علم مواد محاسباتی یک رشته به سرعت در حال رشد و نسبتا جدید است که عناصری از علم وواد٬ شیمی٬ مهندسی مکانیک٬ ریاضی و علم کامپیوتر را به هم پیوند می دهد.

دلیل تقاضای زیاد و نیاز به دانشمندان مواد محاسباتی هم ریشه در تحقیقات صنعتی و هم در پژوهش های دانشگاهی دارد. خواص مواد تنها با ترکیب شیمیایی مربوطه تعیین نمی شود بلکه علاوه بر آن تا حد زیادی به ریز ساختار آنها وابسته است.

هو اکنون در دانشگاه های استنفورد٬ برکلی کلیفرنیا و برخی دانشگاه های دیگر در مقطع کارشناسی ارشد یا دکترا رشته علم مواد محاسباتی دانشجو می پذیرد. با توجه به بین رشته ای بودن آن٬ دانشجویان این رشته می توانند آینده کاری خوبی را برای خود و دیگران رقم بزنند.

با کارشناسی رشته های مهندسی عمران٬ مکانیک٬ مواد٬ فیزیک٬ ریاضی٬ شیمی و رشته های مرتبط می توان برای این رشته اپلای کرد.

درس های مورد نیاز این رشته: مقاومت مصالح٬ محاسبات عددی٬ ترجیحا آشنایی با درس مکانیک محیط های پیوسته٬ آشنایی با نانومواد٬ معادلات دیفرانسیل

مهندسی پزشکی محاسباتی یک رشته نوظهور است که به توسعه رویکردهای کمـّی برای درک مکانیزم ها، تشخیص و درمان بیماری های انسانی با ابزار ریاضیات، مهندسی و علوم رایانه می پردازد. رویکرد اصلی پزشکی محاسباتی توسعه مدل های محاسباتی زیست شناسی مولکولی، فیزیولوژی و آناتومی بیماری و استفاده از این مدل ها در بهبود مراقبت از بیمار است. رویکردهای پزشکی محاسباتی میتوانند نگاه جدیدی را در بسیاری از موضوعات زیست شناسی از جمله ژنتیک، ژنومیک، شبکه های مولکولی، فیزیولوژی سلولی و بافت، سیستم های اندامی و در کل فارماکولوژی(داروسازی) بدن ارائه دهند. پزشکی محاسباتی متفاوت از زیست شناسی محاسباتی است از این نظر که در پزشکی محاسباتی، تمرکز بر سلامت، بیماری و درمان انسان است. انتقال به کلینیک و کاربرد آن در کلینیک، هدفی دست یافتنی و نزدیک در تمام تحقیقات پزشکی محاسباتی است. برنامه های کاربردی پزشکی محاسباتی به اندازه خود پزشکی وسیع است و شامل موارد زیر می شود: شناسایی داروهای بهینه با استفاده از نشانگرهای زیستی ژنوم و پروتئومومی مربوطه؛ کشف نشانگرهای زیستی مبتنی بر تصویر برای تشخیص و هشدارهای قبلی؛ طراحی و تنظیم دینامیک درمان های غیر دارویی فردی مانند تحریک مغزی عمیق، تحریک قلب و اجزای پروتز کاشت حلزونی شنوایی پروتز کاشت حلزونی؛ مدل سازی و یادگیری از پرونده الکترونیک بیمار برای بهبود نتایج بیماران و کارایی مراقبت؛ بهینه سازی تصمیم گیری در مورد سیاست های مراقبت های بهداشتی با آنالیز کمی و سایر موارد. پزشکی محاسباتی یکی از ارکان اصلی استراتژی دانشگاه در بهداشت فردی است. این زمینه همچنان رشد خواهد کرد و تاثیر بسزایی بر سلامت انسان ها خواهد داشت. تحقیقات پزشکی محاسبات در پژوهشگاه پزشکی محاسباتی به چهار حوزه کلیدی تقسیم می شود:

آناتومی محاسباتی یک رشته تحقیقاتی بین رشته ای است که متمرکز بر تجزیه و تحلیل کمی تغییرپذیری اشکال بیولوژیکی است. ریاضیدانان، آماردانان، عصب شناسان و پزشکان در قالب های مشترک تحقیقاتی در کنار هم تلاش می کنند تا سؤالاتی شبیه سوالات زیر را پاسخ دهند:

تغییر شکل هیپوکامپ در یک خانم نوجوان که در معرض افسردگی قرار دارد چگونه است؟
چگونه اسکیزوفرنی در نازکی planum temporale اثر می گذارد؟
تاثیر demyelination در اتصالات بین ساختار مغزی به چه شکل است؟
چگونه می توان میزان اشعه مضر سی تی اسکن ها را برای کودکانی که در معرض آن قرار دارند محدود کرد؟
کدام بخش از بطن چپ قلب در مرگ ناگهانی قلبی آسیب می بیند؟

اعضای هیات علمی هسته مرکزی آناتومی محاسباتی اساتید زیر هستند:

Siamak Ardekani, PhD,   Patrick Barta, PhD,    Nicholas Charon, PhD,    Michael Miller, PhD,

Tilak Ratnanather, DPhil,     Rene Vidal, PhD,   Joshua Vogelstein, PhD,  Laurent Younes, PhD

درک عملکرد شبکه های مولکولیِ بسیار در هم تنیده، به عنوان زیست شناسی سیستمی شناخته می شود. سلولهای بیمار به علت اختلالات جزئی در تعاملات بین مولکولی در شبکه های بیولوژیکی بوجود می آیند. به علت گستردگی شبکه و پیچیدگی روابط، امکان استفاده از روش های سنتی وجود ندارد…

مراکز وابسته به پژوهشکده پزشکی محاسباتی دانشگاه جان  هاپکینز:

تحقیقات این مرکز: آنالیز تصاویر پزشکی، بینایی ماشین، زیست محاسباتی، یادگیری آماری

 

پانوشت: معنی biomarker به فارسی نشانگر زیستی است. پزشکی محاسباتی ترجمه computational medicine است.

برنامه دوره دکتری دانشگاه منچستر در ریاضیات شامل جبر، آنالیز و سیستم های دینامیکی، هندسه و توپولوژی، ریاضی کاربردی و صنعتی، مسائل معکوس، منطق ریاضی،ریاضی مالی و دانش بیمه، نظریه اعداد، آنالیز عددی و رایانش علمی، احتمال و آنالیز تصادفی و نیز آمار و کاربردها است.

پروژه های دکتری ریاضی کاربردی و صنعتی در این دانشگاه به شرح زیر است (شرایط اخذ پذیرش دکتری در این موضوعات را در لینک های مربوطه ببینید.)

خواص آکوستیک کامپوزیت نانوفیبری Acoustic properties of nanofibre composites

اثرات متقابل ساختار سیال در رسوب ورق الاستیک نازک Fluid-structure interaction effects in the sedimentation of thin elastic sheets

متامتریال (فراماده) ترمو-ویسکو-آکوستیک برای کاربرد در آب های زیرین Thermo-visco-acoustic metamaterials for underwater applications

مکانیک سیالات پاک کردن و آلودگی زدایی  Fluid Mechanics of Cleaning and Decontamination

جت های حامل ذرات آشفته  Turbulent particle-laden jets

تعاملات میان سنگها و یخ ها  Interactions between rocks and ice

تئوری ریاضی شکست Mathematical theory of diffraction

ناپایداری های احتراق Combustion instabilities

اندازه گیری عدم قطعیت کارآمد در معادلات دیفرانسیل جزئی با داده های تصادفی  Efficient Uncertainty Quantification for PDEs with Random Data

۰۹۱۹ ۴۲۱ ۷۱ ۷۵ 
تدریس ریاضی کاربردی، معادلات، محاسبات، ریاضی مهندسی، روش های عددی، ریاضیات محاسباتی، ریاضیات پیشرفته و …

سایر نوشته های مرتبط:

معرفی مجلات روش های عددی در مهندسی

تحقیقات مرتبط با روش های عددی در مهندسی

مراکز تحقیقاتی ریاضی کاربردی

موضوعات تحقیقاتی در ریاضیات کاربردی (سایت ریاضیات مدرن)

ریاضی کاربردی پیوند دهنده ریاضیات با سایر علوم مانند رشته های مهندسی (محاسبات مهندسی، هوش مصنوعی، خمش تیرها، طراحی قطعات مهندسی و ابزار دقیق با تحلیل تنش و کرنش، بررسی ویژگی های نانومواد و نانوکامپوزیت ها و مواد به صورت تابعی درجه بندی شده، برنامه ریزی حمل و نقل، تحلیل فرایندهای شکست و خوردگی در مواد)، مدیریت(برنامه ریزی ریاضی)، اقتصاد (اقتصاد ریاضی، تحلیل داده های مالی، پیش بینی بازار)، جغرافیا (تحلیل داده های کلان اقلیمی در پیش بینی و برنامه ریزی هوشمند در کشاورزی) و پزشکی (تعیین زمان جذب یک دارو، تعیین مدل ریاضی رگ ها برای ساخت میکروماشین ها و کاربرد در دارو رسانی هدفمند در بدن، تحلیل روند رشد سلولهای سرطانی و مدل سازی ریاضی مربوطه و …)  است. پیش بینی می شود که داده های بزرگ نقش مهمی در شکل دهی طراحی مواد، محصولات، سیستم ها، ابداعاتی در صنایع سنگین، مهندسی محیط زیست و ژنوم ها ایفا کند.

ریاضی کاربردی در دانشگاه کرنل به طور کلی شامل موضوعات تحقیقاتی زیر می شود: الگوریتم ها، سیستم های دینامیکی، ریاضیات مالی، مکانیک سیالات، زیست شناسی محاسباتی، ریاضی فیزیک، آنالیز عددی، بهینه سازی، احتمالات و فرایندهای تصادفی و به ویژه ژنتیک، فناوری ارتباطات و سایر موضوعات است.

طبق اطلاعات سایت دانشگاه آکلند (رتبه جهانی این دانشگاه حدود ۷۰ است و بهترین دانشگاه نیوزلند است) پروژه های تحقیقی در مسائل بین رشته ای مرتبط با ریاضی کاربردی به شرح زیر است: ( موضوعات تحقیقاتی در ریاضیات کاربردی سایت ریاضیات مدرن)