Історія

Кафедру засновано в 2001 році, одночасно з заснуванням фізико-енергетичного факультету.

Інтелектуальним ядром інформаційних технологій в період формування інформаційного суспільства є математичне моделювання, яке можна розглядати як один з методів пізнання реального світу. Під математичним моделюванням розуміють адекватну заміну досліджуваного фізичного явища чи процесу відповідною математичною моделлю та її подальше вивчення методами обчислювальної математики із застосуванням засобів сучасної обчислювальної техніки. Наразі математичне моделювання та обчислювальний експеримент стали складовими частинами загальних підходів, характерних для сучасних інформаційних технологій. Практична реалізація можливостей математичного моделювання та обчислювального експерименту суттєво підвищує ефективність наукових досліджень та інженерних розробок, дозволяє скоротити витрати часу та коштів на використання передових досягнень фізики, хімії, механіки та інших фундаментальних наук.

Сучасний стан використання інформаційних технології для обробки експериментальних даних в прикладній фізиці

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

Теоретичні знання і практичні навички роботи з застосуванням сучасних комп’ютерних технологій в галузі обробки зображень наразі є необхідною умовою для проведення успішних досліджень складних фізичних, технічних та енергетичних систем. При цьому роль комп’ютерної техніки не зводиться тільки до проведення складних і громіздких обчислень, наприклад, обчислень інтегралів або чисельного розв’язання диференціальних рівнянь.

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

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

Обробка й аналіз даних експерименту також є одним із застосувань комп’ютерної фізики в енергетиці та медицині. При цьому усе більшого значення набуває візуалізація оброблених результатів як у дослідницьких, так в освітніх цілях. Треба зазначити, що вивчення математичних моделей фізичних систем за допомогою комп’ютера остається основною складовою частиною моделювання процесів створення зображень.

Принципово важливо те, що математичне моделювання дозволило об’єднати формальне і неформальне мислення і природно сполучити здатність ЕОМ «у багато разів швидше, точніше і краще людини робити формальні, арифметичні операції, відслідковувати логічні ланцюжки з дивними властивостями людського інтелекту — інтуїцією, здатністю до асоціацій тощо.». Не менш важливо і те, що сучасні засоби відображення інформації дають можливість вести з ЕОМ діалог: аналізувати альтернативи, перевіряти припущення, експериментувати з математичними моделями.

Абітурієнту — унікальна освітня програма «Комп'ютерна фізика»

Цього року оголошено набір студентів до бакалавратури та дворічної магістратури за освітньою програмою «Комп'ютерна фізика».

Напрямками діяльності кафедри в рамках цієї програми є розробка та розвиток керуючих систем в енергетичних комплексах, математичне та комп’ютерне моделювання процесів енергоперетворення і роботи енергетичних систем, обробка даних в енергетиці, фізизі та медицині.

Кафедра пропонує унікальне збалансоване викладання математичних, фізичних дисциплін та дисциплін з програмування. Напрями підготовки і програми курсів розроблені у тісній співпраці з провідними фірмами-розробниками програмного забезпечення.

Навчання відбувається за двома освітніми програмами: «Інформаційні технології в фізико-енергетичних системах» та «Комп’ютерна фізика». За фактично десятилітній період діяльності факультету викладачами кафедри накопичений багатий досвід викладання дисциплін, пов’язаних з математичним моделюванням, обчислювальним експериментом, а також цілою низкою дисциплін, пов’язаних з обробкою масивів даних, зокрема, зображень в фізиці, медицині та енергетиці

Навчальна робота

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

– Обробка одновимірних, двовимірних і багатовимірних масивів даних;

– Паралельні обчислення і їхнє застосування у фізиці;

– Об’єктно-орієнтоване програмування у фізиці;

– Методи обчислювального експерименту;

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

– Основи теплової візуалізації та спеціальна лабораторія з теплової візуалізації

– Комп’ютерний експеримент в фізиці

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

– Фізичні основи формування зображень

– Методи обробки зображень, обробки сигналів та розпізнавання образів

– Основи медичної візуалізації та лабораторія з рентгенівської візуалізації

– Застосування складних алгоритмів при обробки зображень

– Основи автоматичної діагностики та розпізнавання образів

– Формування та обробка тривимірних зображень

– Телемедицина та мережеві технології

Аналіз працевлаштування випускників за останні роки свідчить про зростання потреб у наших спеціалістах не тільки у спеціалізованих науково-дослідних установах, але й у комерційних структурах. За бажанням випускники можуть продовжувати навчання в аспірантурі Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна або ІПМаш НАН України.

Наука

Основним науковим напрямом кафедри є математичне моделювання фізичних полів та обчислювальні методи.

Наукові дослідження на кафедрі ведуться в таких галузях сучасної науки:

– моделювання фізичних явищ і складних процесів, поведінка розподілених динамічних систем;

– обробка зображень, розпізнавання об'єкта в умовах сильних перешкод;

– системи збору та обробки інформації;

– оптимізація технологічних процесів. діагностика і управління складними системами;

– теоретичні дослідження складних квантових та класичних гідродинамічних систем, зокрема, надплинного гелію та його розчинів.

Основним науковим напрямом кафедри є математичне моделювання фізичних полів та обчислювальні методи.

Персональний склад кафедри

Сьогодні на кафедрі працює 16 осіб, в тому числі 11 викладачів, серед них 2 доктора фізико-математичних наук, 2 доктори технічних наук, 2 кандидата технічних наук, 3 кандидата фізико-математичних наук, та 2 старших викладача.