Informační analýza biologických systémů a signálů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra informačních a komunikačních technologií v lékařství

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. Základy fraktální a multifraktální analýzy.

10. Testování statistických hypotéz, neurčitost a riziko.

11. Parametry časové řady a jejich souvislosti. Úvod do deterministického chaosu.

12. Kódování a komprese biomedicínských dat.

13. Metody dolování dat.

14. 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.

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. 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:

Výukové materiály pro tento předmět jsou zveřejněny prostřednictvím e-learningového systému na adrese <a href="http://skolicka.fbmi.cvut.cz">http://skolicka.fbmi.cvut.cz</a>

[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:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: