Домой

Новости

О кафедре

Научная работа

Направления

Конференции

Аспиранты

Учебная работа

Преподаватели

Публикации

Разработки

Фотоальбом

 

Скачать всю страницу кафедры

поиск

Дата последних изменений


Кафедра Компьютерно-Интегрированных
Систем в Химической Технологии
РХТУ
Программа обучения аспирантов по специальности 05.13.01

Программа обучения аспирантов по специальности 05.13.01

Применение вычислительной техники, математического моделирования и матаматических методов в научных исследованиях (химия)

    В основу программы положены следующие вузовские дисциплины: "Проектирование АСНИ", "Математические методы в АСНИ", "Техническое обеспечение АСНИ", "Программное обеспечение АСНИ".
    Основные виды научных исследований. Значение математики и вычислительной техники в научных исследованиях.
    Определение понятия "модель". Функции моделей при проведении научных исследований. Особенности и области применения математического, машинного, натурного и полунатурного моделирования.
    Обоснование корректности моделей. Основы теории подобия и верификации моделей.
    Основные этапы моделирования. Предварительное исследование моделируемого объекта. Постановка задачи и определение типа модели. Требование к модели. Построение математической, алгоритмической и программной модели исследуемой системы.
    Технические средства построения и исследования моделей. Особенности применения ЦВМ при постановке и проведении моделирования. Сравнительная характеристика АВМ и ЦВМ. Достоинства и недостатки АВМ и ЦВМ при моделировании различных динамических объектов. Основные области применения АЦВМ. Одноуровневые и иерархические структуры. Особенности гибридного моделирования сложных динамических объектов.
    Научный, инженерный и промышленный эксперимент, как средство построения или уточнения математической модели исследуемого объекта или явления. Типовая схема экспериментальных исследований. Типовые задачи исследования. Экспериментальные исследования как объект автоматизации.
    Понятие АСНИ. Классификация АСНИ. Типовые структурные схемы и основные функции АСНИ. Роль ЭВМ в АСНИ.
    Составление части АСНИ (понятие методического, технического, программного, информационного и организационно правового обеспечения).
    Основные принципы создания АСНИ (расширяемость; интеграция АСНИ; типизация и стандартизация компонентов АСНИ, применение единой методологии и пр.). Общие вопросы реализации указанных принципов при построении каждой составной части АСНИ.
    Основные направления развития ЭВМ и их классификация. ЕС ЭВМ. Система СМ ЭВМ. Интерфейс - общая шина СМ ЭВМ, микропроцессоры и микро-ЭВМ. Перспективы развития ЭВМ. Периферийное оборудование ЭВМ и его использование.
    Назначение и основные узлы электронного интерфейса. Проблема стандартизации интерфейса. Главные принципы организации стандартизированного интерфейса.
    Стандарт КАМАК: назначение, обеспечение конструктивной энергетической и информационной совместимости; функциональные модули, контроллеры, организация систем автоматизации на базе КАМАК, достоинства и недостатки, перспективы применения. Приборный интерфейс. Перспективные стандартные интерфейсные системы. Типовые проблемно-ориентированные измерительно-вычислительные комплексы. Терминальные и локальные вычислительные сети.
    Особенности моделирования на универсальных, мини- и микро-ЭВМ. Требования к аппаратным и программным средствам ЦВМ с точки зрения их использования при проведении полунатурного и машинного моделирования.
    Особенности постановки и проведения машинных и полунатурных исследований моделей сложных систем на многопроцессорных и многомашинных вычислительных комплексах.
    Основные функции, выполняемые программным обеспечением (ПО) научных исследований. Требования, предъявляемые к ПО со стороны исследователей в период разработки программ. Динамика изменения затрат на разработку различных классов программ. Методы решения проблемы снижения трудоемкости разработки и сопровождения программ. Операционные системы: назначение, выполняемые функции. Операционные системы малых и микро-ЭВМ. Принципы управления сетью ЭВМ. Средства программирования, обеспечивающие управление обменом информацией с объектом исследования.
    Программное управление стандартными интерфейсами КАМАК и МЭК 625.1. Программное обеспечение машинного моделирования.
    Программное обеспечение информационных систем. Базы данных и их реализация в АСНИ. Основные модели, определяющие базу данных. Принципы построения систем управления базами данных (СУБД) в АСМИ. Организация диалогового процесса с СУБД при проведении научных исследований.
    Прикладное программное обеспечение научных исследований. Формы представления комплексов прикладных программ: библиотека, пакет прикладных программ (ППП), диалоговая система. Примеры библиотек и ППП общематематического назначения. Процедурные и непроцедурные входные языки для записи заданий для расчетов с помощью ППП. Архитектура ППП и процесс обработки входного задания. Архитектура диалоговой системы. Способы организации диалогового процесса исследований.
    Технология разработки комплексов прикладных программ. Структурное проектирование программ. Применение инструментальных средств разработки ППП и диалоговых систем.
    Программное обеспечение аналого-цифровых, графических дисплеев и средств машинной графики.
    Достоинства и недостатки использования проблемно-ориентированных языков моделирования. Факторы, влияющие на выбор языка. Пакеты и системы дискретного, непрерывного и дискретно-непрерывного моделирования.
    Цели и методы планирования экспериментов. Математическая теория эксперимента: формулировка проблемы, классификация методов. Планирование регрессионных экспериментов, критерии оптимальности регрессионных планов. Планы 1-го и 2-го порядков. Последовательные методы планирования эксперимента. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Задачи и планирование эксперимента при исследовании динамических объектов.
    Основные характеристики и особенности массивов информации в научных исследованиях. Размерность, качественные и количественные признаки, способы представления, механизмы и модели порождения данных, общая схема и основные этапы анализа данных.
    Задача статистического оценивания параметров. Свойства статистических оценок. Методы статистического оценивания. Использование априорной информации (байесовский подход).
    Статистическая проверка гипотез. Основные типы гипотез, проверяемых в ходе статистической обработки данных. Общая схема статистического критерия. Построение статистического критерия, принцип отношения правдоподобия. Характеристики качества статистического критерия. Последовательная схема принятия решения.
    Методы структуризации данных. Задача классификации, механизмы порождения классификаций. Задача классификации объектов с "учителем", различные модели распознавания образов. Задача автоматической классификации (кластер-анализ), вариационный и статистический подходы, основные типы алгоритмов, проблема выбора числа классов.
    Методы структуризации параметров. Модели и методы факторного анализа, алгоритмы экстремальной группировки, выбор числа групп, нелинейные модели, особенности методов структуризации качественных признаков.
    Методы отображения и визуализации многомерных данных, методы и модели многомерного шкалирования, особенности использования алгоритмов для различных типов данных, связь методов многомерного шкалирования и методов классификации.
    Методы аппроксимации сложных зависимостей, построение прогностических и нормативных моделей. Регрессионные линейные и нелинейные модели. Методы кусочной аппроксимации зависимостей. Структурные регрессионные уравнения. Методы структурной минимизации эмпирического риска в задаче аппроксимации зависимостей.
    Методы анализа экспериментальных кривых. Специфика проблемы и основные подходы к ее решению. Сегментация кривых. Машинные методы построения языка для качественного описания кривых.
    Автоматическая обработка изображений. Изображение, как особый тип массовых эмпирических данных.
    Методы первичной обработки данных. Шкалы измерений. Унифицированное представление разнотипных данных. Методы восстановления пропущенных наблюдений. Анализ резко выделяющихся наблюдений. Погрешности дискретизации и квантования в задачах интерполяции сигналов, статистической обработки данных. Сжатие данных.

Литература

  1. Кузьмичев Д.А., Радкевич Н.А., Смирнов А.Д. Автоматизация экспериментальных исследований. Учебное пособие для вузов. М.: Наука, 1983, с. 391.
  2. Мячев А.А. Организация управляющих вычислительных комплексов. М.: Энергия,1980, с. 370.
  3. Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники. М.: Мир, 1982, с. 302
  4. Шураков В.В., Алферова З.В., Лихачева Р.Н. Программное обеспечение ЭВМ. Учебное пособие для вузов. М.: Статистика, 1979, с. 376.
  5. Липаев В.В. Проектирование математического обеспечения АСУ. М.: Советское радио, 1977.
  6. Виноградов В.И. Дискретные информационные системы в научных исследованиях. М.: Энергоиздат, 1981, с. 204.
  7. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В., и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М.: Мир, 1977, с 552.
  8. Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения. М.: Энергоиздат, 1982, с. 320.
  9. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай А.М. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики). М.: Металлургия, 1987, с. 112.
  10. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Советское радио, 1971, с. 328.
  11. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука. М.: Мир, 1978.
  12. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973.