Прикладные математика и физика

Описание программы:

ch
Направление подготовки:
03.03.01
Прикладные математика и физика
ch
Научная отрасль:
Математические и естественные науки
ch
Институт:
Физико-технологический институт
ch
Уровень образования:
Бакалавриат
ch
Год(ы) набора:
2020
ch
Форма и срок обучения:
Очная
ch
Язык обучения:
Русский

Образовательная программа Прикладные математика и физика сфокусирована на технологиях квантовых вычислений и машинного обучения, которые полностью изменят нашу жизнь в ближайшие 5-10 лет. Изменения коснутся всех сфер человеческой деятельности: от простого общения до мировой экономики. Современные квантовые компьютеры уже позволяют апробировать и развивать множество новых идей в областях передачи информации, квантовой криптографии, материаловедения, медицины, искусственного интеллекта, экономики, биологии и других.

В свою очередь, методы машинного обучения, широко используемые в повседневной жизни (в системах перевода, распознавания лиц, играх), сегодня находят своё применение и в науке, и помогают рассматривать наиболее сложные, ранее нерешаемые задачи квантовой физики. Поскольку ведущие университеты и научные центры мира, а также крупнейшие IT-компании (IBM, Google, Microsoft и др.) участвуют в гонке за инновациями в этой области, идет жесткая конкурентная борьба за высококвалифицированных специалистов как в научных учреждениях, так и бизнес-компаниях.

Кафедра Теоретической Физики и Прикладной Математики ориентирована на научные исследования и генерирование нового научного знания в областях материаловедения, машинного обучения, квантовой физики и квантовых вычислений. Результаты исследований публикуются в ведущих научных журналах с высоким импакт-фактором [https://science.urfu.ru/ru/persons/владимир-владимирович-мазуренко] и своевременно внедряются в лекционные курсы. Ученые, работающие на кафедре, регулярно делятся своими новыми открытиями и наработками с широкой общественностью [https://www.rscf.ru/news/media/na-kvantovom-kompyutere/]. Исследования поддерживаются программами грантов Российского Научного Фонда, Российского Фонда Фундаментальных Исследований и рядом частных Фондов. В эти исследования активно вовлекаются студенты бакалавриата и магистратуры, обеспечивая им финансовую поддержку. Это обеспечивает высокий уровень технической подготовки специалистов, прошедших подготовку по образовательной программе Прикладные математика и физика.

 Список физических дисциплин образовательной программы включает все разделы общей и теоретической физики, в том числе углубленного курса квантовой механики. Список математических дисциплин включает все ключевые для специалиста по компьютерным наукам разделы – дискретную математику и алгебру, математический анализ, линейную алгебру и геометрию, теорию вероятностей и математическую статистику, дифференциальные уравнения.

Цикл обязательных дисциплин по программированию разработан таким образом, чтобы по окончании 2-го года каждый студент смог самостоятельно реализовать  программный проект. Сначала студент учится программировать в рамках курса «Языки программирования», где изучает языки Python, С++ и Fortran. Затем в курсе  “Параллельные вычисления и работа в операционной системе Linux» изучаются особенности разработки компьютерных алгоритмов для решения задач на высокопроизводительных суперкомпьютерах. Наконец, в рамках проекта по модулю каждый студент закрепляет полученный опыт в ходе разработки законченного программного продукта.

Также на втором курсе обучения студенты начинают изучать методы машинного обучения и их применение к решению широкого спектра физических задач.  Рассматриваются темы классификации и предсказания данных физических экспериментов, решения уравнений классической механики при помощи нейросетевых алгоритмов, моделирование неравновесной динамики физических систем при помощи методов машинного обучения и другие вопросы. Выполнение курсовых проектов позволяет занимать студентам активную позицию в процессе обучения. 

На третьем курсах студенты погружаются в удивительный мир квантовой физики. Изучив теоретические основы квантовой механики, слушатели приобретают практические навыки работы с квантовыми объектами в рамках курса «квантовые компьютеры и квантовые алгоритмы». Преимущества квантовых алгоритмов над классическими аналогами, моделирование физических процессов на квантовых устройствах, квантовые ошибки и методы их коррекции - все эти и другие вопросы разбираются на лекциях и в ходе лабораторных работ, выполняемых студентами на реальных квантовых вычислителях фирмы IBM.

Начиная с третьего курса, студенты начинают заниматься научно-исследовательской работой под руководством ученых кафедры и специалистов Российской Академии наук. Результатами работы являются публикация статей и выступления на международных конференциях. Кроме того, для наиболее трудолюбивых появляется возможность участия в программах грантов и стипендий.

Четвертый курс посвящен объединению квантовой физики и машинного обучения.   Это происходит на двух основных уровнях. Во-первых, методы машинного обучения используются для решения квантово-механических задач на классических компьютерах. Во-вторых, нейросетевые подходы применяются для эффективного решения физических задач на современных квантовых компьютерах, например для коррекции ошибок, связанных с проблемой декогеренции. Еще одним важнейшим этапом четвертого года обучения является курс «Численные методы материаловедения», который не только посвящен изучению современных методов компьютерного моделирования материалов, но и работе с большими данными для прогнозирования их уникальных свойств. По всем этим курсам выполняются индивидуальные научно-исследовательские проекты.

 Эта программа для тебя, если ты:

·      Любишь физику, математику и информатику

·      Хочешь получить качественное техническое образование, выгодно выделяющее тебя в глазах работодателя

·      Хочешь попробовать себя в серьезной научной деятельности еще в период учебы

·      Хочешь присоединиться к команде специалистов, создающих действительно инновационные продукты (квантовые алгоритмы, квантовые компьютеры, новые материалы, большие данные)

 Наши преимущества:

1.   Конвертируемость диплома. Диплом бакалавра и магистра Прикладной математики и физики признается и высоко ценится в России и за  рубежом.

2. Регулярные научно-исследовательские зарубежные стажировки. Студенты выпускного курса бакалавриата и всех курсов магистратуры направляются на 1-2 месячные научно-исследовательские  стажировки в научные центры и университеты Германии, Голландии, Швейцарии, Японии  и других стран.

3. Высокая конкурентоспособность выпускника. Отличный фундамент знаний  по физике, математике и информатике  – основа для  успешной работы в компаниях, специализирующихся на информационных технологиях.

4. Фундаментальная научная подготовка. Существенная часть всего времени  обучения отводится на научно-исследовательскую работу по направлению будущей сферы  деятельности.

5. Способность к самообучению.  Выпускник способен в короткое время самостоятельно может освоить новые компетенции, необходимые для его личностного и профессионального роста.

    Основные профильные дисциплины:

·       Классическая и релятивистская механика

·       Молекулярная физика и термодинамика

·       Механика сплошных сред

·       Оптика

·       Основы квантовой микрофизики

·       Субатомная физика

·       Теоретическая механика

·       Квантовая механика

·       Физика твердого тела

·       Статистическая физика

·       Линейная  алгебра

·       Математический анализ

·       Дифференциальные уравнения

·       Дискретная математика

·       Вычислительная физика

·       Уравнения математической физики

·       Языки программирования (С++, Python, Fortran)

·       Параллельные вычисления и операционная система Linux

·       Численные методы материаловедения

·       Машинное обучение для физиков

·       Квантовое машинное обучение

·       Квантовые компьютеры и квантовые алгоритмы

 

Программа реализуется на кафедре Теоретической физики и прикладной математики Физико-технологического института УрФУ!

 

Актуально:

Минимальные баллы 2020:
Математика
56
Русский язык
40
Физика
55
Ваша скидка может составить до:40%
Рассчитать индивидуальную скидку.
Очная форма
Бюджетных
25
Внебюджетных
5
Система Orphus