UIDI009 Nová výpočetní média pro autonomní systémy

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2019
Rozsah
0/0/0. 0 kr. Ukončení: dzk.
Garance
doc. Ing. Petr Sosík, Dr.
Ústav informatiky – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět seznamuje studenty se současnými trendy při hledání nových výpočetních médií, vesměs na bázi distribuovaných a paralelních systémů. Cílem je nalézt alternativu ke klasické křemíkové technologii, jejíž technologických limitů bude podle předpovědí dosaženo v období 2020-2030.
Osnova
  • 1. Úvod: abstraktní složitostní třídy, Turingův stroj s rádcem a nápovědou, problém P versus NP, možné strategie řešení dnes výpočetně nezvládnutelných problémů.
    2. Proč potřebujeme nová média? Problémy objemu aktivních prvků a spotřeby energie dnešní technologie na bázi elektřiny, jejich mechanistické pojetí výpočtu.
    3. Kvantové výpočty, bity a qubity, reversibilita výpočtů. Kvantová hradla a sítě, kvantové algoritmy, kvantový paralelismus.
    4. Deutschův problém XOR, Shorův faktorizační algoritmus (jen idea). Problémy s dekoherencí. Složitost kvantových výpočtů.
    5. DNA výpočty, vlastnosti DNA, komplementarita. PCR reakce, denaturace a hybridizace, stříhání a slepování, separace molekul pomocí elektroforézy.
    6. Výpočty pomocí rekombinace a pomocí stříhání/slepování. Dvou- a třírozměrné DNA struktury. Možné aplikace v medicíně a nanotechnologiích.
    7. Další biologicky a chemicky inspirované modely. Abstraktní chemický stroj, membránové výpočty.
    8. Evoluční výpočty, interaktivní konečný automat a interaktivní Turingův stroj. Evoluční posloupnosti kognitivních automatů a jejich výpočetní síla.
Literatura
    doporučená literatura
  • AMOS, M. Theoretical and Experimental DNA Computation. Springer-Verlag, Berlin, 2005. info
  • Păun, G. Membrane Computing. Springer-Verlag, Berlin, 2002. info
  • GRUSKA, J. Quantum Computing. McGraw-Hill, New York, 1999. info
Výukové metody
Přednáška s aktivizací
Přednáška s analýzou videozáznamu
Metody hodnocení
Zkouška
Informace učitele
Nastudování problematiky nových médií podle doporučení zkoušejícího, se vztahem se k tématu doktorské práce studenta a následná ústní zkouška.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2006, léto 2007, zima 2007, léto 2008, zima 2008, léto 2009, zima 2009, léto 2010, zima 2010, léto 2011, zima 2011, léto 2012, zima 2012, léto 2013, zima 2013, léto 2014, zima 2014, léto 2015, zima 2015, léto 2016, zima 2016, léto 2017, zima 2017, léto 2018, zima 2018, léto 2019, léto 2020, zima 2020, léto 2021, zima 2021, léto 2022.