Аннотация рабочей программы дисциплины
«Методы компьютерного моделирования физических полей»

Цель изучения дисциплины Подготовка аспиранта к осуществлению научно-исследовательской деятельности, связанной с получением, обработкой, анализом больших объемов данных, работой с пакетами готовых программ, моделированием физических явлений, а также с работой в междисциплинарных областях научных исследований.
Подготовка ученого исследователя, способного представлять, обосноввывать и отстаивать результаты собственных исследований и выводов, осознавать ответственность за принятие профессиональных решений.
Формирование социально-личностных качеств научного сотрудника: целеустремленности, организованности, трудолюбия, ответственности, гражданственности, коммуникабельности, толерантности, повышения общей культуры.
Место дисциплины в учебном плане Б1.В.03
Формируемые компетенции ПК-3
Знания, умения и навыки, получаемые в результате освоения дисциплины
Знать:
Основные численные методы, применяемые в научно-исследовательской деятельности.
Области применимости конкретных методов. Сложности и ограничения, связанные как с самими методами, так и с компьютерной техникой.
Программы (подпрограммы), реализующие эти численные методы.
Уметь:
Применять численные методы и реализующие их программы (подпрограммы), для моделирования физических полей данных.
Конфигурировать, настраивать, собирать и устанавливать из исходных кодов современные программные комплексы, используемые для моделирования физических полей данных в различных областях исследований.
Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
Навыками использования численных методов, для решения стандартных вычислительных задач.
Методами самостоятельной разрабатки и написания программ, реализующих основные численные методы моделирования.
Навыками использования численных методов и реализующих их программ (подпрограмм), для моделирования физических полей данных.
Опытом работы с библиотеками программ, используемыми в научных расчетах.
Технологиями конфигурации, настройки, сборки и установки из исходных кодов современных программных комплексов, используемых для моделирования физических полей данных в различных областях исследований.
Содержание дисциплины Решение системы линейных алгебраических уравнений. Численные квадратуры. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений и их систем. Интерполяция. Аппроксимация данных. Методы Монте-Карло. Аппроксимация данных тригонометрическими функциями. Преобразование Фурье. Решение дифференциальных уравнений в частных производных. Моделирование физических полей с использованием программного комплекса WRF. Моделирование показаний спутниковых приборов. Моделирование в астрофизике высоких энергий.
Виды учебной работы Лекции, практические, самостоятельная работа.
Используемые информационные, инструментальные и программные средства
Windows 7 Professional, № 60674416 от 17.07.2012 (бессрочная);
Office 2010 Professional, № 49464762 от 14.12.2011 (бессрочная);
Open Office, http://www.openoffice.org/license.html
Visual Studio, https://code.visualstudio.com/license
Python c расширениями PIL, Py OpenGL, https://docs.python.org/3/license.html
FAR, http://www.farmanager.com/license.php?l=ru
7-Zip, http://www.7-zip.org/license.txt
AcrobatReader, http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf
Chrome; http://www.chromium.org/chromium-os/licenses
Eclipse (PHP,C++, Phortran), http://www.eclipse.org/legal/eplfaq.php
DjVu reader, http://djvureader.org/
Lazarus, http://wiki.lazarus.freepascal.org/Lazarus_Faq#Licensing
Putty, https://putty.org.ru/licence.html
QTEPLOT, http://www.qtiplot.com/doc/manual-en/index.html
NETBEANS, https://netbeans.org/about/legal/index.html
R STUDIO (open source), http://www.rstudio.com/
MingGW, http://mingw.org/license
Scilab, http://www.scilab.org/en/scilab/license
1) Математическая библиотека SLATEC http://www.netlib.org/slatec/
2) Официальный сайт проекта WRF http://www.wrf-model.org/index.php
3) Сайт поддержки пользователей http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/
4) Online руководство по установке и запуску http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/OnLineTutorial/
5) Руководство пользователя WRF www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/user_guide_V3/ARWUsersGuideV3.pdf
6) Форум поддержки пользователей http://forum.wrfforum.com/
7) NCAR Command Language (NCL) Mini Graphics Manual. Мини-руководстов по языку NCL http://www.ncl.ucar.edu/Document/Manuals/graphics_man.pdf
8) NCAR CESM Global Bias-Corrected CMIP5 Output to Support WRF/MPAS Research. Глобальные климатические данные модели CCSM4 http://rda.ucar.edu/datasets/ds316.1/
9) Global Forecast System Data. Глобальные метеорологические данные системы GFS ftp://ftpprd.ncep.noaa.gov/pub/data/nccf/com/gfs/prod/
10) Официальный сайт 6SV http://6s.ltdri.org/
11) Официальный сайт GALPROP http://galprop.stanford.edu/
12) Операционная система GNU/Linux с базовым ПО для рабочих станций (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
13) Компиляторы для языков программирования FORTRAN 90 (или 95) и C (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
14) Интерпретатор perl версии не ниже 5.04 (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
15) Если для запуска модели планируется использование технологий параллельного программирования MPI или OpenMP, то необходимы соответствующие библиотеки (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
16) Подпрограммы ввода-вывода модели WRF поддерживают специализированные форматы данных NetCDF, pnetCDF, HDF, GRIB 1 и GRIB 2. Поэтому в операционной системе, на которой производится запуск модели, должны быть установлены библиотеки для работы с этими форматами.
- NetCDF-bin (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
- CDO (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
- NCL (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
17) Также необходимы следующие UNIX-утилиты: интерпретаторы командной строки csh и Bourne shell (bash), утилита для сборки программ из исходных кодов make, пакет управления подстановками в макросы M4, потоковые текстовые редакторы sed и awk (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html).
18) Для успешной сборки и работы с Galprop требуется собрать и установить несколько пакетов.
- cfitsio: http://heasarc.gsfc.nasa.gov/fitsio/ (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
- CCfits: http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/software/fitsio/ccfits/ (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
- HEALPix: http://healpix.sourceforge.net/ (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
- gsl: http://www.gnu.org/software/gsl/ (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
- CLHEP: http://proj-clhep.web.cern.ch/proj-clhep/ (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html)
Форма промежуточной аттестации Экзамен.