Moderní fyzika pro výpočetní techniku a kybernetiku

Předmět je náhradou za:

Moderní fyzika pro kybernetiku (X02MFK)

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Předmět rozebírá problémy a pojmy z hraničních oblastí mezi fyzikou, výpočetní technikou, informatikou a kybernetikou. Zdůrazňuje živé fyzikální souvislosti pojmu informace. Klíčová slova: deterministický chaos, fraktály, matematická logika, kvantové jevy, kvantové počítání, entropie, informace, samoorganizace, život.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Problémy na styku fyziky, informatiky, počítání a kybernetiky

2. Dynamické systémy, konzervativní a disipativní

3. Analytické metody mechaniky, kanonické souřadnice

4. Deterministický chaos, nepredikovatelnost, základní pojmy, atraktory

5. Fraktály v matematice a v přírodě, neceločíselné dimenze

6. Axiomatická výstavba matematiky, její meze (Gödel)

7. Základní pojmy kvantové teorie, kvantová struktura látek

8. Kvantová teorie měření, její informační aspekty

9. „Kvantové počítání “, možnosti a perspektivy

10. Entropie ve fyzice a v teorii informace

11. Disipace energie při počítání. „Maxwellův démon“

12. Počítání jako přírodní proces, informace jako fyzikální pojem

13. Otevřené systémy, samoorganizace, struktury, složitost

14. Synergetika, možnost života, evoluce

Osnova cvičení:

1. Příklady dynamických systémů ve vědě a v technice

2. Lagrangerovy a Hamiltonovy rovnice

3. Chaotické systémy, konkrétní příklady

4. Počítačové obrazy fraktálů

5. Reálná čísla, množiny, matematika a věda

6. Algoritmická nahodilost a její souvislosti

7. Příklady kvantových jevů

8. Řešení vybraných úloh kvantové fyziky

9. Kvantové paradoxy, interpretace

10. Entropie a její různé souvislosti

11. Szilardův „dobře informovaný tepelný stroj“, diskuse

12. Simulace „života na okraji chaosu“, umělý život

13. Informace jako fyzikální pojem

14. Perspektivy

Cíle studia:

Studijní materiály:

[1] Doporučené přehledné články z odborné literatury

[2] Horák, J., Krlín, L.: Deterministický chaos. Academica, Praha 1996

[3] Zurek, W. H. (Ed.): Complexity, Entropy and the Physics of Information. Addison- Wesley, 1990

[4] Schuster, H. G.: Deterministic chaos (An Introduction). Weinheim, 1988

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+4

Typ cvičení: s

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Biomedicínské inženýrství - inženýrský blok (volitelný předmět odborný)
• Biomedicínské inženýrství - inženýrský blok (volitelný předmět odborný)