Introduction au Calcul Scientifique : Modélisation, simulation numérique et applications
CSC109


Objectifs pédagogiques :

- Donner aux auditeurs les bases mathématiques de la méthode des éléments finis, des différences finies et des volumes finis.
- Savoir, sur des problèmes standards multiphysiques, reconnaître la méthode numérique à utiliser, connaître ses propriétés et sa mise en oeuvre.
- Etre en capacité de réduire les coûts de calcul ainsi que la complexité des codes. Connaissance des outils et techniques de parallélisation.

Public et conditions d'accès :

Informatique : Connaissances de base en informatique (programmation, algorithmique). La connaissance des langages Python et C++ est recommandée.
Mathématiques : Connaissances en calcul différentiel/intégral et en algèbre linéaire matricielle (avoir suivi l'UE CSC104 ou CSC106 du Cnam ou équivalent).

Compétences :

Compétences en modélisation et simulations numériques de problèmes d'ingénieurs.

Méthodes de validation :

Examen de fin de semestre + projet (moyenne pondérée des deux notes)

Contenu de la formation :

Partie 1 : Constructions de méthodes numériques pour la résolution d'Equations aux Dérivées Partielles (EDP) : éléments finis, volumes finis, différences finies, éléments spectraux.
Partie 2 : Introduction au Calcul Haute Performance (CHP) : Décomposition de domaines. Parallélisations MPI, OpenMP. Parallélisations CPU/GPU. Optimisation de solveurs.

Ces deux parties seront composées de cours, d'exercices dirigés et de travaux pratiques sur des problèmes multiphysiques. Les travaux pratiques seront réalisés dans les langages Python et/ou C++.

Par ailleurs, une partie des séances de cette UE sera assurée par un·e intervenant·e extérieur·e, qui apportera une illustration des notions vues en cours/ED/TP sur des cas d'étude applicatifs.

Bibliographie :
  • G. Dhatt, G. Touzot: La méthode des éléments finis (Hermes-Lavoisier)
  • E. Godlewski, P.A. Raviart: Numerical Approximation of Hyperbolic Systems of Conservation Laws
  • A. Quarteroni, A. Valli: Numerical Approximation of Partial Differential Equations

Cette UE apparaît dans les diplômes et certificats suivants :

  • CS10900A : Certificat de spécialisation Intelligence artificielle et calcul scientifique
  • MR11604A : Master Sciences, technologies, santé mention Informatique parcours Traitement de l'information et exploitation des données

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