящихся к области обработки изображений.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Ознакомление с областями применения систем обработки изображений, типами источников изображений и типами изображений, представлением изображений в компьютерных системах, классификацией алгоритмов.

Изучение математических основ наиболее интересных и важных для приложений алгоритмов обработки изображений и сигналов.

Ознакомление со схемотехническими решениями, применяемыми в системах, допускающих параллельную обработку информации. В частности, ознакомление с архитектурой параллельных систем для поиска и отслеживания множества подвижных объектов.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру.

Изучение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций ПСК-5, ПСК-14, ПСК-18, ПСК-19.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: формулировки задач обработки изображений, условия применимости и характеристики рассмотренных в курсе методов, форматы представления изображений.

Уметь: делать анализ существующих алгоритмов и методов, используемых для решения задач обработки изображений, применять методы обработки изображений и сигналов, закодировать и отладить любой из известных алгоритмов, применяемых при решении типовых задач обработки изображений и сигналов.

Владеть навыками: применения современных программных средств для решения задач обработки изображений и сигналов, создания встраиваемых модулей в такие программы.

Основные разделы курса:

Представление изображений в компьютерных системах.

Фильтры для подавление шумов.

Меры близости изображений, цветовая метрика.

Выделение контуров.

Обнаружение объектов на изображении.

MPEG-2 – подобные системы компрессии видео.

Двумерные унитарные преобразования.

Вейвлет-преобразование, кратномасштабный анализ.

MPEG-4 – подобные системы компрессии видео.

Интерполяционные методы компрессии.

Задачи ИК – оптики.

Нейрокомпьютерный подход.

Кластеризация данных, логика Заде.

Параллельные системы.

Первые 4 раздела программы включают описание, как традиционных алгоритмов обработки изображений, так и новых. В следующих разделах рассматриваются более специфические вопросы обработки изображений и сигналов, в том числе очень сложные и недостаточно освещенные в литературе.

Например, задача поиска фрагментов в изображениях — важная задача, которая в том или ином виде возникает во многих отраслях. В качестве примера можно привести подсчет количества бактерий на фотоснимке, поиск заданного участка местности на аэрофотоснимке и т. д. При разработке систем машинного зрения в робототехнике возникает еще одно требование, состоящее в том, что поиск должен осуществляться максимально быстро.

В разделах о компрессии видео также излагаются весьма специфические методы, слабо отраженные в научной литературе. Многочисленные экскурсы в методы обработки сигналов, оптику и архитектуру многопроцессорных систем позволяют естественно связать данные области с методами обработки изображений и одновременно дать обширный инструментарий, который может быть полезен на практике. Часть подобного рода информации отражена в патентах.

Цели курса:

изучение базовой функциональности современных систем автоматизированного проектирования, конструирования, производства и управления жизненным циклом изделия (CAD/CAM/CAE/PLM), знакомство с математическими методами и алгоритмами, лежащими в основе наукоемкой функциональности САПР.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

дать анализ современных методов автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства на станках с ЧПУ и роботизированных сборочных линиях, подготовить студентов к участию в промышленной разработке наукоемких программных компонент САПР.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра, является дисциплиной по выбору. Изучение данной дисциплины основывается на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дисциплине "Вычислительная геометрия".

Изучение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций ПСК-2, ПСК-7, ПСК-19.

В результате изучения дисциплины студент должен:

о современных системах CAD, CAE, CAPP, CAM, PDM и PLM, о концепциях и идеях, на которых они основаны, об актуальных задачах автоматизированного проектирования, о математических методах, применяемых при решении этих задач, базовую функциональность современных систем автоматизированного проектирования, основы геометрического объемного моделирования, вариационного моделирования на основе конструктивных элементов, методы структурной оптимизации, методы анализа кинематики, динамики и статики деталей и механизмов, основы технологической подготовки производства (включая создание управляющих программ для станков с ЧПУ) и управления данными на протяжении жизненного методики решения конкретных математических задач САПР.

Уметь: делать анализ существующих алгоритмов и методов, используемых для решения задач САПР, закодировать и отладить любой из известных алгоритмов, применяемых при решении типовых задач САПР.

Владеть навыками: применения современных программных средств для построения 3D сцен и создания встраиваемых модулей в такие программы.

Основные разделы курса:

Введение в САПР.

Геометрическое моделирование.

Базовые геометрические объекты.

Инженерные кривые и поверхности.

Обмен геометрическими данными.

Вариационное моделирование: алгебраический подход.

Вариационное моделирование: диагностика и декомпозиция задачи.

Инженерия знаний в САПР.

Методы поиска и оптимизации решения.

Инженерный анализ кинематики механизмов.

Инженерный анализ динамики механизмов.

Инженерный анализ методом конечных элементов.

Автоматизация производства.

Технологическая подготовка производства.

Управление данными на протяжении жизненного цикла изделия.

Цель курса: систематическое изучение программных средств графического представления расчетных данных и освоение возможностей информационно-графических систем для разработки программно-аппаратной поддержки автоматизации процесса визуального анализа данных, возникающих в научных исследованиях и инженерных вычислениях.

Актуальность курса. В научных организациях и конструкторских бюро производится огромный объем работ по проведению научных вычислений и решению вычислительных задач на компьютерах. От специалиста по информатике потребуется проводить визуальный анализ числовых данных, возникающих в процессе решения этих задач на компьютере.

Для курса характерна прикладная направленность, и существенное внимание уделяется активному вовлечению слушателей в учебный процесс с использованием современных методических материалов.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

изучение наиболее употребительных структур, используемых для хранения исходных данных, промежуточных результатов решения и результатов вычислительных задач;

изучение методов графического представления структур машинных данных;

изучение алгоритмов программирования вывода графических представлений структур машинных данных на графический носитель;

изучение программных средств визуализации научных данных.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра, является дисциплиной по выбору. Изучение данной дисциплины базируется на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дисциплинах "Вычислительная геометрия", "Динамическая трехмерная графика", тесно связано с дисциплиной "Визуализация графовых моделей".

Изучение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций:

ПСК-8, ПСК-15, ПСК-19.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: современные методы графического анализа данных в научных и инженерных расчетах, типовые вычислительные задачи и возникающие в них структуры числовых данных, методы графического представления числовых структур данных, наиболее известные алгоритмы представления числовых структур данных в графическом виде, известные программные продукты, которые можно применять для графического анализа Уметь: использовать рекомендуемую и дополнительную литературу, источники в интернете, следить за мировыми тенденциями развития в области разработки новых алгоритмов и программных средств научной визуализации. применять методы и алгоритмы графического представления числовых структур данных, Владеть навыками: применять современные программные средства для графического анализа данных при численных расчетах, применять методы и алгоритмы графического представления числовых структур данных, создавать встраиваемые модули в программы научной визуализации.

Основные разделы курса:

Введение в предмет визуализации в научных вычислениях.

Графические представления сеточных функций.

Бизнес графика. Отличие от графики для научных вычислений.

Алгоритмы графического представления сеточных функций.

Применение средств плоской и трехмерной графики.

Анимации. Графический анализ динамических процессов.

Визуализация многопараметрических данных.

Средства научной визуализации в программах для научных и инженерных расчетов, система OpenDX.

Геометрическое моделирование и реалистическая визуализация.

Визуализация объемов.

Генетические системы визуального анализа типа Rasmol.

"Алгоритмы компьютерной графики реального времени" Цель курса: детально изучить особенности программно-аппаратной архитектуры новейших программируемых графических ускорителей, используемых для реализации алгоритмов, используемым в современных компьютерных играх и тренажерах.

Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:

Изучить высокоуровневый язык программирования графических ускорителей HLSL.

Практически освоить реализацию продвинутых алгоритмов, присущих графике реального времени.

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы магистра, является дисциплиной по выбору. Изучение данной дисциплины основывается на базовых знаниях поступающего в магистратуру и дисциплинах "Вычислительная "Динамическая трехмерная графика".