obor - Technická
kybernetika
Každý student si vybere tři
tématické okruhy. Okruhy 1a 2 jsou povinné pro všechny uchazeče, třetí okruh se
vybírá z volitelných okruhů 3 a 4.
1. Modelování lineárních dynamických systémů, identifikace parametrů dynamických modelů. Použití modelů při návrhu algoritmů řízení v regulačních systémech.
2. Syntéza lineárních dynamických regulačních obvodů. Analýza a syntéza nelineárního regulačního obvodu. Časově optimální řízení. Rozvětvené a vícesmyčkové regulační obvody. Autonomnost a invariantnost.
3. Spojité a diskrétní dynamické systémy, jejich stabilita, řiditelnost a dosažitelnost, pozorovatelnost a rekonstruovatelnost. Stavová zpětná vazba.
4. Stochastické signály a stochastické modely. Náhodný signál v dynamických systémech. Stochastické metody identifikace. Optimální řízení stochastických systémů.
5. Popis neurčitosti, robustní a adaptivní řízení. Kvadraticky optimální řízení lineárních systémů. Separační princip. Optimální filtrace. Prediktivní zpětnovazební strategie řízení.
6. Statické optimalizace. Lineární a nelineární programování. Optimální řízení a rozhodování v dynamických systémech, matematické programování, teorie her, optimální řízení deterministických systémů. Opatrné a důvěřivé strategie řízení. Princip maxima.
7. Základy teorie informace, informační entropie, kódování, kapacita diskrétního i spojitého přenosového kanálu, redundance, vztah termodynamické a informační entropie. Bayesovské rozhodování, diskriminační funkce, ztrátová funkce, minimalizace ztrát.
8. Rozpoznávání objektů, jevů a situací na základě jejich příznakového popisu. Výběr příznaků. Učení s učitelem a bez učitele. Neuronové sítě. Shluková analýza. Využití metod rozpoznávání v diagnostice.
9. Principy řešení úloh. Dekompozice úloh na podúlohy, vedlejší efekty. Prohledávání stavového prostoru. Algoritmus A*. Heuristické znalosti. Rozhodovací stromy a stromy řešení úloh, jejich prohledávání a optimalizace hledaného řešení.
10. Data, znalosti, reprezentace znalostí: produkční systémy, rámce a scénáře, sémantické sítě a predikátová logika. Metody využívání znalostí. Znalostní a expertní systémy, typy, základní architektury, principy jejich činnosti a návrhu. Inferenční sítě.
1. Řídicí systémy, jejich struktura a dělení podle procesů. Otevřený řídicí systém. Technické a programové prostředky. Specifické požadavky na řízení v reálném čase. Technické prostředky realizace řídicích systémů pro řízení technologie, vizualizace, sdílení prostředků a datových bází.
2. Architektura síťových a paralelních řídicích systémů, organizace sběrnic na procesní, ovládací a manažerské úrovni, spolehlivost, verifikace a zálohování řídicích systémů. Bezpečné programování řídicích systémů pracujících v reálném čase, detekce a odstraňování chyb.
3. Operační zesilovače, statické a dynamické charakteristiky. Diferenční, přístrojové a isolační zesilovače. Aktivní polynomiální filtry Butterwortha a Čebyševa. Nelineární systémy s operačními zesilovači. A/D, D/A a DC/DC převodníky, napájecí zdroje parametrické a impulsní.
4. Teorie konečných automatů v návrhu logických systémů a logického řízení. Syntéza kombinačních a sekvenčních logických obvodů. Prostředky pro realizaci logických systémů obvody TTL, GAL, PLD. Formální popis algoritmů řízení, Petriho sítě a Grafcet. Mikropočítačové prostředky.
5. Pojem "Operační systém", jeho jádro a nadstavby, systémové a aplikační programy. Komponenty jádra OS. Pojem výpočetní proces, multiprocesní zpracování, plánování výpočetních procesů, jejich správa, vznik a zánik. Správa komponent výpočetního systému,. souborů a vstupních a výstupních zařízení.
6. Meziprocesní komunikace, datová a signálová propojení procesů, synchronizace. Sdílení prostředků, semafory a zámky, jejich implementace. Časově závislé chyby – původ, detekce, prevence. Podpora počítačových sítí, TCP/IP.
7. Základní metody návrhu výpočetních algoritmů, základní pojmy teorie složitosti, analýza složitosti algoritmu. Procedurální, objektově orientované a deklarativní programování.
8. Základní pojmy softwarového inženýrství, specifikace požadavků na software, typy specifikací. Strukturovaná a objektově orientovaná analýza systému a požívané metodiky.
9. Pojem "Databázový systém" a jeho návrh. Hierarchický, síťový, relační a objektově-orientovaný model. Relační model, relační algebra, normální formy. Objektově orientované a objektově-relační databáze. Objektově orientovaný návrh a implementace. Paralelní přístupy k databázím, mechanismy transakcí. Architektura klient-server. Integrace existujících subsystémů a integrace v heterogenním prostředí. Datové sklady
10. Systémy diskrétních událostí, jejich modelování, strukturální a dynamické modely, paralelismus, statická, kapacitní a precedenční omezení. Grafy a sítě jako základní modelovací aparát. Sekvenční systémy, optimalizační úlohy, problém rozvrhování, definice, typy úloh., rozvrhování jako úloha splňování omezení. Systémy "flow-shop", "open-shop" a "job-shop.
1. Nelineární dynamické systémy, jejich analýza ve stavovém prostoru, Ljapunovovy metody stability. Rovnovážné stavy, periodická řešení, ekvivalentní přenosy. Syntéza řízení, exaktní linearizace, Lieova algebra. Diferenciální geometrie, zpětnovazební linearizace. MIMO, nespojité a diskrétní systémy. Adaptivní řízení. Chaos a fraktály. Teorie katastrof.
2. Metody odhadování.. Využití apriorní informace pro paralelní a alternativní modely. Estimace stavů systému, Kalmanův filtr, jeho implementace a numerické algoritmy. Filtrace, predikce a interpolace. Přibližné metody nelineárního odhadování.
3. Návrhy elektronických systémů s využitím počítačové podpory. Analogová a číslicová simulace elektronických obvodů, problematika spolehlivosti a EMS, návrh plošných spojů, návrh obvodů ASIC a PLD.
4. Třídy automatizovaných zařízení. Řízení technologických procesů, procesní a alarmové I/O kanály. Dozorna, úloha operátora, problémy vizualizace. Řízení rozlehlých technologií. Simulace řízení, návrh trenažérů složitých a nebezpečných technologií. Automatizace těžebních, hutních, strojírenských, chemických, teplárenských a energetických technologií.
5. Alternativní metody návrhu lineárních regulačních obvodů. Stabilní a ryzí racionální funkce. Diofantické rovnice. Algoritmy řešení. Systémy a signály, normy. Stabilizující regulátory. Parametrizace stabilizujících regulátorů. Optimální systémy. Minimalizace normy H2. Minimalizace normy Hinf.
6. Formulace úloh rozvrhování operací v počítačových, dopravních a zejména výrobních systémech. Přehled základních obecných principů užitých v algoritmech rozvrhování, metody diskrétní optimalizace. Formulace a přehled algoritmů rozvrhování pro jeden i více paralelních strojů s kritérii Cmax, Fw, Lmax. Řešení úloh typu flow-shop, open-shop a job-shop. Rozvrhování v pružných výrobních systémech a dynamické rozvrhování.
7. Distribuované řídicí systémy, architektura paralelních počítačů na bázi transputerů. Programovací jazyk OCCAM. Asynchronní komunikace, deadlock. Topologie distribuovaných systémů. Výpočet časové náročnosti paralelních algoritmů. Globální komunikace. Průmyslové distribuované systémy. Průmyslové sítě. Profibus, CAN, CAL, Device Net, P-Net, LonWorks. Modelování distribuovaných řídicích systémů pomocí Petriho sítí.
8. Rozdělení technických prostředků řízení. Unifikace automatizačních prostředků. Základní prvky pneumatických systémů. Parametry a charakteristiky průmyslových snímačů a převodníků. Základní typy a kontrukce spojitých regulátorů. Obvod beznárazového přepnutí, zpětná vazba od pohonu. Základní typy a konstrukce nespojitých regulátorů. Ekvitermní regulace. Algoritmy samonastavování. Pneumatické a hydraulické akční členy.
9. Počítač jako prostředek řízení, technické a programové vybavení. Mnohaúrovňová organizace počítače, virtuální počítač. Proces. Konvenční strojová úroveň počítače. Technické a programové prostředky. Mikroprogramová úroveň počítače. Mikroprogramování. Počítačový systém, technické a organizační prostředky. Přerušovací systém, struktura, použití. Obvody reálného času. Sítě procesorů a počítačů. Topologie sítí, vlastnosti, použití.
10. Programování v prostředí 16-ti a 32-ti bitových Windows. Metody rychlého vývoje aplikací, RAD. Funkce, parametry, proměnné, výrazy. Alokace paměti, pole, struktury, ukazatele, reference. Konstruktory a destruktory. Dědění a atributy přístupu. Objekty a překrývání metod a prvků, virtuální metody. Dialogy a jejich elementy. Prostředí DOS, Win16 a Win32, rozdíly a správa paměti. Specifika Win32 - procesy, virtuální paměť, mapování souborů. DLL knihovny, DDE a OLE protokoly.
1. Modely pro práci s neurčitou informací. Pravděpodobnostní přístup, algebraická teorie a její důsledky. Dempster-Shaferův přístup.
2. Adaptace a učení, jednoduché algoritmy učení klasifikátorů a trénování neuronových sítí. Metody strojového učení, indukce rozhodovacích stromů, případové usuzování (CBR), usuzování na základě analogií. Učení se zapomínáním.
3. Softcomputing: Základy fuzzy množin, fuzzy řízení a rozhodování. Hrubé (rough) množiny. Neurofuzzy učící se algoritmy. Evoluční a genetické algoritmy.
4. Distribuovaná umělá inteligence. Multiagentní systémy, principy komunikace, koordinace a kooperace. Znalostní ontologie. Jazyky pro komunikaci mezi agenty. Role metaagentů. Kvalitativní simulace.
5. Plánování a rozvrhování. Znalostní metody plánování. Úlohy rozvrhování pro jeden stroj a pro paralelní stroje. Statické prediktivní rozvrhování. Rozvrhování v pružných výrobních systémech. Znalostní metody rozvrhování.
6. Predikátová logika prvního řádu. Automatické dokazování, rezoluční princip. Situační kalkul. Základy jazyka Prolog. Induktivní logické programování (ILP) a logické programování s omezeními (CLP).
7. Metody strojového vnímání. Základy zpracování signálů, obrazů a přirozené řeči. Počítačové vidění, vznik obrazu, analýza scény, stereovidění, systémy více kamer, analýza pohybu.
8. Robotika. Základní architektura robota, jeho kinematika a dynamika, čidla, akční členy. Fúze senzorických dat. Tvorba strojového modelu prostředí. Plánování trajektorie robota a navigace. Řízení pohybu robota s využitím modelu prostředí a metod dynamického plánování.
9. Návrhy informačních systémů a datových skladů. Datové pumpy. Získávání znalostí z databázových systémů metodami KDD.
10. Základy teorie spolehlivosti, metody analýzy spolehlivosti systémů. Systémy komplexního řízení jakosti. Standardy a normy. Uplatnění metod umělé inteligence v diagnostice software.
obor - Biomedicínské
inženýrství
(absolventi bakalářského
bloku - Kybernetika a měření)
1. Modelování lineárních dynamických systémů, identifikace parametrů dynamických modelů. Použití modelů při návrhu algoritmů řízení v regulačních systémech.
2. Syntéza lineárních dynamických regulačních obvodů. Analýza a syntéza nelineárního regulačního obvodu. Časově optimální řízení. Rozvětvené a vícesmyčkové regulační obvody. Autonomnost a invariantnost.
3. Spojité a diskrétní dynamické systémy. Stavový popis a zpětná stavba od stavů.
4. Stochastické signály a stochastické modely. Náhodný signál v dynamických systémech. Stochastické metody identifikace.
5. Popis neurčitosti. Principy adaptace a učení. Filtrace signálu.
6. Statické optimalizace. Kritéria optimality. Principy optimálního řízení a rozhodování v dynamických systémech. Teorie her a strategie rozhodování.
7. Základy teorie informace, informační entropie, kódování, kapacita diskrétního i spojitého přenosového kanálu, redundance, vztah termodynamické a informační entropie. Bayesovské rozhodování, diskriminační funkce, ztrátová funkce, minimalizace ztrát.
8. Rozpoznávání objektů, jevů a situací na základě jejich příznakového popisu. Uspořádání a výběr příznaků,. Neuronové sítě. Shluková analýza. Využití metod rozpoznávání v diagnostice.
9. Principy řešení úloh. Dekompozice úloh na podúlohy, vedlejší efekty. Prohledávání stavového prostoru. Algoritmus A*. Heuristické znalosti. Rozhodovací stromy a jejich prohledávání.
10. Data, znalosti, reprezentace znalostí: produkční systémy, rámce a scénáře, sémantické sítě a predikátová logika. Metody využívání znalostí. Expertní systémy, typy, základní architektury, principy jejich činnosti a návrhu. Inferenční sítě.
11. Pojem "Operační systém", jeho jádro a nadstavby, systémové a aplikační programy. Komponenty jádra OS. Pojem výpočetní proces, multiprocesní zpracování, plánování výpočetních procesů, jejich správa, vznik a zánik. Správa komponent výpočetního systému,. souborů a vstupních a výstupních zařízení.
12. Základní metody návrhu výpočetních algoritmů, základní pojmy teorie složitosti, analýza složitosti algoritmu. Procedurální, objektově orientované a deklarativní programování.
13. Základní pojmy softwarového inženýrství, specifikace požadavků na software, typy specifikací. Strukturovaná a objektově orientovaná analýza systému a požívané metodiky.
14. Pojem "Databázový systém" a jeho návrh. Hierarchický, síťový, relační a objektově-orientovaný model. Relační model, relační algebra, normální formy. Objektově orientované a objektově-relační databáze. Objektově orientovaný návrh a implementace. Paralelní přístupy k databázím, mechanismy transakcí. Architektura klient-server. Integrace existujících subsystémů a integrace v heterogenním prostředí. Datové sklady.
1. Biologické signály - rozdělení, geneze, parametry, snímání, zpracování (algoritmy a technické prostředky), artefakty.
2. Konvenční zobrazovací systémy v lékařství - RTG, RTG-TV, TV, infra, gama, jejich fyzikální principy, základní parametry, bloková struktura, realizační specifika.
3. Moderní zobrazovací systémy v lékařství - DSA, CT, MR, PET, SPECT, UZV, jejich fyzikální principy, základní parametry, bloková struktura, konstrukční specifika.
4. Lékařská přístrojová technika (monitorovací a diagnostické přístroje) - elektrody, senzory, stimulační prostředky, struktura, funkce a parametry přístrojů - EKG, EEG, EMG, měření průtoku krve, krevního tlaku, srdeční frekvence, pulzní oxymetrie, lékařské monitory.
5. Lékařská přístrojová technika (terapeutické přístroje) - sluchadla, kochleární neuroprotézy, terapeutické UZV přístroje, fyzikální terapeutické přístroje, kryogenní přístroje, anesteziologické přístroje, radioterapeutické přístroje - struktura, funkce a parametry.
6. Základní zásady a postupy návrhu a konstrukce lékařských přístrojů. Spolehlivost systémů, zálohování.
7. Kognitivní funkce. Adaptace a učení, jednoduché algoritmy učení klasifikátorů a trénování neuronových sítí. Metody strojového učení, indukce rozhodovacích stromů, případové usuzování (CBR).
8. Návrhy lékařských informačních systémů. Ochrana lékařských dat. Využití metod umělé inteligence pro zpracování a vyhodnocování lékařských dat. Inteligentní monitorovací systémy.
9. Modelování a simulace biologických systémů. Kompartmentové modely fyziologických systémů. Metody a nástroje pro identifikaci fyziologických systémů.
10. Analýza a syntéza biotechnických systémů - rozhraní člověk/stroj, modely chování člověka, vliv prostředí na chování člověka, hlediska návrhu systému člověk/stroj, inteligentní interakce a komunikace v biotechnických systémech.
11. Modelování biosystémů technickými prostředky, diagnostika biosystémů (příznaky, vyhodnocování, terapie, prognóza)
obor - Biomedicínské inženýrství
(absolventi bakalářského
bloku - Elektronika a sdělovací
technika)
1. Elektromagnetické pole ve volném prostoru, na vedeních a ve speciálních prostředích a v rezonátorech, základy vyzařování. Základní modely šíření elektromagnetických vln v jednotlivých kmitočtových pásmech.
2. Antény. Přehled základních vyzařujících struktur pro řešení antén, vyzařování elektrického dipólu, anténní řady.
3. Determinované signály a jejich parametry. Signály spojité a diskrétní. Náhodné signály a jejich parametry. Vyjádření signálů v časové a kmitočtové oblasti.
4. Základní parametry popisující soustavy v časové a kmitočtové oblasti. Impulsová odezva, přenosová funkce, systémová funkce. Přenos determinovaných a náhodných signálů soustavou.
5. Modulace analogové a číslicové, základní typy, princip. Směšovače a modulátory, základní principy funkce, zapojení.
6. Funkční bloky - vlastnosti, řazení - sériové, paralelní, zpětnovazební. Zpětná vazba v lineárních obvodech, stabilita. Základní zesilovací stupně. Operační zesilovače. Elektronické spínače. Operační sítě se spínači. Obvody se spínanými kondenzátory.
7. Logické členy. Reprezentace logických stavů elektrickými veličinami.
8. Pravidla a zákony Booleovy algebry, logické funkce (pravdivostní tabulka, mapa, algebraický výraz); zjednodušování zápisů logických funkcí, minimalizace logických funkcí. Realizace logických funkcí zvolenými typy hradel.
9. Polovodičové paměti, rozdělení, vlastnosti, organizace jednotlivých typů pamětí (ROM. PROM, EPROM, FAMOS, EAROM, RWM).
10. Číslicové integrované obvody MSI, funkce, vlastnosti, realizace: multiplexory, převodníky kódu, čítače, registry a posuvné registry.
11. Polovodiče, základní vlastnosti a pojmy. Voltampérová charakteristika přechodu. Diody. Vliv záření na přechod PN. Fotodiody. Voltampérové charakteristiky. Základní parametry fotodiod.
12. Bipolární tranzistory PNP a NPN. Tranzistory s přechodovým hradlem (JFETy). Tranzistory MISFET, tranzistory MESFET. Vícevrstvé součástky.
13. Vakuové součástky.
14. Telekomunikační služby, standardizační organizace. Telekomunikační síť analogová, IDN, ISDN. Síťové roviny telefonních analogových sítí. Techniky spojování v telekomunikačních sítích.
15. Přenosová a modulační rychlost. Informační rychlost. Shannon Hartleyův zákon. Propustnost kanálu. Entropie. Přenosové cesty metalické, rádiové, optické. Jejich charakteristiky.
1. Biologické signály - rozdělení, geneze, parametry, snímání, zpracování (algoritmy a technické prostředky), artefakty.
2. Konvenční zobrazovací systémy v lékařství - RTG, RTG-TV, TV, infra, gama, jejich fyzikální principy, základní parametry, bloková struktura, realizační specifika.
3. Moderní zobrazovací systémy v lékařství - DSA, CT, MR, PET, SPECT, UZV, jejich fyzikální principy, základní parametry, bloková struktura, konstrukční specifika.
4. Lékařská přístrojová technika (monitorovací a diagnostické přístroje) - elektrody, senzory, stimulační prostředky, struktura, funkce a parametry přístrojů - EKG, EEG, EMG, měření průtoku krve, krevního tlaku, srdeční frekvence, pulzní oxymetrie, lékařské monitory.
5. Lékařská přístrojová technika (terapeutické přístroje) - sluchadla, kochleární neuroprotézy, terapeutické UZV přístroje, fyzikální terapeutické přístroje, kryogenní přístroje, anesteziologické přístroje, radioterapeutické přístroje - struktura, funkce a parametry.
6. Základní zásady a postupy návrhu a konstrukce lékařských přístrojů. Spolehlivost systémů, zálohování.
7. Kognitivní funkce. Adaptace a učení, jednoduché algoritmy učení klasifikátorů a trénování neuronových sítí. Metody strojového učení, indukce rozhodovacích stromů, případové usuzování (CBR).
8. Návrhy lékařských informačních systémů. Ochrana lékařských dat. Využití metod umělé inteligence pro zpracování a vyhodnocování lékařských dat. Inteligentní monitorovací systémy.
9. Modelování a simulace biologických systémů. Kompartmentové modely fyziologických systémů. Metody a nástroje pro identifikaci fyziologických systémů.
10. Analýza a syntéza biotechnických systémů - rozhraní člověk/stroj, modely chování člověka, vliv prostředí na chování člověka, hlediska návrhu systému člověk/stroj, inteligentní interakce a komunikace v biotechnických systémech.
11. Modelování biosystémů technickými prostředky, diagnostika biosystémů (příznaky, vyhodnocování, terapie, prognóza)