محمد كامل
فيزيائي حاسوبي ومعماري أنظمة المحاكاة

نبذة مهنية

باحث في الحوسبة العلمية ومهندس بحث وتطوير، بخبرة تتجاوز 20 عاماً في الحوسبة عالية الأداء، والطرق العددية، وديناميكا الموائع الحسابية، والهندسة الحاسوبية، والبرمجيات العلمية. أحوّل النماذج الرياضية والفيزيائية إلى أدوات محاكاة دقيقة وقابلة للتوسع للاستخدام البحثي والصناعي.

تجمع خبرتي بين فيزياء الموائع، والتحليل العددي، والحوسبة المتوازية، ومعمارية البرمجيات، وتشمل الاضطراب والاحتراق والبصريات الهوائية وانتقال الحرارة وتفاعل الموائع والهياكل والمحاكاة متعددة الفيزياء. كما أشارك في التعليم الهندسي والإرشاد البحثي وتطوير المناهج والخدمة المهنية.

مجالات الخبرة

• المحاكاة الفيزيائية: ديناميكا الموائع، والاضطراب، والجريان المتفاعل، والبصريات الهوائية، وانتقال الحرارة، وتعدد الفيزياء.
• الحوسبة عالية الأداء: الذاكرة الموزعة، وMPI وOpenMP، وتسريع GPU، والحوسبة غير المتجانسة.
• الطرق العددية: الحجوم المحدودة، ومحلِّلات كريلوف، والطريقة الجبرية متعددة التقسيمات الخلوية، وتحليل التقارب.
• الهندسة الحاسوبية: تحوير التقسيمات الحسابية وتكييفها، وموازنة الأحمال و تحسين كفاءة الاتصالات بين المعالجات.
• الهندسة الحاسوبية: التقسيمات الخلوية الحسابية، وتحويرها للمسائل الديناميكية، والتقنيح التكييفي للتحكم في درجة تفصيل التقسيمات.
• البرمجيات العلمية: تصميم أنظمة و مسارات عمل المحاكاة الرقمية بشكل قابل للصيانة والتوسع.
• الطرق المعتمدة على البيانات: تعلم الآلة لتحليل المحاكاة وتسريعها.

الخبرة في البحث والتطوير

أرامكو أميركا (Aramco Americas) — فريق تقنيات النمذجة الاستراتيجية

عالِم الحوسبة عالية الأداء و التقسيمات الحسابية · كامبريدج، ماساتشوستس · سبتمبر 2025–حتى الآن

• قيادة مشروعات بحثية في توليد الشبكات وتقسيمها، تربط خوارزميات توليد الشبكات والتجزئة المتوازية بمتطلبات المتانة وقابلية التوسع للمحاكاة الهندسية واسعة النطاق.
• التنقيح المحلي للشبكة (LGR): تنفيذ تقنية متقدمة للتنقيح المحلي المتوازي للشبكة من أجل محاكاة المكامن واسعة النطاق، بما يوفر الدقة المطلوبة في المناطق المستهدفة مع أدنى زيادة في الحجم الكلي للشبكة.
• التنقيح الديناميكي: تطبيق التنقيح المحلي للشبكة حول مواضع تثقيب الآبار أثناء تشغيلات مطابقة التاريخ/التحقق والتنبؤ؛ وعند واجهات الأطوار بين النفط والماء، والنفط والغاز، والماء والغاز؛ وحول الشقوق في المكامن غير التقليدية.

أنسيس (Ansys) — فريق الحوسبة عالية الأداء في أنسيس-فيلونت (Ansys Fluent)

مهندس أول للبحث والتطوير · ليبانون، نيوهامبشير · أغسطس 2017–أغسطس 2025

• قيادة تصميم وتطوير بنى متعددة المجالات والفيزياء، ومسارات حوسبة غير متجانسة على وحدات معالجة مركزية و تصويرية (CPU/GPU).
• قيادة تطوير تقنيات تفكيك و تجزئة المجال الحسابي، ومحلِّلات المعادلات الخطية
• تأسيس هيكل لحساب المحاكة متعددة الفيزياء و اقتران المجالات الحسابية، متضمنة انتقال الحرارة المقترن بسريان الموائع، والبصريات الهوائية.
• توليد و تحوير التقسيمات الحسابية في المسائل الهندسية الديناميكية، ورفع سرعة تحوير التقسيمات المتوازي بأكثر من 50 مرة، مع تحسين المتانة وقابلية التوسع في عمليات المحاكاة الصناعية المعقدة.
• تقديم قيادة فنية مشتركة بين الفرق البحثية والإدراية و بين فرق الدعم الميداني، من صياغة الفكرة والتصميم إلى التنفيذ والتحقق ودعم العملاء وإطلاق المنتج.

جامعة نوتردام — مختبر فيزياء الجريان والتحكم

باحث مساعد · نوتردام، إنديانا · أكتوبر 2010–أغسطس 2017

• قيادة بحث الدكتوراه في تطوير محاكاة للدوامات الكبيرة بنمذجة الجدار (Wall-Modeled Large Eddy Simulation)، لدراسة التدفقات ذات التأثيرات البصرية الهوائية ضمن نطاقات عملية لأعداد رينولدز وماخ.
• تطوير خوارزميات عالية الأداء في برمجيات بحثية رئيسية لديناميكا الموائع الحسابية، وإرساء أساليب عالية الدقة وفعالة من حيث التكلفة للتنبؤات البصرية.
• المساهمة في صياغة المقترحات، وطلبات موارد الحوسبة، والمنشورات، والعروض العلمية، وإرشاد الباحثين الجدد في الدراسات العليا.

باحث مساعد · نوتردام، إنديانا · يونيو 2009–أكتوبر 2010

• دراسةالصوتيات الهوائية من خلال معادلة بوسيو التكاملية للتفاعل غير المستقر بين جنيح رقيق والجريان دون الصوتية.

جامعة القاهرة — قسم هندسة الطيران والفضاء

باحث مساعد · القاهرة، مصر · سبتمبر 2006–يونيو 2009

• تطوير محلِّل عددي بطريقة الحجوم المحدودة لمحاكاة الجريان المضطرب المتفاعل كيميائياً في محركات الاحتراق النفاث فوق الصوتي (Scramjet)، والمشاركة في الإشراف على مشروعي تخرج ضم كل منهما خمسة طلاب.

القيادة المهنية والخدمة المجتمعية

المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية (American Institute of Aeronautics and Astronautics – AIAA)

• رئيس اللجنة الفرعية لبيئات الحوسبة ضمن اللجنة الفنية لتوليد التقسيمات والتصور المرئي وبيئات الحوسبة
• نائب رئيس المسار الفني في مؤتمر AIAA SciTech 2026
• رئيس المسار الفني في مؤتمر AIAA SciTech 2027
• عضو لجنة التواصل المجتمعي في مجالي التقنية والمجتمع في AIAA

المجلس الاستشاري الصناعي لقسم هندسة الطيران والفضاء والهندسة الميكانيكية بجامعة نوتردام (University of Notre Dame)

• تقديم المشورة لأعضاء هيئة التدريس والموظفين بشأن مواءمة مناهج البكالوريوس والدراسات العليا مع احتياجات الصناعة، بما في ذلك دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي وتعلّم الآلة، والهندسة المعتمدة على البيانات.
• تعزيز العمل الجماعي، والأخلاقيات المهنية، والتعلم المستمر، والتغذية الراجعة البنّاءة، والمساءلة.
• تعزيز الروابط بين البحوث الأكاديمية والتطبيقات الصناعية.

مؤسسة علماء مصر (Egypt Scholars)

• التطوع بصفتي موجّهًا ومستشارًا للطلاب الراغبين في متابعة دراساتهم العليا في الجامعات الأمريكية، ومساعدتهم على تخطيط مساراتهم الأكاديمية والاستعداد للمرحلة التالية من تعليمهم.

منشورات مختارة

1. ر. جيا، وم. كامل، وآخرون، «قدرات الحوسبة عالية الأداء في أنسيس فلوينت لمحاكاة هندسية واسعة النطاق لديناميكا الموائع الحسابية»، ورقة المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية رقم 2025-1950. — تنزيل ملف PDF.
2. م. كامل، وآخرون، «محاكاة البصريات الهوائية في أنسيس فلوينت: التطبيق والتحقق من الصحة»، ورقة المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية رقم 2024-1029. — تنزيل ملف PDF.
3. س. لاكافا، وم. كامل، وآخرون، «الموائع البصرية: نمذجة التأثيرات البصرية في المجالين القريب والبعيد للغلاف الجوي والجريان المضطرب في أنظمة الاتصالات الليزرية المحمولة جواً أو أنظمة التصوير»، الاتصالات الليزرية في الفضاء الحر، الدورة السادسة والثلاثون، المجلد 12877، الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات.
4. ك. نورمانشاير، وم. كامل، وآخرون، «محاكاة أثر انتشار الضوء عبر الموائع البصرية والجريان المضطرب في أداء الأنظمة البصرية»، التصميم والهندسة البصرية، الدورة التاسعة، المجلد 13019، الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات.
5. م. كامل، وك. وانغ، وم. وانغ، «التنبؤ العددي بالتشوهات البصرية الهوائية الناتجة عن الجريان العابر للصوت حول برج أسطواني»، ورقة المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية رقم 2019-0472. — تنزيل ملف PDF.
6. م. كامل، «التنبؤ بالتأثيرات البصرية الهوائية في الجريان ذي أعداد رينولدز العالية باستخدام محاكاة الدوامات الكبيرة بنمذجة الجدار»، رسالة دكتوراه، جامعة نوتردام، 2017. — تنزيل ملف PDF.
7. م. كامل، وك. وانغ، وم. وانغ، «التنبؤ بالتشوهات البصرية الهوائية باستخدام محاكاة الدوامات الكبيرة بنمذجة الجدار»، ورقة المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية رقم 2016-1462. — تنزيل ملف PDF.
8. م. كامل، وك. وانغ، وم. وانغ، «التنبؤات البصرية الهوائية باستخدام محاكاة الدوامات الكبيرة بنمذجة الجدار»، نشرة الجمعية الفيزيائية الأمريكية، المجلد 59.
9. م. كامل، وف. عويس، وم. إدريس، وع. هاشم، «المحاكاة العددية والتحقق من صحة نماذج الجريان عالي السرعة والمضطرب والمتفاعل كيميائياً»، المجلة الدولية لنمذجة الأنظمة الهندسية ومحاكاتها، المجلد 7، العدد 2، الصفحات 111–124، 2015. — تنزيل ملف PDF.
10. م. كامل، وف. عويس، وم. إدريس، وع. هاشم، «المحاكاة العددية للاحتراق فوق الصوتي والمضطرب باستخدام حقن عرضي للوقود بسرعة صوتية»، المجلة الدولية لنمذجة الأنظمة الهندسية ومحاكاتها، المجلد 7، العدد 1، الصفحات 35–61، 2015. — تنزيل ملف PDF.
11. م. كامل، وف. عويس، وم. إدريس، «نحو محاكاة عددية للخلط والاحتراق فوق الصوتي: تطوير محلِّل حاسوبي والتحقق منه للجريان ثنائي الأبعاد الانضغاطي والمضطرب والمتفاعل كيميائياً»، دار لامبرت للنشر الأكاديمي، 2013. — تنزيل ملف PDF.
12. م. كامل، «التحليل العددي للجريان المضطرب المتفاعل كيميائياً في محركات الاحتراق النفاث فوق الصوتي باستخدام طريقة الحجوم المحدودة الضمنية نقطياً»، رسالة ماجستير، جامعة القاهرة، 2009. — تنزيل ملف PDF.

المنح والموارد الحاسوبية والجوائز والتكريمات

منحة مكتب القوات الجوية للبحث العلمي (AFOSR) / المكتب المشترك لتقنيات الليزر عالي الطاقة (HEL-JTO)

• دعم أبحاث الدكتوراه في مختبر نوتردام للبصريات الهوائية المحمولة جوًا (ND-AAOL)، بتمويل من المكتب المشترك لتقنيات الليزر عالي الطاقة (HEL-JTO)، وبإدارة مكتب القوات الجوية للبحث العلمي (AFOSR)، ضمن المنحة رقم FA9550-07-1-0574. السنوات: 2013–2017.

منحة تخصيص موارد الحوسبة البحثية من برنامج XSEDE التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF)

• منحة لتخصيص موارد الحوسبة البحثية، شملت 2.5 مليون ساعة معالجة على وحدات المعالجة المركزية (CPU) و25 تيرابايت من سعة التخزين على عنقود Comet في مركز سان دييغو للحوسبة الفائقة (San Diego Supercomputer Center – SDSC). السنوات: 2016–2017.

منحة مركز سان دييغو للحوسبة الفائقة

• تدريب صيفي 2016.

زمالة الدراسات العليا بقسم هندسة الطيران والفضاء والهندسة الميكانيكية في جامعة نوتردام

• السنوات: 2009–2017.

جائزة التفوق الأكاديمي في الاحتفال القومي للعلوم بجامعة القاهرة

• التكريم بالمركز الأول في قسم هندسة الطيران والفضاء لأربع سنوات متتالية. السنة: 2006.

الخبرة التدريسية

جامعة نوتردام (University of Notre Dame)

مساعد تدريس · 2009–2017

• إعداد مسائل الواجبات وحلولها، وتصحيح التكليفات والاختبارات، وتقديم الساعات المكتبية لفصول تراوح عدد طلابها بين 10 و150 طالباً.

• مقررات الدراسات العليا
  • الاضطراب
  • الطرق العددية
• مقررات البكالوريوس
  • المعادلات التفاضلية والاهتزازات والتحكم (1)
  • المعادلات التفاضلية والاهتزازات والتحكم (2)
  • مقدمة في الحوسبة الهندسية

جامعة القاهرة

مدرس مساعد · 2006–2009

• إعداد التمارين وحلولها، وقيادة جلسات التمارين، وتصحيح التكليفات والاختبارات، وتقديم الساعات المكتبية لفصول تراوح عدد طلابها بين 40 و60 طالباً.

• مقررات البكالوريوس

  • الاحتراق وانتقال الحرارة
  • الدفع النفاث والآلات التوربينية
  • تصميم محركات الطائرات
  • محركات الاحتراق الداخلي
  • التحليل الإنشائي باستخدام العناصر المحدودة
  • نظرية الصفائح والقشور
  • التصميم الميكانيكي
  • أساسيات الرسم الميكانيكي

التدريب والخبرات الصناعية المبكرة

المعهد الصيفي في مركز سان دييغو للحوسبة الفائقة

• جامعة كاليفورنيا في سان دييغو (University of California San Diego)

الهيئة العربية للتصنيع

• مصنع صقر للصواريخ
• مصنع حلوان للمحركات
• مصنع حلوان للطائرات

التعليم

جامعة نوتردام

• دكتوراه في هندسة الطيران والفضاء
  • أطروحة الدكتوراه: التنبؤ بالتأثيرات البصرية الهوائية في الجريان ذي أعداد رينولدز العالية باستخدام محاكاة الدوامات الكبيرة بنمذجة الجدار
  • المشرف الأكاديمي: مينغ وانغ

جامعة القاهرة

• ماجستير العلوم في هندسة الطيران والفضاء
  • رسالة الماجستير: التحليل العددي للجريان المضطرب المتفاعل كيميائياً في محركات الاحتراق النفاث فوق الصوتي باستخدام طريقة الحجوم المحدودة الضمنية نقطياً
  • المشرف الأكاديمي: علي هاشم
• بكالوريوس العلوم في هندسة الطيران والفضاء
  • المركز الأول على قسم هندسة الطيران والفضاء و تصدّر ترتيب قسم هندسة الطيران والفضاء لأربع سنوات دراسية متتالية.