Detail předmětu

Bionika

FEKT-MBNKAk. rok: 2009/2010

Předmět poskytuje technický a systémový pohled na biologické systémy. Bionika - základní pojmy a principy. Lidský organismus jako systém, regulace živých organismů. Informační a řídicí subsystém lidského organismu. Základy genetiky, genetické algoritmy (GA). Nervová soustava: elektrické vlastnosti, měření kvality činnosti nervové soustavy (EEG), fuzzy množiny. Vstupní a výstupní jednotky: smyslové orgány, motorické jednotky. Sluch: principy činnosti, měření kvality činnosti, náhrady. Zrak: principy činnosti, měření kvality činnosti, náhrady. Kosterní svalstvo: principy a měření kvality činnosti (EMG). Kardiovaskulární systém: hemodynamika, elektrické vlastnosti, EKG.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Základní schopnost technicky interpretovat stavbu a činnost částí lidského organismu. Schopnost měřit a interpretovat základní projevy lidského organismu (EKG, EEG, sluchově evokované potenciály, EMG, atd.)

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Účelem kurzu je poskytnout studentům základní technickou interpretaci složení a funkce jednotlivých systémů lidského organismu a tu využít jednak pro inspiraci při řešení technických problémů (genetické algoritmy, umělé neuronové sítě, analýza vizuální scény, atd), jednak pro volbu správné metodiky měření vlastností a stavu popisovaných systémů, resp. jejich náhrad.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Doporučená literatura

The Biomedical Engineering Handbook. J.D. Bronzino (ed.) Boca Raton, CRC Press 1995. (EN)
Šnorek, M.: Neuronové sítě a neuropočítače. Skripta ČVUT Praha, 2002 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-BEI , 1. ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Bionika, základná pojmy, témata, cíle, principy. Substitutivní medicína, biomateriály, návrh umělých orgánů.
Lidský organismus jako systém. Adaptace a homeostáze. Principy homeostatického řízení. Příklady regulace vnitřního prostředí.
Informační a řídicí systém člověka. Genetický systém. Základy genetiky.
Genetické algoritmy.
Fyziologický systém. Nervová soustava. Elektrofyziologie nervového systému, měření kvality činnosti nervové soustavy.
Umělé neuronové sítě (UNS), vztah NS a UNS.
Úvod do umělé inteligence. Fuzzy množiny a relace, modelování přibližného usuzování.
Metody shlukové analýzy.
Smyslové systémy. Sluchový systém, fyzikální vlastnosti lidského sluchu, měření kvality sluchu. Kochleární protézy.
Zrakový systém, odezvy oka na různé uspořádání vizuální scény, měření kvality zraku, umělé náhrady.
Kosterní svaly, základy fyziologie, měření kvality svalové aktivity.
Systém látkové výměny. Kardiovaskulární systém. Elektrické a mechanické procesy na srdci. Měření kvality srdeční činnosti.
Signály EKG.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Hrubeš

Osnova

Genetické algoritmy,
Řešení projektu zaměřeného na genetické algoritmy.
Neuronové sítě
Řešení projektu zaměřeného na neuronové sítě.
Fuzzy inference.
Řešení projektu zaměřeného na fuzzy inferenci.
Shluková analýza.
Řešení projektu zaměřeného na shlukovou analýzu.