kierunek: FIZYKA

specjalność: FIZYKA KOMPUTEROWA

studia: magisterskie jednolite (M, semestry 7-10)

magisterskie uzupełniające (MU, semestry 1-4)

1. Sylwetka absolwenta

Magister fizyki kończący specjalność FIZYKA KOMPUTEROWA powinien posiadać:

a. znajomość podstawowego kanonu przedmiotów kierunkowych, wchodzącego w zakres 5-letniego kursu fizyki: fizyki doświadczalnej (z podstawowym przygotowaniem laboratoryjnym), i teoretycznej (mechanika klasyczna i kwantowa, elektrodynamika, fizyka statystyczna), fizyki atomów, cząsteczek, faz skondensowanych, jąder atomowych i cząstek elementarnych, oraz podstawowych wiadomości z przedmiotów pokrewnych (astronomia, chemia);

b. znajomość matematyki w zakresie niezbędnym do rozumienia podstawowych modeli matematycznych stosowanych w fizyce, oraz podstaw metod numerycznych;

c. umiejętność posługiwanie się komputerami różnych typów w zakresie:

- aktualnie stosowanych systemów operacyjnych (DOS, UNIX, systemy graficzne),

- systemów łączności komputerowej (INTERNET),

- wybranego profesjonalnego systemu edytorskiego (WORD, TEX, itp.)

- podstawowych technik gromadzenia, klasyfikacji i obróbki danych (np. EXCEL),

- podstawowych języków programowania (PASCAL, C, FORTRAN77),

- wybranych zaawansowanych metod programowania (C++, FORTRAN90, MATLAB,

programowanie obiektowe, programowanie równoległe itp.),

- stosowanych w fizyce technik obliczeniowych i symulacyjnych,

- systemów algebry symbolicznej (MATHEMATICA, MAPLE),

- podstawowych metod sztucznej inteligencji i sieci neuronowych,

- podstawowych umiejętności praktycznych w zakresie konfigurowania i diagnostyki sprzętu komputerowego

d. orientację w zakresie stosowania komputerów do rozwiązywania różnych zagadnień fizyki na poziomie ogólnym, a w zakresie wybranej tematyki pracy magisterskiej na poziomie badań prowadzonych pod kierunkiem;

e. umiejętność korzystania z literatury naukowej, komputerowych baz informatycznych w zakresie nauk fizycznych i komputerowych, oraz umiejętność referowania;

f. praktyczną znajomość języka angielskiego, w tym terminologii fizycznej i komputerowej.

2. Założenie programowe

Absolwent studiów zawodowych (Z) lub 3. roku studiów jednolitych (M), wstępując na specjalność FIZYKA KOMPUTEROWA, musi mieć opanowane:

- w pn. 1. a., b. i f. materiał w zakresie:

- (Z) licencjatu FIZYKA I ZASTOSOWANIA KOMPUTERÓW (specjalizacja

DOŚWIADCZALNA lub TEORETYCZNA),

- (M) lat 1-3 specjalności FIZYKA DOŚWIADCZALNA lub FIZYKA TEORETYCZNA;

w pn. 1. c.: jak wyżej, z zaliczeniem kursów komputerowych C i F, lub praktyczną umiejętnością programowania w językach PASCAL, C i FORTRAN77;

Stosowanie metod i technik komputerowych w badaniach fizycznych obejmuje szeroki wachlarz zagadnień. Wieloletnia praktyka toruńskiego ośrodka fizyki w zakresie prowadzenia specjalności FIZYKA KOMPUTEROWA wskazuje, że celowe jest pewne zróżnicowanie zajęć specjalistycznych przez prowadzenie ich w grupach tematycznych:

grupa 1. - orientacja obliczeniowa: rozwiązywanie różnego typu równań występujących w zagadnieniach fizyki, komputerowe metody badania własności atomów, cząsteczek, kompleksów, struktur krystalicznych, procesów zderzeniowych itp.;

grupa 2. - orientacja symulacyjna: sieci neuronowe, chaos i fraktale, komputerowa symulacja eksperymentu, metody Monte-Carlo, komputery w zastosowaniach edukacyjnych;

grupa 3. - orientacja sprzętowa: komputeryzacja eksperymentu, konfigurowanie sprzętu komputerowego z aparaturą pomiarową, automatyzacja pomiarów, przetwarzanie wyników i sterowanie aparaturą "on line", itp.

Program studiów w ramach specjalności magisterskiej obejmuje:

a. uzupełnienie wiedzy ogólno-fizycznej (pn. 1. a.) o bardziej zaawansowane działy fizyki, umieszczone także w dotychczasowym programie na starszych latach (mechanika kwantowa II, fizyka statystyczna - jeśli nie była zaliczona na latach 1-3, fizyka ciała stałego);

b. wykład o charakterze ogólnym Zastosowania komputerów w fizyce (istniejący dotychczas), podzielony pomiędzy zespoły naukowe i opiekunów prac magisterskich, i wprowadzający wszystkich studentów specjalności w aktualne zastosowania komputerów do badań prowadzonych w toruńskim ośrodku fizyki;

c. zajęcia specjalistyczne na roku 4 M/1 MU, obejmujące:

- w semestrze zimowym: wykłady specjalistyczne (ws) I i II, oraz pracownię specjalistyczną I

- w semestrze letnim: wykład specjalistyczny III i pracownię specjalistyczną II

Szczegółowy układ i zawartość zajęć specjalistycznych powinny być w pewnych granicach ustalane przez opiekuna pracy i stanowić wyraz indywidualnego charakteru studiów na poziomie magisterskim. Propozycje tych zajęć dla poszczególnych grup są następujące:

grupa 1. wykłady specjalistyczne:

- I: Metody numeryczne II: pogłębienie wiedzy w zakresie metod numerycznych i

obliczeniowych stosowanych w fizyce (istniejący dotychczas w innej formie);

- II: Metody obliczeniowe mechaniki kwantowej (istniejący dotychczas);

- III: wykład związany z tematyką pracy, może być wspólny ze specjalnością FIZYKA

TEORETYCZNA (np. podstawy chemii kwantowej, kwantowa teoria zderzeń,

teoria ciała stałego)

pracownia specjalistyczna I:

- pracownia metod numerycznych - ćwiczenia do ws I (1 godz.)

- praktikum komputerowe (1 godz.; podstawowe umiejętności praktyczne w zakresie budowy, konfigurowania i elementarnej diagnostyki sprzętu komputerowego)

- oprogramowanie dla obliczeń atomowo-molekularnych (2 godz.)

pracownia specjalistyczna II:

- kurs S (systemy obliczeń symbolicznych, 2 godz.)

- zaawansowane języki i metody programowania, projekty własne (2-4 godz.)

grupa 2. wykłady specjalistyczne:

- I: Metody numeryczne II (por. wyżej);

- II: Metody sztucznej inteligencji;

- III: Umysł, mózg, sieci neuronowe (istniejący dotychczas), lub inny związany z tematyką

pracy, może być wspólny ze specjalnością FIZYKA TEORETYCZNA

(np. nieliniowe układy dynamiczne i chaos)

pracownia specjalistyczna I:

- pracownia metod numerycznych (por. wyżej);

- praktikum komputerowe (por. wyżej);

- pracownia metod sztucznej inteligencji - ćwiczenia do ws II (2 godz.)

pracownia specjalistyczna II:

- zaawansowane języki, metody programowania i oprogramowanie specjalistyczne,

projekty własne (2-4 godz.)

grupa 3. wykłady:

- I: podstawy elektroniki cyfrowej

- II: miernictwo cyfrowe i analogowe (ws I i II wspólnie ze specjalnością

FIZYCZNE PODSTAWY MIKROELEKTRONIKI)

- III: wykład specjalistyczny związany ze specyfiką zespołu doświadczalnego, w ramach

którego wykonywana jest praca dyplomowa

pracownia specjalistyczna I:

- ćwiczenia do wykładów I i II

pracownia specjalistyczna II:

- kursy komputerowe N i/lub O (o ile nie zostały zaliczone wcześniej),

projekty własne (4-6 godz.)

d. Pracownia komputerowa: rozszerzenie umiejętności w zakresie nowoczesnych, zaawansowanych metod i języków programowania (C++, FORTRAN90, MATLAB, programowanie obiektowe, elementy programowania na komputerach równoległych itp. - w zależności od aktualnych potrzeb, ewentualnie z podziałem na specjalizacje - niektóre zagadnienia w ramach pracowni specjalistycznych);

e. umiejętność pracy z literaturą naukową, komputerowymi bazami informacyjnymi, oraz referowania - w ramach seminarium specjalistycznego (roku 4 M/1 MU) i magisterskiego (rok 5 M/2 MU); seminaria te prowadzone powinny być wspólnie przez opiekunów prac w ramach grupy specjalizacyjnej; identyczny podział dotyczy pracowni magisterskiej na roku 5 M/2 MU.

3. Program studiów

semestr 7 M/1 MU

Mechanika kwantowa II 6 (E)

Zastosowania komputerów w fizyce 2

wykład specjalistyczny I 2 (E)

wykład specjalistyczny II 2 (E)

pracownia specjalistyczna I 4

pracownia komputerowa (np. C++) 2

seminarium specjalistyczne 2

razem 20

semestr 8 M/2 MU

Zastosowania komputerów w fizyce 2

wykład specjalistyczny III 2 (E)

pracownia specjalistyczna II 2-6

pracownia komputerowa (np. MATLAB) 2

seminarium specjalistyczne 2

pozakierunkowy przedmiot dodatkowy 2 (E)

(np. filozofia, ekonomia, socjologia)

razem 12-16

Fizyka statystyczna 6 (E)

(razem z 3. rokiem, tylko dla osób, które nie zaliczyły tego przedmiotu wcześniej)

semestr 9 M/3 MU

wykłady spec. lub monograf. do wyboru 4

pracownia magisterska 3

seminarium magisterskie 2

razem 9

semestr 10 M/4 MU

pracownia magisterska 3

seminarium magisterskie 2

egzamin magisterski (E)

razem 5

Poza egzaminami wymienionymi (E), obowiązuje zdanie egzaminów z 60 godz. wykładów specjalistycznych i/lub monograficznych do wyboru, uzgodnionych z opiekunem pracy w ramach indywidualnego programu studiów; formalnie wykłady te umieszczone zostały w semestrze 9 M/3 MU.