Studijní plán N405

Studijní plán - Datové inženýrství v chemii (N405)

1.ročník

Zimní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M402018
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět je zaměřen na pochopení základních statistických metod a jejich používání v analytické chemii a klinické biochemii.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M403016
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Zk
3
Předmět opakuje a rozšiřuje základní matematické znalosti studentů nutné pro teoretické i experimentální uplatnění. Vybrané matematické partie jsou ilustrovány na konkrétních příkladech
Detail předmětu
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.
Detail předmětu
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.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 1

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M403001
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět poskytuje znalost základů moderní kvantové chemie, tedy kvantové teorie molekul a molekulových systémů. Student se naučí základním pilířům teorie a získá také praktické dovednosti při řešení problémů v oblastech fyzikální chemie, spektroskopie, anorganické a organické chemie metodami teoretické chemie. Cílem přemětu je podat teoretický základ pro kvalifikované užívání kvantově-chemických přístupů a modelování.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M403018
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem předmětu je seznámit studenty s principy chemicko-inženýrských výpočtů, demonstrovat použití některých stavových rovnic a termodynamických modelů, které jsou používány v komerčních programech. V přednáškové části jsou shrnuty (odvozeny) základní vztahy a vysvětleny postupy některých výpočtů. K tomu je využíván výpočetní software Maple. Ve výpočetní části předmětu se studenti učí aplikovat Maple software pro řešení úloh, ve kterých se obvykle uvažuje reálné chování látek.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 2

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M403009
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/4
KZ
3
Předmět je určen pro studenty magisterského stupně a je zaměřen na praktickou aplikaci pokročilých metod fyzikální chemie.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M403017
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/1/0
Z
1
Cvičení navazuje na přednášku z kvantové chemie. Jeho cílem je poskytnout posluchači základní znalost prakticky pojaté kvantové chemie. Předmět je vhodný pro studenty různých oborů, kteří se s molekulárně orientovanými výpočetními metodami setkávají ve své praxi.
Detail předmětu
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.
Detail předmětu
Letní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M403002
P/C/L
Zakončení
Kredity
3/1/0
Z+Zk
6
Předmět pokrývá základy statistické termodynamiky klasických molekulárních systémů a její aplikace pro molekulového modelování. Výklad zahrnuje též obecné metody matematické statistiky, které lze využít i v mnoha jiných oborech.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M413004
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem předmětu je nastínit základní principy různých statistický metod pro analýzu mnohorozměrných dat. Důraz bude kladen na ověřování předpokladů jednotlivých metod a interpretaci jejich výsledků. Studenti si vyzkouší řešení konkrétních úloh pomocí programu R.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M445023
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/3/0
KZ
5
Předmět Úvod do Pythonu poskytuje základní přehled o možnostech jazyka Python a jeho možných aplikacích. Studenti se seznámí s datovými strukturami, řízením toku programu a základními funkcemi jazyka Python, včetně tvorby dokumentace, práce s verzovacím systémem, testováním kódu a používáním balíčků numpy a matplotlib.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 3

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M403005
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
V návaznosti na základní kurz fyzikální chemie rozvíjí předmět oblast chemické kinetiky. Student se seznámí se základními pojmy chemické kinetiky, experimentálními metodami, metodami pro řešení rychlostních schémat a teoretickými přístupy pro odhad rychlostních parametrů chemických reakcí. Techniky chemické kinetiky budou aplikovány na řadu konrétních situací, kupř. na polymerizační reakce či katalytické děje.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M403007
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Z+Zk
4
Předmět podává ucelený přehled o metodách používaných pro predikci fyzikálně-chemických veličin. Přednášky jsou doplněny o řadu ukázek použití predikčních metod pro řešení reálných chemicko-inženýrských problémů, použití komerčních kvantově-chemických programů a jiných programových prostředků pro predikci fyzikálně-chemických dat.
Detail předmětu
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.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 4

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
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.
Detail předmětu
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.
Detail předmětu

2.ročník

Zimní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M403021
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/3/0
KZ
3
Cílem předmětu je návrh mikroskopických teoretických modelů, které umožňují propojení klasických experimentů a počítačových simulací. Vybraná témata budou ilustrována na současných publikacích ve fyzikálně-chemických impaktovaných časopisech. Aparát statistické termodynamiky a techniky molekulárně dynamických simulací budou využity pro termodynamický popis systémů a jejich dynamiku. Kromě atomárních simulací se budeme věnovat i návrhu zhrubených, coarse-grained (CG) modelů, a provedeme srovnání s klasickými mean-field teoriemi (Flory, Debye-Hückel, Kramersova teorie). Nedílnou součástí předmětu jsou samostatné studentské projekty na zvolené téma, kde budou studenti pracovat s konkrétními teoretickými modely, probíranými v přednáškách.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M445024
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět Strojové učení v Pythonu se zabývá praktickým využitím programovacího jazyka Python v oblasti strojového učení. Studenti se seznámí s aktuálními algoritmy strojového učení a s moderní platformou Tensorflow a Keras. Důraz je kladen na použití metod strojového učení v chemii a na schopnost studentů samostatně aplikovat tyto metody na praktické problémy.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M445025
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/7
KZ
6
Semestrální projekt DICH představuje samostatnou ucelenou práci, při které má student prokázat schopnost samostatně řešit zadanou úlohu komplexního charakteru. Zadávaná tematika projektu souvisí s vědeckou činností pracoviště, které bude zaštiťovat jeho budoucí diplomovou práci.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 5

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M403012
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/1/0
Zk
2
V rámci předmětu jsou nejprve zopakovány základní principy řešení chemické a iontové rovnováhy. Následuje rozšíření na problematiku simultánního řešení více reakcí. Je probrán nestechiometrický způsob řešení chemické rovnováhy pro velký počet chemických reakcí (včetně nezbytného matematického základu) a způsob řešení chemických rovnováh v systémech obsahujících pevnou fázi.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M403020
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
5
Předmět pokrývá pokročilejší partie kvantové mechaniky, které nejsou součástí základních kurzů fyziky na chemických vysokých školách. Cílem je seznámit studenta s používanými pojmy, technikami a metodami kvantové teorie se zřetelem na chemické aplikace.
Detail předmětu
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.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 6

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M402014
P/C/L
Zakončení
Kredity
1/2/0
Zk
4
Student se seznámí se základy kvantové mechaniky, molekulové mechaniky, a výpočetních postupů v chemii. Důraz je kladen na spektroskopické metody, jako vibrační a NMR spektroskopie. Přednáška je doplněná cvičením na počítačích.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M403015
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/5
KZ
5
Cílem předmětu je prohloubení teoretických znalostí studentů magisterského stupně prostřednictvím praktické aplikace pokročilých experimentálních metod fyzikální chemie.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M413001
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem předmětu je seznámit studenty s fyzikální motivací, zavedením, vlastnostmi a různými možnostmi použití Fourierovy transformace, diskrétní FT, rychlé FT, jedno a vícerozměrné FT, inverzní FT, konvoluce, dekonvoluce, teorie distribucí, zejména Diracovy delta distribuce a rozkladem na singulární hodnoty (SVD), a to jak na počítači, tak ručně, zejména s ohledem na zpracování signálu, např. zvukového, obrazového a z infračervené spektroskopie.
Detail předmětu
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 a MATLAB.
Detail předmětu
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.
Detail předmětu
Letní semestr

Povinné předměty programu

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.
Detail předmětu