Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Automaty komórkowe
Tok studiów:
2018/2019
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_W03 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_W002 Zna przykładowe reguły automatów komórkowych umożliwiające symulację w różnych dziedzinach nauki IS2A_W06, IS2A_W05, IS2A_W03 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaimplementować wybrana prostą regułę automatu i na podstawie obserwacji określić klasę automatu. IS2A_U05, IS2A_U04 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_U002 Potrafi zaimplementować wybraną złożoną regułę automatu i zasymulować (zwizualizować) proces, który reguła imituje. IS2A_U05, IS2A_U04 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
M_U003 Potrafi w sposób zwarty opisać uzyskane wyniki symulacji odnieść je do zachowań rzeczywistych układów. IS2A_U01, IS2A_U04 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego zadania. IS2A_K02 Wykonanie projektu
M_K002 Potrafi w sposób kreatywny realizować wyznaczone cele. IS2A_K02 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 (34,6) 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) [arXiv:1310.8175]
  • 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
    [arXiv:1704.07589]
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 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) jest koniec jesiennej sesji egzaminacyjnej.