Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Automaty komórkowe
Tok studiów:
2017/2018
Kod:
JIS-2-106-AD-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Modelowanie i analiza danych
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż, prof. AGH Malarz Krzysztof (malarz@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż, prof. AGH Malarz Krzysztof (malarz@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Student zna podstawy teoretyczne techniki automatów komórkowych i potrafi symulowac modelowe układy z wykorzystaniem tej techniki.

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 klasyfikację automatów komórkowych wg Wolframa. IS2A_W08, IS2A_W09 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_W002 Zna przykładowe reguły automatów komórkowych umożliwiające symulację w różnych dziedzinach nauki IS2A_W08, IS2A_W09, IS2A_W07, IS2A_W15, IS2A_W12 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaimplementować wybrana prostą regułę automatu i na podstawie obserwacji określić klasę automatu. IS2A_U07, IS2A_U08, IS2A_U12 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_U002 Potrafi zaimplementować wybraną złożoną regułę automatu i zasymulować (zwizualizować) proces, który reguła imituje. IS2A_U07, IS2A_U08, IS2A_U12 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_U003 Potrafi w sposób zwarty opisać uzyskane wyniki symulacji odnieść je do zachowań rzeczywistych układów. IS2A_U01, IS2A_U20, IS2A_U09 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego zadania. IS2A_K03 Wykonanie projektu
M_K002 Potrafi w sposób kreatywny realizować wyznaczone cele. IS2A_K06 Wykonanie projektu
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
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Zna klasyfikację automatów komórkowych wg Wolframa. + - - + - - - - - - -
M_W002 Zna przykładowe reguły automatów komórkowych umożliwiające symulację w różnych dziedzinach nauki + - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaimplementować wybrana prostą regułę automatu i na podstawie obserwacji określić klasę automatu. - - - + - - - - - - -
M_U002 Potrafi zaimplementować wybraną złożoną regułę automatu i zasymulować (zwizualizować) proces, który reguła imituje. - - - + - - - - - - -
M_U003 Potrafi w sposób zwarty opisać uzyskane wyniki symulacji odnieść je do zachowań rzeczywistych układów. - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego zadania. - - - + - - - - - - -
M_K002 Potrafi w sposób kreatywny realizować wyznaczone cele. - - - + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

  • Wstęp i literatura – 1/2 godz.
  • Skala trudności – 1/2 godz.
  • Definicje i inne kłamstwa – 1/2 godz.
  • Klasyfikacja automatów komórkowych – 2 godz.
  • Odwracalność – 1 godz.
  • Automaty liniowe i iniektywne – 1 godz.
  • Odwzorowania zbiorów skończonych w siebie – 1 godz.
  • Pochodna dyskretna – 1 godz.
  • Model odwzorowań przypadkowych – 1 godz.
  • Samozorganizowany stan krytyczny – 1 godz.
  • AK w biofizyce: model Penny – 2 godz.
  • AK w fizyce magnetyzmu: model Isinga – 2 godz.
  • AK w socjofizyce: formowanie i dynamika opinii publicznej – 2 godz.
  • AK w fizyce powierzchni: modelowanie wzrostu warstw – 2 godz.
  • Problemy transportu: hydrodynamika, materiały granulowane i korki uliczne – 2 godz.
  • Fraktale, perkolacja, pożary lasów, numerycznie obserwowane przejścia fazowe – 2 godz.
  • AK w fizyce medycznej: elektroforeza żelowa – 1 godz.
  • AK w chemii: modelownie reakcji katalitycznych – 1 godz.
  • Sieć sprzężonych odwzorowań – 2 godz.
  • Podsumowanie – 2 godz.

Ćwiczenia projektowe:

  • Badanie prostych automatów komórkowych – 5 h
  • Wybrane praktyczne zastosowanie techniki automatów komórkowych – 10 h

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 15 godz
Wykonanie projektu 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa równa się ocenie średniej arytmetycznej ocen z kolejnych terminów zaliczeń ćwiczeń projektowych.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Zalecane wcześniejsze osiągnięcie założonych modułowych efektów kształcenia z przedmiotów:

  • Programowanie proceduralne,
  • Programowanie obiektowe I,
  • Programowanie obiektowe II,
  • Techniki internetowe
Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  • K. Kułakowski, Automaty komórkowe, OEN AGH (2000)
  • S. Wolfram, A New Kind of Science, Wolfram Media (2002)
  • A. Ilachinski, Cellular Automata – A Discrete Universe, Word Scientific (2002)
  • S. Wolfram, Cellular Automata and Complexity, Addison-Wesley (1994)
  • H. Gutowith (red.), Cellular Automata – Theory and Experiment , MIT/North-Holland (1990)
  • M. Macucci (red.), Quantum Cellular Automata, Word Scientific (2006)
  • B.K. Chakrabarti, A. Chakraborti, A. Chatterjee (red.), Econophysics and Sociophysics – Trends and Perspectives, Wiley-VCH (2006)
  • B. Chophard, M. Droz, Cellular Automata Modeling of Physical Systems, Cambridge University Press (1998)
  • A.-L. Barabasi, H.E, Stanley, Fractal Concepts in Surface Growth, Cambridge University Press (1995)
  • D. Stauffer i inni, Biology, Sociology, Geology by Computational Physicists, Elsevier (2006)
  • D. Stauffer, A. Aharony, Introduction to Percolation Theory, Taylor & Francis (2003)
  • D.P. Landau, K. Binder, A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics, Cambridge University Press (2005)
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:
  • K. Malarz, K. Kułakowski, M. Antoniuk, M. Grodecki, D. Stauffer
    Some new facts of Life
    Int. J. Mod. Phys. C 9 (3), 449 (1998)
  • K. Malarz, M. Sitarz, P. Gronek, A. Dydejczyk
    Size of the stable population in the Penna bit-string model of biological aging
    Lect. Notes Comput. Sc. 3037, 638 (2004)
  • K. Malarz, M. Zborek, B. Wróbel
    Curie temperatures for the Ising model on Archimedean lattices
    TASK Quarterly 9 (4), 475 (2005)
  • R. Kosturek, K. Malarz
    New cellular automaton designed to simulate epitaxial films growth
    Physica A 345 (3-4), 538 (2005)
  • K. Malarz, D. Stauffer, K. Kułakowski
    Bonabeau model on a fully connected graph
    Eur. Phys. J. B 50 (1-2), 195 (2006)
  • F. W. S. Lima, K. Malarz
    Majority-vote model on (3,4,6,4) and (3^4,6) Archimedean lattices
    Int. J. Mod. Phys. C 17 (9), 1273 (2006)
  • K. Malarz
    The risk of extinction––the mutational meltdown or the overpopulation
    Theory Biosci. 125 (2), 147 (2007)
  • K. Malarz, K. Kułakowski
    The Sznajd dynamics on a directed clustered network
    Acta Phys. Pol. A 114 (3), 581 (2008)
  • M. J. Krawczyk, K. Malarz, R. Korff and K. Kułakowski
    Communication and trust in the bounded confidence model
    Lect. Notes Artif. Int. 6421, 90 (2010)
  • K. Malarz, K. Kułakowski
    Indifferents as an interface between Contra and Pro
    Acta Phys. Pol. A 117 (4), 695 (2010)
  • J. C. Santos, F. W. S. Lima, K. Malarz
    Majority-vote model on triangular, honeycomb and Kagome lattices
    Physica A 390 (2), 359 (2011)
  • K. Malarz, R. Korff, K. Kułakowski
    Norm breaking in a queue––athermal phase transition
    Int. J. Mod. Phys. C 22 (7), 719 (2011)
  • K. Malarz, M. J. Krawczyk, K. Kułakowski
    Influence of long-range interactions on strategy selection in crowd
    Acta Phys. Pol. B Proc. Suppl. 7 (2), 371 (2014)
  • P. Gawroński, K. Malarz, M. J. Krawczyk, J. Malinowski, A. Kupczak, W. Sikora, K. Kułakowski, J. Wąs, J. Kantelhardt
    Strategies in crowd and crowd structure
    Acta Phys. Pol. A 123 (3), 522 (2013)
  • K. Malarz, A. Kowalska-Styczeń, K. Kułakowski
    The working group performance modeled by a bi-layer cellular automaton
    Simul. – Trans. Soc. Model. Simul. Int. 92 (2), 179 (2016)
  • A. Kowalska-Styczeń, K. Malarz, K. Paradowski
    Model of knowledge transfer within an organisation
    JASSS – J. Artif. Soc. S. 21 (2), 3 (2018)
  • A. Kowalska-Styczeń, K. Malarz, K. Paradowski
    Searching for effective and efficient way of knowledge transfer within an organization
    Proceedings of the 10th International Conference on Agents and Artificial Intelligence, Ed. by A. P. Rocha and J. van den Herik. Scitepress, 2018, 151–158
  • K. Paradowski, A. Kowalska-Styczeń, K. Malarz
    Influence of a range of interaction among agents on efficiency and effectiveness of knowledge transfer within an organisation
    Acta Phys. Pol. A 133 (6), 1470-1476 (2018)
Informacje dodatkowe:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

  • za każdą nieobecności na zajęciach projektowych student musi zrealizować dodatkowy projekt.

Zasady zaliczania zajęć projektowych:

  • podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Do tego dnia sudent musi oddać poprawnie zrealizowane oba regularne projekty wraz ze sprawozdaniami.
  • nadesłanie wszystkich poprawnie zrealizowanych regularnych projektów wraz ze sprawozdaniami przed końcem letniej sesji pozwala na uzyskanie zaliczenia ćwiczeń projektowych w pierwszym terminie poprawkowym.
  • nadesłanie wszystkich poprawnie zrealizowanych projektów regularnych wraz ze sprawozdaniami na tydzień przed końcem sesji jesiennej w danym semestrze pozwala na uzyskanie zaliczenia ćwiczeń projektowych w drugim terminie poprawkowym.
  • terminem nadsyłania dodatkowych projektów (wynikających z nieobecności na zajęciach bądź błędnej realizacji projektów regularnych) są dwa miesiące od przydzielenia tematu.