Что такое компьютерная физика
Что такое компьютерная физика
Уже в этом году ПГУ станет первым вузом в Витебской области, где будут набирать студентов на новую специальность IT-профиля – «Компьютерная физика». Она открывается на факультете компьютерных наук и электроники.
На кафедре физики Полоцкого госуниверситета рассказывают, что студент, получающий образование по специальности «Компьютерная физика», имеет возможность не только получить классическое физическое образование, но и самую современную профессию программиста. Квалификация по диплому так и будет звучать – «Физик. Программист».
Для поступления на специальность нужно сдавать физику, математику и белорусский/русский язык.
В чем отличия именно этой специальности?
Если рассмотреть принцип работы IT-специалистов, то различить их квалификацию можно так: есть специальности, позволяющие заниматься тестированием кем-то созданных программ, а другие – подразумевают умение разрабатывать программы, писать их коды.
– Но больше всего рынок труда сейчас нуждается в специа листах, способных ставить задачи для программистов-кодировщиков, анализировать поставленные технические, экономические задачи, и создавать на основании этого анализа алгоритмы работы программ. Именно к этому и будут говорить студентов специальности «Компьютерная физика», – рассказал заведующий кафедрой физики Сергей Вабищевич.
Студентов обучат разбираться в глубинных принципах работы любой техники, технологического оборудования, систем связи и коммуникаций и делать анализ по необходимым изменениям для оптимизации и автоматизации их работы, а также самостоятельно выполнять работу по их программному обеспечению.
Фото предоставлены ПГУ
В университете отмечают, что коллектив кафедры физики имеет отличную квалификац ию, руководство вуза оказывает кафедре поддержку в модернизации лабораторий, оснащении их современным оборудованием. Кроме того, в 2020 году коллектив кафедры физики включился в выполнение международного проекта по созданию сетевой магистерской программы «Ядерная безопасность». Это позволит выпускникам специальности «Компьютерная физика» продолжить свое постдипломное образование и получить степень магистра по одной из самых актуальных в стране специальностей.
Подробности можно узнать по телефону приемной комиссии: +375 29 719 93 13.
Оставайтесь с нами в социальных сетях:
КОМПЬЮТЕРНАЯ ФИЗИКА
Описание:
Специальность высшего образования I ступени
Компьютерная физика – наука о создании и внедрении вычислительных информационных технологий и компьютерных средств в практику исследования физических процессов и использования компьютерных физических методов в технике, производстве, энергетике, медицине, экологии.
Подготовка специалиста по данной специальности предполагает формирование определенных профессиональных компетенций, включающих знания и умения в области изучения, теоретического анализа физических эффектов и явлений, установления новых физических закономерностей на основе современных теоретических представлений, математических и компьютерных методов; разработки на основе физических принципов новых материалов, технологий и приборов; осуществления исследовательской работы в областях, использующих физико-математические методы анализа и компьютерные технологии; разработки эффективных математических методов решения задач техники, экономики и управления; создания и использования математических моделей процессов и объектов; программно-информационного обеспечения проектно-конструкторской и эксплуатационно-управленческой деятельности и др.
Специальность обеспечивает получение профессиональной квалификации «Физик. Программист».
Объектами профессиональной деятельности специалиста являются: программное обеспечение, математические модели и методы моделирования физических объектов и процессов; технологические и измерительные комплексы и системы автоматизации, используемые в физическом эксперименте, производстве материалов и приборов; физические законы, гипотезы, теоремы; измерительное и технологическое оборудование; физические методы контроля в сочетании с методами математического моделирования; экономические и социальные закономерности, образовательные системы, педагогические процессы, учебно-методическое обеспечение дисциплин физико-математического профиля.
После окончания обучения выпускники вышеназванной специальности смогут работать не только в IT-компаниях, но и на современных высокотехнологичных производствах и занимать должности:
Что такое игровая физика и какие виды бывают
Разработка игр очень сложный и продолжительный процесс. Создателям приходится долгое время искать баланс между механикой и физикой, чтобы поведение моделей в проекте выглядело максимально реалистично. Необходимо прописывать огромные сводки правил, чтобы все элементы в виртуальном мире напоминали нам реальную жизнь. Эти законы могут быть прописаны как парой строчек кода, так и миллионами указаний, которые программисты пишут годами. В этой статье разберемся, что такое игровая физика и какие ее разновидности существуют.
Как создаются видеоигры от идеи до продажи
Сегодня качественную физику в играх игроки принимают как должное. Они даже не понимают, что над каждым элементом трудятся десятки часов, чтобы он двигался как в реальной жизни. Банальный пример: если персонаж осуществил прыжок, то он должен приземлиться на землю, а не отправиться куда-то в стратосферу. Казалось бы, все просто, но нет. Даже такие элементарные правила приходится описывать длительное время.
Именно поэтому законы, которые придумывают для элементов игры, делят на физику твердого и мягкого тела. Первая активно используется в 2D и 3D играх и относится практически ко всем моделям. Вторая максимально упрощается из-за сложности реализации, потому что демонстрирует результат воздействия внешних сил на объект, например, поведение плаща главного героя, который развевается на ветру.
Зачем в играх нужна физика?
У игровой физики много задач, но самая главная – это сделать игру интуитивно понятной и увлекательной. Когда объекты ведут себя непонятно, то геймер не понимает правила игры. Например, если во время удара мяча в FIFA он будет прыгать в разные стороны, то вряд ли у вас получится забить гол. Именно поэтому поведение мяча реализуется с учетом силы удара, скорости тела и траектории. Благодаря этому игрок легко понимает правила игры и знает, что делать, чтобы забить гол. К слову, в FIFA 20 создатели наворотили с физикой таких делов, что получили тысячи негативных отзывов только из-за кривой физики движения футболистов и мяча.
При этом в каких-то моментах разработчикам не нужно воссоздавать законы физики из реальной жизни, потому что они помнят, что игра – это еще и веселье, она должна быть увлекательной. Только представьте GTA V с реальной физикой. В такой ситуации любая авария становилась бы для главного героя фатальной, и нужно было раз за разом проходить одну и ту же миссию или по десять раз возрождаться возле медпункта и снова бежать в нужную точку.
Яркий пример — это гоночные симуляторы и аркадные гонки. Например, в сериях Forza Motorsport и Gran Turismo игроку предлагают реалистичное управление машиной. Он сразу понимает, чего ждать от проекта, и покупает его, если хочет ощутить себя за рулем реального автомобиля. В то же время серия Need for Speed – это аркадная гонка, где резкие повороты и касание препятствий практически не влияют на управляемость транспортным средством. Игрок прекрасно понимает, что потеть во время заезда ему не придется, он кайфует от сеттинга, трасс и крутых тачек. Идеальный вариант, когда гонка изначально делается как симулятор, но в ней есть аркадный режим для тех, кто с автомобилями на «ВЫ».
Физика твердого тела в 2D играх
Теперь разберем разновидности физики в современных играх и начнем с той, что используется для твердых тел. Именно про нее чаще всего говорят, когда речь идет о физике, и ярким примером можно назвать тот самый мяч из FIFA. К тому же, в зависимости от количества измерений, в игре есть небольшие отличия.
Также стоит отметить, что от примитивных законов физики в 2D играх разработчики постепенно пришли к программированию гравитации, инерции и импульса. Впервые это появилось в Mario Bros, но в довольно топорном виде. Если бы веселый водопроводчик двигался по настоящим законам физики, то дальше первого обрыва никуда бы не убежал.
Как обстоят дела с физикой в 3D проектах?
С 3D физикой ситуация другая, потому что для ее реализации приходится делать больше вычислений, добавляется еще одно измерение – ось Z. При этом в 3D играх каждая модель состоит из набора твердых объектов, а не из одного, как в 2D. Именно поэтому часто возникают проблемы. Если в Марио нужно прописывать одно касание, например, он прыгает и кулаком бьет в блок из кирпичей. Во время прикосновения срабатывает команда, которая заставляет блок выплюнуть монетку. Монетка единожды касается Марио, он ее забирает, количество монет увеличивается. В 3D играх такое не прокатит. Возьмем, например, Tomb Raider, в котором Лара, когда забирается на скалу, касается ее одновременно руками и ногами. Все это твердые тела, которые взаимодействуют со скалой, а та в свою очередь состоит из десятков других твердых моделей.
В 3D проектах конечности персонажа состоят из нескольких твердых тел, которые соединяют суставами. Существует специальная система скелетной анимации, которая позволяет реализовать подобное. При этом все элементы, из которых состоит персонаж, еще и должны работать по определенному алгоритму. Сегодня их существует огромное количество, например, процедурная анимация использовалась в серии Medal of Honor, интегрирование Верле в Hitman, а для Halo и Half-Life применяют инверсную кинематику.
Если вы думаете, что серия Sniper Elite – это прям на 100% реалистичный симулятор стрелка, то очень сильно ошибаетесь. На самом деле игра упрощена до невозможности, во время выстрела не учитывается движение цели, температура воздуха, скорость и направление ветра, а также множество других факторов. Почему? Да потому что даже заядлым поклонникам реализма это не интересно. Никто не будет играть в подобное, поэтому геймеру лучше вообще не знать, что реальные снайперы учитывают все эти вещи, проще сделать реалистичный прицел и добавить пулю, которая летит в слоу-мо.
Мягкие тела в играх
К таким моделям в играх относятся волосы, одежда, вода, дым и многое другое. По сути, к этой категории можно отнести все элементы, которые могут деформироваться при воздействии внешних сил. Если представить, что твердое тело состоит из точек, то они всегда будут находиться на одном расстоянии друг от друга. Когда колесо движется, оно же не увеличивается в размерах, верно? А если представить, что мягкое тело состоит из точек, то во время движения или воздействия на него сторонних сил расстояние между ними будет меняться.
Даже сегодня реализация физики мягких тел сильно упрощена. Разработчики пытаются выдумывать новые подходы, чтобы получить достойный результат, но получается это далеко не всегда. Вся проблема в сложности создания физики мягких тел, и пока даже самые маленькие успехи, вроде поведения снега в Red Dead Redemption 2, уже считаются огромной победой.
Деформация виртуальных тел
Как правило, чтобы создать физику мягких тел, их перемещение ограничивают. Если такое тело состоит из точек – это значит, что расстояние между ними может меняться, но окончательно отделиться друг от друга у них не выйдет. Именно за счет ограничения и получается сделать более-менее реалистичную физику, но далеко не всегда. Разработчики, часто, используют зацикленную анимацию, но срабатывает она только для тех мягких тел, которые не в центре внимания. Если бы так делали физику, например, для плаща Бэтмана в серии Arkham, то вы бы уже давно заметили, что с ним что-то не так. Когда разработчики знают, что геймеры постоянно будут смотреть на игровой элемент или будут с ним взаимодействовать, то от трюков с зацикленной анимацией отказываются.
Основная проблема реализации физики мягких тел заключается в огромном количестве вычислений. Чтобы сделать все реалистично, нужно проводить миллионы операций в секунду, но процессор просто не выдержит такую нагрузку. Поэтому физику всячески упрощают, и в современных играх мы видим пик ее реализма, сделать лучше пока просто не дает железо.
Если подытожить, то можно сказать, что физика в видеоиграх до сих пор считается одной из самых сложных составляющих проекта. Разработчики регулярно пытаются ее сбалансировать, чтобы найти золотую середину между приемлемым количеством вычислений и реализмом. При этом создатели игр не забывают и о том, что проект должен быть интересным. Именно поэтому они используют различные уловки, которые, может, и идут в минус реализму, зато помогают дать больше мощности более интересным элементам геймплея.
Надеемся, что эта статья стала для вас полезной, и вы узнали что-то новое об игровой физике. Если хотите углубиться в тему, то можете почитать документацию к таким игровым движкам, как Unity и Unreal Engine 4, у них есть огромные разделы про физику в играх, где все расписано более подробно.
Иностранному абитуриенту
Все, что необходимо знать о поступлении в БГУ
Специальности БГУ
Выбирайте факультет и специальность (бакалавриат)
Магистерские программы
Обновленный перечень специальностей магистратуры
Стоимость обучения
Для иностранных граждан
Специальности БГУ
Выбирайте факультет и специальность (бакалавриат)
Магистерские программы
Обновленный перечень специальностей магистратуры
Компьютерная физика
Высшее образование I ступени (бакалавриат)
Компьютерная физика
Очное обучение – 4 года
Образовательная программа нацелена на подготовку специалистов, на высоком уровне владеющих математическим аппаратом, общей и теоретической физикой и, благодаря этому, способных осуществлять весь цикл создания программного обеспечения — от разработки математических моделей процессов и явлений в науке, технике, технологиях и экономике, до написания программного кода. Студенты глубоко изучают языки программирования различных уровней, работу операционных систем, методы автоматизации производственных процессов. Обучающиеся решают реальные физические задачи, возникающие во многих производственных процессах, делают прогнозы о целесообразности внедрения технологий в производство.
В образовательном процессе принимают участие представители IT-компаний, промышленных предприятий и научно-исследовательских институтов НАН Беларуси.
Предусмотрено изучение группы дисциплин, дающих базовую подготовку по основам предпринимательской деятельности и охране прав интеллектуальной собственности. Отдельный семестр отводится на практическое применение полученных навыков и подготовку дипломной работы. Практика проходит в научно-исследовательских институтах, IT-компаниях, а также на высокотехнологических промышленных предприятиях.
Подготовленные специалисты являются конкурентоспособными на рынке информационных технологий ввиду сочетания большого спектра практических навыков решения задач и высокого уровня владения современными технологиями. Это достигается благодаря тесной интеграции учебного процесса и научно-исследовательской деятельности.
Основные преимущества:
Полное среднее образование.
Владение языком обучения (определяется по итогу собеседования, на котором определяется, знает ли абитуриент язык на уровне, достаточном для усвоения программы обучения).
Теоретическое обучение занимает семь семестров. Осенний семестр продолжается 18 учебных недель, весенний – 17. По окончании семестров проводятся экзаменационные сессии длительностью 3-4 недели. Предусмотрены зимние и летние каникулы продолжительностью две и восемь недель, соответственно. В процессе учебы студенты выполняют две курсовые работы исследовательского характера.
Для практического обучения полностью отводится восьмой семестр. В это время проходит производственная преддипломная практика, сдача государственного экзамена, написание и защита дипломной работы.
Выпускники работают в IT-компаниях, научно-промышленных организациях, научно-исследовательских институтах НАН Беларуси, где осуществляют решение следующих задач:
Объектами профессиональной деятельности специалиста являются программное обеспечение, математические модели и методы моделирования физических объектов и процессов; технологические и измерительные комплексы и системы автоматизации, используемые в физическом эксперименте, производстве материалов и приборов; измерительное и технологическое оборудование; физические методы контроля в сочетании с методами математического моделирования; экономические и социальные закономерности.
Возможность продолжения образования после получения специальности
Что такое компьютерная физика
Экспериментальный курс «Компьютерная физика»
очный и дистанционный (онлайн) варианты
«Компьютерная физика» это межпредметный курс, объединяющий в себе физику, математику, информатику.
На курсе компьютерной физики вы научитесь:
Период проведения занятий: с 10 января по 31 мая 2022
Курс « Компьютерная физика» дает возможность:
Ведущий преподаватель – Мансур Рамзанович Джумаев, ГБУ РКГВВ им М.Т. Индербиева,
программист, биофизик, врач-кибернетик.
Образование: РНИМУ им. Н.И. Пирогова, факультет медицинской биофизики.
Программа занятий
7 класс
Программа 7 класс
| № |  |
| 8. Измерение скорости движения шарика на экране Создание программной модели движения шарика Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности — измерение пройденного пути линейкой на экране — измерение времени движения шарика при помощи секундомера |  |
8 класс
Программа 8 класс
| № | |
| 8. Измерение скорости движения шарика на экране Создание программной модели движения шарика Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности — измерение пройденного пути линейкой на экране — измерение времени движения шарика при помощи секундомера | |
9 класс
Программа 9 класс
