Компьютерное моделирование физических процессов

Название спецкурса на английском языке
Computer simulation of physical processes
Авторы курса
Леонов Александр Георгиевич, Мащенко Кирилл Алексеевич
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Язык программирования Python, библиотеки numpy
Построение графиков в Python, библиотека matplotlib
Автоматическое регулирование с обратной связью, компоненты системы управления
Моделирование случайных процессов, датчик псевдослучайных чисел, метод Монте-Карло
Метод рекуррентных соотношений, мгновенная и средняя скорость изменения величины
Моделирование полёта ракеты: законы Ньютона, сопротивление атмосферы, барометрическая формула
Список источников
Себастьян Рашка, Python и машинное обучение
Корнев А.А., Лекции по курсу "Численные методы"
Кушниренко А. Г., Малый А. А. Запуск метеорологической ракеты как поучительный объект компьютерного моделирования в школьном курсе информатики.
Дополнительная информация

Занятия начнутся в феврале. Как попасть на спецкурс?

Зарегистрироваться на платформе Мирера и вступить в группу по ссылке: https://mirera.ru/user/groups/698df490a60fcd25c01ef4d2

Курс имеет практическую направленность и требует самостоятельного изучения предложенных теоретических материалов и решений задач. Материалы с домашними заданиями открываются постепенно, по расписанию. В конце курса будет проведена финальная контрольная работа. 

День недели
пятница
Время
16:45-18:20
Аудитория
Ещё не назначена
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Начала теории формальных языков

Название спецкурса на английском языке
The first course in formal language theory
Авторы курса
Борисенко Владимир Витальевич, Леонов Александр Георгиевич
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента на английском языке
Учебный год
2025/26
Список тем
Введение в теорию формальных языков.
Иерархия Хомского.
Конечные автоматы.
Автоматы с магазинной памятью (МП‑автоматы).
Синтаксический анализ для КС‑языков.
Практикум.
Список источников
Ахо А., Ульман Дж. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции (в 2-х томах)
Рейуорд-Смит В. Дж. Теория формальных языков: Вводный курс.
Гинзбург С. Математическая теория контекстно‑свободных языков.
Дополнительная информация

Занятия начнутся в марте. Как попасть на спецкурс?
Зарегистрироваться на платформе Мирера и вступить в группу по ссылке: 

https://mirera.ru/user/groups/698dec496cefd9d7cba25a3d

Курс посвящен классическому разделу математической лингвистики и
теоретической информатики — теории формальных языков. В нем
рассмотрены классификация грамматик по Хомскому, регулярные
множества и выражения, конечные автоматы, автоматы с магазинной
памятью, программные утилиты
GREP, FLEX, BISON. Курс имеет практическую направленность,
рассматриваются части теории формальных языков, которые
применяются на практике при написании компиляторов, студенты
решают не менее 100+ практических заданий различной сложности за
курс, включая тестовые задания, практические задания,
сдают программы на Python, FLEX, BISON, задания на GREP и т.д.

День недели
пятница
Время
16:45-18:20
Аудитория
1413
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
1413
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Математическое обеспечение высокопроизводительных вычислений

Название спецкурса на английском языке
Mathematical support for high-performance computing
Авторы курса
Роганов Владимир Александрович, Васенин Валерий Александрович
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Введение в предмет «Высокопроизводительные вычисления» (HPC). Вычислительное ядро программы и модель вычислительной системы.
Основные пути повышения производительности программ. Эквивалентные преобразования программ. Граф потока данных (DataFlow).
Принципы алгоритмической и низкоуровневой оптимизации базовых вычислительных операций. Быстрые вычисления как наука
Анализ производительности программного обеспечения путем изучения машинного кода. Профилирование программного обеспечения.
Статическое и динамическое распараллеливание программ. Масштабируемость программ и гиперлинейное ускорение.
Физический и логический параллелизм. Процессы, потоки, "тасклеты" и прочие абстракции в языках программирования.
Организация обмена данными между процессами. Общая память и MPI. Активные сообщения. Latency hiding.
Вопросы синхронизации счета. Гонки и взаимные блокировки. Атомарные операции. Транзакционная память.
Особенности распределенных вычислений. Асинхронный ввод/вывод. Облачные вычислительные платформы и GRID-системы.
Принципы эффективного использования кеш-памяти в многопоточных программах. Many-core процессоры и VLIW-архитектуры.
Векторизация вычислений и использование SIMD-ускорителей для параллельных вычислений. Расширения AVX2 и FMA.
Технологии CUDA и OpenCL: общие черты и различия технологий. Архитектурные особенности графпроцессоров.
Динамический параллелизм в технологиях CUDA и OpenCL. Параллельные диалекты языков C/C++. Языки Charm++ и T++.
Гибридные вычислительные системы и поддержка выгрузки (offloading) вычислений в специализированных компиляторах.
Специализация программ, частичные вычисления и супероптимизация. Мемоизация (табулирование) результатов вычислений.
Реконфигурируемые вычислительные системы на основе программируемых (FPGA) и заказных (ASIC) микросхем.
Обеспечение отказоустойчивости счета на больших суперЭВМ. Операционный недетерминизм и отказоустойчивые алгоритмы.
Список источников
К.Ю. Богачев, Основы параллельного программирования, Бином, 2024
D.Kaeli, P.Mistry, D.Schaa, D.P.Zhang, Heterogeneous Computing with OpenCL 2.0, Third Edition, AMD, Elsevier Inc., 2015
А.В. Боресков и др. Параллельные вычисления на GPU. Архитектура и программная модель CUDA: Учебное пособие. Изд-во МГУ, 2015
В.В. Воеводин. Параллельные вычисления: учеб. пособие для вузов. БХВ-Петербург, 2002
В.П. Гергель. Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных многоядерных систем: учеб. для вузов. - M.: Изд-во МГУ, 2010
Р. Гримм, Параллельное программирование на современном языке C++, ДМК Пресс, 2022
Э.Д. Уильямс, Параллельное программирование на С++ в действии. Практика разработки многопоточных программ, ДМК Пресс, 2012
Дополнительная информация

Курс посвящен рассмотрению архитектур современных и перспективных высокопроизводительных систем,
общей методологии построения параллельных, распределенных и отказоустойчивых программ, способам
масштабирования программ, современным стандартам для программирования ускорителей OpenCL и CUDA,
а также подходам к преобразованию, специализации и низкоуровневой оптимизации программного кода.

День недели
по согласованию
Время
по согласованию
Аудитория
Ещё не назначена
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Дополнительные главы алгоритмов и структур данных в спортивном программировании

Название спецкурса на английском языке
Additional chapters of algorithms and data structures in competitive programming
Авторы курса
Кошелев Михаил Михайлович, Календаров Андрей Эмилевич
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
1-2 курс
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Разделяй и властвуй.
Корневая декомпозиция.
Паросочетания и алгоритм Куна
Список источников
http://e-maxx.ru/algo/
http://cp-algorithms.com/
Дополнительная информация

Вся текущая информация по курсу будет публиковаться в телеграм канале https://t.me/msu_icpc

День недели
по согласованию
Время
по согласованию
Аудитория
Ещё не назначена
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Системный анализ. Информационные системы 2

Название спецкурса на английском языке
System analysis. Information systems 2
Авторы курса
Кумсков Михаил Иванович
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Введение анализ и проектирование ИС
Объектно-ориентированные модели. Нотация UML.
Информационная система и базы данных. Поддержка бизнес процессов.
Предметная область и ее визуальное представление. Диаграммы классов UML.
CASE инструменты для представления моделей на UML.
Методология разработки Rational Unified Process (IBM RUP).
Agile и SCRUM разработка.
Документирование требований в RUP.
Словарь проекта и его связь с предметной областью.
Состояния объектов. Диаграмма машины состояний UML.
Сценарии использования (Use Cases) и их спецификация
Use Cases диаграмма UML.
Этап проектирования ИС. Диаграммы взаимодействия UML.
Список источников
Кумсков М.И. Базы данных и процессы их создания. Введение. М.: Изд-во Мехмата МГУ, 2004, - 136с.
Кумсков М.И. Системный Анализ. Предметная область. Модели на UML. - М.: Изд-во ООО "Издательские решения", 2020, - 110с.
Фаулер M. UML. Основы, 3 изд. – Пер. с англ. – СПб: Символ_Плюс, 2004 – 192 с.
Дин Леффингуэлл Д., Уидриг Д. Принципы работы с требованиями к программному обеспечению. Унифицированный подход - Пер. с англ. - М.: Издательский дом
"Вильямс", 2002, - 448 с.
Кролл П., Крачтен Ф. Rational Unified Process — это легко. Руководство по RUP для практиков. – Пер. с англ. - М.: КУДИЦ- Образ, 2004, - 432с.
Ларман К. Применение UML 2 и шаблонов проектирования. Введение в объектно-ориентированный анализ, проектирование и итеративную разработку. – Пер. с англ. – М.: Издательский дом Вильямс, 2004, - 624с.
Соммервилль, И. Инженерия программного обеспечения, 6-е издание. - Пер. с англ. — М.: Издательский дом "Вильямс", 2002. 624 с.
Дополнительная информация

Запись на курс по почте  mikhail.kumskov@math.msu.ru

курс читается в он-лайн формате.

Студенты получат навыки документирования требований в виде текстовых спецификаций (Requirements Specification), в форме сценариев использования (Use Cases), бизнес-сценариев использования (Business Use Cases) и «пользовательских историй» (User Stories); 

они получают представление о том, как качество и полнота требований влияют на архитектуру программного продукта и на успешность проекта разработки системы в целом. Большое внимание уделяется навыкам визуального моделирования (в нотации UML), включая «правильный» выбор объектов моделирования, что позволяет понять структуру и поведение элементов ИС. 

Знания и навыки, полученные во время обучения по программе, будут достаточны для самостоятельной работы в роли системного и бизнес аналитика как в больших компаниях, так и в стартапах – то есть полезны всем тем, кто участвует в сборе, анализе, в управлении и контроле качества требований при разработке ПО.

День недели
понедельник
Время
18:30-20:05
Аудитория
Ещё не назначена
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Введение в методы машинного обучения 2

Название спецкурса на английском языке
Introduction to machine learning methods 2
Авторы курса
Кумсков Михаил Иванович
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Постановка задачи и обозначения.
Основные типы моделей для поиска закономерностей в данных
Введение в анализ данных. Датасеты
Линейная множественная регрессия.
Метод Группового Учета Аргументов (МГУА).
Близость (похожесть) объектов. Метрики и выбор опорных признаков.
Кластерный анализ.
связная компонента;
k-means алгоритм - классический и с ядрами;
покрывающее дерево;
ЕМ метод. Расстояние Махаланобиса;
иерархический алгоритм;
ФОРЭЛЬ алгоритм.
Генетический алгоритм. Две фазы.
Факторный анализ. Метод главных компонент.
Продвинутые методы анализа - Анализ структурных объектов.
Нейронные сети. Персептроны. Функция активации.
Прогнозирование финансовых временных рядов.
Архитектуры нейросетей и области их области применения.
Среда COLAB.
Список источников
Х. Брикс, Дж. Ричардс, М. Феверолф. Машинное обучение.
А. Мюллер, С. Гвидо. Введение в машинное обучение с помощью PYTHON.
Р. Саттон, Э. Барто. Обучение с подкреплением
Ф. Шолле. Глубокое обучение на Python
Н. Шакла. Машинное обучение и TensorFlow.
Дополнительная информация

 Запись на курс по почте  mikhail.kumskov@math.msu.ru

Рассматриваются основные типы моделей, используемые
закономерностей в данных: 

регрессионный анализ, 

кластеризация данных, 

построение простых и обобщенных деревьев решений, сокращение данных – метод главных компонент. 

Эти методы, входящие в научную дисциплину «Распознавания образов» (Pattern Recognition), являются основой такой быстро развивающейся дисциплины как Business Intelligence (BI) и Машинное обучение (Machine Learning). 

Методы широко используются в бизнес-аналитике.
Кратко обсуждаются идеи и методы нейронных сетей и машины поддерживающих векторов (SVM – Support Vector Machine), а также методы bootstrap-построения оценок при недостаточном числе исходных данных. 

Рассматриваются основные понятия «нечеткого» (fuzzy) анализа данных и их применения для построения новых признаков и ведения «нелинейности» в модели. Предлагаемые алгоритмы могут быть использованы в базах данных для восстановления (предсказания) пропущенных значений.

День недели
понедельник
Время
16:45-18:20
Аудитория
Ещё не назначена
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Проблемы применения математического моделирования для биржевых процессов

Название спецкурса на английском языке
Problems in the application of mathematical modeling for stock exchange processes
Авторы курса
Друца Александр Валерьевич, Логвиненко Евгений Николаевич
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
1-2 курс
3-6 курс, магистранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Частые заблуждения и неверные предпосылки, выбор заведомо тупиковых аксиом экономического моделирования.
Шаткость экономических теорий и выкладок, на основе которых строятся текущие макро- и микроэкономические предсказания.
Основные сложности при стохастических подходах в моделировании
биржевых котировок.
Список источников
Fooled by Randomness: The Hidden Role of Chance in Life and in the Markets. New York: Random House. 2001. ISBN 978-0-8129-7521-5. Second ed., 2005. ISBN 1-58799-190-X.
The Black Swan: The Impact of the Highly Improbable. New York: Random House and Penguin Books. 2007. ISBN 978-1-4000-6351-2. Expanded 2nd ed, 2010 ISBN 978-0812973815.
Fntifragile: Things That Gain from Disorder. New York: Random House. 2012. ISBN 978-1-4000-6782-4.
The Essays of Warren Buffett: Lessons for Corporate America, Second Edition, Warren E. Buffett and Lawrence A. Cunningham, The Cunningham Group; 2nd edition (April 14, 2008). ISBN 978-0-9664461-2-8. Reminiscences of a Stock Operator, Edwin Lefèvre, ISBN 978-0-471-77088-6
Fractal financial fluctuations; do they threaten sustainability? Benoit B. Mandelbrot
Дэвид Гребер. Долг: первые 5000 лет
День недели
понедельник
Время
16:45-18:20
Аудитория
1415
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
1415
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Вычислительная оптимизация

Название спецкурса на английском языке
Numerical optimization
Авторы курса
Григорьев Илья Сергеевич, Заплетин Максим Петрович
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Принцип Лагранжа
Вспомогательные задачи и оценки точности их решения:
- метод Ньютона-Исаева-Сонина-Федоренко,
- методы решения СЛАУ,
- методы численного диффференцирования,
- методы решения задач Коши для систем ОДУ
- метод декомпозиции и примеры его применения
- метод продолжения решения по параметру и примеры его применения
Прямые методы решения оптимизационных задач. Дискретизация в фазовом пространстве и в пространстве управлений. Примеры.
Методы безусловной оптимизации: сопряжённых градиентов и эвристические методы нулевого порядка. Примеры.
Методы условной оптимизации:
- метод проекции градиента,
- метод условного градиента,
- метод штрафных функций,
- метод линеаризации.
Список источников
Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы (любое издание)
Федоренко Р.П. Введение в вычислительную физику (любое издание)
Федоренко Р.П. Приближённое решение задач оптимального управления. М.: Наука, 1978.
Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.: Физматлит, 2005.
Дополнительная информация

Рассматривается проблемы численного решения оптимизационных задач, в том числе многометодные подходы.

День недели
по согласованию
Время
по согласованию
Аудитория
Ещё не назначена
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Применение ИИ для решения задач аэродинамики

Название спецкурса на английском языке
Application of AI to solving aerodynamic problems
Авторы курса
Романова Дарья Игоревна
Пререквизиты
Навыки Python
Целевая аудитория
1-2 курс
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра вычислительной математики]
Семестр
Весна
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2025/26
Список тем
Введение в ML. Постановки задач.
Классические методы обучения с учителем.
Глубинное обучение. Нейронные сети.
Нейронные сети в аэродинамике.
Список источников
Maziar Raissi, Paris Perdikaris, & George Em Karniadakis. (2017). Physics Informed Deep Learning (PartI): Data-driven Solutions of Nonlinear Partial Differential Equations.
Ziming Liu, Yixuan Wang, Sachin Vaidya, Fabian Ruehle, James Halverson, Marin Soljaˇci ́c, Thomas Y.Hou, & Max Tegmark. (2025). KAN: Kolmogorov-Arnold Networks.
Kumar, K., & Vantassel, J. (2023). GNS: A generalizable Graph Neural Network-based simulator forparticulate and fluid modeling. Journal of Open Source Software, 8(88), 5025
https://github.com/BRAIn-Lab-teaching/MACHINE-LEARNING-COURSE/tree/main
Дополнительная информация

Спецкурс познакомит с основами алгоритмов машинного обучения и методами их применения в аэродинамике.

День недели
вторник
Время
16:45-18:20
Аудитория
446
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.