Направление подготовки «Механика и математическое моделирование» (МХ)
Департамент математики, механики и компьютерных наук
Института естественных наук и математики
Уральского федерального университета
Цель матмеха – дать не профессию, а образование. Университет учит учиться, дает общий кругозор, понимание взаимосвязей и инструменты, с помощью которых эти связи можно строить самостоятельно; это так называемые софт-скиллс, сложно настраиваемые качества и навыки.
Елена Сергеевна Пьянзина
директор Департамента математики, механики и компьютерных наук, руководитель образовательной программы
Механика и математическое моделирование. Математическое моделирование — универсальный способ научного описания любых явлений окружающего мира. Профессионал, овладевший методами направления, может максимально точно описывать явления природы и любой сферы деятельности человека. Более того, главная задача такой модели — предсказывать наиболее вероятные варианты будущего. Теоретическая механика (не путать с инженерной механикой и технической) — наука, методы которой лежат в основе 80% современных точных наук, если эти науки занимаются построением математических моделей. Выпускник направления, овладевший программой обучения — архитектор виртуальной реальности: тот, кто может предвидеть как будет эволюционировать исследуемое явление. Более того, это предвидение может позволить управлять реальностью так, чтобы реализовался требуемый вариант ее развития.

Возможные места работы. Определяются исключительно способностями личности к самореализации, поскольку образование универсальное и фундаментальное, что было объяснено в предыдущем разделе.

Традиционные места работы.ОКБ «Новатор» — конструирование различных изделий оборонной промышленности. НПО автоматики — конструирование систем управления ракетно-космической отрасли и других отраслей промышленности. Инженерная компания «Прософт Системы» — системное программирование и программная разработка для систем автоматизации для энергетической, нефтегазовой, металлургической и других отраслей промышленности. Институт математики и механики ми. Н. Н. Красовского УрО РАН — ученые, специалисты по теории управления и теории игр (директор института — выпускник направления). Различные институты Российской Академии Наук — ученые -исследователи (первый президент РАН – выпускник направления). ВУЗы страны и города — профессорско-преподавательский состав.

Если не получилось стать ученым или конструктором. Предприниматели, профессионалы ИТ-индустрии и других отраслей производства России и зарубежья.

Модель выпускника направления


Успешный выпускник направления «Механика и математическое моделирование» — «конструктор» синтетических задач и проектов, моделирующих реальность, требующих знаний как в области математики так и в области компьютерных наук


Структура подготовки


Математические дисциплины — фундаментальные базовые, как у математиков, но без специализированных сугубо математических курсов. Математика - основной инструмент для построения моделей.


Дисциплины компьютерных наук — фундаментальные базовые, как у компьютерных наук, но ориентированные не на технологические детали (которые могут быть уточнены при необходимости), а на твердые знания о том, как и когда и как их целесообразно применять для повышения эффективности работ. Современные модели слишком сложны для "удержания" всех деталей в голове исследователей, поэтому компьютерные науки - то, без чего невозможно обойтись при их создании.


Дисциплины математического моделирования - то, что делает направление отличным от направлений математиков и компьютерных наук. Дисциплины этой части подготовки используют аппарат математики и компьютерных наук для описания различных явлений реальности: механики, физики, биологии, экономических и социальных процессов, но отличаются от одноименных сфер деятельности именно тем, что ориентированы не только на точное соответствие описания явлению, но, прежде всего, на его строгость, логичность, непротиворечивость, которую дает математика. Вдобавок, к модели предъявляются требования актуальности и эффективности, что требует от используемой математики конструктивности, а иногда приводит к необходимости развития принципиально новых направлений этой науки.


Что говорят студенты направления?


«… основные преимущества именно этого направления --- это возможность видеть некоторый "прикладной" смысл проходимой математики за счёт изучения механики, что, наверное в некоторой степени, закрывает извечный вопрос учеников "А зачем мне это изучать?", также, насколько могу судить, из общения с людьми с других направлений программирование изучается на достаточно высоком уровне…»


«Ты станешь не только математиком или программистом, но и физиком

А ещё это самое интересное и разнообразное направление

Как вариант развлечения - писать движки для игр с необычной физикой (ну не знаю... Нелинейный свет или хитрая гравитация)»


Видеореклама направления


С картинками и музыкой: https://youtu.be/Kos-JmYtLkw

Обязательные дисциплины
Математические дисциплины
Большинство дисциплин курса читается в потоках вместе с математиками.
Введение в специальность
Алгебра и геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Линейная алгебра
  • Основы алгебры
Анализ функций одного и нескольких переменных
  • Математический анализ
Комплексный анализ
  • Комплексный анализ
Прикладная математика
  • Дифференциальные уравнения
  • Теория вероятностей и математическая статистика
Геометрия и топология
  • Дифференциальная геометрия и топология
Численные методы
  • Численные методы
Анализ
  • Несобственные интегралы и ряды
Методы оптимизации и математической физики
  • Вариационное исчисление и методы оптимизации
  • Уравнения математической физики
IT-дисциплины
Информационные технологии и сервисы
Курс дает практические навыки использования объект-базированного программирования с использованием стандартных библиотеки языка С++: библиотеки контейнеров и библиотеки алгоритмов. (Успешное освоение материала курса позволяет в дальнейшем затрачивать на изучение основ большинства других современных языков программирования или скриптовых языков не более двух - четырех недель.)
Основы алгоритмизации и программирования
  • Алгоритмический анализ
Курс знакомит с началами профессии программирования: алгоритмизацией, написанием кода, компоновкой программных продуктов, распределением памяти, объектно-ориентированным программированием. Поскольку выпускники направления могут работать системными программистами, закладываются основы системного программирования, для чего используются языки С и С++.
Компьютерное моделирование
  • Алгоритмы и структуры данных
  • Системы аналитических вычислений
Традиционный для мировых университетов курс по теории алгоритмизации и изучение высокоуровневых сред для частичной автоматизации интеллектуальной деятельности.
Вторая часть курса знакомит с парадигмой программирования современных информационных систем "модель-визуализатор-контроллер", схемой разделения функциональности между фронт-энд и бэк-энд системами.
Изучаются язык C# и шаблоны программирования WPF.
Изучаются основы дизайна визуальных интерфейсов при помощи языков разметки.
Дополнительно, изучаются высокоуровневые системы профессиональных исследователей, позволяющие автоматизировать написания математических выражений и создание моделей, использующих сложные математические вычисления.
Технологии программирования и операционные системы
  • Технологии программирования и операционные системы
Базовые знания по операционным системам, технологиям программирования на различных платформах (включая веб-ориентированные информационные системы, языки разметки, протоколы передачи данных) с элементами лабораторного практикума по "интернету вещей" (в сотрудничестве с фирмой "Samsung" и использованием облачных технологий.
Системы управления базами данных (факультатив)
Практически осваиваются основы разработки и управления базами данных с использованием языка SQL.
Программирование интерфейсов (факультатив)
Предлагается создать прототип коммерческого программного продукта под руководством преподавателей.
Математическое моделирование
Базовая механика
  • Теоретическая и прикладная механика
  • Устойчивость и управление движением
Дисциплины модуля знакомят с традиционными основами математического моделирования, позволяющими создавать динамические модели (эволюционирующие во времени), оценивать устойчивость полученных решений и формировать методы управления моделью в соответствии с требуемыми параметрами.
Физика, механика жидкости и газа
  • Механика сплошной среды
  • Физика
Фундаментальные методы описания динамики сплошных сред (явлений, когда интересует не поведение отдельных элементов, а всего объема) и способов моделирования различных физических явлений.
Устойчивость, моделирование и регулирование
  • Авторегулирование
  • Математическое моделирование
  • Теория устойчивости
Дисциплины курса знакомят с методами моделирования различных явлений и процессов, управлением этими процессами, исследованием "надежности" полученных решений. (Ряд дисциплин ведется специалистами работодателей.)
Специальная механика и теория управления

  • Специальные главы классической механики
  • Теория управления
Комплекс дисциплин, аккумулирующих знания в области оптимального управления (нахождения наилучших возможных способов приведения модели к требуемому состоянию) и теории игр (моделей, для которых динамики системы зависит от действий более, чем одного участника).
Методы механики деформируемого твердого тела
  • Методы механики деформируемого твердого тела
Методы моделировать поведения материалов при нагрузке и во время их разрушения.
Математическое моделирование (факультатив)
Практикум по применению методов математического моделирования для задач экономики, финансов, социологии.
Фотоупругость (факультатив)
  • Фотоупругость
Дисциплина знакомит с исследованием напряжений и деформаций в упругих материалах с помощью оптических методов и лазеров.
Физико-механически практикум (факультатив)
  • Физико-механический практикум
Лабораторный практикум исследования сопротивления материалов.
Введение в математическое моделирование (факультатив)
Демонстрационный курс для первокурсников, желающих ознакомиться со спецификой профессии
Другие дисциплины
Иностранный язык

Иностранный язык в профессиональной сфере

Практика эффективной коммуникации

История
Философия
Правоведение
Экономическая теория
Безопасность жизнедеятельности
Курсы по выбору
Элементы прикладной механики
Методы сопротивления материалов
Вероятностные задачи механики
Математические модели систем с запаздыванием
Элементы компьютерного моделирования и визуализации
Основы построения трехмерных динамических компьютерных моделей с использованием физического "движка" и самостоятельной разработкой "физики" движения на основе Unity3D.
Элементы параллельного и распределенного программирования
История механики

Спецкурсы по выбору

Можно посещать любые курсы, предлагаемые в департаменте для друигх направлений подготовки: компьютерных наук и математики. Ограничением является время, которое студент может уделить на освоение материалов избранных курсов.
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website