Fizyka Komputerowa - czy warto studiować ?

W kategori

Specjalność Fizyka Komputerowa w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Zielonogórskiego daje możliwości sprostania współczesnym wymaganiom rynków pracy. Programowanie w C, C++, Javie, Pythonie, tworzenie bazodanowych serwisów internetowych (Php, Ajax), modelowanie i symulacje układów dynamicznych czy wykorzystanie programowania symbolicznego do analizy danych to tylko niektóre z zagadnień komputerowych omawianych w trakcie studiów.
Dowiedz się czym jest fizyka komputerowa, jakie rozwija umiejętności oraz dlaczego specjaliści z zakresu fizyki komputerowej są poszukiwani i cenieni na rynku pracy.

Czym jest Fizyka Komputerowa

Fizyka Komputerowa dostarcza metod pozwalających na modelowanie i symulacje realnych procesów i układów, często bardzo skomplikowanych i niemożliwych do badania innymi metodami. Ograniczenia aparatury pomiarowej, badania niszczące, ekstremalne warunki fizyczne niemożliwe do uzyskania w laboratoriach, bardzo wysokie koszty eksperymentów, problemy moralne i etyczne (np. przy badaniu skażeń promieniotwórczych, klęsk ekologicznych, finansów) to kilka przykładów typowych ograniczeń doświadczanych w realnych układach, ograniczeń, które nie występują w modelowaniu i symulacjach komputerowych.

Przedmiotem badań Fizyki Komputerowej są realne układy i procesy w nich zachodzące, a jej zadaniem jest jak najwierniejsze odwzorowanie rzeczywistości w postaci modelu matematycznego i symulacji komputerowej. Pozwala to na przewidywanie zachowania układów i wybierania najlepszych strategii rozwoju. Dlatego też modelowanie i symulacje komputerowe w dzisiejszym świecie są podstawowym i jednym z pierwszych narzędzi wykorzystywanych w rozwoju nauki i techniki. Bardzo często stają się bodźcem i wskazówką do rozwoju technik eksperymentalnych czy powstania nowych modeli teoretycznych.

Nowe technologie (np. nanotechnologie, nowe ``inteligentne'' materiały), medycyna, farmaceutyka, kosmetologia, przemysł samochodowy, energetyczny, prognozowanie pogody, astrofizyka, fizyka, chemia, modelowanie układów biologiczych, ekologia to przykłady typowych obszarów zastosowania technik i metod Fizyki Komputerowej. Wspólną cechą tych badań są realne, fizyczne układy; fizyczne - a więc oparte na prawach fizyki. Metody wypracowane dla potrzeb Fizyki Komputerowej bardzo dobrze sprawdzają się również w takich dziedzinach, bardzo odległych od fizyki, jak socjologia i finanse (ocena ryzyka, ubezpieczenia, bankowość, giełda) ponieważ tak jak i w fizyce, przedmiotem ich badań są układy dynamiczne.

Fizyka Komputerowa wymaga nie tylko gruntownej znajomości fizyki i matematyki, ale również perfekcyjnej znajomości technik komputerowych. Ze względu na złożoność problemów badawczych i związaną z tym czasochłonność obliczeń, ogromne ilości danych do przechowywania, obrazowania i analizy konieczne jest umiejętne wyszukiwanie, wykorzystywanie i dostosowanie wielu różnych i najnowszych narzędzi z branży IT.

program fizyki komputerowej

Fizyka Komputerowa w Instytucie Fizyki UZ

W Instytucie Fizyki UZ Fizyka Komputerowa jest nauczana w ramach trójstopniowego systemu nauczania. Pierwszy stopień nauczania trwa trzy lata (licencjat), drugi stopień to studia dwuletnie (magisterskie), trzeci stopień nauczania to studia doktoranckie.

Nowy (wprowadzony po raz pierwszy w roku 2009/2010) program nauczania w ramach specjalności Fizyka Komputerowa został opracowany na podstawie analizy zapotrzebowania rynku pracy, wymogów ministerialnych oraz doświadczeń nabytych w trakcie prowadzenia Otwartych Warsztatów Komputerowych dla uczniów szkół średnich. Bezpośredni kontakt z młodzieżą szkolną pozwolił na zapoznanie się z oczekiwaniami młodych ludzi i poziomem ich wiedzy.

Standardowy kurs fizyki, w którym duży nacisk kładzie się zarówno na fizykę teoretyczną, doświadczalną jak i matematykę, został mocno poszerzony o przedmioty informatyczne na specjalności Fizyka Komputerowa. Szczegółowy plan przedmiotów informatycznych w poszczególnych latach i etapach kształcenia przedstawiają rysunki 1 i 2.

Tematyka zajęć opracowano z myślą o perspektywach zatrudnienia absolwentów specjalności Fizyka Komputerowa. Dlatego też, aby jak najlepiej przygotować absolwentów tej specjalności do zapotrzebowań rynku pracy, duży nacisk kładziemy na praktyczne umiejętności studentów. Przedmioty informatyczne zostały podzielone na wykłady i laboratoria. W ramach laboratoriów studenci realizują samodzielnie większe projekty, które w przypadku tych najlepszych, mogą stać się cennym doświadczeniem zawodowym na etapie poszukiwania pracy.

Program zajęć informatycznych został opracowany tak, aby kandydaci nawet bez wcześniejszego przygotowania informatycznego mogli studiować Fizykę Komputerową. W celu wyrównania szans edukacyjnych pierwszy rok studiów poświęcony jest podstawom takim jak praca w systemie operacyjnym Linuks, podstawy programowania w języku C, elementy programowania obiektowego w języku C++, tworzenie profesjonalnych stron i serwisów internetowych (XHTML, CSS, PHP, Java Scriptr, Ajax). Studenci z dobrym przygotowaniem informatycznym mogą ugruntować i poszerzyć swoją wiedzę oraz uczestniczyć w projektach naukowo-badawczych pracowników Instytutu Fizyki jak również w projektach realizowany w ramach koła naukowego PiN.

Kolejne dwa lata pierwszego etapu nauczania poruszają między innymi takie zagadnienia jak - programowanie i modelowanie obiektowe (C++, Java, Python, PHP, UML), wzorce projektowe, algorytmy i struktury danych, testowanie aplikacji, systemy kontroli wersji, bazy danych i dostęp do nich z poziomu aplikacji, wykorzystanie bibliotek numerycznych i programowania symbolicznego do analizy danych, programowanie grafiki, programowanie GUI, programowanie sieciowe, metody symulacji dynamiką molekularną, symulacje dynamiki bryły sztywnej, symulacje Monte Carlo, przykłady symulacji komputerowych w dziedzinach innych niż fizyka.

program fizyki komputerowej

Przedmioty informatyczne i ich tematyka na drugim etapie nauczania dobrane są tak, aby pokazać informatykę jako narzędzie wykorzystywane w rozwoju nauki, techniki i życiu codziennym. U kandydatów na drugi etap nauczania Fizyki Komputerowej zakłada się dobrą znajomość technik informatycznych, ze szczególnym naciskiem na programowanie. Drugi etap nauczania skierowany jest przede wszystkim do absolwentów pierwszego etapu nauczania kierunków takich jak fizyka, informatyka, matematyka i pokrewnych. Główna tematyka poruszana na wykładach i laboratoriach dotyczy m.in. wykorzystania programowania symbolicznego do symulacji procesów fizycznych, zaawansowanych symulacji komputerowych z zakresu dynamiki płynów, chemii i fizyki kwantowej, programowania w środowisku UNIX (MPI, OpenGL, GUI), zaawansowanych metod programowania z wykorzystaniem języka Python i jego rozszerzeń (m.in VPython, wxPython, NumPy, MatPlotLib) oraz wykorzystania frameworków PHP i Pythona do projektowania i programowania aplikacji internetowych.

Dlaczego warto studiować Fizykę Komputerową w Instytucie Fizyki UZ

  • W procesie nauczania duży nacisk kładziemy na wykorzystanie otwartego oprogramowania (OpenSource Software ). Dzięki temu wskazujemy w pełni profesjonalną alternatywę dla drogiego oprogramowania komercyjnego oraz uczymy wyszukiwania narzędzi ze względu na ich użyteczność i profesjonalizm, a nie cenę. Dzięki zastosowaniu alternatywnego oprogramowania koszty np. założenia firmy zajmującej się tworzeniem serwisów internetowych są zdecydowanie niższe.
  • Nasz program jest tak ułożony, aby nawet osoby bez wcześniejszych umiejętności programowania mogły studiować Fizykę Komputerową. Uczniowie chcący podnieść swoje umiejętności programistyczne są mile widziani na darmowych Otwartych Warsztatach Komputerowych organizowanych od dwóch lat w Instytucie Fizyki UZ.
  • Otwarte Warsztaty Komputerowe dla młodzieży szkolnej prowadzimy od dwóch lat, a więc mamy już wypracowane techniki i metody nauczania, oraz znamy oczekiwania młodych ludzi.
  • Uczymy wykorzystywania gotowych rozwiązań, rozszerzeń i dodatkowych bibliotek co umożliwia wydajne i szybkie rozwiązywanie postawionych problemów (biblioteki numeryczne, frameworki do PHP i Pythona, CMS Drupal).
  • Uczymy programowania i wykorzystania C, C++, Java, Python, PHP, czyli pięciu z sześciu najbardziej poszukiwanych języków programowania (http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html)
  • Dbamy o to, aby projekty zaliczeniowe z laboratoriów informatycznych mogły stanowić mocny punkt w karierze zawodowej naszych studentów.
  • Zajęcia informatyczne są prowadzone przez wysoko wykwalifikowaną kadrę zajmującą się ``na co dzień'' narzędziami informatyki w fizyce i publikującymi osiągnięcia swojej pracy w międzynarodowych pismach naukowych z listy filadelfijskiej.
  • Zainteresowanych studentów zapraszamy do uczestnictwa w projektach naukowo badawczych naszych pracowników oraz pracę w ramach koła naukowego PiN.
  • Duży nacisk kładziemy na samodzielne wyszukiwanie informacji (w tym w języku angielskim) i samodzielną pracę.
  • Dzięki podpisanym umowom o wymianie studentów z Wietnamem, umożliwiamy naszym studentom międzynarodową współpracę oraz uczestnictwo w zajęciach zarówno w języku polskim jak i angielskim.

Perspektywy zawodowe

Absolwentów kierunku Fizyka charakteryzują wysokie umiejętności w zakresie analitycznego i syntetycznego myślenia, rozwiązywania złożonych problemów, zdolności do szybkiego opanowywania nowych gałęzi wiedzy, samodzielnego poszukiwania właściwych narzędzi do rozwiązywania postawionych, często nowych problemów. Fizyka komputerowa te charakterystyczne umiejętności poszerza o szeroką i praktyczną wiedzę z zakresu metod i narzędzi informatyki, a przede wszystkim z ich zastosowań do rozwiązywania realnych problemów.

Absolwenci kierunków informatycznych cechują się perfekcyjnym i bardzo szerokim przygotowaniem informatycznym, jednak dla potrzeb badań naukowych i rozwoju technologii często ich przygotowanie matematyczo-fizyczne okazuje się niewystarczające. Z drugiej strony absolwenci kierunków ścisłych i inżynieryjnych, choć cechują się bardzo dobrym przygotowaniem teoretycznym i doświadczalnym, wykazują zbyt słabe i ograniczone przygotowanie informatyczne jak na wymogi dzisiejszego świata, zdominowanego przez metody i techniki komputerowe, Fizyka komputerowa stara się wypełnić tą lukę, przygotowując specjalistów, którzy potrafią wykorzystywać zarówno metody i techniki nauk ścisłych jak również techniki komputerowe. Dlatego też typowe obszary kariery zawodowej absolwentów fizyki komputerowej to:

  • badania naukowe w placówkach naukowo-badawczych i uczelniach wyższych,
  • praca w laboratoriach przemysłowych,
  • obrazowanie i sprzęt medyczny
  • firmy farmaceutyczne i chemiczne
  • oprogramowanie specjalistyczne i użytkowe
  • serwisy internetowe
  • finanse
  • ubezpieczenia
  • banki
  • ochrona środowiska

Wszędzie tam, gdzie wykorzystuje się modelowanie i symulacje komputerowe realnych procesów i układów jest miejsce i zapotrzebowanie na wysokiej klasy specjalistów fizyki komputerowej.

Rekrutacja

Wszelkie informacje dotyczące rekrutacji są dostępne na stronie Uniwersytetu Zielonogórskiego pod adresem: http://www.uz.zgora.pl/pl/studia/rekrutacja.html