Tantárgy neve (magyarul, angolul) | Bevezetés a dinamikai rendszerekbe és hardverre optimalizált numerikus módszereikbe | |||
Introduction to dynamical systems and to their hardware optimised numerical methods
|
||||
Tantárgykód | BMEGEVGBX29 | |||
Tantárgyjelleg | kontaktórás tanegység | |||
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) | kurzustípus: | előadás (elmélet) | gyakorlat | laboratóriumi gyakorlat |
óraszám (heti): | 2 | 0 | 0 | |
jelleg (kapcsolt/önálló): | - | - | - | |
Tanulmányi teljesítményértékelés (minőségi értékelés) típusa | félévközi érdemjegy | |||
Tantárgy kreditértéke | 3 | |||
Tantárgyfelelős | neve: | Dr. Hegedűs Ferenc | ||
beosztása: | egyetemi docens | |||
elérhetősége: | fhegedus@hds.bme.hu | |||
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység | Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék | |||
http://www.hds.bme.hu | ||||
Tantárgy weblapja | http://www.hds.bme.hu | |||
Tantárgy oktatásának nyelve | magyar | |||
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | szabadon választható | |||
Közvetlen előkövetelmények | Erős előkövetelmény | nincs | ||
Gyenge előkövetelmény | ||||
Párhuzamos előkövetelmény | ||||
Mérföldkő előkövetelmény | legalább 0 megszerzett kredit | |||
Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
A tárgy célja, hogy bevezesse az érdeklődő hallgatókat a nemlineáris dinamikai rendszerekbe és tulajdonságaikba. Egyszerű példákon keresztül megérthetik a káosz, stabilitás, fraktálok és rezonanciajelenségek lényegét. A tárgynak nem célja a komplex matematikai bizonyításokat bemutatni. Az alkalmazott modellek egyszerűsége miatt pár soros programkódok írásával, egyszerű és hatékony szemléltető ábrákon keresztül be lehet mutatni dinamikai viselkedést. Így magas matematikai előképzettség nem szükséges a tárgy teljesítéséhez. A tantárgy további célja a hallgatókkal megismertetni azokat a professzionális, nagy teljesítményű programozási technikákat ("High Performance Computing", HPC), amelyekkel az adott modellek numerikus megoldása megvalósítható úgy, hogy az adott hardver maximális számítási kapacitása kihasználható legyen. A célhardverek a jól ismert processzor (CPU) és a játékok grafikus gyorsításánál már bevált, nagy teljesítménnyel rendelkező videokártyák (GPU).
Tanulási eredmények
A tantárgy teljesítésével elsajátítható kompetenciák
Tudás
Érti az 1D iterációs leképezések megoldásának menetét, a bifurkációs diagram és káosz lényegét. Átlátja a CPU hardver architektúra felépítését, és hatását a hatékony programozására. Átlátja a GPU hardver architektúra felépítését, és hatását a hatékony programozására. Tisztában van a profilozási technikákkal a program kódok hatékonyságának méréséhez. Érti a 2D iterációs leképezések során megjelenő fraktálok fő jellemzőit. Ismeri az első rendű, lineáris differenciálegyenleteket és az explicit Euler numerikus módszert. Érti az első rendű nemlineáris differenciálegyenletek tulajdonságait. Ismeri a klasszikus negyed rendű Runge-Kutta numerikus módszert. Tájékozott a 2D autonóm rendszerek dinamikai viselkedésében. Ismeri a gerjesztett 2D nemlineáris rendszerek rezonancia jelenségének kialakulását.
Képesség
Elkészíti az 1D iterációs leképezéseket, a bifurkációs diagramokat és kaotikus megoldásokat. Alkalmazza a CPU hardver architektúra felépítését a hatékony programozáshoz. Alkalmazza a GPU hardver architektúra felépítését a hatékony programozáshoz. Használja a profilozási technikákat a program kódok hatékonyságának méréséhez. Vizsgálja a 2D iterációs leképezések során megjelenő fraktálok fő jellemzőit. Kiszámítja az első rendű, lineáris differenciálegyenleteket az explicit Euler numerikus módszerrel. Feltárja az első rendű nemlineáris differenciálegyenletek tulajdonságait. Alkalmazza a klasszikus negyed rendű Runge-Kutta numerikus módszert. Értelmezi a 2D autonóm rendszerek dinamikai viselkedését. Elkészíti a gerjesztett 2D nemlineáris rendszerek rezonancia diagramjait.
Attitűd
Törekszik az iterációs leképezések, mint dinamikai rendszerek tulajdonságainak megismerésére. Nyitott az olyan hatékony programkódok írására, ami figyelembe veszi az alkalmazott hardver architektúráját. Ellenőrzi a programkódok hatékonyságát a profilozási technikákkal. Bővíti az ismereteit az 1D nemlineáris differenciálegyenletek megismeréséhez. Törekszik az átlátható, mindenki számára jól olvasható programkódok írására. Eredményeit a szakma szabályainak megfelelően publikálja. Véleményét és nézeteit másokat nem sértve közzéteszi.
Önállóság és felelősség
Együttműködik az ismeretek bővítése során az oktatóval. Nyitottan elfogadja a megalapozott szakmai és egyéb kritikai észrevételeket. Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában. Ismeretei birtokában, elemzései alapján felelős, megalapozott döntést hoz. Önállóan végzi a feladatok és a problémák végiggondolását és az adott források alapján történő megoldását. Elkötelezett a rendszerelvű gondolkodás és problémamegoldás elvei és módszerei iránt.
Oktatási módszertan
A tantárgy ötvözi a hagyományos oktatási technikákat az professzionális online módszertannal. Az előadások anyagai előre felvett, online videó formában elérhetőek lesznek, ahol a szükséges programozási technikák példaprogramok felépítésével vannak szemléltetve. A hallgatók ezekből az online előadásokból készülnek rendszeresen minden előadásra. Az előadások során az oktató tanárral közösen előre kiadott feladatokat oldanak meg. Ezzel az oktatási módszerrel elérhető az, hogy az kontatóra közben nem kell az alapokkal foglalkozni, hanem az egyes feladatok során felmerülő specifikus problémákra és kérdésekre tudunk koncentrálni. Az előadások anyaga alapján elérhető a megfelelő felkészültség a tantárgy teljesítéséhez. A házi feladat megoldása során a tantárgy tematikájához szorosan kapcsolódó feladat elvégzésével és kiértékelésével mélyíthetők el a képesség kompetenciaelemek. A csoportmunka-készségek fejlesztését szolgálja az, hogy ezen feladat során a hallgatók csoportosan dolgoznak, majd az elvégzett munkáról csoportosan adnak le házi feladatot.
Tanulástámogató anyagok
Tankönyv
Jegyzet
Online elérhető tanulástámogató anyag
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete: | 2021. január 5. |
Hatályosság vége: | 2026. január 5. |
Általános szabályok
A tanulási eredmények megállapítása egy szummatív teljesítményértékelés alapján történik. A szummatív teljesítményértékelés a félév során megszerzett tudás, önálló problémamegoldó képesség valamint felelősség típusú kompetenciaelemeinek komplex ellenőrzésére szolgál. A félév során, csoportos munkában olyan összetett projektfeladatot kell megoldani, ami a megszerzett ismeretek alkalmazására is fókuszál, így a probléma felismerést és -megoldást helyezi a középpontba.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
1. Évközi teljesítményértékelés | ||
Típusa: | összegző (szummatív) értékelés | |
Darabszáma: | 1 | |
Célja, leírása: | Az összegző értékelés együttesen vizsgálják és mérik fel a hallgatók tudás és képesség típusú kompetenciákkal meghatározott tanulási eredményeit. Ennek megfelelően az összegző értékelés a kijelölt elméleti ismeretanyag meglétét és képességek alkalmazását mérik fel. Teljesítésre a tanulmányi teljesítményértékelési tervben meghatározott időpontban, előreláthatólag a 14. oktatási héten kerül sor. Ezen összegző teljesítményértékelésen 100 pont szerezhető, amelyből el kell érni a minimum 50%-ot, azaz 50 pontot. |
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
A tárgyhoz nem tartozik vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya a minősítésben, aláírás megadásában
Azonosítója | Részarány |
---|---|
1. Évközi teljesítményértékelés | 100 % |
Az aláírás megadásának feltétele, hogy az évközi teljesítményértékeléseken szerezhető pontszám legalább 50 %-át elérje.
Vizsgaelemek részaránya a minősítésben
A tárgyhoz nem tartozik vizsgaelem.
Érdemjegy megállapítása
Érdemjegy | ECTS minősítés | Teljesítmény %-ban kifejezve |
---|---|---|
jeles (5) | Excellent [A] | 90 % felett |
jeles (5) | Very Good [B] | 85 % - 90 % |
jó (4) | Good [C] | 73 % - 85 % |
közepes (3) | Satisfactory [D] | 65 % - 73 % |
elégséges (2) | Pass [E] | 50 % - 65 % |
elégtelen (1) | Fail [F] | 50 % alatt |
Az egyes érdemjegyeknél megadott alsó határérték már az adott érdemjegyhez tartozik.
Jelenléti és részvételi követelmények
Az előadások legalább 70 %-án (lefelé kerekítve) jelen kell lenni.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
A javításra, ismétlésre és pótlásra vonatkozó különös szabályokat a TVSz általános szabályaival együttesen kell értelmezni és alkalmazni.
Évközi összegző teljesítményértékelések egyenként eredményesen teljesítendők-e? | ||
igen | ||
Összegző teljesítményértékelés javítási, illetve ismétlési módja első alkalommal: | ||
az összegző (szummatív) teljesítményértékelések csak ÖSSZEVONTAN javíthatók, illetve ismételhetők | ||
Összegző teljesítményértékelés ismétlő-javítási lehetősége engedélyezett-e, ha igen, milyen formában: | ||
az ismétlő-javítás lehetősége kizárt | ||
Korábbi eredmény figyelembevétele javítás, ismétlés-javítás esetén: | ||
több eredmény közül a hallgató számára kedvezőbbet kell figyelembe venni |
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Tevékenység | óra / félév |
---|---|
részvétel a kontakt tanórákon | 28 |
felkészülés az összegző teljesítményértékelésekre | 16 |
további, a teljesítéshez szükséges munkaidő ráfordítás | 42 |
összesen | 86 |
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete: | 2021. január 5. |
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége: | 2026. január 5. |
Elsődleges szak
A tantárgy elsődleges (fő) szakja, amelyen meghirdetésre kerül és amelyhez a kompetenciák kapcsolódnak:
Gépészmérnöki
Kapcsolódás a KKK rendelet céljához és (szakos) kompenetciáihoz
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
- Ismeri a műszaki szakterület műveléséhez szükséges általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
- Ismeri a műszaki szakterület alapvető jelentőségű elméleteit, összefüggéseit és az ezeket felépítő terminológiát.
- Ismeri a gépészeti területhez kapcsolódó információs és kommunikációs technológiákat.
Képesség
- Műszaki szakterületen felmerülő problémák megoldásában képes alkalmazni a megszerzett általános és specifikus matematikai, természet- és társadalomtudományi elveket, szabályokat, összefüggéseket, eljárásokat.
- Képes a szakterületén belül felmerülő speciális problémák sokoldalú interdiszciplináris megközelítésére és megoldására.
- Probléma megoldása során képes megszervezni az együttműködést a kapcsolódó szakterületek szakértőivel.
Attitűd
- Nyitott és fogékony a műszaki szakterületen zajló szakmai, technológiai fejlesztés és innováció megismerésére és elfogadására, hiteles közvetítésére.
- Törekszik a műszaki szakterülettel összefüggő új módszerek és eszközök fejlesztésében való közreműködésre. Hivatástudata elmélyült.
- Bekapcsolódik gépészeti témájú kutatási és fejlesztési projektekbe, a cél elérése érdekében, a fejlesztői csoport tagjaival együttműködve mozgósítja elméleti és gyakorlati tudását, képességeit.
Önállóság és felelősség
- Megszerzett tudását és tapasztalatait formális, nem formális és informális információátadási formákban megosztja szakterülete művelőivel.
- Szakmai problémák megoldása során önállóan és kezdeményezően lép fel.
- Kezdeményező szerepet vállal műszaki problémák megoldásában.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
A tantárgyhoz hivatalos előkövetelmény nincs. Viszont a tárgy sikeres teljesítéséhez az első féléves matematika, továbbá alap szintű programozói tapasztalat (MATLAB és/vagy C++) előnyös. |
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
A tantárgy nagyban épít az önálló munkára. Tehát a tárgy sikeres teljesítéséhez az önálló problémamegoldó képesség és csoportban való együttműködési képesség előnyös. |