Zřízení studijního oboru HPC (High performance computing)

Transkript

1 Zřízení studijního oboru HPC (High performance computing) Návrh oboru je koncipován tak, aby byl zajímavý pro široký okruh zájemců, kteří pak mohou později pracovat při využití HPC v projekčních a výzkumných útvarech průmyslových podniků, ve fyzice, biologii, chemii, ekonomii, dopravě a v meteorologii. Vyváženě je v programu věnována pozornost jak HPC systémům založeným na využití obecných procesorů, tak systémům založeným na využití cenově výhodných procesorů GPGPU (případně dalších). Lze předpokládat, že dobře sestavený HPC obor bude pro posluchače atraktivní a i z hlediska efektivnosti výuky zcela opodstatněný. Bakalářský program je navrhován tak, aby netrpěl přemírou teoretických předmětů a byl zajímavý i pro posluchače, kteří se budou věnovat problematice HPC např. jen jako programátoři (nikoli naprosto nezbytně nutně jako špičkoví teoretici). Speciální teoretické předměty jsou proto umístěny zejména do úrovně magisterské a i tam jsou mnohé z nich volitelné. Výuka v teoretických předmětech se na bakalářské úrovni předpokládá vedena s dostatečným nadhledem a s ohledem na potřeby souvisejících předmětů. I po absolvování jen bakalářské úrovně by měl být posluchač schopen zapojit se do práce HPC týmů, např. jako programátor. Je sledována myšlenka, aby i absolvent pouze bakalářského stupně byl dobře uplatnitelný. Jako ukázka využití HPC a také jako nezbytná motivace pro další studium je do bakalářské úrovně umístěn blok předmětů "aplikace HPC". Jednotlivé předměty jsou řešeny tak, že teorie z dotčených oblastí je zde (na bakalářské úrovni) prezentována jen v naprosto nezbytně nutné míře (nikoli systematicky) v rozsahu nezbytném pro vysvětlení řešení zvoleného konkrétního ilustrativního ale prakticky významného problému. Cílem zde primárně není naučit posluchače teorii z dané oblasti, ale poskytnout terén pro řešení smysluplných praktických úloh, které použití HPC ukazují. Na uvedené předměty pak navazují HPC projekty (uvedené předměty tedy zasazují projekty do širšího kontextu). Blok aplikace HPC také významně profiluje obor HPC a odlišuje jej od oborů jiných. Uvedený blok lze považovat za významný, protože pro řešení úloh s využitím HPC je typická mezioborovost (doménový expert + odborník HPC). To by měl i náš program reflektovat a posluchačům už během studia tuto mezioborovost prezentovat. Kromě oblasti HPC současně navrhovaný obor také dostatečně pokrývá ostatní významné oblasti IT, takže orientací na HPC není možnost uplatnění posluchače nikterak ztížena ani na běžných pozicích, kde není orientace na HPC vyžadována. Je také zachována kompatibilita s existujícím oborem IVT z hlediska možného postupu do navazujícího magisterského studia. Bc. obor HPC předmět komentář/poznámka garant rozsah kr typ zak Úvodní školení a školení bezpečnosti práce P Z semestr

2 Algoritmy a datové struktury I (doc. Dvorský) Algoritmy a datové struktury II (doc. Dvorský) Paralelní a distribuované algoritmy (prof. Snášel) Průprava k algoritmickému myšlení Předmět již existuje v oboru IVT P KlZ Předmět již existuje v oboru IVT P KlZ Nový předmět jak lze řešení problémů paralelizovat parallel thinking P KlZ Seminář z algoritmizace (Ing. Sawa. Předmět již existuje v oboru IVT V Z Úvod do programování (Mgr. Kudělka, Objektové programování (Mgr. Kudělka, Programovací jazyky I (Ing. Kožusznik, Programovací jazyky II (Ing. Martinovič, Skriptovací programovací jazyky (doc. Sojka) Paradigmata programování (Ing. Sawa, Ph.D) Programování v paralelních prostředích I (vlákna, OpenMP, MPI, ) (Ing. Krömer, Programování v paralelních prostředích II (CUDA, OpenCL, ) (Ing. Gajdoš, Architektury počítačů I (doc. Ličev) Programování Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu P KlZ Nový předmět P KlZ Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu P KlZ Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu P KlZ Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu P KlZ Nový předmět P KlZ Nový předmět P KlZ Nový předmět P KlZ HW a systémové záležitosti (kdo chce paralelizovat, musí i o HW něco vědět) Průpravný předmět pro výklad počítačových architektur Architektury počítačů II (doc. Ličev) Výklad počítačových architektur

3 Paralelní výpočetní systémy (Ing. Jakl, CSc) Nový předmět výklad paralelních architektur Operační systémy I (Ing. Olivka) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu P Zk/ KlZ Operační systémy II (Ing. Olivka) Nový předmět Počítačové sítě (Ing. Moravec Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu P Zk Numerické modelování (doc. Kozubek) Paralelní knihovny numerické lineární algebry (doc. Vondrák) Lineární algebra s Matlabem (doc. Vondrák) Využití HPC při řešení úloh modelování a simulace (prof. Vondrák) Využití HPC při řešení úloh o analýze dat (prof. Snášel) Využití HPC při řešení úloh počítačové grafiky, zpracování obrazu a virtuální reality (doc. Sojka) Případné další případové studie Aplikace HPC Nový předmět numerické řešení základních HPC problémů počáteční a okrajové úlohy, FFT, lineární a nelineární systémy apod. Nový předmět BLAS, LAPACK, SCALAPACK, MKL, PetSc. a příklady jejich použití V KlZ V KlZ Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V KlZ Nový předmět V Zk Nový předmět V Zk Nový předmět V Zk HPC projekt 1 (prof. Snášel) Nový předmět P Z HPC projekt 2 (prof. Snášel) Nový předmět P Z HPC projekt 3 (prof. Snášel) Nový předmět P Z HPC projekt 4 (prof. Snášel) Nový předmět P Z Úvod do databázových systémů (Ing. Fasuga, Nezbytné IT předměty (chceme, aby absolvent nalezl snadno uplatnění i mimo oblast HPC) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu Databázové a informační systémy (doc. Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk

4 Krátký) Databázové systémy (doc. Krátký) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Administrace databázových systémů (Ing. Bača, Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V KlZ Informační systémy (Mgr. Kudělka, Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Webové aplikace (Ing. Radecký) Nový předmět V Zk Úvod do SWI (Ing. Štolfa, Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Uživatelská rozhraní (Human Computer Interaction Design) (doc. Sojka) Základy počítačové grafiky (Ing. Němec, Správa počítačových systémů (Ing. Návrat) Počítačová bezpečnost (RNDr. Ochodková, Java technologie (Ing. Ježek, Technologie.NET (Ing. Martinovič, Případně další volitelné předměty Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V KlZ Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Nový předmět. Rozšiřuje existující předmět Správa Windows systémů V KlZ Nový předmět probírat praktická témata V Zk Existujíci předmět rozšířit o výklad možností paraleního počítání Existujíci předmět rozšířit o výklad možností paraleního počítání Předměty teoretického základu V KlZ V KlZ Lineární algebra (doc. Vondrák) Existující předmět P Zk Matematické analýza (doc. Bouchala) Existující předmět P Zk Numerické metody (doc. Vondrák) Existující předmět V Zk Diskrétní matematika (Mgr. Kovář, Existující předmět P Zk Úvod do teoretické informatiky (Ing. Sawa, P Zk

5 Další nezbytnosti Jazyk P Společenskovědní předmět 2 Tělocvik P Mgr. obor HPC předmět komentář garant rozsah kr typ zak Architektury HPC systémů (prof. Zelinka) High performance computer networking (Ing. Moravec, HW pro HPC Rozšíření témat probíraných na Bc. úrovni. Akcent na paralelní architektury, grid computing, fault tollerant computing, a také na datová centra. Rozšíření témat probíraných na Bc. úrovni. HPC middleware. Paralelní algoritmy (prof. Jančar) Prostředky a prostředí pro paralelní programování (Parallel programming tools and environments) (Ing. Krömer, Systémová analýza a návrh (Ing. Štolfa, Metody specifikace programových systémů (Ing. Kožusznik, Paralelní programování Techniky vytváření paralelních algoritmů a hodnocení složitosti paralelních algoritmů. Úplnější a teoreticky náročnější pohled než u bakaláře. Úplnější pohled než u bakaláře. Viz např. guage/background/progenvs.htm Úvod do teoretických základů některých interdisciplinárních HPC aplikací V Zk V Zk

6 Metody optimalizace (prof. Dostál) Existující předmět V Zk Matematické modelování a metoda konečných prvků (prof. Blaheta) Teorie grafů s aplikacemi pro modelování a simulace (RNDr. Ochodková, Stochastické metody modelování (prof. Briš) Fyzika (Katedra fyziky) Úvod do fyzikálního modelování (doc. Kalus) Úvod do výpočetní elektrotechniky (Ing. Lukáš, Úvod do nanotechnologií (katedra fyziky/centrum nanotechnologií) Úvod do výpočetní mechaniky (kat. 470) Úvod do metod výpočetní biologie (prof. Zelinka) Modelování a simulace systémů (prof. Vondrák) Analýza rozsáhlých kolekcí dat (prof. Snášel) Large Scale Distributed Systems for Information Retrieval (prof. Snášel) Biologicky inspirované paralelní výpočty (prof. Zelinka) Nový předmět V Zk Nový předmět V Zk Lze upravit z existujícího předmětu V Zk Řada simulací vychází z fyzikálních zákonů, proto je nezbytné, aby se student seznámil se základními fyzikálními pojmy. Kvantová mechanika, molekulové simulace, fyzika částic Existující předmět s názvem Modelování elektromagnetických polí. Bude rozšířen o další témata z oblasti elektrotechniky. Nový předmět teoretické základy fyziky a chemie potřebné pro modelování v oblasti nanotechnologií předmět by mohl být garantován katedrou fyziky ve spolupráci s CNT Základní pojmy z oblasti mechaniky, pružnosti a pevnosti a dynamiky tekutin V Zk V Zk V Zk V Zk V Zk V Zk Informatická odvětví, kde je často vyžadován velký výpočetní výhon, tedy HPC Existující předmět prověřit obsah V Zk Existující předmět prověřit obsah V Zk Nový předmět V Zk Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk

7 Modelování komplexních systémů (Modelling Complex Systems) (prof. Zelinka) Nový předmět V Zk Neuronové sítě (prof. Vondrák) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Network science (prof. Snášel) Nový předmět V Robotické systémy (prof. Snášel) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Komprese dat (prof. Snášel) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Fyzická implementace databázových systémů (doc. Krátký) Architektura rozsáhlých informačních systémů (Mgr. Kudělka, Počítačová grafika I (doc. Sojka) Počítačová grafika II (Ing. Gajdoš, Nový předmět V Zk Nový předmět V Zk Existující předmět ale s revidovaným obsahem. Zahrnuje zejména modelování a zobrazování 3D objektů. Existující předmět ale s podstatně revidovaným obsahem. Zahrnuje zejména vizualizaci rozsáhlých scén, grafické efekty, technické vizualizace Zk Zk Aplikace počítačové grafiky (doc. Sojka) Nový předmět Zk Digitální zpracování obrazu (doc. Sojka) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu Zk Analýza obrazu (doc. Sojka) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu Zk Algoritmizace geometrických úloh (computational geometry) (doc. Sojka) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu Zk Projekty HPC projekt P Z HPC projekt P Z HPC projekt P Z HPC projekt P Z Předměty teoretického základu Matematická logika (doc. Duží) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu.

8 Teorie algoritmů a výpočetních modelů (prof. Jančar) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu a změna názvu. Modelování a verifikace (prof. Jančar) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Petriho sítě (Ing. Sawa, Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Vybrané partie z Logiky (doc. Duží) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Vybrané partie z teoretické informatiky (prof. Jančar) Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Teorie her (Ing. Sawa, Předmět již existuje v oboru IVT revize obsahu V Zk Vybrané partie z matematické analýzy (doc. Bouchala) Existující předmět P V Zk Statistika (prof. Briš) Existující předmět P Zk Rovnice matematické fyziky (doc. Kalus) Existující předmět V Zk Zkratky: P povinný předmět, V volitelný předmět, Zk zkouška, KlZ klasifikovaný zápočet, Z zápočet, 460 Katedra informatiky, 470 Katedra aplikované matematiky.