WSPÓŁCZESNE TRENDY W INFORMATYCE

WYKŁADY

ROZWÓJ POZIOMU I ZAKRES WYKORZYSTANIA:

1. algorytmów sztucznej inteligencji (patrz -> sztuczna inteligencja, neurony)

2. środków i metod komunikacji:

• człowiek <-> człowiek

• człowiek <-> maszyna (maszyna realizuje polecenia człowieka)

• maszyna <-> człowiek (człowiek korzysta z możliwości maszyny)

• maszyna <-> maszyna (komunikacja za pomocą języka naturalnego lub kodowanego)

Rozwój:

• konstrukcji algorytmów AI oraz narzędzi programowania

• środków technicznych komunikacji

ALGORYTMY SZTUCZNEJ INTELIGENCJI:

1. Systemy ekspertowe: (tworzy się różne systemy ekspertowe dla różnych dziedzin)

• poradnictwo (wspomaganie podejmowania decyzji na różnym szczeblu zarządzania)

• rozwiązywanie problemów (dokonuje nie tylko przeliczeń, ale również pomaga w sformułowaniu problemu, wybór metody numerycznej, obrazowanie wyniku, optymalne rozwiązania)

• twórczość (twórczość techniczna, powstawanie nowych rozwiązań, poszukiwanie nowych koncepcji, maszyny losują koncepcję z różnych dziedzin, przy narzuconych ograniczeniach)

2.Automaty 21 wieku:

• stanowiska sterowania i kontroli (fabryki bez ludzi)

• nadrzędne sterowanie (autonomiczny układ sterowany centralnym układem sterowania)

• roboty (różnorodność przeznaczenia)

• symulatory (pierwsze symulatory wykorzystywano w lotnictwie, teraz szeroko wykorzystywane są w medycynie)

ŚRODKI I METODY KOMUNIKACJI:

• Lokalne sieci

• Internet

• Telefonia komórkowa

• Sygnały wizyjne

• Sygnały dźwiękowe

• Wizja + dźwięk

• Multimedia

• Wirtualna rzeczywistość

SYSTEMY EKSPERTOWE: w technice, ekonomii, handlu, transporcie (wewnątrz zakładowym, miejskim, krajowym, międzynarodowym), medycynie, ekologii, polityce, wojskowości, twórczości artystycznej (muzycznej, plastycznej, literackiej), codziennych problemach człowieka, rolnictwie, ogrodnictwie itd.

ZASADNICZE CECHY SYSTEMÓW EKSPERTOWYCH 21 WIEKU - to zdolność:

• uczenia się

• zdobywania wiedzy

• rozpoznawania i analizy obrazów (1, 2 i 3xD)

• rozpoznawania i formułowania zdań naturalnego języka (mówionego lub pisanego)

• komunikowania się z użytkownikiem sygnałami dźwiękowymi i graficznymi 3xD

(multimedia i wirtualna rzeczywistość)

SYSTEMY EKSPERTOWE W TECHNICE DLA:

• Projektanta (konstruktora, architekta)

• Eksperymentatora (badania laboratoryjne lub symulacyjne)

• Technologa (planowanie produkcji lub kierowanie nią)

PRACA:

• indywidualna - I

• zespołowa - Z (odległość wykonawców)

AUTOMATYZACJA tworzenia modeli matematycznych procesów ma ważne znaczenie dla:

• projektanta (systemy sterowania)

• eksperymentatora (badania symulacyjne lub laboratoryjne. Planowanie eksperymentu - ustalenie co i w jakiej kolejności mierzymy, komputerowe badanie symulacyjne - model matematyczny)

• technologa (planowanie produkcji lub kierowanie nią. Planowanie produkcji dotyczy całego toku produkcji)

MODELE MATEMATYCZNE procesów:

• empiryczne

• dedukcyjne

• dedukcyjno-empiryczne

EKSPERYMENT KOMPUTEROWY - uważamy za prawidłowy, jeśli będziemy umieli wybrać zadania weryfikujące oprogramowania (muszą być te zadania wykonane w eksperymencie komputerowym; trzeba sformułować kryteria, metodę i zbiór rozwiązań dopuszczalnych).

PROCESY EMPIRYCZNE - na podstawie pomiarów , hipotetycznie przyjmujemy , że opis pasuje do pewnej rodziny funkcji i wyznaczamy parametry.

Procesy empiryczne - przechodzenie od praw ogólnych do praw szczegółowych.

Problemy optymalizacyjne mogą być bezpośrednio związane ze sterowaniem, badaniami symulacyjnymi, ale mogą być niezależne od nich.

MODELE EMPIRYCZNE - to głównie rezultat odpowiedniego wykorzystania materiałów statystycznych lub danych doświadczalnych.

Materiał statystyczny:

Wyniki pomiarów:

Przetwarzanie inteligentne w oparciu o bazy wiedzy (hipotezy i proces identyfikacji):

• Metody statystyczne

• Teoria aproksymacji

• Teoria zbiorów rozmytych

• Sztuczne sieci neuronowe

Tworzenie odpowiednio sklasyfikowanych zbiorów obejmujących: materiał statystyczny oraz wyniki pomiarów odbywa się przy pełnej lub częściowej automatyzacji.

Ustalanie hipotez i wybór metod tworzenia modeli odbywa się najczęściej w dialogu z komputerem.

Np. przy tworzeniu modeli w postaci krzywych lub powierzchni regresji (najczęściej są to wielomiany regresji jednej lub wielu zmiennych i wówczas ustala się stopień wielomianu S oraz liczbę zmiennych n) minimalizuje się wyrażenie:

ze względu na parametry {a₁,a₂, ....a_m} gdzie k liczba danych.

POSTAĆ FUNKCJI (HIPOTETYCZNA)

f (x_1i, x_2i, ... x_ni, a₁, a₂ ... a_m) jest ustalana przez wybór jednej ze zbioru funkcji proponowanych przez system ekspertowy, dla których system posiada odpowiednie procedury optymalizacji.

Jeżeli f jest wielomianem jednej zmiennej stopnia s

i dysponujemy liczbą k danych to minimalizujemy wyrażenie

ze względu na parametry (a₀, a₁, ... a_s} i w rezultacie wyznaczmy te parametry.

Funkcja
posiada dokładnie jedno minimum lokalne, zatem warunek konieczny istnienia minimum

jest jednocześnie warunkiem wystarczającym. Powyższy układ równań jest układem równań liniowych i jego rozwiązaniem są współrzędne {a₀, a₁, ..., a_S} punktu, w którym funkcja g(a₀, a₁, ..., a_S) osiąga min. Dla wymienionych wartości {a_i}, wielomian
jest krzywą regresji.

Ten sam problem w przypadku sieci neuronowych:

Uczenie pojedynczego neuronu - to dobór wektora wag.

MODELE DEDUKCYJNE - to rezultat przejścia od ogólnych praw (głównie fizyki i chemii) do ich uszczegółowienia.

UŻYTKOWNIK OPISUJE:

A. Rodzaj zjawiska (procesu)

B. Cechy środowiska

1.konfiguracja geometryczna (wymiar

przestrzeni, kształt obszaru)

2.właściwości fizyczno - chemiczne

3.stan początkowy

4.stan końcowy

C. Cechy otoczenia

1.właściwości fizyczno - chemiczne

2.wpływ otoczenia

Odpowiedź systemu:

AD.A Ogólne równanie lub układ równań opisujących charakter zjawiska lub prawa rządzące jego przebiegiem.

AD.B1 Wybór współrzędnych np. kartezjańskie, sferyczne, walcowe, eliptyczne lub inne. Równania powierzchni ograniczających obszar, w których zachodzą rozważane zjawiska.

AD.B2 Uściślenie postaci równań przyjętych w pkt. A np.: jednorodność, izotropia, amzotropia, nieliniowość.

AD.B3 Sformułowanie warunków początkowych (dla t = 0).

AD.B4 Sformułowanie warunków dla chwili końcowej rozważanego przedziału czasowego lub warunku granicznego dla t→∞.

AD.C1 Sformułowanie warunków brzegowych na powierzchni ograniczającej badany obszar.

AD.C2 Uszczegółowienie warunków przyjętych w C1.

• Wymiana masy i ciepła

• Przewodzenie ciepła w ciałach stałych

• Drgania strun

• Drgania prętów

• Drgania belek

• Drgania płyt

• Dyfuzje

DRGANIA BELKI

gdzie E - stała Younga

J(x) - powierzchniowy moment bezwładności przekroju belki

ρ - gęstość materiału belki

S(x) - pole powierzchni przekroju belki

p(x, t) - gęstość liniowa obciążenia belki

x ∈ (0, 1) t ∈ (0, ∞)

J(x) = const S(x) = const p(x, t) = 0

gdzie D = ϕs / EJ

Stan belki dla t = 0 → warunki początkowe

Odpowiedź systemu

A

B

D

PRZEWODZENIE CIEPŁA W CIELE STAŁYM

λ (A, t) = const C (A, t) = const

P (A, t) = const

gdzie χ = λ / Cϕ

PROSTOKĄTNE WSPÓŁRZĘDNE KARTEZJAŃSKIE (X, Y, Z)

X ∈ (0, a)

Y ∈ (0, b)

Z ∈ (0, c)

Komputer ma za zadanie podsuwać pomysły, gotowe rozwiązania, jeśli musi coś wybrać komputer mówi kiedy dane rozwiązanie jest możliwe (w jakich sytuacjach).

Odpowiedź systemu B

Cechy środowiska

Dla płyty równoległościennej X ∈ (0, a)

warunek początkowy u (x, 0) = 0

Odpowiedź systemu B

Cechy otoczenia

Warunki brzegowe:

PROJEKTANT - J (definiuje obiekt):

System:

1.Proponuje i uzasadnia:

a. założenia ogólne i szczegółowe

b. kryteria optymalizacji

c. ograniczenia (zbiór dopuszczalnych

rozwiązań)

2.Dokonuje przeliczenia techniczne i

ekonomiczne

a. wizualizacja obiektu (VR)

b. wizualizacja charakterystyk

c. zestawienia wyników + komentarze

3.Badania eksploatacyjne projektu

a. wizualizacja stanowiska badawczego (VR)

b. wizualizacja badań symulacyjnych (VR)

c. wyniki + komentarz

KOMUNIKACJA: w języku naturalnym zarówno pisanym jak i mówionym.

ZABEZPIECZENIE: hasło + tembr głosu

AUTOMATYZACJA PROCESU PROJEKTOWANIA

Proces projektowania rozpoczyna się od ogólnego sformułowania problemu, który następnie zostaje poddany wszechstronnej analizie. Rezultaty tej analizy służą do szczegółowego sformułowania problemu.

Sformułowanie to może być przyjęte lub odrzucone w oparciu o odpowiednie kryteria.

W przypadku niespełnienia przynajmniej jednego z koniecznych warunków następuje ponowne sformułowanie problemu.

Jeżeli sformułowanie jest akceptowane, to następuje wyznaczenie zbioru rozwiązań.

Jeżeli zbiór rozwiązań nie jest pusty, to z wykorzystaniem dalszych kryteriów następuje wybór jednego z rozwiązań, a następnie zostaje dokonana wszechstronna jego ocena.

Jeżeli ocena jest niezadowalająca, to zostaje rozszerzony zbiór dopuszczalnych rozwiązań, o ile to jest niemożliwe, to następuje nowe opracowanie szczegółowego sformułowania problemu.

W przypadku pozytywnej oceny, projekt zostaje opisany w postaci odpowiedniej dokumentacji.

Wszystkie wymienione wyżej etapy projektowania mogą być kontrolowane przez projektanta w formie dialogu przy szerokim wykorzystaniu multimediów.

ANALIZA PRAC LABORATORYJNYCH

(częściowa, całkowita)

* Cel badań

* Zakres

* Sprzęt pomiarowy

* Sprzęt informatyczny

* Narzędzia matematyczne

* Narzędzia programowania

* Gotowe oprogramowanie

ZAUTOMATYZOWANE SYSTEMY POMIAROWE:

1.ze stałym programem

2.z programem adaptacyjnym

KOMUNIKACJA:

1.Czujniki - komputer (pomiary bliskie, odległe).

2.Komputer - użytkownik.

3.Dystrybucja wyników z komentarzem.

Pomiary - przetwarzanie - komunikacja

System -> użytkownik

Czujnik -> komputer

PROJEKTOWANIE SYSTEMU POMIAROWEGO MOŻNA SPROWADZIĆ DO NASTĘPUJACYCH DZIAŁAŃ:

1. Zdefiniowanie funkcji i parametrów związanych z badanym obszarem problemów sporządzając pełną listę testowanych parametrów i funkcji.

2. Wstępny wybór konfiguracji cyfrowego systemu pomiarowego i sporządzenie ogólnego schematu blokowego systemu.

3. Określenie metod pomiarowych najwłaściwszych z punktu widzenia automatyzacji procesu pomiarowego oraz przyjętych wymagań na dokładność i szybkość pomiaru.

4. Opracowanie procedur pomiarowych co sprowadza się do przygotowania:

• schematów blokowych przedstawiających zaangażowanie elementów technicznych systemu w realizację procesu pomiarowego;

• schematów logicznych funkcjonowania systemu;

• schematów proceduralnych testowania systemu;

• wykazów czynności operatora;

5. Projektowanie organizacji systemu pomiarowego oraz jego konstrukcji, co sprowadza się do opracowania reguł operacyjnych oprogramowania oraz projektu technicznego konstrukcji systemu.

6. Wybór metod matematycznych do obróbki wyników pomiarów.

7. Zaprojektowanie modelu obróbki wyników pomiarów uwzględniającego:

• wybór metody w trybie dialogu

• dokonanie odpowiednich przeliczeń

• automatyczne opracowanie wniosków

8. Zaprojektowanie multimedialnego modułu komunikacji z użytkownikiem.

9. Opracowanie metody oceny własności funkcjonalnych systemu pomiarowego oraz projekt odpowiedniego układu testów.

10. Opracowanie dokumentacji eksploatacyjnej.

NOWOCZESNE SIECI INFORMATYCZNE

Rozproszone:

• bazy danych

• bazy wiedzy

• sztuczne sieci neuronowe

• rozwój technologii informatycznych i telekomunikacyjnych

• systemowa analiza potrzeb użytkowników

• wybór systemu informatycznego

• wybór architektury systemu automatyzującego wybrany system

Dopasowanie organizacji systemu do potrzeb użytkowników.

Rozwój specjalnych systemów operacyjnych pozwalających na korzystanie z wymienionych zasobów z współbieżnym przetwarzaniem danych lub wiedzy i rozwój odpowiednich narzędzi oprogramowania.

SYSTEMY INTEGRACJI AKTYWNOŚCI LUDZKIEJ (interesujące zagadnienia)

1. Komputerowe wspomaganie pracy grupowej.

2. Technologie teleinformatyczne.

3. Cykl życia systemów informatycznych.

4. Planowanie systemów informatycznych.

5. Projektowanie systemów teleinformatycznych

6. Implementacja systemów teleinformatycznych.

7. Utrzymywanie systemu w stałej gotowości.

8. Rozwój i modyfikacja systemu.

9. Integracja.

10. Standaryzacja.

11. Korporacyjne systemy informatyczne.

12. Podsystemy komunikacyjne sieciowych systemów informatycznych.

AD.1 KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE PRACY GRUPOWEJ

Każda realizacja sieciowego systemu informatycznego jest w określonym stopniu rezultatem koncepcji automatycznego wspomagania koordynacji i zarządzania współpracą grupy ludzi zorganizowanej dla osiągnięcia określonego celu społecznego, gospodarczego, naukowego, technicznego, informacyjnego.

CEL SYSTEMU: obsługa problemowo zorientowanej grupy użytkowników pracujących w określonym środowisku.

FORMY WSPÓŁPRACY W GRUPIE ROBOCZEJ

Formy i sposoby interakcji pomiędzy użytkownikami:

1. tryb synchroniczny - interakcja w czasie rzeczywistym z narzuconym podziałem czasowym, wymagająca jednoczesnej obecności wszystkich użytkowników.

2. tryb asynchroniczny - interakcja rozproszona w czasie bez narzuconego podziału czasowego.

SYSTEMY WSPOMAGANIA PRACY GRUPOWEJ

1. Lokalne - obecność wszystkich użytkowników w danym pomieszczeniu.

2. Wirtualnie lokalne - lokalność jest uzyskiwana przez środki techniczne pozwalające na kontakt użytkowników w czasie rzeczywistym.

3. Lokalnie zdalne - użytkownicy korzystają z szeroko pasmowych mediów transmisji oraz techniki podziału ekranu.

4. Zdalne - wzajemna dostępność użytkowników i komunikacja między nimi są zredukowane do minimum i najczęściej odbywa się w trybie wywoływania.

AD.2 TECHNOLOGIE TELEINFORMATYCZNE.

Hierarchia technologii teleinformatycznych jest uwarunkowana hierarchią potrzeb użytkownika systemu.

Szybkie zmiany dostępnych technologii wymagają zmian filozofii planowania, n projektowania, realizacji, utrzymywania i rozwoju systemów informatycznych.

Dotychczas powszechnie stosowana filozofia zakładała prymat strategii prowadzonej działalności nad technologiami informatycznymi i telekomunikacyjnymi (pierwszy krok - wypracowanie strategii działania, drugi krok - określenie jak dostępne technologie wykorzystać do jej wspomagania).

Nowe podejście polega na sprecyzowaniu, jak nowe technologie mogą zostać wykorzystane do osiągnięcia pożądanej efektywności, produktywności i konkurencyjności.

AD.3 CYKL ŻYCIA SYSTEMÓW INFORMATYCZNYCH

Cykl życia każdego systemu można podzielić na następujące fazy:

1. Planowanie;

2. Projektowanie;

3. implementacja (wdrażanie pilotowe, wdrażanie, uruchamianie, szkolenie);

4. utrzymywanie (opieka nad systemem, serwis);

5. modyfikacje (powodowane zmianami potrzeb i technologii oraz starzenia się działającego rozwiązania);

AD.4 PLANOWANIE SYSTEMÓW INFORMATYCZNYCH

Warunkami efektywnego planowania, implementacji i rozwoju korporacyjnych systemów informatycznych są:

1. Sprawdzone metodologie analizy, projektowania, utrzymywania i rozbudowy systemów.

2. Wiedza i doświadczenie dotyczące systemów przetwarzania danych lub wiedzy, różnych środowisk programowych, sprzętowych i komunikacyjnych, w tym najnowszych technik i technologii informacyjnych, komputerowych oraz komunikacyjnych.

3. Dopasowanie rozwiązań do jakościowych i ilościowych potrzeb użytkowników wynikających z rodzaju i zakresu prowadzonej działalności.

4. Doświadczenie w projektowaniu i instalacji podsystemów komunikacyjnych, w których wykorzystywane są różne techniki analogowe i cyfrowe do jednoczesnej obsługi różnych klas ruchu informatycznego.

PLANOWANIE - dotyczy zadań związanych z budową systemów informatycznych lub modyfikacją już istniejących rozwiązań.

CELEM PLANOWANIA - jest uzyskiwanie odpowiedzi na pytania dotyczące m.in. zakresu merytorycznego informatyzacji, jakościowych i ilościowych cech oczekiwanego rozwiązania informatycznego, dostępnych rozwiązań programowych, komputerowych i komunikacyjnych, możliwości i sposobów wykorzystania wcześniej poczynionych inwestycji.

EFEKTEM PLANOWANIA - winien być również scenariusz inwestowania z wykorzystaniem własnych możliwości finansowych oraz dostępnych na rynku instrumentów finansowania.

AD.5. PROJEKTOWANIE SYSTEMÓW TELEINFORMATYCZNYCH

Systemy informatyczne stały się podstawowym narzędziem w świecie biznesu powodując ogromne rozprzestrzenianie się różnych technologii sieci lokalnych (LAN) i rozległych (WAN).

Obecnym trendem w budowie tych systemów - to taki dobór systemów operacyjnych, architektur podsystemów komunikacyjnych i mediów z komunikacją telefoniczną, by wskaźniki jakości usług i oferowanych przez sieć strategicznych zastosowań były optymalne.

WARSTWY PROJEKTOWANYCH SYSTEMÓW

AD.6. IMPLEMENTACJA SYSTEMÓW TELEINFORMATYCZNYCH

Realizacja projektów informatycznych obejmuje instalowanie, testowanie i przekazywanie użytkownikowi fragmentów, a następnie całości wdrażanego rozwiązania informatycznego. W większości przypadków zachodzi potrzeba integracji wdrażanych rozwiązań informatycznych z już istniejącymi i wykorzystywanymi zasobami sprzętowymi oraz programowymi.

Wdrożenie nowego systemu łączy się ze skompletowaniem wyników testów oraz przygotowaniem dokumentacji poinstalacyjnej. Istotnym warunkiem powodzenia wdrożenia rozwiązań informatycznych jest przeszkolenie zarówno administratorów systemu, jak i jego użytkowników w zakresie funkcji i usług systemowych dostarczanych w rezultacie nowych rozwiązań.

AD.7. UTRZYMYWANIE SYSTEMU W STAŁEJ GOTOWOŚCI

Utrzymywanie systemu w stałej gotowości do pracy oznacza jego stałą zdolność do świadczenia usług aplikacyjnych, komunikacyjnych oraz sieciowych, spełniających wymagania użytkownika.

Wymagania dotyczące stałych usług serwisu powinny być uwzględnione już na etapie projektowania systemu. Wcześniejsze sformułowanie indywidualnych warunków i wymagań w zakresie niezawodności systemu (sieci) pozwala na wykorzystanie w projekcie rozwiązań i produktów spełniających zadane warunki.

AD.8. ROZWÓJ I MODYFIKACJA SYSTEMU

Eksploatacja każdego rozwiązania informatycznego wiąże się z ciągłym procesem jego modyfikacji powodowanych zmieniającymi się technologiami i technikami informatycznymi oraz zmieniającymi się potrzebami użytkowników.

Stały wzrost wymagań użytkowników systemu informatycznego jest cechą naturalną stymulującą rozwój i modyfikację systemu.

AD.9 INTEGRACJA

Integracja - to zespół środków oraz metod obejmujących zagadnienia technologiczne, organizacyjne, ekonomiczne i kulturowe umożliwiających wspólną pracę w ramach danego przedsięwzięcia.

Każdy sposób i/lub realizacja integracji wiąże się nierozerwalnie z usprawnianiem komunikacji w jej międzyludzkim, informacyjnym, informatycznym oraz technologicznym rozumieniu.

Implementacja zintegrowanego systemu informatycznego wiąże się z dwoma uzupełniającymi się procesami:

1. dopasowanie zintegrowanego systemu informatycznego do potrzeb danego systemu organizacji pracy.

2. przejmowanie z systemu informatycznego rozwiązań optymalizujących efektywność procesów informacyjnych danej organizacji..

SYMULACJE KOMPUTEROWE (ZASTOSOWANIE, ZALETY)

Komputerowe badania symulacji polegają na generowaniu charakterystyk interesujących na s w oparciu o modele matematyczne, empiryczne bądź dedukcyjne. Dobrze opracowane oprogramowanie symulacyjne pozwala na łatwą zmianę parametrów charakteryzujących warunki dla danego zjawiska w szerokim zakresie oraz na wizualizację uzyskiwanych wyników. Nowoczesne oprogramowanie symulacyjne generuje również komentarze i uzasadnia dla przedstawionych wyników.

Zalety symulacji komputerowych

Symulacja komputerowa ma wiele zalet, które czynią ją atrakcyjnym narzędziem badań, a mianowicie:

1. pozwala na skrócenie lub wydłużenie czasu symulowanego procesu (zmiana skali czasu);

2. pozwala na zminimalizowanie błędów;

3. umożliwia identyfikację i kontrolę źródeł zmienności systemu i zachodzących w nim zjawisk;

4. umożliwia bardzo elastyczną zmianę wariantów obserwowanego procesu, który można zawsze przerwać i porównać wyniki;

5. umożliwia odtwarzanie stanu systemu i dokonywanie wielokrotnych powtórzeń w tych samych warunkach lub po dokonaniu badacza zmian wybranych parametrów;

6. możliwość badania systemów hipotetycznych (jeszcze nie istniejących);

Multimedia i wirtualna rzeczywistość w symulatorach dla medycyny;

Multimedia w systemach komputerowych to te urządzenia wraz z oprogramowaniem, które realizują bądź umożliwiają następujące działania:

• kojarzenie tekstu z dźwiękiem lub/i z ciągiem obrazów statycznych;

• przetwarzanie tekstów na głos języka naturalnego lub odwrotnie;

• animacja obrazów lub komunikatów tekstowych;

• synchronizacja animowanych utworów wizyjnych z efektami dźwiękowymi;

Multimedialne wyposażenie komputera:

• karta graficzna, dźwiękowa, video;

• głośniki i mikrofon;

• rzutnik pisma z panelem aktywnym;

• kamera i odtwarzacz video;

• antena satelitarna;

• skaner, napęd CD-ROM;

Rzeczywistość wirtualna jest ekscytującą technologią, która umożliwia tworzenie sztucznych światów przy użyciu komputera. Rzeczywistość wirtualna pozwala interaktywnie oglądać pozorny świat i sterować zawartymi w nim obiektami w trzech wymiarach, w czasie rzeczywistym, przy 6 stopniach swobody.

Dźwięk jest jednym z najbardziej istotnych czynników pozwalających ożywić wirtualny świat. Dzięki kartom dźwiękowym oferującym dźwięk przestrzenny wrażenia słuchowe mogą być realistyczne. Rzeczywistość wirtualna jest pochodną rzeczywistości fizycznej. Imituje warunki naturalne do tego stopnia, ze pozwala nam dotykać obiekty istniejące w wirtualnym świecie i powodować, że reagują one lub zmieniają się odpowiednio do naszych działań.

Dodatkowe wyposażenie wirtualnej rzeczywistości:

• myszy przestrzenne sterujące;

• rękawice cybernetyczne;

• hełm wirtualny;

• karta z dźwiękiem przestrzennym;

Symulatory wykorzystywane w medycynie mają pomóc lekarzowi:

• w zdobyciu doświadczenia i wytworzeniu prawidłowych nawyków w pracy;

• w szybkim podejmowaniu decyzji w trakcie zabiegów;

• w zapoznaniu się z użytkowaniem aparatury medycznej;

• testowanie narzędzi chirurgicznych;

W symulatorach wykorzystujemy:

• multimedia;

• wirtualną rzeczywistość;

• multimedia i wirtualną rzeczywistość;

Multimedia:

• obrazy statyczne;

• obrazy ruchome (widok pacjenta);

• język naturalny (obraz i dźwięk);

• wzorce graficzne i dźwiękowe;

Przykłady symulatorów:

• multimedialny symulator pacjenta;

• multimedialny symulator wykonywania zabiegów;

• symulator badania wytrzymałości na zderzenie samochodu;

Multimedialny symulator pacjenta

Multimedia:

• obrazy statyczne;

• obrazy ruchome (widok pacjenta);

• język naturalny (komentarze dialogi);

• synchronizacja (obraz+dźwięk);

• wzorce graficzne i dźwiękowe;

Prezentowany system jest przeznaczony do nauki diagnostyki z zakresu onkologii dla studentów medycyny. Program umożliwia studentowi stawianie diagnozy na drodze konwersacji z systemem. Konwersacja ta polega na wybieraniu pytań oraz badań z listy zaproponowanej przez komputer. Komputer odpowiada na pytania poprzez ukazywanie odpowiedzi na ekranie. Podobnie są wyświetlane wyniki wybranych badań. Student ma także za zadanie każdorazowo zdecydować, czy wyniki badań są w normie. Po przeprowadzeniu wywiadu student powinien postawić diagnozę. Polega to na wybraniu jednej pozycji z listy 101 chorób nowotworowych. Cały przebieg wywiadu zaproponowane przez studenta badania dodatkowe, zakwalifikowanie wyników tych badań oraz postawienie diagnozy na podstawie danych są punktowane.

Po ustaleniu diagnozy student dowiaduje się jaką liczbę punktów i za co otrzymał. Na tej podstawie może on zorientować się, co zrobił nieprawidłowo. Część konwersacyjna (opcja test w menu głównym) jest podstawową częścią programu, służącą treningowi studenta w zakresie przeprowadzenia wywiadu z pacjentem i formułowania diagnozy. Jednak, by umożliwić lekarzom-specjalistom swobodne uzupełnianie danych o nowe przypadki schorzeń powstała druga część - OBSŁUGA. Stwarza ona możliwość nie tylko dopisywania nowych danych, ale także poprawienia i przeglądania istniejących, co na pewno ułatwia pracę z tym programem. Tak więc opcja OBSŁUGA daje możliwość nauczycielowi akademickiemu dokonywania modyfikacji zasobów systemu, unowocześniania treści i poszerzania jego zakresu.

Nowoczesne sieci informatyczne

Rozproszone:

• rozwój technologii informatycznych i telekomunikacyjnych

• systemowa analiza potrzeb użytkowników;

• wybór systemu informatycznego;

• wybór architektury systemu automatyzującego wybrany system

Rozwój specjalnych systemów operacyjnych pozwalających na korzystanie z wymienionych zasobów z współbieżnym przetwarzaniem danych lub wiedzy i rozwój odpowiednich narzędzi oprogramowania.

Systemy integracji aktywności ludzkiej:

1. komputerowe wspomaganie pracy grupowej;

2. technologie teleinformatyczne;

3. cykl życia systemów informatycznych;

4. planowanie systemów informatycznych;

5. projektowanie systemów informatycznych;

6. implementacja systemów informatycznych;

7. utrzymywanie systemów w stałej gotowości;

8. rozwój i modyfikacja systemu;

9. integracja;

10. standaryzacja;

11. korporacyjne systemy informatyczne;

12. podsystemy komunikacyjne sieciowych systemów informatycznych;

Internetowe wspomaganie działań.

Ogólne warunki skutecznego wykorzystania internetu:

1. Wybór właściwy wiedzy i algorytmów jej wykorzystania dla osiągnięcia postawionego celu. Pokazanie pewnych dróg materiału, opracować sposób, który będzie atrakcyjny dla tego, kto będzie korzystał, interakcyjne realizowanie zadań;

2. Szerokie wykorzystanie w komunikacji z systemem multimediów i wirtualnej rzeczywistości. Podkreślenie wagi jakości zagadnienia, że jest też słowo mówione. Trzeba dysponować odpowiednimi środkami technicznymi. Musi być łatwy dostęp do internetu i dobre łącze.

3. Dostatecznie szerokie wykorzystanie najnowszych środków technicznych informatyki; 4.Stały łatwy dostęp do internetu;

SYSTEMY MEDYCZNE W INTERNECIE

Internetowe wspomaganie działalności w zakresie medycyny obejmuje głównie:

1.profilaktykę;

2.diagnostykę (głównie wspomaganie diagnostyki);

3.terapię;

4.nadzór nad pacjentem w okresie rekonwalescencji;

5.edukację medyczną;

6.administrację szpitalną;

Gdy są małe osiedla i nie ma lekarzy, a jest tylko pielęgniarka to internet jest drogą do uzyskania pomocy i informacji do podjęcia dalszych decyzji.

1.PROFILAKTYKA.

Wykorzystanie stron internetu do procesu uświadamiania społeczeństwa w zakresie ekologii chorób, zagrożeń wynikających z niewłaściwego stylu życia i degradacji środowiska wraz ze wskazaniem środków i sposobów zapobiegania powstawania schorzeń może przynieść nieocenione rezultaty pod warunkiem spełnienia następujących wymagań:

·        Wybór właściwych treści i jasnych jej sformułowań;

·        Opracowanie pomysłowego scenariusza;

·        Atrakcyjnej prezentacji oparte na wykorzystaniu multimediów i VR

Przeciwdziałanie nałogom i propagowanie zdrowego stylu życia. Ekologia, zdrowe powietrze.

2.DIAGNOSTYKA

Internetowe wspomaganie diagnostyki jest adresowane głównie do personelu małych przychodni leczniczych i ambulatoriów oddalonych od szpitali i klinik, gdzie często jeden lekarz lub wykwalifikowana pielęgniarka mają formułować diagnostykę i decydować o dalszym postępowaniu np.: czy leczyć, czy też transportować pacjenta do ośrodka dysponującego odpowiednimi specjalistami oraz środkami technicznymi i farmaceutycznymi. Pomoc internetowa to głównie łatwy dostęp do:

•Wzorów obrazowych i dźwiękowych; •Instrukcji ilustrowanych obrazami statycznymi i ruchowymi skojarzonymi z dźwiękiem; •Zdalnych konsultacji; •Udziału w zdalnych konsyliach (np.: video konferencje);

3.TERAPIA

Internetowe wspomaganie terapii w znacznej mierze dotyczy przypadków omówionych w poprzednim rozdziale a więc gdy działania lecznicze musi podjąć niedostatecznie przygotowany specjalistycznie lekarz lub pielęgniarka, przy czym udział w konsyliach o charakterze video konferencji może dotyczyć również specjalistycznych ośrodków medycznych w trudnych, nietypowych sytuacjach. Instrukcje internetowe w postaci obrazów statystycznych lub ruchowych z dźwiękiem mogą dotyczyć również posługiwania się nowym sprzętem terapeutycznym lub podawania nowych środków farmaceutycznych, co w szczególności odnosi się do leków o agresywnym działaniu.

4.NADZÓR W OKRESIE REKONWALESCENCJI

Rola internetu w okresie rekonwalescencji pacjenta przebywającego po za szpitalem, to nie wyłącznie multimedialne instrukcje i zalecenia dotyczące jego trybu  życia i odpowiednich zachowań w różnych sytuacjach, ale to również stały zdalny monitoring stanu zdrowia pacjenta oraz zapewniony szybki kontakt z lekarzem.

5.EDUKACJA MEDYCZNA

Internetowa edukacja internetowa nie może w żądnym przypadku zastąpić studiów w akademiach, bowiem student medycyny znaczną część czasu studiów musi spędzać w stałym kontakcie z pacjentem w klinikach, w oddziałach odpowiadającym różnym specjalizacjom. Jednak strony internetu odpowiednio przygotowane mogą stanowić bardzo poważną pomoc w procesie kształtowania studentów medycyny w zakresie teorii i praktyki. Można to odnieść do wszystkich przedmiotów wchodzących do programu studiów.

Internet może w atrakcyjny sposób udostępnić wiedzę medyczną w postaci algorytmów postępowania diagnostycznego, terapeutycznego, służyć symulatorom wyrabiającymi prawidłowe nawyki w postępowaniu medycznym, czy obsłudze aparatury medycznej oraz służyć różnymi testami np.: sprawdzającymi przyswojoną wiedzę. Internetowe wspomaganie edukacji odgrywa poważną rolę w lekarskich studiach podyplomowych przygotowujących do egzaminów specjalistycznych, oraz w ustawicznym dokształcaniu lekarzy i pielęgniarek, co jest szczególnie ważne w przypadku pojawiających się lawinowo nowości w świecie medycznym.

6.ROLA INTERNETU W ADMINISTRACJI SZPITALNEJ

Oto kilka zadań, jakie internet może spełniać usprawniając administrację z pożytkiem dla funkcjonowania służby zdrowia:

1. oferowanie szerokiej informacji o funkcjonowaniu szpitala, czy przychodni lekarskiej użytecznej dla potencjalnego pacjenta z określonego regionu;

2. zdalne przyjmowanie zgłoszeń wraz z rejestracją na wizyty lekarskie, leczenie szpitalne lub określone zabiegi;

3. zdalne wnoszenie opłat za usługi służby zdrowia wykonane lub przyszłe;

4. przekazywanie szczegółowych informacji o pacjencie między szpitalami;

5. karty magnetyczne (chip) - zapis historii choroby pacjenta, przebieg leczenia;

SZTUCZNE SIECI NEURONOWE

Sztuczne sieci neuronowe - są próbą naśladowania ludzkiego mózgu /biologiczne neurony powiązane ze sobą DOKOŃCZYĆ/

Model neuronu

x - sygnał wejściowy

u - wygnał aktywacji

f(u) - funkcja przejściowa

y - sygnał wyjściowy

UCZENIE NEURONU

Zbiór uczący z nauczycielem

Neuron jest nauczony jeśli błąd ε będzie mniejszy od pewnej liczby ε₀.

Uczenie neuronu polega na odpowiednim dobraniu wag. Po obliczeniu błędu ε stosujemy reguły wywodzące się z metod optymalizacji (minimalizacji). Zastosowanie tych reguł służy poprawie wartości wag w tym kierunku by uzyskać funkcję g < ε₀.

Jeśli F jest funkcją liniową to:
gdzie

a - współczynnik (oznacza on, że proporcjonalnie zmieniamy wagi)

Ostatecznie:

ILOCZYN SKALARNY

METODY DOBORU WAG. FUNKCJE PRZEJŚCIA

Progowe

a)

b)

c)

Są to metody optymalizacji. Metody progowe często zastępuje się metodami sigmoidalnymi.

Metoda losowa - losujemy kolejno wagi i dla każdej wagi wyznaczamy wartość błędu. Błąd wyliczony porównujemy ze starym. Jeśli błąd jest większy, to losujemy jeszcze raz. Gdy błąd jest mniejszy, to stary błąd wymazujemy i wstawiamy jego nową wartość, a co za tym idzie nowe wartości wag. Jednak są to metody małoekonomiczne. Wymaga dużo czasu. Zachodzi problem z oszacowaniem błędu.

FUNKCJE PRZEJŚCIA

Sigmoidalne

Model sztucznej sieci neuronowej:

Gradient

Pole wektorowe gradientu jest polem potencjalnym.

METODY GRADIENTOWE

Metoda Gaussa - Seidla

Poruszamy się po osiach równoległych (w kierunku wzrostu funkcji). Znak zależy od pochodnej cząstkowej.

Metoda najszybszego spadku

Poruszamy się w kierunku i zwrocie zgodnym z gradientem. Poruszamy się tak długo, do puki funkcja rośnie. Punkt startowy jest zazwyczaj wybierany losowo.

C_k+1>C_k f=C_k

Metoda gradientu prostego

Wzdłuż stycznych do linii gradientu. Po każdym kroku liczymy gradient i korygujemy kierunek oraz wartość.

SSN - trójwarstwowa

[U] - macierz wag warstwy wejściowej;

[V] - macierz wag warstwy ukrytej;

[W] - macierz wag warstwy wyjściowej;

l*k+k*m+m*n - N N - liczba zmiennych niezależnych od której zależy błąd ε. (przestrzeń N wymiarowa). Np.:

3 warstwy. Warstwa 1 - 10 neuronów, warstwa 2 - 3 neurony, warstwa 3 - 7 neuronów, l=5. Oblicz ilu wymiarowa przestrzeń?

5*10+10*3+3*7=101 - przestrzeń 101 wymiarowa.

Przykłady najnowszych zastosowań SSN.

• NASA wykorzystuje SSN do sterowania ramieniem robota, którego zadaniem jest chwytanie przedmiotów znajdujących się w dowolnym położeniu, gdzie w warunkach nieważkości szczególnie trudno jest utrzymać manipulowane obiekty w stałym położeniu, a pewność chwytu zależy od stopnia zgodności orientacji osi przedmiotu i elementów chwytaka.

• Uczeni z New York Univesity Medical Center wykorzystali SSN jako alternatywę dla złożonych tensorowych obliczeń dotyczących parametrów ruchu ramienia robota w celu znacznego przyspieszenia działania systemu sterowania, który dzięki SSN może działać w czasie rzeczywistym, podczas gdy zwykłe algorytmy realizowane na tych samych komputerach nie są w stanie osiągnąć wystarczającej szybkości przy wyznaczaniu wszystkich potrzebnych współrzędnych, przyśpieszeń i wielkości wymaganych sił oraz momentów obrotowych.

• Firma General Dynamics opracowała dla US Navy oparty na SSN system klasyfikujący i rozpoznający szumy charakterystyczne dla napędów różnych typów statków i okrętów. Sieć jest zdalna nawet do rozróżnienia między sobą szumy różnych okrętów tego samego typu, co pozwala na identyfikację nazwy jednostki.

• Naukowcy z University of Penylwania zbudowali SSN zdolną do rozpoznawania samolotów z ogromną dokładnością (różniących się detalami wielkości 18 cali zaobserwowanych z odległości 50 mil).

• W szpitalu Anderson Medical Hospital w Południowej Karolinie SSN wykorzystano do realizacji procesu optymalizacji leczenia, zyskując miliony dolarów oszczędności i ratując życie kilkudziesięciu pacjentów (wg. publikacji).

• Firma General Devices Space Systems Division użyła SSN do sterowania parą 150 zaworów doprowadzających paliwo i tlen do silników rakiety Atlas. SSN w oparciu na temat aktualnych fluktuacji mocy silnika potrafiła sterować zaworami trafniej niż poprzedni stosowany, kosztowny i zawodny złożony system automatyki.

• Firma Eaton Corporation wykorzystała SSN do układu sterowania wspomagającego kierowanie dużej ciężarówki, przy szczególnie trudnych manewrach.

• SSN często wykorzystywane są w elektrowniach do programowania ich obciążenia (między innymi w EC Hydro w Vancouver - sterownie turbinami o różnych charakterystykach).

• US Air Force stosuje SSN do tworzenia (doskonalenia) symulatorów lotu.

• Ford Motor Company przygotowuje z wykorzystaniem SSN nowy system diagnostyczny dla swoich silników.

Przegląd narzędzi internetu.

FTP (File Transfer Protocol)

Usługa typu klient - stworzona do transmisji plików dowolnej wielkości zarówno tekstowych jak i binarnych między dwoma komputerami po przez internet. Zapewnia pełną kontrolę do praw dostępu do danych oraz kontrolę poprawności transmisji. Usługa FTP jest wykorzystywana w edukacji na odległość. Nauczyciel przygotowuje pliki (tekstowe, graficzne, binarne, muzyczne, filmowe itp), umieszcza je na serwerze, a uczeń kopiuje te pliki na swój komputer. Protokół transferu plików FTP z powodu ograniczeń nie jest odpowiednim narzędziem do wykorzystania w edukacji na odległość. Natomiast może pełnić niezłą funkcję jako dostarczyciel materiałów i narzędzi stosowanych w procesie edukacji na odległość.

Telnet

Zestaw protokołów internetowych umożliwiający w prosty sposób obsługę odległego terminala. telnet umożliwia korzystającemu z jednego komputera podłączonego do sieci internet pracowanie na odległym komputerze (serwerze) tak, jakby pracował na nim osobiście.

Wady: wymagana jest znajomość systemu Unix. Problemy z konfiguracją.

Zalety: nie wymaga nowoczesnego sprzętu.

MOO (Multi user Object Oriented enviroment)

Jest to specjalny przypadek MUD (Multi User Domain), interaktywnego środka dla wielu osób. Technika MUD jest stosowana przez wiele osób uczestniczących w edukacji na odległość w tym samym czasie. MOO jest programowalnym środowiskiem wielopoziomowym interaktywnego nauczania. Na najwyższym poziomie jest moderator (np.: nauczyciel lub operator systemu). Ze środowiskiem MOO łączymy się przez Telnet.

BBS (Bulletin Board System)

Umożliwia wymianę informacji, gier, plików itp. Połączenie odbywa się po przez wykręcenie numeru BBS-u. BBS umożliwia konwersację dogodną w edukacji na odległość przesyłając wszelkiego rodzaju informacje pomiędzy nauczycielem a uczniem (lub studentem) w postaci poczty lub plików. Narzędzia BBS-u pozwalają na dobrą organizację procesu edukacyjnego. System BBS jest stosunkowo tani, lecz mało interaktywny. Protokół przesyłania jest mało przyjazny.

Wideo-konferencje audio-konferencje, teksto-konferencje

To narzędzia elektronicznego przesyłania informacji (obrazu, dźwięku, pisma) w czasie rzeczywistym. Pozwala to na prowadzenie zdalnej dyskusji bez opuszczania swojego komputera przez jej uczestników. Proste w obsłudze i doskonale nadające się do nauczania na odległość z wymianą informacji na żywo. Umożliwia rozwiązywanie problemów przez rozproszoną grupę uczniów pod nadzorem nauczyciela, w zasięgu międzynarodowym.

Przygotowanie materiałów dydaktycznych

Materiały dydaktyczne:

• Podręczniki;

• Przewodniki po literaturze, multimedialne kasety video/audio - umożliwiają odnalezienie niedostępnych materiałów;

• Programy komputerowe;

• Symulacje komputerowe - pozwalają na tworzenie wirtualnych laboratoriów, w których można przeprowadzać wirtualne eksperymenty;

• Rzeczywistość wirtualna;

• Edukacyjne strony WWW umieszczane w internecie;

Przygotowanie materiałów tradycyjnych

Przygotowanie materiałów polega na określeniu celu działania. Cel działania:

• Obszar zagadnień;

• Dla kogo produkt ma być przeznaczony;

• Jakimi dysponujemy środkami;

Wyróżniamy 4 etapy:

1. Planowanie (zbiór materiałów, ich grupowanie);

Badania wstępne obejmujące:

• 
  Wybór tematu;

• Uzasadnienie zasadności wyboru;

• Gromadzenie materiałów

• Oszacowanie kosztów - należy zwrócić uwagę na stronę ekonomiczną. Czy to się opłaca? Czy wydanie ma być wysokiej jakości (sprawy techniczne)? ;

• Ustanowienie grupy docelowej;

• Ustalenie zespołu autorskiego;

Oto problemy i wymagania. Jakie korzyści przyniesie stworzenie programu i w jakim stopniu koszty wstępne mogą się zwrócić? Zdefiniowanie grupy odbiorców. Podręczniki powinny odzwierciedlać potrzeby studentów i uwzględniać ich przygotowanie (Co muszą umieć przystępując do kursu - lista wymaganych umiejętności z wskazaniem literatury pozwalającej uzupełnić wiedzę).. zgodność treści z celami poznawczymi. Powinna jednak istnieć możliwość studiowania wybranego modułu oddzielnie. Zespół autorski musi wypracować formę i treść odpowiadającą w 100% przyjętym założeniom merytorycznym i zgodną z metodologią kształcenia na odległość.

2. Pisanie i ilustrowanie;

Istotne znaczenie ma profesjonalne przygotowanie ilustracji. Drukowane materiały edukacyjne przedstawione w atrakcyjnej postaci i wzbogacone interesującą grafiką podnoszą efektywność procesu nauczania.

3. Produkcja;

Produkcja obejmuje:

• Uzupełnienie tekstu o okienka, piktografia;

• Skład;

• Łamanie;

• Edycja;

• Korekta;

• Druk ograniczonej liczby egzemplarzy;

4. Faza pilotażowa;

Testowanie podręcznika - kurs około 25 uczestników. Zgłaszanie potrzeby zmian. Pozytywna ocena decyduje o druku podręcznika w przewidzianym nakładzie.

Składniki każdego modułu tekstu:

• Temat;

• Spis treści;

• Założenia wstępne;

• Cele;

• Pojęcia kluczowe;

• Lekcje;

• Prace kontrolne;

• Klucze odpowiedzi do ćwiczeń;

• Słownik (dla ukierunkowanej terminologii);

Przygotowanie materiałów komputerowych

Materiały do nauki obejmują oprócz materiałów pisemnych także materiały multimedialne (kasety audio/video, programy komputerowe, CD-ROM-y lub strony WWW w internecie). Prace teoretyczne i badania empiryczne nad budową programów dydaktycznych doprowadziły do opanowania programów blokowych i wielo poziomowych.

Wyróżniamy w programach:

• Blok problemowy - wymagający od ucznia między innymi przeprowadzenia analizy sytuacji problemowej sformułowania i zweryfikowania hipotez rozwiązań;

• Bloki informacyjne - zawierające niezbędne informacje;

• Blok kontrolny;

• Bloki korektywne - dostarczających dodatkowych informacji w przypadku błędnych odpowiedzi na pytania w blokach kontrolnych;

Koncepcja programu blokowego

Stała się ona inspiracją do badań nad programami wielopoziomowymi, przeważnie z 3-5 poziomami. W procesie przygotowania programów dydaktycznych możemy wyróżnić 3 podstawowe etapy:

• Projektowanie;

• Kodowanie;

• Weryfikacja programów;

SSN są często wykorzystywane w elektrowniach do prognozowania ich obciążenia (np.: w BC Hydro w Vankcouver - sterowanie turbinami o różnych charakterystykach). US Air Force stosuje SSN do tworzenia i udoskonalania symulatorów lotu. Ford Motor Company przygotowuje z wykorzystaniem SSN nowy system diagnostyczny dla swoich silników.

SSN nadają się do diagnostyki.

Narzędzia do pracy z SSN

Wykaz klas dostępnych obecnie narzędzi do tworzenia modeli SSN z krótkim omówieniem zalet i wad.

KLASA	ZALETA	WADA
Program pisany w języku programowania ogólnego przeznaczenia, np.: C++	Dobra przenośność i elastyczność, duża szybkość działania, bardzo wydajne uczenie	Wymaga dużej wiedzy i dużego wkładu pracy trudne do stosowania.
Biblioteki gotowych podprogramów	Dobra przenośność i szybkość działania, wydajne uczenie.	Raczej dla badaczy, a nie dla użytkowników
Specjalizowane języki programowania SSN	Szybsze tworzenie programów opisujących sieci.	Mniejsza przenośność, mniejsza szybkość działania, mniej wydajne uczenie.
Makrosy do arkuszy kalkulacyjnych	Łatwe do połączenia z istniejącymi bazami danych wygodna obsługa dzięki udogodnieniom zawartym w arkuszu, niska ocena.	Mała szybkość działania, mało wydajne uczenie.
Programy uzupełniające do arkuszy kalkulacyjnych	Łatwe do połączenia z istniejącymi bazami danych wygodna obsługa dzięki udogodnieniom zawartym w arkuszu, bardzo łatwe definiowanie sieci	Mała szybkość działania, kiepska przenośność.
Specjalizowane powłoki ze specjalizowanymi modułami np.: dla inwestorów	Łatwe do bezpośredniego zastosowania.	Trudne do modyfikacji, mało przenośne, dość drogie.
Specjalizowane powłoki (shell)	Umiarkowana przenośność, nienajgorsza komunikacjia z bazami danych.	Trudne w modyfikacji
Specjalizowane powłoki z dostępnym kodem źródłowym	Mogą służyć do tworzenia własnych, oryginalnych aplikacji.	Dość drogie.
Sprzętowe akceleratory (neurokomputery)	Bardzo szybka praca.	Bardzo wysoka cena, nie mogą być bezpośrednio stosowane, bo wymagają komputera dodatkowego, który będzie nimi sterował.
Wyspecjalizowane rozwiązania sprzętowe (wspomaganie inwestycji, rozpoznawanie obrazów, sterowanie procesami)	Łatwe do stosowania.	Ograniczony zakres zastosowań, wysoki koszt.

Edukacja za pośrednictwem Internetu: przyszłość nowoczesnego systemu nauczania.

Komputery z odpowiednim scenariuszem + multimedia + VR, to wspaniałe możliwości edukacyjne. Tekst, dźwięk, grafika, animacja, videosekwencyjna VR, to rewelacyjne narzędzie prezentacji wiedzy. Dzięki nim nauczanie staje się żywsze i barwne, a przekazywana wiedza koresponduje z rzeczywistością. Obraz z dźwiękiem, symulacje analizowanych zjawisk przyrodniczych i fizycznych oraz poglądowe animacje, filmy ukazujące praktyczne zastosowania wymaganych pojęć, przełamują schematy wywodu naszpikowanego terminami abstrakcyjnymi dla uczniów. Taki sposób prowadzenia zajęć intryguje i stymuluje samodzielne myślenie.

Organizując nauczanie na odległość należy odpowiedzieć na pytania:

1. czym jest nauczanie na odległość?

2. Z jakimi metodami nauczania możemy się spotkać?

3. W czym tkwi istota wykorzystania internetu i jakimi narzędziami się on posługuje?

4. Jakie daje korzyści i zagrożenia?

5. Jak przygotować materiał dydaktyczny wykorzystywany w nauczaniu na odległość?

6. Jakie wymagania musi spełnić nauczyciel, by sprostać współczesnym technikom nauczania?

Czym jest nauczanie na odległość?

Cechy charakterystyczne:

• Nauczyciel i uczeń nie przebywają w jednym pomieszczeniu;

• Do komunikacji nauczyciela z uczniem wykorzystuje się środki techniczne (druk, przekaz radiowy, telewizyjny, telefoniczny, komputerowy);

• Nie jest wymagana obecność w tym samym czasie i miejscu uczących się;

• Procesem kształcenia kieruje instytucja edukacyjna;

Nauczanie na odległość opiera się na samodzielnej nauce uczących się z możliwością wspierania zajęciami i konsultacjami bezpośrednimi.

Uczący się zdalnie muszą się wykazać:

• Samodzielnością w pracy;

• Uporczywością w dążeniu do celu;

• Umiejętnością właściwej organizacji pracy;

• Umiejętnością radzenia z pojawiającymi się problemami;

• Zdolnościami technicznymi;

Nauczanie na odległość nie wyklucza tradycyjnej formy kształcenia w grupach. Istnieje możliwość uczestniczenia w videokonferencjach lub nieobowiązkowych samokształceniowych zajęciach grupowych. Największą zaletą zdalnego nauczania jest elastyczność procesu. Czego się uczyć?

Istnieje ogromny wybór szkół, kursów, przedmiotów udostępnianych przez różne środki przekazu. Dzięki różnego rodzaju symulatorom i wirtualnym laboratoriom można się uczyć na odległość bardzo wielu przedmiotów praktycznych, np.: latania.

W internetowej szkole można bez ograniczeń czasowych korzystać z interaktywnych metod i środków nauki w tym:

• Symulatorów;

• Systemów radiowych;

• Telekomunikacji;

• Łączy video itp.;

Jak się uczyć?

1. Tradycyjny - układ zaliczania w kolejnych semestrach;

2. Modułowy - uczący wybiera kolejność treści kształcenia

Kiedy się uczyć?

1. w trybie asynchronicznym - w dowolnym wybranym przez siebie czasie;

2. synchronicznym - zajęcia grupowe podczas których uczniowie mogą wymieniać opinie z nauczycielem, a także między sobą w czasie rzeczywistym. Kurs synchroniczny przypomina nauczanie tradycyjne bez uczęszczania do centrum edukacyjnego (dowolne miejsce nauki + PC + internet);

Robotyka:

Ustalenia wstępne

1. Cel i zakres działania robota (lista funkcji) - przeznaczenie robota, z jakich ma być materiałów, jaki jest jego zakres samodzielności;

2. Przewidywane obciążenia statystyczne i dynamiczne - trzeba przewidywać konstrukcję robota. Jakie ma być tam sterowanie, jaki napęd, siłowniki;

3. Wymagania materiałowe - robot musi być z odpowiednich materiałów, zależnie od środowiska, gdzie będzie pracował;

4. Podział układów sterowania (sterowanie nadrzędne, pseudoautonomiczne) - może być sterowane przez centralny komputer, albo mogą same decydować co robić, w zależności od zmieniających się warunków. Jest też sterowanie kaskadowe;

5. Zbiór programów testujących - testowanie jest na każdym etapie produkcji. Testowane są poszczególne części robota, potem testuje się całość po złożeniu robota. Testuje się mechanikę i oprogramowanie. Trzeba stosować odpowiednie procedury testujące;

Zadanie realizowane w oparciu o algorytmy AI

1. Rozpoznawanie haseł lub zadań języka naturalnego (mówionego, pisanego) - możliwość sterowania robota głosem. Możliwość programowania robota za pomocą komend wydawanych głosem;

2. Rozpoznawanie obrazów (identyfikacja cech, parametrów) - roboty dostosowują swoje ruchy do elementów z którymi ma pracować. Ma sprawdzać, czy dane elementy są;

3. Identyfikacja zjawiska (fizycznych, chemicznych, biologicznych itp) - czujniki mają mierzyć środowisko i sprawdzać parametry;

4. Optymalizacja realizowanych zadań - trzeba oszczędzać energię, minimalizować czas, materiały;

5. Generowanie sprawozdań i komentarzy dotyczących wykonywanych zadań - musi być udokumentowane to, co robot robi;

6. Koordynacja ruchów członów wykonawczych (efektorów) z identyfikacją parametrów obrazów lub innych zjawisk - robot musi reagować na środowisko i rozpoznawać przeszkody, reagować na niespodziewane przeszkody. Jego manipulatory nie powinny się zderzać. Musi umieć pracować w środowisku, w którym jest. Nie powinien robić kolizji z innymi robotami;

Podstawowe problemy w projektowaniu robotów

1. Opracowanie schematu blokowego nadrzędnego sterowania (algorytm koordynacji działań) - zaprojektowanie sieci działań całego zestawu robotów;

2. Opracowanie algorytmów podrzędnych układów sterowania;

3. Zaprojektowanie obwodów elektrycznych i elektronicznych - praca elektryków, mechaników, informatyków;

4. Opracowanie statystyczne i dynamiczne konstrukcji mechanicznych robota - robot musi być stabilny;

5. Zaprojektowanie napędów części ruchomych robota - precyzja, dokładność stabilność;

12

43

t_o

t_k

C

P

T

0

0

T

P

C

t_k

y

x

Y₁

y_i

X₁

x_i

a₁x_i+a₀

a₀=?

a₁=?

y=a₁x+a₀

i	xi	yi
1	X1	Y1
2	X2	Y2
...	...	...
k	xk	yk

x_i

x_i

y_i

a₂x²+a₁x+a₀

U_i^*

U_i

x

y

u

i	Xi	yi	ui
1	X1	Y1	U1
2	X2	Y2	U2
...	...	...	...
k	xk	yk	uk

U=a₁x+b₁y+c₁

U_i^*= a₁x₂+b₁y₂+c₁

a₁=?

b₁=?

c₁=?

y

Y=a+be^μxi

u

y

x

U_i

y

Sieć komputerowa z połączenia wielu neuronów może spełniać rolę interpolatora, lub generatora funkcji regresji. W pewnym przypadku, gdy na wejściu (w zależności od ilości zmiennych) mamy dane wartości x¹,x²,..., to na wyjściu: u(x₁). W drugim przypadku wejście to samo, a na wyjściu wartość wsp. funkcji regresji i liczymy wartość u.

Pole temperatury bezźródłowe g = 0

- model dedukcyjny (szybko przechodzimy od ogółu do szczegółu).

q (t)

αu(a,t)

R

Projekt

system

Obiekt (wielkości mierzone)

Czujniki

Komutator

Wzmacniacz

Przetwornik analogowo - cyfrowy

Komputer

Cel pomiaru

Kryteria spełnienia celu

Oszacowanie wartości mierzonych.

Wybór metody pomiaru

Układ pomiarowy

Program pomiarów

Realizacja programu

Czy program zrealizowany

Czy układ umożliwia dalsze pomiary

Czy program zrealizowany

Obróbka matematyczna wyników pomiarów

Dokumentacja wyników pomiarów

Czy metoda umożliwia dalsze pomiary

T

N

N

T

N

T

Zainteresowanie teoretycznymi i praktycznymi aspektami komputerowego wspomagania pracy grupowej

Zapotrzebowanie na metodologie i narzędzia wspomagania koordynacji i zarządzania w tym zakresie.

x^k	y^k
X^1 X^2 X^3 ... X^n	Y^1 Y^2 Y^3 ... Y^n

Wszystkie te funkcje są nie różniczkowalne a funkcje a i b są nieciągłe. Jeżeli funkcja przejścia jest funkcją różniczkowalną to funkcja n-zmiennych jest funkcją różniczkowalną. Ma to znaczenie przy optymalizacji.

- wektor sygnałów wejściowych

y_i - sygnały wyjściowe

Warstwy:

W_I - wejściowa

W_H - ukryta

W_O - wyjściowa

Cechy charakterystyczne:

• mają 2 asymptoty poziome;

• przechodzą przez początek układu;

Gradient - to wektor, który skierowany jest w kierunku wzrostu funkcji. Więc zawsze będziemy dążyć do max funkcji.

Ustalamy, kto w rzeczywistości jest odbiorcą. Temat musi być przygotowany przez specjalistę w danej dziedzinie

TEST

OBSŁUGA

Blok modyfikacji zasobów systemu

Blok treningu

• Wywiad

• Obsługa

STUDENT

NAUCZYCIEL

TEST

Badanie stanu ogólnego

Oględziny skóry

Brzuch wzdęty, liczne rozstępy na skórze, rozlana bolesność uciskowa, wątroba i śledziona trudne do oceny.

Badanie brzucha

Badanie szyi

Wyniki badania

Dopasowanie organizacji systemu do potrzeb użytkowników

---