Informační analýza biologických systémů a signálů

Přednášející:

Pavel Smrčka (gar.)

Cvičící:

Pavel Smrčka (gar.)

Anotace:

Informační entropie a její vlastnosti. Střední vzájemná informace. Spojitý a diskrétní komunikační kanál, kapacita komunikačního kanálu. Souvislost informační a termodynamické entropie. Princip maxima entropie. Organizace systémů. Vnější a vnitřní modely, metody identifikace systémů. Úvod do statistického rozhodování. Testování statistických hypotéz, neurčitost a riziko, Bayesovský přístup. Parametry časové řady a jejich souvislosti.

Požadavky:

Úspěšně vyřešená a obhájená samostatná zápočtová úloha.

Osnova přednášek:

1. Úvod do pravděpodobnosti a teorie informace. Informační entropie a její vlastnosti

2. Střední vzájemná informace a metody jejího výpočtu

3. Spojitý a diskrétní komunikační kanál, kapacita komunikačního kanálu

4. Souvislost informační a termodynamické entropie, fyzikální analogie

5. Princip maxima entropie. Organizace velkých systémů.

6. Vnější a vnitřní modely systémů, deterministické a stochastické modely.

7. Konečný automat - ostře deterministický, fuzzy a stochastický přístup.

8. Metody identifikace systémů z pohledu informační teorie

9.Úvod do statistického rozhodování.

10. Testování statistických hypotéz, neurčitost a riziko.

11. Bayesovský přístup.

12. Parametry časové řady a jejich souvislosti.

13. Kódování a komprese biomedicínských dat.

14. Metody dolování dat. Přehled současných center výzkumu v dané oblasti a aktuálních informačních zdrojů.

Osnova cvičení:

1.Praktické ukázky výpočtu informace a entropie časové řady

2.Algoritmy výpočtu střední vzájemné informace časových řad

3.Příklady komunikačních kanálů a odhadu jejich kapacity

4.Příklad deterministického a stochastického popisu biologického systému.

5. Příklady aplikace parametrických a neparametrických statistických testů.

6.Zadání samostatných úloh, časový plán řešení.^7. Experimentální srovnání vybraných algoritmů pro kompresi biosignálů.

8. Zadání samostatných úloh, časový plán řešení.

9. Analýza a návrh řešení zadaných úloh. Řešení zadané úlohy na počítači.

10.-13- Řešení zadané úlohy na počítači

14. Řešení zadané úlohy na počítači. Prezentace a kontrola výsledků.

Cíle studia:

Rozšíření systémového přístupu k analýze biologických

časových řad, propojení pojmů informace, entropie, systém,

signál. Pochopení vzájemných souvislostí a přehled

základních metod, prakticky aplikovatelných při moderním

číslicovém zpracování biologických dat.

Studijní materiály:

[1] Meloun a kol.: Kompendium statistického zpracování dat,

ACADEMIA Praha, 2001

[2] Doukhan et al.: Tudory and Applications of Long-Range

dependence, Birkhauser 2002

[3] Mackay D.: Information Theory. Cambridge University

Press 2000

[4] Sprott: Chaos and Time-Series Analysis. Oxford

University Press 2003

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinně volitelný předmět)
• Bakalářský studijní obor Biomedicínská informatika - prezenční (povinně volitelný předmět)