ریاضـیات و کاربردها ـ مهندسی انرژی

هر روز چند بار از چهار عمل اصلی استفاده می کنید؟ مفاهیم هندسی از قبیل طول، مساحت و حجم چقدر در زندگی روزمره شما کاربرد دارد؟ خیابان ها و میدان هایی که محل عبور و مرور شماست، ساختمانی که در آن زندگی می کنید و وسایل زندگی تان چه شکلی دارند؟ آیا غیر از این است که همة آنها از اشکال هندسی یا ترکیبی از این اشکال هستند؟

زینب شاه مرادی - مرکز یادگیری تبیان

ریاضـیات و کاربردها

می بینید که همة ما در زندگی روزمرة خود به میزان زیادی از دانش ریاضی استفاده می کنیم؛ از سوی دیگر، ریاضیات،  پایۀ علوم و مهندسی است و امروزه همة رشته هایی که پایة علمی دارند، از الگوهای ریاضی استفاده می کنند؛ در واقع هر چقدر که شغل یک فرد تخصصی تر شود،  میزان ریاضیاتی که لازم دارد،  بیشتر می گردد؛ برای مثال، یک مهندس الکترونیک از آنالیز تابعی و فرآیندهای تصادفی استفاده می کند یا یک برنامه ریز پروژه های اقتصادی،  از مطالب پیشرفتۀ آماری مانند سری های زمانی، به عنوان ابزار کار یاری می گیرد.به همین دلیل، امروزه تربیت متخصصان علم ریاضی، یعنی افرادی که قادر هستند ریاضیات مورد  نیاز را آموزش داده یا تولید کنند، اهمیت بسیار زیادی دارد؛ چرا که لازمة پیشرفت در تکنولوژی، توجه به دانش ریاضیاست، اما این دانش مهم و پایه چیست؟ آیا می توان این علم را در چند جمله معرفی کرد؟ بدون شک، معرفی علوم پایه، بخصوص علم ریاضی که مادر همۀ علوم است، کار بسیار دشواری است؛ زیرا این علم از یک سو ذهنی و تجریدی و از سوی دیگر عملی است، و در نتیجه، یک تعریف باید کلی باشد تا بتواند تمامی ابعاد دانش ریاضی را در بربگیرد.

در کل می توان گفت که ریاضیات هنری است باستانی  و از همان آغاز از جمله  ذهنی ترین  و در عین حال عملی ترین  تلاش های  آدمی  بوده  است ؛ یعنی  از همان  1800 سال  پیش  از میلاد، که  بابلی ها در زمینه خواص تجریدی اعداد به  پژوهش پرداختند، ریاضیات  در کنار جنبه های  ادراکی  نظری، به صورت ابزاری  که  هر روز برای  مسّاحی  زمین ، دریانوردی  و ساختن بناهای بزرگ مورد نیاز بود، به  کار می رفت .

امروزه نیز وضع به همین منوال است  و شاید به  همین دلیل است که ما در رشته ریاضی با دو گرایش ریاضی محض  و کاربردی روبرو هستیم .

در این  میان ، عموماً ریاضیات کاربردی به شاخه ای از ریاضی اطلاق می شود که کاربرد عملی مشخصی داشته باشد؛ برای  مثال، در اقتصاد، کامپیوتر، فیزیک  یا آمار و احتمال  کاربرد داشته باشد و ریاضی محض نیز به  شاخه ای گفته می شود که به نظریه پردازی  ریاضی  می پردازد، اما باید توجه  داشت که  امروزه  این دو گرایش،  آن چنان  درهم ادغام شده اند که مرزی را نمی توان بین آن ها مشخص  کرد؛ زیرا گاه یک تیوری کاملاً محض  وارد مرحله  کاربردی  شده و چون در عمل با مشکل  روبرو می شود، بار دیگر به  حوزة  تیوری  برمی گردد و در نهایت، پس از رفع نواقص، دوباره  وارد مرحله کاربردی می شود؛ یعنی یک تعامل و ارتباط  دو جانبه ای بین ریاضی کاربردی و محض وجود دارد.

درس های این رشته در طول  تحصیل

دروس مشترک بین گرایش های ریاضی:

ریاضی ، آنالیز، جبر، مبانی  ریاضیات ، آمار ، معادلات  دیفرانسیل ، جبر خطی ، مبانی  هندسه ، توابع  مختلط ، آنالیز عددی ، مبانی  کامپیوتر، گراف ، نظریه  معادلات  دیفرانسیل ، نظریه  اعداد.

دروس تخصصی گرایش ریاضی محض:

جبر ، آنالیز ، هندسه  موضعی ، توپولوژی ، هندسه دیفرانسیل .

دروس تخصصی گرایش ریاضی کاربردی:

تحقیق در عملیات، آنالیز عددی ، فرآیندهای تصادفی ، ساختمان داده ها، سری های زمانی، زبان برنامه نویسی  پیشرفته .

توانایی های  لازم

دانشجوی  رشته ریاضی باید شخصی  صبور و با حوصله  باشد و از صرف  وقت در حل  مسایل  دریغ  نکند و در کل  لازم  است که به درس  ریاضی علاقه مندبوده و در دوره  متوسطه ، دانش آموز موفقی  در رشته  ریاضی  باشد.

این  رشته، نیازمند دانشجویانی  است  که  از نظر ذهنی ،آمادگی  جذب  ایده های  جدید را داشته  باشند و بتوانند الگوها و نظم  را درک  کرده  و مسایل  غیرمتعارف  را حل  کنند؛  به  عبارت دیگر، یک  روحیة  علمی ، تفکر انتقادی  و توانایی  تجزیه  و تحلیل  داشته  باشند.

موقعیت شغلی در ایران

کاربرد ریاضی  در علوم  مختلف  انکارناپذیر است؛ برای  مثال،  مبحث  آنالیز تابعی  در مکانیک   کوانتومی ، کاربرد بسیار زیادی  دارد؛ یا در بیشتر رشته های  مهندسی ، معادله  «لاپلاسی» که  یک  معادله  ریاضی  است ، مورد استفاده  قرار می گیرد. در جامعه شناسی  نیز نظریه  احتمال  و نظریه  گروه ها نقش  بسیار مهمی  ایفا می کنند. در کل  باید گفت  که  همة  صنایع ، زیرساخت  ریاضی  دارند و به  همین  دلیل،  در همة  مراکز صنعتی  و تحقیقاتی  دنیا، ریاضی دان ها در کنار مهندسان  و دانشمندان سایر علوم ، حضوری  فعال  دارند، و آنچه  در نهایت  ارایه  می شود، نتیجه  کار تیمی  آن است .

در جامعه  ما نیز اگر مشاغل  جنبة  علمی  داشته  باشند، قطعاً به  تعداد قابل  توجهی  ریاضی دان  نیاز خواهیم  داشت؛  چون  یک  ریاضی دان  می تواند مشکلات  را به  روش  علمی  حل  کند؛ البته  این موضوع  به  آن  معنا نیست  که  در حال  حاضر هیچ  فرصت  شغلی  برای  یک  ریاضی دان  وجود ندارد، اما باید حضور ریاضی دان ها در مراکز تحقیقاتی و صنعتی  پر رنگ تر باشد.

یک کارشناس ریاضی، به دلیل نظم  فکری و بینش عمیقی که در طی تحصیل به دست می آورد، می تواند با مطالعه  و تلاش شخصی، در بسیاری از شغل ها، حتی شغل هایی که در ظاهر  ارتباطی با ریاضی ندارد، موفق  گردد.

مهندسی انرژی

انرژی، موتور محرکه توسعه همه جانبه اقتصادی در تمام کشورهاست و چگونگی استفاده از منابع انرژی در دسترس، عمده ترین عامل توسعه اقتصادی جوامع پس از نیروی انسانی به شمار می رود. در حال حاضر، روند رو به رشد تقاضای انرژی، از طریق گسترش سیستم های عرضه انرژی و بهره برداری از منابع انرژی فسیلی تامین می شود. رشد سریع مصرف انرژی و سهم بالای انرژی های فسیلی در تامین انرژی مورد نیاز بخش های مختلف مصرف کنندۀ انرژی، موجب سرعت بخشیدن به روند پایان پذیری منابع انرژی فسیلی و پخش حجم زیادی از مواد آلاینده در محیط زیست شده است.

علاوه بر این، وابستگی اقتصاد کشور به درآمدهای ناشی از صادرات منابع انرژی فسیلی، موجب شده است که نظام اقتصادی کشور، بشدت از تحولات بازار جهانی انرژی تاثیر بپذیرد؛ از سوی دیگر، ارتباط گسترده بخش انرژی با تحولات مختلف فنی، علمی، اقتصادی و اجتماعی، ایجاب می کند تا طراحی، توسعه و بهره برداری از سیستم های انرژی، به صورت بهینه صورت پذیرد؛ به این ترتیب، نقش دانشگاه ها در تربیت نیروی انسانی آموزش دیده و کارآمد در زمینه های مختلف انرژی، بسیار مهم و اساسی ارزیابی می شود.

از اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی و پس از شوک بازار جهانی نفت، با توجه به پیچیدگی های مسایل و مشکلات بخش انرژی و نیاز کشورها به تربیت نیروهای متخصص برای یافتن راه حل های مناسب در زمینه های مختلف انرژی، رشته مهندسی انرژی در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی دنیا  ایجاد شد.

در ایران، کارشناسی ارشد رشته مهندسی سیستم های انرژی در مقطع تحصیلات تکمیلی در سال ۱۳۷8 در دانشگاه صنعتی شریف راه اندازی شد و در دانشگاه صنعتی قم نیز برای اولین بار در مهرماه 1392در رشته مهندسی انرژی در مقطع کارشناسی از گروه آزمایشی علوم ریاضی و فنی، دانشجو پذیرفته گردید.

درس های این رشته در طول تحصیل

دروس پایه:

ریاضی عمومی، فیزیک، شیمی عمومی، معادلات دیفرانسیل، مبانی برنامه سازی کامپیوتر، محاسبات عددی، آمار و احتمالات مهندسی، مبانی اقتصاد، اقتصاد سنجی.

دروس اصلی و تخصصی:

استاتیک، ترمودینامیک مهندسی، مکانیک سیالات، انتقال حرارت، سیستم های انرژی الکتریکی، مقاومت مصالح و علم مواد، ریاضی مهندسی، کنترل، مبانی تحلیل سیستم های انرژی، برنامه ریزی ریاضی، مبانی انرژی های تجدید پذیر، تبدیل انرژی، مبانی انتگراسیول فرآیند، ممیزی انرژی، آثار زیست محیطی انرژی، اقتصاد انرژی، نقشه کشی صنعتی، زبان تخصصی.

موقعیت شغلی در ایران

فرصت های شغلی برای دانش آموختگان این دوره، در دو بخش دولتی و خصوصی است.

در بخش دولتی: وزارت نفت، وزارت نیرو، شرکت  ملی  نفت ایران، شرکت بهینه سازی مصرف سوخت، سازمان انرژی های نو ایران، سازمان بهره وری انرژی، سازمان حفاظت محیط زیست، سازمان انرژی اتمی ایران، مؤسسه مطالعات بین المللی انرژی، وزارت صنعت معدن و تجارت، توانیر و شرکت های برق منطقه ای، وزارت راه و شهر سازی و سایر نهادهای تصمیم گیری در بخش انرژی کشور، و در بخش خصوصی: شرکت های توسعه نیروگاه ها، شرکت های خدمات انرژی، شرکت های مهندسی انرژی صنایع نیروگاهی، شرکت های طراحی سیستم های بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع و ساختمان، طراحی سیستم های انرژی های تجدید پذیر (توربین های بادی، سیستم های حرارتی)، مراکز جذب فارغ التحصیلان این رشته هستند.

منبع: پیک سنجش