Electrical Engineering and Computer Science

Transkript

1 Electrical Engineering and Computer Science Bakalářský studijní program Žádost o akreditaci ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta elektrotechnická

2 řešitelský tým doc. Ing. Jakovenko Jiří, Ph.D. doc. Ing. Svoboda Tomáš, Ph.D., doc. Dr. Kyncl Jan, doc. Mgr. Habala Petr, Ph.D., Ing. Vítek Stanislav, Ph.D., RNDr. Ilona Ali Bláhová, Ph.D.

3 Obsah 1. Žádost o akreditaci v anglickém jazyce 2. A Žádost o akreditaci 3. B Charakteristika studijního programu 4. Tabulka předmětů studijního plánu 5. C Pravidla pro vytváření studijních plánů SP a návrh témat prací 6. D Charakteristiky studijních předmětů 7. E Personální zabezpečení studijního programu souhrnné údaje 8. F Související vědecká, výzkumná, vývojová a další tvůrčí činnost 9. G Personální zabezpečení přednášející 10. Schválení VR-FEL

4 Vážená paní prof. PhDr. Vladimíra Dvořáková, CSc. Předsedkyně Akreditační komise MŠMT ČR Karmelitská Praha 1 V Praze dne... Č.j.: /../.. Vážená paní předsedkyně, v příloze zasíláme žádost Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze o schválení akreditace bakalářského studijního programu Electrical Engineering and Computer Science, vyučovaného v prezenční formě studia v anglickém jazyce. Zaručuji se, že jsou splněny požadavky pro akreditaci studijního programu s výukou v cizím jazyce, platné od : 1. obsah studijního oboru v cizím jazyce je totožný s příslušným akreditovaným studijním oborem v češtině; 2. jsou zajištěny případné změny ve vnitřních předpisech vysoké školy /fakulty ve vztahu k výuce studijního programu / studijního oboru v cizím jazyce; 3. jsou vytvořeny specifické podmínky pro přijímání ke studiu; 4. je zajištěna odborná praxe v cizím jazyce, pokud je součástí studijního programu; 5. jsou zajištěny zkoušky, státní závěrečné zkoušky nebo státní doktorské zkoušky v cizím jazyce; 6. bakalářské práce, diplomové práce nebo disertační práce budou v cizím jazyce, včetně zajištění oponentských posudků v cizím jazyce; 7. jsou zajištěny informace o studijních dokladech, evidenci a další administrativě studujících v cizím jazyce; 8. je zajištěno zveřejňování přehledu přednášek v cizím jazyce; 9. přednášející a další vyučující, kteří se budou podílet na zajištění přednášek, seminářů a dalších forem výuky v cizím jazyce jsou vybaveni dostatečnými jazykovými schopnostmi (složili státní jazykovou zkoušku z příslušného cizího jazyka, absolvovali dlouhodobé zahraniční pobyty, přednášejí a aktivně se účastní konferencí v příslušném jazyce apod.); 10. je zajištěno jednání v daném jazyce na studijním oddělení a příslušných odborných útvarech vysoké školy /fakulty (katedry, ústavy apod.); 11. je zajištěn odpovídající software u výpočetní techniky; 12. je zajištěna odborná literatura v daném jazyce. Poznámka: Výukou v cizím jazyce se myslí výuka v plném rozsahu studijního programu, nikoliv výuka vybraných jednotlivých předmětů nebo jejich částí v cizím jazyce akreditovaného studijního programu. S pozdravem

5 A Žádost o akreditaci / rozšíření nebo prodloužení doby platnosti akreditace bakalářského / magisterského stud. programu Vysoká škola ČVUT v Praze Součást vysoké školy Fakulta elektrotechnická (FEL) STUDPROG st. doba titul Název studijního programu Electrical Engineering and Computer Science 3r. Bc. Původní název SP platnost předchozí akreditace Typ žádosti udělení akreditace prodloužení akreditace druh rozšíření Typ studijního programu bakalářský magisterský navazující magisterský rigorózní Forma studia prezenční kombinovaná distanční řízení KKOV Názvy studijních oborů Studijní program se nedělí na studijní obory Adresa www stránky jméno a heslo k přístupu na www Schváleno VR /UR /AR Dne FEL - VR podpis rektora datum Kontaktní osoba doc. Ing. Jakovenko Jiří, Ph.D. jakovenk@fel.cvut.cz

6 Ba Charakteristika studijního programu a jeho oborů, pokud se na obory člení Vysoká škola ČVUT v Praze Součást vysoké školy Fakulta elektrotechnická (FEL) Název studijního programu Electrical Engineering and Computer Science Název studijního oboru nedělí se na obory Garant studijního oboru doc. Ing. Jiří Jakovenko, Ph.D. Zaměření na přípravu k výkonu ne regulovaného povolání Charakteristika studijního oboru (studijního programu) The EECS is a bachelor program taught in English designed to provide undergraduate students with quality education, graduates will be prepared for master s degree studies at universities in the Czech Republic as well as abroad. Combining Electrical Engineering (EE) and Computer Science (CS) in one joint program has been motivated by a strong demand for interdisciplinary experts in information technologies, computer science and electrical engineering. Graduates from this EECS program will have a competitive advantage compared to students from traditional EE or CS study programs. EECS program integrates theoretical and practical training and cross- and transdisciplinary aspects into a 3 year program. During the first two years students study a common core of fundamental subjects. Starting from the second year, students begin shaping their profile by choosing from a variety of courses. Possible profiles may include Power Engineering, Electronics and Communications, Embedded Systems, Computer Engineering, and Automatic Control. Profil absolventa studijního oboru (studijního programu) & cíle studia EECS graduates get wide and very versatile theoretical preparation in fundamental engineering disciplines such as both discrete and continuous mathematics, physics, algorithms, and programming. The overall aim of the EECS study program is to enable students to select from a variety of career options. Graduates become proficient in electrical engineering, power engineering with extended knowledge of economics and management, software and embedded systems development, computer science, and information technologies. High flexibility of EECS program allows students to configure their own study profile. EECS graduates will be able to start a career not only in industry but also continue in master degree programs at CTU FEE and worldwide. Students focusing on CS will learn one high-level and one low-level programming language and will be trained in algorithms and problem solving. Students will also get familiarized with computer hardware elements. They will learn about automatic control, digital signals, and communication. A graduate of the program will be able to control electronic devices by programming, including reading data, analyzing them thoroughly and designing a control or decision making algorithm. Students focusing on EE will be prepared for a broad range of tasks, starting from a simple electronic circuit design and measurement, to advanced embedded system design and microprocessor programing, as well as knowledge of power engineering, electric drives and electrical distribution and power transmission systems. Student will learn fundamentals of electromagnetic field theory, principles of operation of electron devices, properties and types of materials and technologies for electrical engineering. Students will get acquainted with microcontroller programing, processing of continuous and discrete-time signals, design of analogue and digital filters. Charakteristika změn od předchozí akreditace (jen v případě prodloužení platnosti akreditace) Počet přijímaných uchazečů ke studiu v akademickém roce 100

7 Bb Prostorové, informační a přístrojové zabezpečení studijního programu Vysoká škola ČVUT v Praze Součást vysoké školy Fakulta elektrotechnická (FEL) Název studijního programu Electrical Engineering and Computer Science Název studijního oboru nedělí se na obory Místo uskutečňování studijního oboru Prostorové zabezpečení studijního programu Budova ve vlastnictví VŠ ano Budova v nájmu doba platnosti nájmu Informační a přístrojové zabezpečení studijního programu

8 Povinný Povinně volitelný Volitelný 1. semestr 2. semestr 3. semestr 4. semestr 5. semestr 6. semestr 4+2 Linear Algebra 8 credits 4+2 Differential Equations and Numerical Methods 7 credits 4+2 Probability and Statistics 7 credits 2+2 Embedded Systems Design 6 credits Project 10 credits 4+2 Calculus I 7 credits 4+2 Calculus II 7 credits 2+2 Fundamentals of Electrical Circuits 5 credits 2+2 Electron Devices 5 credits Bachelor Thesis 20 credits 3+1 Discrete Mathematics and Graphs 5 credits 4+3 Physics 1 8 credits 2+3 Physics 2 6 credits (EE) 3+2 Electric Machinery and Apparatuses 5 credits (CS) 4+2 Automatic Control 7 credits (EE) 2+2 Power engineering 2 6 credits (CS/EE) 2+2 Computer Architectures 6 credits 2+2 Algorithms and Programming I 6 credits 2+2 Algorithms and Programming II 6 credits (EE) 4+2 Electrical Measurements 6 credits (CS) 2+2 Algorithm Development and Programmming in C 5 credits (EE) 2+2 Materials for Electrical Engineering 5 credits (CS) 2+2 Cybernetics and Artificial Intelligence 5 credits (EE/CS) Computer and Communication Networks 6 credits (CS) Pattern Recognition and Machine Learning 6 credits 2+2 Business Economics 4 credits Safety in Electrical Engineering 1 0 ECTS-credits 0+4 Mathematical Applications 4 credits credits credits (EE) Electromagentic Filed Theory credits 30 (CS) Computer Systems Structures credits 29 (EE) 2+2 Power engineering 1 5 credits (CS/EE) 2+2 Signal Theory 5 credits 8-9 credits 6 credits credits

9 C Pravidla pro vytváření studijních plánů SP (oboru) a návrh témat prací Vysoká škola ČVUT v Praze Součást vysoké školy Fakulta elektrotechnická (FEL) Název studijního programu Electrical Engineering and Computer Science Název studijního oboru nedělí se na obory Název předmětu rozsah způsob zák. druh před. přednášející dop. roč. Linear Algebra 4p+2s z, zk p Dr. Vivi 1/1 Calculus 1 4p+2s z, zk p Dr. Vivi 1/1 doc. Habala Discrete Mathematics and Graphs 3p+1s z, zk p doc. Demlová 1/1 Algorithms and Programming 1 2p+2s z, zk p doc. Svoboda 1/1 Ing. Pošík Safety in Electrical Engineering p 1/1 Differential Equations and Numerical 4p+2s z, zk p doc. Habala 1/2 Methods Calculus 2 4p+2s z, zk p Dr. Vivi 1/2 Physics 1 4p+3s z, zk p Prof. Pekárek 1/2 Ing. Jíra Algorithms and Programming 2 2p+2s z, zk p RNDr. Genyk- 1/2 Berezovskyj RNDr. Průša Mathematical Applications 0p+4s z p doc. Kyncl 1/2 Probability and Statistics 4p+2s z, zk p RNDr. Helisová 2/3 Fundamentals of Electrical Circuits 2p+2s z, zk p Ing. Máša 2/3 Physics 2 2p+3s z, zk p prof. Pekárek 2/3 Ing. Jíra Electrical Measurements 4p+2l z, zk pv prof. Ripka 2/3 Algorithm Development and 2p+2s z, zk pv Ing. Zděnek 2/3 Programming in C Electromagnetic Field Theory 3p+2s z, zk pv prof. Škvor 2/3 Computer Systems Structures 3p+2l z, zk pv Ing. Šusta 2/3 Embedded Systems Design 2p+2l z, zk p Ing. Janíček 2/4 Electron Devices 2p+2l z, zk p prof. Hazdra 2/4 Electric Machinery and Apparatuses 3p+2l z, zk pv doc. Mindl 2/4 doc. Pivoňka Automatic Control 4p+2l z, zk pv doc. Hromčík 2/4 Materials for Electrical Engineering 2p+2l z, zk pv doc. Mach 2/4 Ing. Sedláček Cybernetics and Artificial 2p+2s z, zk pv Ing. Novák 2/4 Intelligence Ing. Rollo Power Engineering 1 2p+2l z, zk pv Ing. Procházka 2/4 Signal Theory 2p+2s z, zk pv prof. Sovka 2/4 Ing. Fliegel Project 2p+8s z p doc. Knapek 3/5 Ing. Jandera Power Engineering 2 2p+2s z, zk pv Ing. Švec 3/5 prof. Tlustý Computer Architectures 2p+2s z, zk pv Ing. Píša 3/5 Computer and Communication 2p+2s z, zk pv doc. Boháč 3/5 Networks Pattern Recognition and Machine 2p+2s z, zk pv prof. Matas 3/5 Learning Business economics 2p+2s kz p prof. Starý Ing. Podivínský 3/6

10 Obsah a rozsah SZZk Systems of linear equations: Theory, popular algorithms. Fundamentals of numerical mathematics. Linear ordinary differential equations and systems of linear ordinary differential equations. Cardinality of sets. Binary relations, operations modulo n. Foundations of Graph Theory. Probability distributions, the Bayes theorem, parameter estimates. Kinematics and dynamics. Equation of motion. Motion in the field of central force. Simple harmonic motion, damped and forced oscillations. Introduction to the mechanics of fluids. Fundamentals of theory of relativity. Physical fields. Thermodynamics. Fundamentals of waves theory. Geometrical and wave optics. Introduction to quantum mechanics. Lasers. Fundamentals of nuclear physics. Classification of signal, continuous and discrete time signals, systems and electrical circuits, method of analysis, basic laws and theorems. Sampling and interpolation. Filter design. Random variable. Basic laws in the electromagnetic field. Wave equation. Transmission lines. Waves at planar interfaces. Materials for electrical engineering, printed circuit boards. Magnetic circuits. Properties of semiconductors, active and passive semiconductors devices, optoelectronic devices, logical gates and memories, power semiconductor devices. Combinational and sequential circuits, logic functions and description, examples of realization, design methodology. Programmable logic circuits, gate arrays. Architecture, structure and organization of computers and its subsystems, microcontroller architecture and data busses, communication protocols, peripherals, AD/DA converters, memories. Devices measuring electric current, voltage and power, frequency and phase difference and basic parameters of passive elements (resistance, inductivity, capacity). Device errors and measurement uncertainty. AD and DA convertors. Multimeters, osciloscopes. Properties of semiconductors and semiconductor structures (P N junction, Metal Semiconductor junction, heterojunctions, Metal Insulator Semiconductor structure), passive electronic devices (structures, properties, models and applications). Active electronic devices (transistors MOSFET, BJT, JFET), power semiconductor devices, optoelectronic devices, logical gates and memories - principles, structures, characteristics, models and applications. Microcontroller data buses for peripheral and smart sensors communication. Principles, characteristics and application of buses, communication protocols. Microcontrollers in power applications, intelligent displays, AD/DA converters, memories, RFID, smart sensors, modern data storage, wireless transmissions. Combinational circuits, sequential circuits, functions, description, examples of realization, design methodology. Programmable logic circuits, gate arrays, VHDL, application of microprogrammable machine and microprocessor system in logic functions. Methods for noise suppresion. Problems solving by search. Discuss time and memory complexity. Suggest an appropriate data structure when implementing it. Design an algorithm for anomaly detection - think about a scratches in an audio signal. Transformers, principle and arrangements, features and characteristics. Basic operating conditions, parallel operation, winding connections. Rotating AC and DC machines, their principles and arrangements, characteristics, practical use. Electrical switching apparatus operational principles. Switching theory. Switch and switching circuit interaction. Switching arc basic characteristics. Short circuits breaking. Protecting apparatus for low voltage networks. Power plants and substations devices overview and impact of their operation on the environment. High voltage measuring techniques, insulation systems, their dielectric strength and diagnostics, insulation coordination, electrical discharges types, high voltage measurement. Distribution system components, mechanical and electrical parameters, voltage drops and power losses, network

11 steady state solving, system dimensioning with respect to the steady state. Cables and overhead power lines. Distribution system failure states, system dimensioning, protection, dimensioning and grounding. Protection against overvoltage in the LV system. Electrical stations. Problems solving by search. Think about planning a path in a map or flying altitude. Discuss time and memory complexity. Suggest an appropriate data structure when implementing it. Design an algorithm for anomaly detection - think about a scratches in an audio signal. Design an algorithm for document classification - think about spam/ham detection. Design a control algorithm for a dynamic system. Think about a boat on a sea, flying quadcopter, or a segway vehicle. Consider system actuators and sensors measuring state of the system. Požadavky na přijímací řízení Knowledge of high school mathematics and physics. Další povinnosti / odborná praxe Návrh témat prací a obhájené práce 1. 3D Point Cloud Registration, Experimental Comparison and Fusing Range and Visual Data Replicate the registration experiments on large dataset with the Normal Distribution Transform (NDT) method. If proved applicable, use the Iterative Closest Point method for refining the results. Identify the performance limits of the tested algorithms. Propose a method that would make use of visual information. Assume known calibration between the imagery and range sensor. 2. Probabilistic Approach to Landmark Management in Visual Odometry Propose a robust point-based algorithm for visual odometry on a mobile outdoor robot. Focus on the problem of tracking landmarks. The new algorithm should mitigate the scale drift in long sequences. Implement the solution as a node in ROS (Robot Operating System) and integrate it into the system runing on the mobile robot. Validate on real data from several scenes. 3. High Voltage Divider Design The accuracy of high voltage measurements of switching and atmospheric pulses is strongly depended on the proper input voltage divider frequency response. The next possible improvement is to reconstruct the input signal using numerical methods. The aim of the bachelor thesis is to get familiar with respective parts of electrical engineering and numerical methods, design, build and test the model of a voltage divider as well as numerical algorithms for the input voltage reconstruction. Methods for Short Circuit Currents Indication in Distribution Systems 4. Optimization of distance protection settings by utilizing measurement of parameters of power lines 110 kv The thesis describes ways of protecting power lines on voltage level 110 kv and it mainly deals with the principle of function of distance protection. Parameters of those lines and equations for their calculation are described in the context of using distance protections. Furthermore, a way of measuring those power lines parameters is described. The thesis also contains calculation of specific power line and processed results of measuring those parameters. Finally, these values are compared and benefits of measurement of these parameters for distance protection are evaluated. 5. The Influence of MV and HV cable networks on TS and DS operation The thesis deals with influences of cable circuits on the operation of transmission and distribution systems (TS, DS). The theoretical part of the thesis focuses on the description of the voltage regulation in the TS and DS, the description of legislation in the field of the voltage regulation and the reactive power. The practical part of the thesis focuses on the evaluation of the rules being applicable to the voltage regulation in selected areas of a distribution system and the compliance with them. Another goal of this work consists in the evaluation of economic benefits of the reactive power compensation either implemented into the TS or DS using measured and calculated values.

12 6. Automation of subjective image quality assessment Give an overview of recommendations for subjective evaluation of image quality. Propose a system for automated collection of scores from observers and subsequent statistical evaluation of the results. Design and implement framework for continuous evaluation of video quality by a group of observers. 7. List of neighboring stations for handover in mobile networks Give an overview of the methods of creating the list of neighbouring stations (Neighbour Cell List) in mobile networks. Compare different ways of making this list, and the possibility of distribution between user devices in terms of performance implementations in LTE-A networks. Compare the influence of different ways of listing the various network parameters such as time spent scanning, the amount of overhead information needed to compile the list, etc. 8. Coding of multimedia data at low bit-rates Propose an algorithm for multimedia content at extremely low bit-rates. It is expected that algorithm will be used in future application like mobile assistive devices for visually impaired people. Návaznost na předchozí studijní program (podmínky z hlediska příbuznosti oborů)

13 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Linear Algebra Typ předmětu povinný doporučený ročník / semestr 1/1 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 4p+2s kreditů 8 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, semináře Další požadavky na studenta Vyučující Paola Vivi, Ph.D. Stručná anotace předmětu The course covers standard basics of matrix calculus (determinants, inverse matrix) and linear algebra (basis, dimension, inner product spaces, linear transformations) including eigenvalues and eigenvectors. Matrix similarity, orthogonal bases, and bilinear and quadratic forms are also covered. Lectures 1. Polynomials. Introduction to systems of linear equations and Gauss elimination method. 2. Linear spaces, linear dependence and independence. 3. Basis, dimension, coordinates of vectors. 4. Matrices: operations, rank, transpose. 5. Determinant and inverse of a matrix. 6. Structure of solutions of systems of linear equations. Frobenius Theorem. 7. Linear mappings. Matrix of a linear mapping. 8. Free vectors. Dot product and cross product. 9. Lines and planes in 3-dimensional real space. 10. Eigenvalues and eigenvectors of matrices and linear mappings. 11. Similarity of matrices, matrices similar to diagonal matrices. 12. Euclidean space, orthogonalization, orthonormal basis. Fourier basis. 13. Introduction to bilinear and quadratic forms. 14. Reserve. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. P. Pták: Introduction to Linear Algebra. ČVUT, Praha, P. Pták: Introduction to Linear Algebra. ČVUT, Praha, ftp://math.feld.cvut.cz/pub/krajnik/vyuka/ua/linalgeb.pdf

14 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Calculus I Typ předmětu p doporučený ročník / semestr 1/1 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 4p+2s kreditů 7 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, semináře Další požadavky na studenta Vyučující doc. Mgr. Petr Habala, Ph.D., Paola Vivi, Ph.D. Stručná anotace předmětu It is an introductory course to calculus of functions of one variable. It starts with limit and continuity of functions, derivative and its geometrical meaning and properties, graphing of functions. Then it covers indefinite integral, basic integration methods and integrating rational functions, definite integral and its applications. It concludes with introduction to Taylor series. Lectures 1. The real line, elementary functions and their graphs, shifting and scaling. 2. Limits and continuity, tangent, velocity, rate of change. 3. Derivative of functions, properties and applications. 4. Mean value theorem, L'Hospital's rule. 5. Higher derivatives, Taylor polynomial. 6. Local and global extrema, graphing of functions. 7. Indefinite integral, basic integration methods. 8. Integration of rational functions, more techniques of integration. 9. Definite integral, definition and properties, Fundamental Theorems of Calculus. 10. Improper integrals, tests for convergence. Mean value Theorem for integrals, applications. 11. Sequences of real numbers, numerical series, tests for convergence. 12. Power series, uniform convergence, the Weierstrass test. 13. Taylor and Maclaurin series. 14. Reserve. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. M. Demlová, J. Hamhalter: Calculus I. ČVUT Praha, P. Pták: Calculus II. ČVUT Praha, 1997.

15 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Discrete Mathematics and Graphs Typ předmětu p doporučený ročník / semestr 1/1 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 3p+1s kreditů 5 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, semináře Další požadavky na studenta Vyučující prof. RNDr. Marie Demlová, CSc. Stručná anotace předmětu The aim of the course is to introduce students to fundamentals of Discrete Mathematics with focus on electrical engineering. The content of the course covers fundamentals of propositional and predicate logic, infinite sets with focus on the notion of cardinality of sets, binary relations with focus on equivalences and partial orderings; integers, relation modulo; algebraic structures including Boolean algebras. Further, the course covers basics of the Theory of Graphs. Syllabus (lectures): 1. Foundation of Propositional logic, Boolean calculus 2. Foundation of Predicate logic, quantifiers, interpretation. 3. Sets, cardinality of sets, countable and uncountable sets. 4. Binary relations on a set, equivalence relation, partial order. 5. Integers, Euclid (extended) algorithms. 6. Relation modulo n, congruence classes Zn and operations on Zn. 7. Algebraic operations, semigroups, groups. 8. Sets together with two binary operations, Boolean algebras. 9. Rings of congruence classes Zn, fields Zp. 10. Undirected graphs, trees and spanning trees. 11. Directed graphs, strong connectivity and acyclic graphs. 12. Euler graphs and Hamiltonian graphs, coloring. 13. Combinatorics. 14. Back-up class. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Lindsay N. Childs: A Concrete Introduction to Higher Algebra, Springer; 3rd edition (November 26, 2008), ISBN-10: Richard Johnsonbaugh: Discrete Mathematics, Prentice Hall, 4th edition (1997), ISBN

16 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Algorithms and Programming I Typ předmětu p doporučený ročník / semestr 1/1 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 2p+2s kreditů 6 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, semináře Další požadavky na studenta Vyučující doc. Ing. Tomáš Svoboda, Ph.D., Ing. Petr Pošík, Ph.D. Ing. Jan Faigl, Ph.D. Stručná anotace předmětu The course focuses on understanding and mastering basic design principles of algorithms. It develop data abstraction coupled with the essential programming patterns. The emphasis is on creating readable and reusable programs. Syllabus Introduction and course organization, evolution of programming languages. Algorithm design, the way of writing, flowcharts. Structure of a computer program. Problem decomposition. Variables, expressions, basic data types and their representation. Common sources of errors. Programming styles, coding conventions, estimating complexity of the implementation. Branching and loops, if-then-else, case, for, while Data structures, arrays, strings, structs, queues, stacks I/O operations, reading and writing text files Advanced data structures - linked list, hash arrays, binary trees Debugging and testing Making code human readable and programs reusable Overview of programming languages variety Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest, and Clifford Stein. Introduction to Algorithms, MIT Press. 2. Allen Downey. Think Python, How to Think Like a Computer Scientist. Green Tea Press

17 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Differential Equations and Numerical Methods Typ předmětu p doporučený ročník / semestr 1/2 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 4p+2s kreditů 7 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, cvičení Další požadavky na studenta Vyučující doc. Mgr. Petr Habala, Ph.D. Stručná anotace předmětu This course offers an introduction to differential equations and numerical methods. We survey major types of ordinary differential equations and introduce partial differential equations. For common problems (roots, systems of linear equations, ODE s) we show basic approaches for solving them numerically. Lectures 1. Numerical integration. Errors and their propagation. 2. Numerical methods for finding roots of functions (bisection method, Newton method, iteration method). 3. Finite methods of solving systems of linear equations (GEM, LU decomposition). Numerical stability. 4. Iteration methods for solving systems of linear equations and determining eigenvalues and eigenvectors of matrices. 5. Ordinary differential equations. Existence and uniqueness of solution. 6. Numerical solution of differential equations. 7. Linear differential equations with constant coefficients. Homogeneous case. 8. Inhomogeneous linear ODE (undetermined coefficients and variation of parameters) Examples.. 9. Systems of linear differential equations with constant coefficients 10. Differential equations and series. Transformations. 11. Laplace transform. 12. Partial differential equations (basic types, applications in physics). 13. Bessel s differential equations. Bessel functions. 14. Reserve. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Epperson, J.F.: An Introduction to Numerical Methods and Analysis. John Wiley & Sons, Lecture notes for the course.

18 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Calculus II Typ předmětu p doporučený ročník / semestr 1/2 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 4p+2s kreditů 7 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, cvičení Další požadavky na studenta Vyučující Paola Vivi, Ph.D. Stručná anotace předmětu The course covers an introduction to differential and integral calculus in several variables and basic relations between curve and surface integrals. We also introduce Fourier series. Lectures 1. The real plane, three dimensional analytic geometry, vector functions. 2. Functions of several variables: limits, continuity. 3. Directional and partial derivative, tangent plane, gradient. 4. Derivative of a composition of functions, higher order derivatives. 5. Local extrema, Lagrange multipliers. 6. Double integral, Fubini's Theorem. Polar coordinates. 7. Triple integrals. Cylindrical, spherical coordinates. Change of variables in multiple integrals. 8. Space curves. Line integrals. 9. Potential of a vector field. Fundamental Theorem for line integrals. Green's Theorem. 10. Parametric surfaces and their area. Surface integrals. 11. Curl and divergence. Gauss, and Stokes theorem and their applications. 12. Fourier series. 13. Sine and cosine Fourier series. 14. Reserve. Informace ke kombinované nebo distanční formě Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. L. Gillman, R. H. McDowell, Calculus, W.W.Norton & Co.,New York, S. Lang, Calculus of several variables, Springer Verlag, 1987

19 D Charakteristika studijního předmětu Název studijního předmětu Physics I Typ předmětu p doporučený ročník / semestr 1/2 Rozsah studijního předmětu 14 týdnů hod. za týden 4p+3s kreditů 8 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení z, zk Forma výuky přednášky, semin, lab. Další požadavky na studenta Vyučující prof. Ing. Stanislav Pekárek, CSc., Ing. Jaroslav Jíra, CSc. Stručná anotace předmětu The basic course of physics at the Faculty of Electrical Engineering - Physics 1, is devoted to the introduction into two important areas of physics. The first one is a classical mechanics and the second one is the electric and magnetic field. Within the framework of the classical mechanics, the students study the particle kinematics; dynamics of the mass particle, system of mass particles and rigid bodies. The students should be able to solve basic problems dealing with the description of mechanical systems, which they can meet during their further studies. The classical mechanics is followed by the relativistic mechanics, electric and magnetic field - both stationary as well as non-stationary. The students can use the facts gained in this course in the study of electrical circuits, theory of electrotechnical materials or radioelectronics. Apart of this, the knowledge gained in this course is required for the study of the consecutive course Physics 2. Lectures 1. Units, system of units. Physical fields. Reference frames. 2. Particle kinematics (rectilinear motion, circular motion, motion in three dimensions). 3. Newton?s laws, inertial and non-inertial reference frames, equations of motion in inertial and non-inertial reference frames. 4. Work, power, conservative fields, kinetic and potential energy. Conservation of mechanical energy law. 5. Foundations of analytical mechanics - conservation laws, constraints, generalized coordinates, Lagrangian, Lagrange's equations of the 2nd order for conservative systems. Hamiltonian, Hamilton's canonical equations. 6. Central forces, motion in the field of central force. Kepler s laws, Newton s law of universal gravitation, gravitational field of the system of n particles and extended bodies. Gravitational field intensity, potential and energy. 7. Mechanical oscillating systems. Simple harmonic motion damped and forced oscillations. Resonance of displacement and velocity. Combination of oscillatory motions. 8. System of n-particles, isolated and non-isolated systems, conservation of linear and angular momentum laws. Conservation of mechanical energy law for the system of n-particles. Center of mass and center of gravity. Rigid bodies, general motion, equations of motion, rotation of the rigid body with respect to the fixed axis and to the fixed point 9. Elasticity, stress, Hooke s law. 10. Introduction to the mechanics of fluids - Eulerˇs equation, barometric formulae, Bernoulli s equation, Pascal s and Archimedes principle. 11. Fundamentals of theory of relativity, Lorentz transformation, relativistic kinematics and dynamics. 12. Electric charge, Coulomb?s law, electric field intensity and potential of the system of point charges and continuously distributed charges. Gauss law, Maxwell s equations for the electrostatic field in vacuum. Electric dipole, polarization and electric displacement vector, dielectrics in electric field. Maxwell s equations for realworld materials. Conductor in electric field, Faraday s cage. Capacitance, capacitor. Energy of the electrostatic field. 13. Stationary electric current, current density, conservation of an electric charge law, electromotive force, junction rule and loop theorem. Ohm s law, Joule s law. Magnetostatic field. Lorentz force, Ampere s and Biot-Savart s law. Magnetic dipole moment, magnetization, magnetic field strength. Current carrying conductor in magnetic field. Magnetic properties of matter. Energy of the magnetostatic field 14. Electromagnetic induction, energy of the electromagnetic field. Displacement current. Electromagnetic waves, wave equation, propagation of electromagnetic waves. Informace ke kombinované nebo distanční formě

20 Rozsah konzultací (soustředění) hodin za týden Rozsah a obsahové zaměření individuálních prací studentů a způsob kontroly Studijní literatura a studijní pomůcky 1. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, Kvasnica, J., Havránek, A., Lukáč, P., Sprášil, B.: Mechanika, ACADEMIA, Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček. 5. Physics I, S. Pekárek, M. Murla, Dept. of Physics FEE CTU, Physics I - Seminars, M. Murla, S. Pekárek, Vydavatelství ČVUT, Physics I - II, Laboratory manual, S. Pekárek, M. Murla, Vydavatelství ČVUT, 2002.