Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Mathematics in design of networks and systems
Course of study:
2019/2020
Code:
ITEI-2-203-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
ICT studies
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polski i Angielski
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr hab. inż, prof. AGH Chołda Piotr (cholda@agh.edu.pl)
Module summary

Podstawowe aspekty modelowania matematycznego odnoszące się do optymalizacji, algorytmiki oraz szyfrowania.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Potrafi krytycznie i twórczo podejść do zagadnienia projektowania sieci lub systemu. Umie samodzielnie sproblematyzować i zanalizować tego rodzaju zagadnienie, w tym realistycznie określić jego trudność. TEI2A_K03, TEI2A_K02, TEI2A_K01 Examination,
Project
Skills: he can
M_U001 Umie zinterpretować i wytłumaczyć w kontekście systemów i sieci ICT znaczenie podanego zadania optymalizacji. TEI2A_U02, TEI2A_U05 Execution of exercises,
Test
M_U002 Umie sformułować zadanie optymalizacji związane z zadanym problemem projektowania sieci. TEI2A_U02, TEI2A_U07, TEI2A_U05 Execution of exercises,
Test
M_U003 Potrafi samodzielnie uczyć się i posługiwać fachową literaturą anglojęzyczną, pozyskiwać informacje z baz danych zawierających materiały na temat projektowania i optymalizacji sieci oraz wyciągać z nich krytyczne opinie nt. faktycznych trudności dotyczących planowania systemów. TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U04, TEI2A_U05 Project
M_U004 Potrafi opracować szczegółową dokumentację wyników rozwiązywania zadania projektowania sieci/systemu TEI2A_U06, TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U03, TEI2A_U04, TEI2A_U05 Execution of a project,
Project
M_U005 Potrafi, zgodnie z przyjętymi wytycznymi i założeniami, zaprojektować wybrany system teleinformatyczny. TEI2A_U06, TEI2A_U02, TEI2A_U01, TEI2A_U05 Project
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Ma pogłębioną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie technik projektowania systemów od strony modelowania matematycznego i od strony biznesowej. TEI2A_W01, TEI2A_W02 Examination,
Test
M_W002 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą elementy teorii grafów, optymalizacji liniowej (programowanie LP, ILP, MILP), algebry i teorii liczb, niezbędne do projektowania systemów i sieci teleinformatycznych. TEI2A_W01, TEI2A_W04 Execution of exercises,
Examination,
Test
M_W003 Ma pogłębioną i uporządkowaną wiedzę w zakresie zoptymalizowanego projektowania wybranych sieci lub systemów teleinformatycznych i telekomunikacyjnych. TEI2A_W01 Test,
Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
54 30 24 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Potrafi krytycznie i twórczo podejść do zagadnienia projektowania sieci lub systemu. Umie samodzielnie sproblematyzować i zanalizować tego rodzaju zagadnienie, w tym realistycznie określić jego trudność. + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie zinterpretować i wytłumaczyć w kontekście systemów i sieci ICT znaczenie podanego zadania optymalizacji. - + - - - - - - - - -
M_U002 Umie sformułować zadanie optymalizacji związane z zadanym problemem projektowania sieci. - + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi samodzielnie uczyć się i posługiwać fachową literaturą anglojęzyczną, pozyskiwać informacje z baz danych zawierających materiały na temat projektowania i optymalizacji sieci oraz wyciągać z nich krytyczne opinie nt. faktycznych trudności dotyczących planowania systemów. - + - - - - - - - - -
M_U004 Potrafi opracować szczegółową dokumentację wyników rozwiązywania zadania projektowania sieci/systemu - + - - - - - - - - -
M_U005 Potrafi, zgodnie z przyjętymi wytycznymi i założeniami, zaprojektować wybrany system teleinformatyczny. - + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma pogłębioną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie technik projektowania systemów od strony modelowania matematycznego i od strony biznesowej. + + - - - - - - - - -
M_W002 Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą elementy teorii grafów, optymalizacji liniowej (programowanie LP, ILP, MILP), algebry i teorii liczb, niezbędne do projektowania systemów i sieci teleinformatycznych. + + - - - - - - - - -
M_W003 Ma pogłębioną i uporządkowaną wiedzę w zakresie zoptymalizowanego projektowania wybranych sieci lub systemów teleinformatycznych i telekomunikacyjnych. + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 120 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 54 h
Preparation for classes 24 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):
Zajęcia wykładowe obejmują 15 spotkań po 2 godz.

W ramach wykładu zostaną zaprezentowane następujące zagadnienia:

  1. Elementy teorii grafów i modelowania sieci.
  2. Optymalizacja kombinatoryczna w grafach (np. poszukiwanie najkrótszych ścieżek, poszukiwanie minimalnego drzewa rozpinającego).
  3. Programowanie liniowe i programowanie dyskretne.
  4. Złożoność obliczeniowa.
  5. Elementy algebry oraz teorii liczba w zastosowaniach związanych z kodowaniem i kryptografią.

Auditorium classes (24h):
Ćwiczenia będą odbywać się w pracowni komputerowej

Zakres ćwiczeń:

  1. Opis grafowy sieci.
  2. Zastosowania optymalizacji w projektowaniu sieci.
  3. Badanie złożoności algorytmicznej problemów.
  4. Użycie algebry i teorii liczb w teleinformatyce.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:
  1. Zaliczenie ćwiczeń jest uzyskiwane na podstawie następujących składników oceny: aktywność na ćwiczeniach, wyniki testów wejściowych, wyniki sprawdzianu końcowego.
  2. W przypadku nieuzyskania zaliczenia ćwiczeń w podstawowym terminie, pierwszy sprawdzian zaliczeniowy (z którego można otrzymać co najwyżej ocenę 3,0) przysługuje tylko osobom, które w ciągu semestru uzyskały co najmniej 60% punktów z testów wejściowych możliwych do uzyskania. Drugi sprawdzian zaliczeniowy (z którego można otrzymać co najwyżej ocenę 3,0) przysługuje wyłącznie osobom, które w ciągu semestru uzyskały co najmniej 30% przewidywanej ogólnej liczby punktów.
  3. Każdy student, który uzyska zaliczenie z ćwiczeń, automatycznie uzyskuje zaliczenie z wykładu.
  4. W przypadku wyliczania jakiejkolwiek oceny na podstawie uzyskanych punktów, stosuje się progi według §13, pkt. 1 Regulaminu Studiów.
Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:
  1. Do zaliczenia przedmiotu konieczne jest otrzymanie oceny co najmniej dostatecznej (3,0) z ćwiczeń i z egzaminu (egzamin obejmuje dwie części – pisemną z zadań oraz ustną – ze znajomości zagadnień teoretycznych; do zaliczenia przedmiotu niezbędne jest zaliczenie obu części).
  2. Do egzaminu można przystąpić tylko po uzyskaniu zaliczenia z ćwiczeń. Utrata terminu egzaminu z powodu wcześniejszego braku zaliczenia ćwiczeń jest traktowana jako nieusprawiedliwiona.
  3. Ocena końcowa jest obliczana jako średnia ważona ocen z ćwiczeń (waga 55%) oraz egzaminu (waga 45%).
  4. W przypadku wyliczania jakiejkolwiek oceny na podstawie średniej ważonej innych ocen stosuje się takie same progi jak zdefiniowane w §27, pkt. 4 Regulaminu Studiów.
Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Brak obecności na ćwiczeniach pociąga za sobą konsekwencje w postaci nieuzyskania odpowiednich punktów (aktywność oraz testy wejściówkowe). Zaległości merytoryczne mogą zostać przez studenta wyrównane w wyniku samodzielnego wykonania odpowiednich zadań.

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z podstaw statystyki matematycznej, rachunku prawdopodobieństwa, metod analizowania sieci oraz systemów teleinformatycznych.

Recommended literature and teaching resources:
  1. Poompat Saengudomlert, Optimization for Communications and Networks, CRC Press/Science Publishers, Boca Raton, FL, 2012.
  2. Alexander A. Stepanov, Daniel E. Rose, From Mathematics to Generic Programming, Addison-Wesley, Upper Saddle River, NJ, 2015.
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. Andrzej Kamisiński, Piotr Chołda, Andrzej Jajszczyk, Assessing the Structural Complexity of Computer and Communication Networks, ACM Computing Surveys, vol. 47, no. 4, art. 66, June 2015.
  2. Mirosław Kantor, Piotr Chołda, Andrzej Jajszczyk, LCR solution for performance and cost-efficient inter-domain traffic distribution, Telecommunication Systems, vol. 52, no. 2, Feb. 2013.
  3. Piotr Boryło, Piotr Chołda, Jerzy Domżał, Piotr Jaglarz, Piotr Jurkiewicz, Artur Lasoń, Marcin Niemiec, Michał Rzepka, Grzegorz Rzym, Robert Wójcik, SDNRoute: Integrated System Supporting Routing in Software Defined Networks, Proc. 19th International Conference on Transparent Optical Networks, 2–6 July 2017, Girona, Spain.
Additional information:

Zajęcia są prowadzone z wykorzystaniem innowacyjnych metod dydaktycznych opracowanych w projekcie POWR.03.04.00-00-D002/16, realizowanym w latach 2017-2019 na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji w ramach Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój 2014-2020.