Schwerpunkt: Computational Physics (COM)

Sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudiengang Physik können Sie über Wahlpflichtmodule und die Abschlussarbeit einen Schwerpunkt auf den Bereich Computational Physics legen. Sie eignen sich während des Studiums die fachlichen Grundlagen an und wenden im Rahmen der Abschlussarbeit selbst fortgeschrittene Methoden aus dem Bereich Computational Physics an oder forschen sogar direkt auf diesem Gebiet. 

Neben der sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudium möglichen informellen Schwerpunktbildung über Wahlpflichtmodule können Sie im Masterstudium den Schwerpunkt Computational Physics auch ganz formell studieren. Im formellen Schwerpunkt werden über eine Reihe zusätzlicher Pflichtmodule gezielt Kenntnisse in numerischer Mathematik sowie insbesondere dem parallelen Programmieren auf Hochleistungsrechnern vermittelt, um Sie in die Lage zu versetzen, numerisch anspruchsvolle Simulationen durchzuführen. Darüber hinaus ist ein weiteres Pflichtmodul aus dem Bereich Computational Physics zu absolvieren, das Sie aus einem Katalog von Modulen auswählen können. Als Studierender des formellen Schwerpunkts stehen Ihnen obendrein eine Reihe zusätzlicher Wahlpflichtmodule aus den Gebieten Meteorologie, Klimatologie, Geophysik und Mineralogie zur Auswahl. Auch Ihre Masterarbeit können Sie dann auf einem dieser Gebiete durchführen.

Spezialisierungsgebiete

Sie können sich dabei auf einen oder mehrere Bereiche ihrer Wahl spezialisieren:

  1. Hochleistungsrechnen - unter anderem Themen wie Hochleistungsrechnerarchitektur, paralleles Programmieren, OpenMP, MPI
  2. Programmierung, Visulalisierung - unter anderem Themen wie C++, Java, Python, MATLAB, ROOT, Maple, Mathematica
  3. Computational Physics (foundations and applications) - unter anderem Themen wie numerical mathematics, statistical analysis, computational methods for general relativity, Monte-Carlo methods, Markov chains, signal processing, nonlinear dynamics, cellular automata, Darwinian evolution, bifurcation theory, chaos and dissipative systems, game theory, density functional theory, Car-Parrinello method, atmospheric dynamics, geodynamics, computational mineralogy
  4. Machine Learning - unter anderem Themen wie unsupervised and supervised learning, Bayes methods, primary component analysis, support vector machines, perceptron, artificial neural networks, deep learning, convoluted/recurrent neural networks, reinforcement learning

Studienpläne

Im Bachelor absolvieren Sie zusätzlich zu den umfassenden Pflichtveranstaltungen, die in die Physik in ihrer ganzen Breite einführen, von Ihnen selbst gewählte Wahlpflichtveranstaltungen (sowie ein oder zwei Nebenfächer Ihrer Wahl). Im Masterstudium nehmen die Wahlpflichtveranstaltungen sogar einen noch größeren Raum ein. In beiden Studienabschnitten wird die Abschlussarbeit, die einer konkreten Frage der aktuellen Forschung nachgeht, durch die besuchten Wahlpflichtveranstaltungen vorbereitet. Dem (informellen) Schwerpunkt Computational Physics sind - neben den Pflichtmodulen - die folgenden Wahlpflichtmodule zugeordet:

Modul Lehrveranstaltung "Experimentalphysik"
CP
VEX1  Experimentalphysik 1: Mechanik, Thermodynamik
10
VEX2  Experimentalphysik 2: Elektrodynamik
8
VEX3A  Experimentalphysik 3a: Optik
4
VEX3B  Experimentalphysik 3b: Atome und Quanten
4
VEX4A  Experimentalphysik 4a: Kerne und Elementarteilchen
4
VEX4B  Experimentalphysik 4b: Festkörper
4
PEX1  Anfängerpraktikum 1
6
PEX2  Anfängerpraktikum 2
6
PEXF  Fortgeschrittenenpraktikum
12
Modul Lehrveranstaltung "Theoretische Physik"
CP
VTH1  Theoretische Physik 1: Mathematische Methoden der Theoretischen Physik
8
VTH2  Theoretische Physik 2: Klassische Mechanik
8
VTH3  Theoretische Physik 3: Klassische Elektrodynamik
8
VTH4  Theoretische Physik 4: Quantenmechanik
8
VTH5  Theoretische Physik 5: Thermodynamik und Statistische Physik
8
VPROG  Einführung in die Programmierung für Studierende der Physik
6
Modul Lehrveranstaltung "Mathematik"
CP
VMATH1  Mathematik für Studierende der Physik 1
8
VMATH2 Mathematik für Studierende der Physik 2
8
VMATH3 Mathematik für Studierende der Physik 3
8
Modul Lehrveranstaltung "Bachelorarbeit"
CP
EWA  Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten
6
BA  Bachelorarbeit
12
Modul Veranstaltung
CP
PEXFL  Forschungs- und Laborpraktikum
12
SMSC  Masterseminare
6
FS  Fachliche Spezialisierung
15
EP  Erarbeiten eines Projekts
15
MA  Masterarbeit
30
Modul Lehrveranstaltung
CP
VCPSM Computational Physics and Simulations in Matlab
6
VNUMP Numerische Methoden der Physik
6
VAGR
Advanced General Relativity   
6
VRLEARN Reinforcement Learning
6
VCPPML Advanced Introduction to C++, Scientific Computing and Machine Learning
8
SPV2
Numerische Methoden (für Differentialgleichungen der Geophysikalischen Strömungsmechanik)
5
VQMD Quantum Molecular Dynamics
5
VKHEPB/M Gittereichtheorie
4
VKHEPB/M Markov chain Monte Carlo simulations and their statistical analysis
4
VPSOC Physik sozio-ökonomischer Systeme mit dem Computer
5
VARTC Allgemeine Relativitätstheorie mit dem Computer
5
VDFT Density Functional Theory
5
VMSDA Modern Statistical Data Analysis for Practitioners
5
VANAHEP Analysemethoden der Experimentellen Hochenergiephysik
5
VANAHEP2 Fortgeschrittene Analysemethoden der Experimentellen Hochenergiephysik
5
VKTECB/M Grundlagen der computergestützten Signalverarbeitung
4
VKTECB/M Überwachte und selbst-überwachte Maschinenlernverfahren und ihre Anwendung in Mustererkennung, KI und Sprachverarbeitung
4
VKTECB/M Unüberwachte Maschinenlernverfahren und ihr Einsatz in Datenanalyse und Signal-/ Sprachverarbeitung
4
VKTECB/M Introduction to Machine and Deep Learning and applications in physics and beyond
4

Im formellen Schwerpunkt Computational Physics des MSc Physik sind zusätzliche Pflichtmodule zu absolvieren, es stehen aber auch zusätzliche Wahlpflichtmodule zur Auswahl:

ModulLehrveranstaltung
CP
BAM-NM Numerische Mathematik
11
M-HL  Hochleistungsrechnerarchitektur
6
PHLPraktikum Hochleistungsrechnen
8

Aus den nachfolgenden Modulen muss mindestens eines absolviert werden:

ModulLehrveranstaltung
CP
VCPSMComputational Physics and Simulations in Matlab (Dieses Modul ist nur dann zulässig, falls es nicht im Bachelorstudium als Ersatz für das Modul VPROG verwendet wurde)
6
VNUMPNumerische Methoden der Physik
6
VAGRAdvanced General Relativity
6
VRLEARNReinforcement Learning
6
VCPPMLAdvanced Introduction to C++, Scientific Computing and Machine Learning (Dieses Modul ist nur dann zulässig, falls es nicht im Bachelorstudium als Ersatz für das Modul VPROG verwendet wurde)
8
SPV2Numerische Methoden (für Differentialgleichungen der Geophysikalischen Strömungsmechanik)
5
VQMDQuantum Molecular Dynamics
5
Modul Lehrveranstaltung
CP
VCPSM Computational Physics and Simulations in Matlab
6
VNUMP Numerische Methoden der Physik
6
VAGR
Advanced General Relativity   
6
VRLEARN Reinforcement Learning
6
VCPPML Advanced Introduction to C++, Scientific Computing and Machine Learning
8
SPV2 Numerische Methoden (für Differentialgleichungen der Geophysikalischen Strömungsmechanik)
5
VQMD Quantum Molecular Dynamics
5
VKHEPB/M Gittereichtheorie
4
VKHEPB/M Markov chain Monte Carlo simulations and their statistical analysis
4
VPSOC Physik sozio-ökonomischer Systeme mit dem Computer
5
VARTC Allgemeine Relativitätstheorie mit dem Computer
5
VDFT Density Functional Theory
5
VMSDA Modern Statistical Data Analysis for Practitioners
5
VANAHEP Analysemethoden der Experimentellen Hochenergiephysik
5
VANAHEP2 Fortgeschrittene Analysemethoden der Experimentellen Hochenergiephysik
5
VKTECB/M Grundlagen der computergestützten Signalverarbeitung
4
VKTECB/M Überwachte und selbst-überwachte Maschinenlernverfahren und ihre Anwendung in Mustererkennung, KI und Sprachverarbeitung
4
VKTECB/M Unüberwachte Maschinenlernverfahren und ihr Einsatz in Datenanalyse und Signal-/ Sprachverarbeitung
4
VKTECB/M Introduction to Machine and Deep Learning and applications in physics and beyond
4
EMETA Allgemeine Meteorologie
6
EMETA Allgemeine Klimatologie
4
EMETB Atmospheric Dynamics 1
5
EMETB Atmospheric Dynamics 2
5
EMETB Introduction to Information Technology and Programming
2
METTH Atmosphärendynamik 3
6
METV Numerical Weather Prediction
5
FATDYN Stochastische Beschreibung atmosphärischer Prozesse
6
FATDYN Schwerewellen, Klimavariabilität oder ein anderes Thema der fortgeschrittenen Atmosphärendynamik
6
METMK Globale Klimaprozesse
6
METMK Regionale Klimaprozesse
6
Gph1 Seismologie 1 für Fortgeschrittene: Spezielle Verfahren
4
Gph1 Geodynamik 1 für Fortgeschrittene: Magmatische Verfahren
4
Gph1 Angewandte Methoden 1 für Fortgeschrittene: Magnetik und Gravimetrie
4
Gph2 Seismologie 2 für Fortgeschrittene: Datenanalyse und Signalverarbeitung
4
Gph2 Geodynamik 2 für Fortgeschrittene: Dynamik der Lithosphäre
4
Gph2 Angewandte Methoden 2 für Fortgeschrittene: Geoelektrik
4
Gph3 Seismologie 3 für Fortgeschrittene: Inversionsverfahren
4
Gph3 Geodynamik 3 für Fortgeschrittene: Mantelprozesse
4
Gph3 Angewandte Methoden 3 für Fortgeschrittene: Elektromagnetik
4
BWp3 Diffraktion
3
BWp3 Spektroskopie
2
BWp3 Kristallchemie
2
BWp3 Datenanalyse und -darstellung
3
Min6 Kristallphysik
3
Min6 Atomistische Modellrechnungen
2
Min6 Programmieren für Fortgeschrittene
3
Min6 Moderne Methoden
2

Studienverlaufsplan des Masterstudiengangs Physik mit formellem Schwerpunkt Computational Physics