Details zum Studium
Aufbau des Bachelor-Studiengangs RW/CSE
Das Bachelor-Studium dauert drei Jahre und bereitet die Absolventinnen und Absolventen auf weiterführende Master-Studiengänge vor.
Im ersten Jahr, dem Basisjahr, werden vorwiegend Grundkenntnisse vermittelt, die im zweiten Studienjahr vertieft werden. Sowohl die Fächer des Basisjahrs als auch die Grundlagenfächer im zweiten Jahr sind obligatorisch.
Im dritten Studienjahr sind die Kernfächer obligatorisch. Die Wahl eines Vertiefungsgebiets sowie von mindestens zwei Walfächern ist ebenfalls zwingend. Die restlichen Fächer können frei gewählt werden.
Das Studium wird mit einer Bachelorarbeit abgeschlossen.
Im Basisjahr werden Grundkenntnisse in Mathematik, Physik und Informatik vermittelt. Nach dem Basisjahr in einem anderen Studiengang der ETH Zürich, ist ein Wechsel nach Beratung auf Antrag mit Auflagen möglich.
Stundenplan-Beispiel 1. Semester
Stundenplan-Beispiel 2. Semester
Obligatorische Vorlesungen
Analysis I und II
Diese Vorlesungen führen in die ein- und mehrdimensionale Differential- und Integralrechnung ein. Dabei wird besonderer Wert auf die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen und auf die Vektoranalysis gelegt. Beide sind für Anwendungen in den Naturwissenschaften von fundamentaler Bedeutung. Die für die Analysis grundlegenden Ideen basieren auf verschiedenen Begriffen von Grenzprozessen.
Lineare Algebra
Diese Veranstaltung ist speziell für Ingenieure ausgelegt, indem vor allem die numerischen Aspekte der Lineare Algebra berücksichtigt werden.
Komplexe Analysis
In dieser Vorlesung werden Grundlagen der Komplexen Analysis in Theorie und Anwendung vermittelt mit Fokus auf globale Eigenschaften analytischer Funktionen. Eine Einführung in die Integraltransformationen mit Anwendung in Signaltheorie und Netzwerkanalyse ergänzt den Stoff.
Diskrete Mathematik
Hauptziele der Vorlesung sind die Einführung der wichtigsten Grundbegriffe der diskreten Mathematik, das Verständnis der Rolle von Abstraktion und von Beweisen und die Diskussion einiger Anwendungen, z.B. aus der Kryptographie, Codierungstheorie und Algorithmentheorie.
Informatik
Ziele der Vorlesung sind die Einführung in die grundlegenden Konzepte der Programmierung und die Beherrschung der Programmiersprache C++.
Physik I und II
In dieser ersten Physikvorlesung werden die physikalischen Grundlagen von Mechanik, Schwingungsphänomenen, Wellen, Elektrizität und Magnetismus, Licht, Einführung in die Moderne Physik behandelt.
Chemie für CSE
Diese Lehrveranstaltung bietet eine Einführung in Aspekte der anorganischen, organischen und physikalischen Chemie.
Datenstrukturen und Algorithmen
Grundlegende Entwurfsmuster für Algorithmen, klassische algorithmische Probleme und Datenstrukturen sind Themen dieser Vorlesung. Das Zusammenspiel von Algorithmen und Datenstrukturen wird anhand von Geometrie- und Graphenproblemen illustriert.
Im zweiten Jahr des RW/CSE-Studiums werden neben erweiterten Grundlagen der Mathematik, Physik und Informatik auch Grundkenntnisse der Natur- und Ingenieurwissenschaften gelehrt.
Die Lehrveranstaltungen der Grundlagenfächer sind zu Grundlagenblöcken zusammengefasst.
Block G1
Analysis: In dieser Lehrveranstaltung werden Probleme der angewandten Analysis behandelt. Dazu gehört das Studium der einfachsten Fälle der drei Grundtypen von partiellen Differentialgleichungen zweiten Grades: Laplace-Gleichung, Wärmeleitungsgleichung und Wellengleichung.
Einführung in die Optimierung: Dieser Kurs hat die mathematische Theorie und die Algorithmen der linearen Optimierung zum Thema.
Numerische Methoden: Die Vorlesung gibt eine Einführung in grundlegende Techniken und Algorithmen der numerischen Mathematik. Der Kurs betont grundlegende Ideen und algorithmische Aspekte. Die Implementierung numerischer Methoden ist Teil der Übungen.
Block G2
Programmiertechniken: Diese Vorlesung bietet neben einer Einführung in fortgeschrittene C++ Programmiertechniken und wissenschaftliche Softwarebibliotheken, ein Überblick über Hardware von PCs und Supercomputer und darauf aufbauend eine Einführung in Optimierungsmethoden für wissenschaftliche Programme.
Systems Programming and Computer Architecture: C und assembly,
floating point Arithmetik, Compiler, Code Optimierung, superscalar architecture, exceptions, interrupts, caches, virtual memory, multicore processors...
Block G3
Numerische Methoden für partielle Differentialgleichungen: Die numerische Lösung wichtiger partieller Differentialgleichungen steht im Vordergrund. Elliptische Differentialgleichungen (Äquilibrium) Transportgleichungen, Wellengleichungen und Erhaltungsgesetze werden diskretisiert; die Methoden werden auf deren Eigenschaften untersucht und implementiert.
Stochastik: Diese Vorlesung bietet eine Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie, sowie in einige Grundbegriffe der mathematischen Statistik und in die Methoden der angewandten Statistik.
Block G4
Fluiddynamik: Diese Vorlesung führt in die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Fluiddynamik ein, macht die Studierenden mit den Grundbegriffen vertraut und lehrt die Anwendung auf einfache Probleme.
Physikalische Chemie III: Molekulare Quantenmechanik: Die Vorlesung vermittelt die notwendigen Werkzeuge für das Verständnis der elementaren Quantenphänomene in Atomen und Molekülen. Sie beginnt mit einem Überblick über die grundlegenden Konzepte der Quantenmechanik und führt den mathematischen Formalismus ein. Im Folgenden werden die Postulate und Theoreme der Quantenmechanik im Kontext der experimentellen und rechnerischen Ermittlung von physikalischen Grössen diskutiert.
Statistische Physik und Computer Simulation: Diese Lehrveranstaltung führt in die statistische Mechanik mit Hilfe von Computersimulationen ein. Weiter werden die Fertigkeiten Computersimulationen durchzuführen und Resultate zu interpretieren gefördert.
Die Fächerauswahl im dritten Studienjahr ist vielfältiger und lässt mehr Freiheiten in der Auswahl zu. Im Folgenden werden die Unterschiedlichen Fächertypen genauer erklärt.
Kernfächer
Kernfächer sind Lehrveranstaltungen, die für die RW/CSE von zentraler Bedeutung sind. Sie dienen der Vermittlung rechnerorientierter mathematischer Methoden und weiterführender Informatikkenntnisse. Kernfächer sind:
High Performance Computing, Design of HPC, HPC Lab
Diese Kurse bieten eine Einführung in Algorithmen und numerische Methoden für Parallelrechner und für modernen Computer-Architekturen mit Anwendungen auf Probleme in Natur- und Ingenieurwissenschaften.
Software Engineering
Im Kurs Software Design werden häufig verwendete Entwurfsmuster der objektorientierten Programmierung und des objektorientierten Designs vorgestellt und diskutiert. Die behandelten Muster werden mit Beispielen aus den C++-Bibliotheken illustriert und in einem Projekt angewendet.
Introduction to Machine Learning
Diese Vorlesung gibt eine Einführung ins maschinelle Lernen, d.h. künstliche, computergestützte Generierung von Wissen aus Erfahrung.
Vertiefungsgebiete
Vertiefungsgebiete vermitteln detaillierte Kenntnisse in Anwendungsgebieten der rechnergestützten Natur- und Ingenieurwissenschaften.
Die Studierenden wählen ein Vertiefungsgebiet aus und belegen daraus zwei Vorlesungen. Nähere Informationen zu den Vorlesungen innerhalb der Vertiefungsgebiete können dem Vorlesungsverzeichnis entnommen werden.
Folgende Vertiefungsgebiete stehen zur Auswahl:
- Astrophysik
- Atmosphärenphysik
- Chemie
- Electromagnetics
- Financial Engineering
- Fluiddynamik
- Geophysik
- Systems and Control
- Robotik
- Biologie
- Physik
Wahlfächer
Die Wahlfächer dienen der Erweiterung und Vertiefung des theoretischen und methodischen Wissens. Die Auswahl ist sehr vielfältig und kann dem Vorlesungsverzeichnis entnommen werden.
Fallstudien
In der Lehrveranstaltung Fallstudien präsentieren ETH-interne und -externe Referenten Fallbeispiele aus ihren eigenen Anwendungsgebieten, von der Modellierung bis zur Lösung des Problems mit Hilfe des Computers.
Die Studierenden müssen einen kurzen Vortrag über eine publizierte wissenschaftliche Arbeit halten, die im Zusammenhang mit den präsentierten Fallstudien steht.
Beispiele von Fallstudien und den dazugehörigen Vorträgen siehe Thema Anwendungs-Beispiele.
Pflichtwahlfach Wissenschaft im Kontext
Die Studierenden wählen Lehrveranstaltungen allgemeinbildenden Inhalts aus den Geistes-, Sozial- und Staatswissenschaften (GESS). Dies ermöglicht es ihnen, das Fachwissen aus den Natur- und Technikwissenschaften in soziale und gesellschaftliche Kontexte einzuordnen und kritisch zu analysieren.
Die Bachelor-Arbeit bildet den Abschluss des Studiengangs und dient dazu, das Wissen in einem bestimmten Fachgebiet zu vertiefen. Sie wird im Themenbereich eines Kernfachs oder Vertiefungsgebiets geschrieben, allenfalls auch im Themenbereich eines Grundlagenfachs, und steht unter der Leitung eines Professors der ETH Zürich. Die Studierenden haben somit einen ersten Kontakt mit Anwendungen und können die damit verbundene Probleme rechnergestützt angehen. Weiter lernen die Studierenden, in einer bestehenden wissenschaftlichen Gruppe mitzuarbeiten.
Der Master-Studiengang umfasst anderthalb Jahre – zwei Semester Studium und anschliessend fünf Monate Master-Arbeit. Zusätzlich zu rechnerorientierten mathematischen Methoden und weiterführenden Informatikkenntnissen werden vertiefte Kenntnisse in ausgewählten Natur- und Ingenieurwissenschaften vermittelt. Die Absolventinnen und Absolventen werden auf eine erfolgreiche berufliche Zukunft vorbereitet.
Studierende mit einem Master-Abschluss RW/CSE werden als Spezialisten für den direkten Einsatz in der Industrie und in der Wirtschaft ausgebildet. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit eines Doktoratsstudiums an der ETH Zürich oder an anderen Universitäten. Die Absolventen und Absolventinnen des RW/CSE Studiengangs werden von anderen Departementen der ETH Zürich stark umworben.