Volitelný předmět  237 5004

Python pro vědecké výpočty a řízení (PVVR)

Rozsah:                                                            2+2

Způsob zakončení:                                            kz

Počet kreditů:                                                   4

Anotace předmětu

Vědecké výpočty a zpracování online měřených dat v programovém prostředí Python, komunikace s připojenými zařízeními, ukládání a vizualizace online měřených dat do PC v reálném čase v Pythonu. Knihovny, řešení běžných úloh numerické matematiky, vytváření uživatelských rozhraní, vizualizace. Ukázky řešených problémů. Klasifikace na základě řešení individuálně zadaného projektu. Během kurzu budou diskutovány analogie prostředí Matlab. Předmět je vhodný i pro studenty bakalářského studia (doporučuje se po absolvování předmětů 1. semestru, zejména  PPS  a  MA1).

Obsah předmětu

1.       Seznámení s prostředím Python a jeho možnostmi

2.       Programovací jazyk Python pro vědecké výpočty a zpracování dat (knihovny NumPy, Scipy)

3.       Práce s vektory a maticemi - maticové operace; řešení soustav lineárních rovnic v Pythonu

4.       Vlastní čísla a vektory v Pythonu; komprese dat metodou PCA v Pythonu

5.       Vizualizace dat (knihovna MatplotLib)

6.       Jednoduchý ODE solver pro simulaci diferenciálních rovnic a jejich soustav; výpočet časově diskrétní (diferenční) rovnice v Pythonu

7.       Tvorba uživatelského rozhraní (GUI)

8.       Vizualizace a zpracování signálů v Pythonu (statistické ukazatele, korelační analýza, analýza šumu v datech, výkonové spektrum)

9.       Základní algoritmy aproximace statických funkcí (gradientová kroková metoda, dávkový algoritmus Levenberg-Marquardt) a jejich implementace v Pythonu

10.   Příklady aproximace dynamických systémů gradientovou metodou v Pythonu

11.   Hardware pro Python, měření přes USB/Ethernet (LabJack, Raspberry Pi, Q-Python for Android…)

12.   Záznam online měřených laboratorních dat do PC a vizualizace v Pythonu

13.   Příklad optimalizace parametrů regulátoru (reálné) laboratorní úlohy v Pythonu

14.   Další možnosti programového prostředí Python, ukázka – např. možnosti návrhu neuronové sítě a fuzzy systému v prostředí Python.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Text Box: Obr. 1: Laboratorní soustava Batyskaf (http://vlab.fsid.cvut.cz/cz/ulohy/batyskaf.php )

Obr. 2:  Ukázka z bakalářské práce realizované v Pythonu v roce 2012
                  (http://diplomky.fs.cvut.cz/v2/detail.php?id=55500 )