Modultitel

  • Wissenschaftliches Rechnen

Modultitel (Englisch)

  • Scientific Computing

Lehrveranstaltungen des Moduls

  • Wissenschaftliches Rechnen (Vorlesung und Übung, 2+1 SWS)

Modulverantwortliche(r)

Lehrinhalte

Viele Fragestellungen in den Natur- und Ingenieurwissenschaften laufen am Ende auf die numerische Lösung mathematischer Probleme hinaus, wie z.B. das Lösen von Gleichungssystemen oder Minimieren von Fehlerfunktionalen. In dieser Vorlesung wird das häufig benötigte numerische Handwerkszeug kompakt und anhand von anschaulichen und interessanten Problemstellungen aus Computergrafik, Geometrieverarbeitung und physikalischer Simulation eingeführt. Der Schwerpunkt liegt dabei weniger auf der theoretischen Herleitung dieser Methoden, als vielmehr auf deren praktischen Umsetzung und effizienten Implementierung. Für Letzteres wird auch auf die Parallelisierung für Shared Memory Architekturen, wie z.B. Multi-Core CPUs und moderne Grafikkarten, eingegangen.

Die Themengebiete enthalten das Lösen dicht und dünn besetzter linearer Gleichungssysteme, Least Squares Approximationen und partielle Differentialgleichungen.

Literatur:

  • Vorlesungsskript
  • Trefethen, Bau, Numerical Linear Algebra, SIAM, 1997
  • Demmel, Applied Numerical Linear Algebra, SIAM, 1997
  • Press, Teukolsky, Vettering, Flannery, Numerical Recipes in C++: The Art of Scientific Computing, Cambridge University Press, 2002
  • Meyers, Effective C++, Addison-Wesley Professional, 2005.
  • Chapman, Jost, van der Pas, Using OpenMP: Portable Shared Memory Parallel Programming, MIT Press, 2007.

Kompetenzen

Die Studierenden lernen häufig gebrauchte numerische Verfahren kennen und wissen diese für gegebene Problemstellung einzusetzen und in die Praxis umzusetzen.

Anzahl Einzelleistungen (benotet und unbenotet)

eine benotete oder unbenotete Einzelleistung

Prüfungsformen

Portfolio aus Übungsaufgaben, die veranstaltungsbezogen gestellt werden (Bestehensgrenze 50% der erzielbaren Punkte, individuelles Erläutern von Aufgaben) und abschließender mündliche Prüfung (15 min). Die Übungsaufgaben werden in der Regel zweiwöchentlich ausgegeben. Die abschließende mündliche Prüfung bezieht sich auf den Stoff der Vorlesung und der Übungen.

Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Regelmäßige und aktive Teilnahme an den Übungen, Erbringen des o.g. Portofolios ergeben 5 LP (2 LP für Übungsaufgaben, 3 LP für mündl. Prüfung).

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Vorlesung
Nachbereitung Vorlesung
Übung
Bearbeitung der Übungsaufgaben
Vorbereitung auf Prüfung
gesamt: 150h = 5 LP		 2 SWS x 16 Wochen
2h/Woche x 16 Wochen
1 SWS x 16 Wochen
2,5h/Woche x 16 Wochen


 = 32h
= 32h
= 16h
= 40h
= 30h

Teilnahmevoraussetzungen und Vorkenntnisse

Grundkenntnisse in linearer Algebra und Analysis werden vorausgesetzt.
Das Bearbeiten der praktischen Übungsaufgaben erfolgt in C++.

Modultyp und Verwendbarkeit

Wahlpflichtmodul für die Bachelorstudiengänge

  • Naturwissenschaftliche Informatik (WP Vertiefung Informatik)
  • Bioinformatik und Genomforschung (WP Bioinformatik und Genomforschung)
  • Kognitive Informatik (WP Intelligente Systeme)
  • Medieninformatik und Gestaltung (WP Medieninformatik)
  • Molekulare Biotechnologie (WP Informatik)
  • Nebenfach Informatik (WP Vertiefung Informatik)

Wahlpflichtmodul für die Masterstudiengänge

  • Naturwissenschaftliche Informatik (Grundlagen Ergänzung)
  • Intelligente Systeme (Grundlagen Ergänzung)

Dauer des Moduls / Angebotsturnus

Sommersemester, jährlich