Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Identification and modeling of biological structures and processes
Tok studiów:
2013/2014
Kod:
EIB-2-101-HC-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Emerging Health Care Technologies
Kierunek:
Inżynieria Biomedyczna
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż, prof. AGH Iwaniec Marek (iwaniec@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż, prof. AGH Iwaniec Marek (iwaniec@agh.edu.pl)
Lalik Krzysztof (klalik@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Zna zjawiska fizyczne i ich poszerzone modele matematyczne oraz numeryczne w zakresie zastosowań metod mechaniki, analizy sygnałów, bioinformatyki oraz modelowania systemów biomechanicznych w inżynierii biomedycznej IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W002 Zna metody matematyczne służące do rozwiązywania i modelowania zagadnień inżynierskich z zakresu inżynierii biomedycznej z uwzględnieniem opisu macierzowego, różniczkowego, całkowego oraz algorytmicznego IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Projekt
M_W003 Zna najważniejsze problemy w zakresie modelowania w bioinżynierii w zakresie metod eksperymentalnych, symulacji i obliczeń numerycznych IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_W004 Zna podstawowe metody doświadczalne, pomiarowe, metrologiczne i diagnostyczne w bioinżynierii ze szczególnym uwzględnieniem metod stosowanych w zakresie wybranej specjalnośc IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie
Umiejętności
M_U001 Potrafi ocenić przydatność standardowych metod możliwych do zastosowania dla rozwiązania postawionego problemu inżynierskiego z zakresu bioinżynierii, szczególnie w obszarze swojej specjalności. Potrafi również dostrzec ograniczenia tych metod oraz potencjalne możliwości ich modyfikacji i udoskonalenia IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń
M_U002 Potrafi opracować prosty program lub wykorzystać dostępny program symulacji komputerowej zagadnień z zakresu inżynierii biomedycznej. Potrafi zinterpretować dane uzyskane na drodze symulacji komputerowej IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń
M_U003 Potrafi opracować model matematyczny zjawiska fizycznego występujących w podstawowych zagadnieniach inżynierskich biomechaniki i dynamiki człowieka, mechaniki płynów biologicznych, wymiany ciepła i masy w bioinżynierii. Potrafi rozwiązywać postawione problemy inżynierskie z tych dziedzin za pomocą narzędzi obliczeniowych analitycznych i symulacji komputerowej procesów rzeczywistych, w szczególności problemów związanych z wybrana specjalnością studiów IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość bardzo szybkiego rozwoju techniki jako dziedziny wiedzy zarówno pod względem teoretycznych metod jak i nowych rozwiązań, wynalazków oraz idei. Potrafi ta świadomością zainspirować swój zespół do poszukiwania najnowszych rozwiązań w literaturze przedmiotu oraz wskazać źródła. IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach
M_K002 Potrafi pozyskiwać informacje z przedmiotowej literatury służące do rozwiązywania złożonych problemów inżynierskich z zakresu inżynierii biomedycznej oraz nauk powiązanych, zarówno w języku polskim jak i obcym. Potrafi wyciągać wnioski z zasobów informacji zgromadzonych z różnych źródeł, konfrontować i porównywać je, wyciągać wnioski oraz formułować krytyczne i uzasadnione opinie IB2A_U03, IB2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Inne
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
E-learning
Wiedza
M_W001 Zna zjawiska fizyczne i ich poszerzone modele matematyczne oraz numeryczne w zakresie zastosowań metod mechaniki, analizy sygnałów, bioinformatyki oraz modelowania systemów biomechanicznych w inżynierii biomedycznej + + + + - - - - - - -
M_W002 Zna metody matematyczne służące do rozwiązywania i modelowania zagadnień inżynierskich z zakresu inżynierii biomedycznej z uwzględnieniem opisu macierzowego, różniczkowego, całkowego oraz algorytmicznego + + + + - - - - - - -
M_W003 Zna najważniejsze problemy w zakresie modelowania w bioinżynierii w zakresie metod eksperymentalnych, symulacji i obliczeń numerycznych + + + + - - - - - - -
M_W004 Zna podstawowe metody doświadczalne, pomiarowe, metrologiczne i diagnostyczne w bioinżynierii ze szczególnym uwzględnieniem metod stosowanych w zakresie wybranej specjalnośc + + + + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi ocenić przydatność standardowych metod możliwych do zastosowania dla rozwiązania postawionego problemu inżynierskiego z zakresu bioinżynierii, szczególnie w obszarze swojej specjalności. Potrafi również dostrzec ograniczenia tych metod oraz potencjalne możliwości ich modyfikacji i udoskonalenia + + + + - - - - - - -
M_U002 Potrafi opracować prosty program lub wykorzystać dostępny program symulacji komputerowej zagadnień z zakresu inżynierii biomedycznej. Potrafi zinterpretować dane uzyskane na drodze symulacji komputerowej + + + + - - - - - - -
M_U003 Potrafi opracować model matematyczny zjawiska fizycznego występujących w podstawowych zagadnieniach inżynierskich biomechaniki i dynamiki człowieka, mechaniki płynów biologicznych, wymiany ciepła i masy w bioinżynierii. Potrafi rozwiązywać postawione problemy inżynierskie z tych dziedzin za pomocą narzędzi obliczeniowych analitycznych i symulacji komputerowej procesów rzeczywistych, w szczególności problemów związanych z wybrana specjalnością studiów + + + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość bardzo szybkiego rozwoju techniki jako dziedziny wiedzy zarówno pod względem teoretycznych metod jak i nowych rozwiązań, wynalazków oraz idei. Potrafi ta świadomością zainspirować swój zespół do poszukiwania najnowszych rozwiązań w literaturze przedmiotu oraz wskazać źródła. + + + + - - - - - - -
M_K002 Potrafi pozyskiwać informacje z przedmiotowej literatury służące do rozwiązywania złożonych problemów inżynierskich z zakresu inżynierii biomedycznej oraz nauk powiązanych, zarówno w języku polskim jak i obcym. Potrafi wyciągać wnioski z zasobów informacji zgromadzonych z różnych źródeł, konfrontować i porównywać je, wyciągać wnioski oraz formułować krytyczne i uzasadnione opinie + + + + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Lectures

Models in bioengineering. Data mining and computer modeling. Signal processing. Mathematical and statistical methods as well as methods create in engineering (fuzzy logic, neural networks, generic algorithm and other algorithm inspired biological science). Tools for designing algorithm in modeling. Basic concepts related to identification. Basics of the least-square method. Statistical assessment of properties of least-squares estimators. General least-square estimator. Identification of dynamic properties using least-square method. Non-stationary structure identification. Non-parametric identification methods: correlation method, power spectrum density method. Parametric identification methods: AR, MA, ARIMA, ARMAX, BJ, OE. Cellular automata.

Ćwiczenia laboratoryjne:
Laboratory

Laboratory consists of 2 fundamental parts. First one regards on problem related to modeling processes, second one is related to identification procedures. During first part students are being familiar with fundamentals of stochastic and deterministic modeling. Monte Carlo and Markov Chains are used. The students extend their knowledge about numeric methods. They analyze biological systems with one- and multi degree of freedom.
Second part relay on practical implementation acquired identification knowledge using non-parametrical methods (identification based on step response, Nyquist characteristics, power spectrum density), parametrical (AR, MA, BJ, OE, ARMAX, etc.) and correlation methods. Depending on specializations used programming language is Matlab or LabView. For individual student request it is possible to work with low-level language (for example C++).
Education effects:
• Student can apply mathematical methods to solve and model engineering problems in the field of bioengineering using matrix formulation, differential and integral equations and algorithmic.
• He can assess usefulness of standard method to solve given bioengineering problem.
• He can create simple program or use available one to solve engineering problem. He can interpret simulated results.
• He can develop mathematical model of physical phenomena which can be found in basic bioengineering problems such as human dynamics, biological fluid mechanics, heat and mass transfer. He can solve given engineering problems using analytical tools and computer simulation of the processes.

Ćwiczenia projektowe:
Projects

Projects implementation in chosen environment (preferable: Matlab/LabView/Ansys/C++, available other environment after consulting with teacher). Thematic groups of projects:
• Modeling biomechanical systems
• Modeling biomechanical processes and diseases/pathological changes progression regarding on human body or chosen population
• Modeling and analyzing human body structures and implants using finite element method
• Speech recognition
• Application of cellular automata in bioengineering
• Own projects in particular field after discussion with teacher
Education results:
• Student can gather requisite information to accomplish assigned task, create realization schedule, analyze available solutions, present and argue his decisions.
• He can search and gather information in reference literature which can be used to solve complex bioengineering problems and related sciences.
• He can make conclusions from information collected from different sources, confront and compare them, he can formulate critical and justified opinions.
• He can collaborate in team that is created to implement defined engineering problem.

Ćwiczenia audytoryjne:
-
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 145 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 15 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 40 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Wykonanie projektu 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Final grade according to the formula:
OK = 0.4 x E + 0.4 x L + 0.2 x P
where:
OK – the final grade
L – lab grade
Pw – the individual project grade

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Nie podano zalecanej literatury lub pomocy naukowych.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak