مقدمة في العلوم والهندسة الحاسوبية

تقدم دورة CSE.0002x مدخلاً عملياً إلى كيفية استخدام الحوسبة لحل المشكلات في الهندسة والعلوم، مع التركيز على ثلاثة محاور رئيسية: محاكاة الظواهر المعتمدة على الزمن، وتحسين الأنظمة، وقياس عدم اليقين. صُممت هذه الدورة أساساً للمتعلمين الذين لديهم خبرة سابقة في البرمجة بلغة Python ومعرفة تمهيدية بالتفاضل والتكامل والميكانيكا (بمستوى مقرر جامعي للسنة الأولى في هذه الموضوعات). ستقضي وقتاً ملحوظاً في كتابة برامج لتطبيق المفاهيم التي تتناولها الدورة، لأن التعلم هنا قائم على التنفيذ العملي وليس على الشرح النظري فقط. خلال الدورة ستكتب برامج تقوم، على سبيل المثال، بمحاكاة هبوط مركبة في الغلاف الجوي للمريخ، وتحسين مواقع أبراج الاتصالات الخلوية داخل حرم MIT، وتقدير احتمال حدوث ارتفاع كبير في درجات حرارة المناخ تحت سيناريوهات مختلفة. كما ستتعرف إلى موضوعات وأساليب عددية وحاسوبية مهمة تُستخدم على نطاق واسع في العلوم والهندسة، بما في ذلك طرق حل مسائل القيم الابتدائية، وحل الأنظمة الخطية وغير الخطية من المعادلات، وأساليب التحسين غير المقيد مثل الانحدار المتدرج، إضافة إلى محاكاة مونت كارلو لتمثيل العشوائية وعدم اليقين. الجهة المقدمة للدورة هي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT).

• استخدام Python 3 وNumPy وMatplotlib في التحليل العلمي والرسم البياني
• تطبيق الطرق العددية لحل مسائل القيم الابتدائية (Initial Value Problems)
• حل الأنظمة الخطية وغير الخطية من المعادلات
• فهم وتنفيذ التحسين غير المقيد وخوارزمية الانحدار المتدرج
• إجراء محاكاة مونت كارلو لتمثيل عدم اليقين وتقدير الاحتمالات

• إكمال 6.00.1x: مقدمة في علوم الحاسوب أو ما يعادلها
• خبرة سابقة في البرمجة بلغة Python
• معرفة تمهيدية بالتفاضل والتكامل والميكانيكا (بمستوى السنة الجامعية الأولى)