Studijní plán N402

Studijní plán - Senzorika a kybernetika v chemii (N402)

1. ročník

Zimní semestr

Povinné předměty

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M444002
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/2/0
KZ
3
Předmět má za cíl seznámit studenty s vybranými softwarovými prostředky pro měření a řízení. Přavážnou část semestru je probíráno především prostředí NI LabVIEW které je svými vlastnostmi pro studenty VŠCHT Praha zcela vyhovující. Prostředí LabVIEW má v sobě implementován "grafický" programovací jazyk který umožňuje pohodlný a rychlý vývoj aplikací pro měření jak ve výzkumu tak v praxi, zároveň však není příliš složitý a základní práci s ním zvládne i člověk bez znalosti vyšších programovacích jazyků. V rámci přednášek i cvičení jsou probírány i možnosti připojení měřících přístrojů k PC a jejich řízení a čtení naměřených dat.
KÓD
Název předmětu
M444006
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/3/0
Zk
5
Náplní přednášek jsou měřicí metody a principy využívané u moderních snímačů pro měření teploty, tlaku, průtoku a proteklého množství, polohy hladiny a pro měření složení kapalných a plynných směsí. Posluchači se rovněž seznámí se způsoby zpracování signálu snímačů. Laboratorní cvičení jsou věnována termografii, snímačům tlaku, měření tepla, měření koncentrace plynů a par v ovzduší včetně měření emisí spalovacího procesu, zpracování signálů snímačů a bezdrátovým senzorům. Podle individuálního zadání zpracovávají studenti projekt technologického měření.
KÓD
Název předmětu
M445002
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět je zaměřen na obecné metody analýzy a zpracování posloupností pozorovaných dat a obrazů (http://uprt.vscht.cz/prochazka/pedag/DSPc.htm). Základní matematické metody zahrnují diskrétní Fourierovu transformaci pro analýzu vícerozměrných signálů, z-transformaci pro popis signálů a systémů a dále vybrané statistické a numerické metody včetně implementace diferenčních rovnic pro popis systémů a implementaci číslicové filtrace. Algoritmické postupy jsou realizovány v prostředí systému MATLAB a Simulink s využitím numerických metod a symbolické matematiky. Projekty zahrnují aplikace dílčích metod pro analýzu biomedicínských signálů a obrazů, zpracování dat z oblasti životního prostředí a predikci dat spotřeby energie.
KÓD
Název předmětu
M445003
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět Teorie řízení se zabývá základními i pokročilejšími principy a metodami zpětnovazebního řízení
jednorozměrových lineárních dynamických systémů. Studenti se postupně seznámí s matematickými základy
teorie automatického řízení, způsoby modelování řízených soustav i řídicích systémů, analýzou jejich vlastností v
časové oblasti, nejdůležitějšími typy zpětnovazebních regulátorů a jejich vlastnostmi, stabilitou regulačních
obvodů a základními metodami návrhu zpětnovazebních regulačních obvodů v časové oblasti. Všechny postupy
jsou aplikovány při řešení vybraných příkladů. K modelování, analýze a návrhu regulačních obvodů a k řešení
příkladů a samostatných projektů je používán výpočetní a vizualizační systém Matlab a jeho Control System
Toolbox.
KÓD
Název předmětu
M445006
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
KZ
4
Předmět Technické prostředky měření a řízení je základní předmět navazujícího magisterského studia pro obory, směřující k informatice, řízení procesů a měřicí technice. Předmět je koncipován ryze prakticky tak, aby student byl schopen nové vědomosti aplikovat při řešení inženýrských problémů.

Povinně volitelné A

Minimalni pocet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M402044
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Předmět je zaměřen na oblast chemických senzorů (především optických a elektrochemických) navržených a využívaných hlavně pro stanovení léčiv a biologický významných analytů. Cílem předmětu je poskytnout ucelené informace o základních principech a vlastnostech senzorů, jejich návrhu, přípravě, konstrukci a použití v různých oblastech s důrazem na farmaceutický průmysl a klinickou analýzu. Zároveň jsou sledovány i nové trendy ve vývoji senzorů.
KÓD
Název předmětu
M444001
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Zk
4
Předmět nabízí fyzikální pohled a fyzikální interpretaci známých poznatků napříč problematikou vyučovanou na naší škole. V úvodu předmět podává přehled současné moderní fyziky tak, aby studenti měli základní představu o kvantové mechanice, teoriích relativity a vzniku a vývoji Země a života na ní, což jsou poznatky, se kterými se při studiu obvykle nesetkají. Dále předmět ukazuje aplikaci poznatků z matematiky na jednoduchém modelování chování živých organismů a jiných systémů. Dále podává fyzikální interpretaci známých základních poznatků termodynamiky a fyzikální chemie, vlastností biologických membrán, difúze, osmózy, povrchového napětí atd. Ke konci se předmět věnuje dalším zajímavým tématům jako je biomechanika, biofyzika vidění a slyšení, šíření akčních potenciálů, neurony a neuronové sítě, inteligence a umělá inteligence, interakce záření s organismy, nebo fyzikální metody mikrobiální dekontaminace apod.
KÓD
Název předmětu
M445012
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět je zaměřen na obecné znalosti nutné pro vývoj algoritmů, jejich zpracování a následnou verifikaci. Součástí je prezentace základních principů procedurálního programování, jazykových struktur, konstrukce příkazů a datových typů včetně zásad návrhu a realizace vybraných algoritmických struktur. Cílem je v prostředí Matlab ukázat principy a metody procedurálního programování a royvinout praktické návyky řešením rozmanitých úloh.
KÓD
Název předmětu
M445018
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/2/0
KZ
3
Robotické systémy jsou předmět, který si klade za cíl seznámit studenty s moderními přístupy a využitím robotiky v technologické a biomedicínské praxi. Nedílnou součástí předmětu jsou individuální a skupinové projekty, kde student nové znalosti aplikuje při komunikaci a řízení mobilního autonomního robota nebo robotického manipulátoru.
KÓD
Název předmětu
M126007
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
V současnosti prudce se rozvíjející obory nanotechnologie kladou vysoké požadavky na teoretické znalosti aplikovatelné v oborech elektroniky či kvantové mechaniky, ale také na metody, kterými lze nanostruktury analyzovat. Úkolem předmětu je seznámit posluchače s analýzami povrchu nanostruktur, jejich chemického složení a jiných fyzikálně chemických parametrů. Posluchači se seznámí s metodami optickými, využívajícími elektronový svazek, spektroskopickými iontovými a termodynamickými. Součástí je také ukázka sondových mikroskopických technik s možností určení nanostruktur o rozměrech ca 1 nm.
KÓD
Název předmětu
M444013
P/C/L
Zakončení
Kredity
3/1/0
Z+Zk
6
Předmět zahrnuje dvě oblasti: (i) seznamuje studenty s technologiemi vytváření tenkých nanostrukturovaných vrstev vakuovými technologiemi i "mokrou cestou" a následným vertikálním i horizontálním patterningem těchto vrstev, (ii) demonstruje využití takových vrstev v senzorice v závislosti na jejich elektrofyzikálních a optických parametrech
KÓD
Název předmětu
M445013
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
KZ
3
Předmět navazuje na Základy mikroprocesorové techniky, rozšiřuje teoretické i praktické dovednosti s hardwarovými a softwarovými možnostmi určité třídy mikroprocesorů a jejich využitím. Důraz je kladen na praktickou část výuky na školních vývojových mikroprocesorových deskách, která probíhá v moderní, nově vybavené laboratoři. Studenti se podrobněji seznámí s technikami programování mikrokontrolerů, jejich využitím pro ovládání vestavěných i externích periferií. Na závěr předmětu by studenti měli prokázat, že umí znalosti z dílčích okruhů propojit do rozsáhlého funkčního celku. Doporučuje se předem abslvovat předmět Základy mikroprocesorové techniky, nebo alespoň mít znalosti z algoritmizace a jazyka C.
KÓD
Název předmětu
M445014
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět zahrnuje vybrané oblasti umělé inteligence se zaměřením na srovnání možností reprezentace znalostí a odvozování bez uvažování neurčitosti a s neurčitostí. V praktické části předmětu je pozornost zaměřena na návrh fuzzy systémů v prostředí Matlabu a pravidlových systémů v prostředí CLIPS.
Letní semestr

Povinné předměty

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M444008
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět poskytuje studentům v obecné části výklad základních pojmů: senzor, senzorový systém, seznámení se statickými a dynamickými parametry senzorů, ukázky možností jak minimalizovat vliv interferujících veličin při měření pomocí senzorů a hlavní zásady navrhování senzorových systémů. Konkrétní část je věnovaná podrobnějšímu poznání principů činnosti piezoelektrických senzorů, senzorů SAW, optických senzorů a biosenzorů.
KÓD
Název předmětu
M444012
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Studenti se seznámí s vlastnostmi elektronických součástek (rezistor, kondenzátor, induktor, dioda, tranzistor, diak, tyristor, triak, IGBT, tranzil trisil) a jejich použitím v elektronických obvodech. Dále se proberou obvody pro stabilizaci napětí, proudu (lineární i spínané) a galvanické zdroje. Z integrovaných obvodů je probírán OZ, ref. zdroj. Podrobněji číslicové IO a jejich aplikace od hradla až po strukturu mikrořadiče.
V rámci cvičení, navazujících na přednášky, si studenti probíranou tématiku prakticky vyzkoušejí.
KÓD
Název předmětu
M445019
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Prediktivní řízení je předmět, který shrnuje pokročilé a modelrní metody řízení procesů. Základním pilířem těchto metod je matematický model, který umožňuje využít matematických metod založených na řešení diofantických rovnic, lineárním či kvadratickém programování. Vše je doplněno o aplikační příklady, kde si studenti vyzkouší nové znalosti aplikovat.
KÓD
Název předmětu
M445022
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/0
KZ
5
Studenti provedou praxi na externím pracovišti , kde budou pracovat na zadaném projektu. Odborná praxe zahrnuje celkem dva týdny. Předmět je zaměřen na doplnění odborných znalostí, na rozvoj praktických odborných dovedností a zkušeností a na získání všeobecného přehledu o výrobní technologické praxi. Student absolvuje v celkovém souhrnu minimálně dva týdny praktické výchovy ve výrobní nebo obchodní společnosti, která odpovídá jeho studijnímu zaměření.

Povinně volitelné A

Minimalni pocet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M126005
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět nabízí ucelený výklad významně odlišného chování nanomateriálů (tj. nanostrukturovaných materiálů a nanokompozitů) ve srovnání s materiály "klasickými". Konzistentní top-down přístup spočívající v extrapolaci základních fyzikálních a chemických zákonitostí platných pro makrosvět do "nano" oblasti (1-100 nm) podává vysvětlení významného vlivu velikosti a tvaru nanoobjektů (nanočástic, nanovláken a nanovrstev) na jejich vlastnosti: hustota, tepelná kapacita a tepelná vodivost, kohezní energie, teploty a entalpie fázových transformaci v pevném stavu, tání a sublimace, povrchová a mezifázová energie aj. Předmět dále poskytuje ucelený popis fázových a chemických rovnovah v nanosystémech, v rámci kterého předkládá řešení řady prakticky významných problémů.
KÓD
Název předmětu
M402016
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Tento předmět navazuje na předmět Analytická chemometrika. Zahrnuje různé multivariátní chemometrické metody včetně klasifikačních a regresních. Klade důraz na aplikaci metod při řešení konkrétních analytických problémů, což zahrnuje i zpracování experimentálních dat před samotnou statistickou analýzou.
KÓD
Název předmětu
M445010
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/2/0
Z+Zk
4
Předmět je zaměřen na použití pokročilých metod zpracování vícerozměrných signálů při analýze a zpracování obrazů. Důraz je kladen na jejich praktické využití při zpracování reálných obrazů souvisejících s aplikacemi v chemii, biomedicíně a materiálovém inženýrství.


KÓD
Název předmětu
M445017
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Programovatelné automaty jsou převládajícím prostředkem pro řízení nejrůznějších systémů v průmyslu a v celé řadě dalších odvětví od vodohospodářství po dopravu. Předmět Sekvenční řízení se zabývá návrhem takových řídicích systémů s programovatelnými automaty. Studenti v předmětu získají komplexní znalosti, které jim umožní aplikovat tyto řídicí systémy v praxi.
KÓD
Název předmětu
M444014
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/3/0
Z+Zk
6
V rámci předmětu Metrologie se studenti seznámí se základy legální metrologie a metrologií jednotlivých veličin. Během přednášek jsou probírána jednotlivá metrologická schémata návaznosti, metrologické pojmy, principy etalonáže na všech úrovních. Pozornost je věnována především moderním trendům v oblasti metrologické praxe a metrologie jednotlivých veličin, ale stejně tak i historii. V rámci laboratoří/cvičení se studenti setkají s laboratorními úlohami a laboratorními ukázkami pokrývajícími rozsah praktické metrologie, kalibrace a měření vybraných veličin (hmotnost, tlak, teplota, elektrický odpor) stejně jako s problematikou měření a omezování rušení v metrologické praxi elektrických veličin.
KÓD
Název předmětu
M444015
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
6
Předmět uvádí do problematiky fyziky plazmatu, popisuje pohyb nabitých částic v homogenních a stacionárních polích a v polích nehomogenních a nestacionárních. Další zde popisovanou problematikou je difúze, pohyblivost, ambipolární difúze, srážkový model; uvádí základní přehled možností aplikace plazmatu s důrazem na jeho interakci s biologickými materiály a strukturami nebo na využití pro generaci nanočástic.
KÓD
Název předmětu
M445004
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět je zaměřen na seznámení s konstrukcí, optimalizací a využitím matematických modelů neuronových sítí. Součástí předmětu jsou studie návrhu a užití umělých neuronových sítí (i) pro potlačování rušivých složek signálů, (ii) pro predikci časových řad včetně využití rekurentních sítí a dále (iii) pro klasifikaci vlastností signálů nebo obrazů na základě dané matice vzorů. Aplikační příklady jsou zaměřené na zpracování biomedicínských vícerozměrných signálů a dat z oblasti životního prostředí. Veškeré výpočetní algoritmy jsou konstruované a ověřované ve výpočetním prostředí systému MATLAB.
KÓD
Název předmětu
M445005
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět seznamuje se základními principy matematického modelování, modely zařízení běžných v chemickém prostředí, jejich výpočty a simulací chování.
KÓD
Název předmětu
M445011
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem je poskytnout přehled klasických i moderních optimalizačních metod a aplikovat je na řešení praktických inženýrských problémů. Studenti se naučí formulovat optimalizační problémy, stanovit požadavky a omezení kladená na řešení, převést optimalizační problém do korektní matematické formy, použít odpovídající numerické algoritmy ve vhodném výpočetním prostředí (Matlab: Symbolic Math Toolbox, Optimization Toolbox a Microsoft Excel: Solver) a ověřit a kriticky vyhodnotit získané řešení.

2. ročník

Zimní semestr

Povinné předměty

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M444009
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/3/0
Z+Zk
6
Náplní tohoto specializačního předmětu je systematický výklad principů používaných v moderních senzorech chemických veličin, přičemž hlavní pozornost je věnována chemirezistorům. Probíraná témata směřují od porozumění fyzikálně-chemické podstatě detekce (převodní mechanismus), přes seznámení s obecnou architekturou senzoru, k výběru materiálu citlivých vrstev, metodiky měření a testování senzorů stejnosměrným i střídavým signálem až k matematickému zpracování odezvy jednotlivých senzorů a senzorových polí. Je začleněn také přehled komerčně vyráběných chemirezistorů se zmapováním oblastí jejich využití.
KÓD
Název předmětu
M445008
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/4/0
Zk
5
Student dostane možnost seznámit se se zajímavými aplikacemi, rozšířit své znalosti a schopnosti při řešení úlohy komplexního charakteru spjaté s využitím informatických disciplin. Jedná se o samostatnou ucelenou práci při které má prokázat schopnost samostatně řešit zadaný technický problém. Zadávaná tematika je v návaznosti na vědeckou a pedagogickou činnost ústavu.


KÓD
Název předmětu
M445009
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět Pokročilé metody řízení se zabývá metodami řízení nelineárních technologických procesů. Seznamuje studenty s postupem návrhu a realizace: (i) adaptivního regulátoru, (ii) Fuzzy regulátoru a (iii) regulátoru s nelineárním modelem. Velký důraz je přitom položen na samostatnou práci studentů, kteří všechny regulátory programují a implementují.
KÓD
Název předmětu
M445020
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/6/0
Zk
5
Předmět je zaměřen na aplikaci teoretických znalostí z oboru měření technologických veličin a řízení procesů, konkrétně z oblasti regulace, prediktivního řízení, logického řízení, umělé inteligence, matematického modelování procesů, experimentální identifikace, navrhování řídicích systémů.

Povinně volitelné A

Minimalni pocet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M444003
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Náplní přednášek jsou vybrané partie z akustiky, impedanční spektroskopie, optické a elektronové mikroskopie,
fyziky plazmatu, fotoniky a optoelektroniky. Dále jsou vysvětleny mechanismy vedení elektrického proudu v
plynech, kapalinách a pevných látkách se speciálním zaměřením na organické látky a nanostruktury. Vedle
fyzikálních principů jsou uvedeny aplikace, které jsou důležité pro přípravu chemického inženýra a inženýra
zaměřeného na nanotechnologie. Úkolem seminářů je přiblížit probíranou látku formou výpočetních cvičení,
měření laboratorních úloh, exkurzí do výzkumných pracovišť a řešením samostatného projektu.
KÓD
Název předmětu
M444007
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
5
Předmět seznamuje studenty s měřicími přístroji a postupy využitelnými v moderním pojetí ochrany a monitoringu životního prostředí. Životní prostředí lze též definovat pomocí tří základních složek – vzduch, voda, půda – jejichž fyzikální i chemické vlastnosti jsou detailně diskutovány. Posluchači se rovněž seznámí se základy oboru meteorologie jakožto vědy popisující stav zemské atmosféry.
KÓD
Název předmětu
M445007
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem předmětu je seznámit se s běžnými obecně platnými principy identifikace systémů analogových i diskrétních
KÓD
Název předmětu
M445015
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
KZ
4
Předmět je zaměřen na problematiku paralelního programování a distribuovaného zpracování dílčích procedur. Součástí předmětu je i rozbor komunikace a časové náročnosti jednotlivých procesů a odhad výkonnosti navržených paralelních procedur. Implementace studovaných metod je v programovacím jazyku JAVA.
KÓD
Název předmětu
M444010
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/3/0
Z+Zk
5
Studenti se seznámí s teoretickými základy bezdotykového měření teploty, s přístrojovou technikou používanou při infračervené termografii, podrobně se seznámí s možnostmi využití termokamery v termografii a termodiagnostice, přičemž aplikace budou zaměřeny zejména do oblasti chemických a potravinářských technologií.
KÓD
Název předmětu
M444011
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/2/0
KZ
4
Cílem předmětu je teoreticky a prakticky seznámit studenty s aspekty použití optických a elektronových mikroskopů, tak aby je dokázali efektivně využít pro měření. Studenti se seznámí s možnostmi a omezeními, které jednotlivé mikroskopy mají. Naučí se efektivně nastavit pracovní parametry tak aby získali co nejlepší výsledek. Součástí předmětu je i vysvětlení principů automatizované obrazové analýzy.
KÓD
Název předmětu
M445016
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Zk
4
Předmět zahrnuje vybrané metody modelování biomedicínských dat a jejich analýzy s využitím příslušných informačních systémů. Vlastní tématika zahrnuje popis pořizování a analýzy vícekanálových biomedicínských dat a obrazů s jejich následným modelováním. Těžiště předmětu je v matematickém zpracování dat a ve fundovaném posouzení výsledků. Umožňuje tak studentům sjednocující pohled na zpracování biodat z inženýrského, biomedicínského a matematického hlediska s využitím prostředků výpočetní techniky a databázových systémů pro třídění informací.
KÓD
Název předmětu
M445021
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět je zaměřen na využití matematické statistiky při rozpoznávání obrazů. Důraz je kladen na základní pojmy, souvislosti s matematickou stastistikou, programovacími technikami, práci s odbornou literaturou, realnými daty a na rozvoj technické invence při konstrukci příznakového popisu.
Letní semestr

Povinné předměty

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M963001
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/30
Z
30
Cílem diplomové práce je prokázat schopnost studentů samostatně vyřešit zadané téma práce, popsat metody a výsledky řešení, kriticky zhodnotit a diskutovat získané výsledky, formulovat nejdůležitější závěry. Práce typicky sestává z literární části, v níž student vypracuje literární rešerši z odborné, převážně cizojazyčné literatury , při níž si rozšíří teoretické znalosti v oblasti tématu diplomové práce, a části praktické. Praktická část má experimentální nebo výpočetní charakter a vyžaduje aktivní aplikaci znalostí a dovedností získaných v předchozím studiu a poznatků získaných v literární části k tomu, aby byly získány původní výsledky. Součástí práce musí být přehledná a adekvátní prezentace dosažených výsledků, jejich kritické zhodnocení a diskuse v kontextu současného stavu poznání, prezentovaného v literární části, a formulace závěrů, dokumentujících splnění cílů práce.