FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO


Učna enota
 NEVRO, NANO IN KVANTNO RAČUNALNIŠTVO 
https://aips.um.si/PredmetiBP5/UcnaEnotaInfo.asp?Zavod=15&Jezik=&Leto=2013&Nacin=&Predmet=61M021

Šifra učne enote    61M021 2013

Nivo Študijkski program ali njegov del Letnik Semester
1 BM20 RAČUNALNIŠTVO IN INFORMACIJSKE TEHNOLOGIJE 1 Poletni

ECTS točke 6

Ure - Predavanja 30
Ure - Seminarske vaje 2
Ure - Računalniške vaje 28
Ure - Samostojno delo študenta 120

Nosilci
red. prof. dr. HOLOBAR ALEŠ

Jeziki predavanj slovenski
Jeziki vaj slovenski

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti
Izbrani algoritmi, Napredna obdelava signalov. 
Vsebina
Uvod: teorija računanja, poglavitni principi klasičnega računanja, Turingov stroj. Ocenjevanje parametrov in načrtovanje eksperimentov v nevroznanosti: teorija cenilk in ocenjevanje parametrov dinamičnih modelov biomedicinskih signalov, multivariantna analiza signalov, statistično učenje, Bayesovo sklepanje, parametrizacija in zmanjšanje razsežnosti biomedicinskih podatkov, teorija informacij. Računalniška nevroznanost: predstavitev in obdelava informacije na nivoju posameznega nevrona, na nivoju majhnih mrež nevronov, stolpič neokorteksa - osnovna funkcijska enota možganov sesalcev, dekodiranje nevronskih signalov, praktični primer: projekt Blue Brain. Hibridna nevroelektronika: nevronske mreže in mikroelektronska vezja, lastnosti membrane in nevrofizika nevronov, električni vmesniki med polprevodniki in živimi celicami, mreže nevronov na integriranih vezjih (povezave med nevroni in silikonskimi ploščicami in njihova integracija v čipe). Uvod v nanoračunalnišvo: prednosti in slabosti nanotehnologije, karbonske nanocevke (rast nanocevi, njihovo ovrednotenje, izdelava elektrod in logičnih vezij), molekularna elektronika (sinteza organskih molekul, karakterizacija njihovih lastnosti in izdelava vezij), anorganske nanožice, elektronika verig atomov, napredno shranjevanje podatkov (kemijsko in optično shranjevanje), integracija nano--, mikro in makro-vezij in povezljivost z biosistemi, primeri aplikacij (kemični in biološki nanosenzorji, nano in mikrovezja za biosisteme). Uvod v kvantno računalništvo: nanoračunalništvo in izzivi stohastičnega obnašanja nanostruktur, kvantna teorija računanja in kvantna teorija informacij, tipi kvantnega računanja, prednosti in slabosti kvantnega računanja, eksperimentalne in teoretične raziskave v kvantnem računalništvu, prihodnost kvantnih računalnikov.  
Temeljni literatura in viri
A. W. Toga, J. C. Mazziott: Brain Mapping: The Methods, Second Edition, Academic Press, 2002. R. Kötter: Neuroscience Databases: A Practical Guide, Springer, 2002. S. K. Shukla, R. I. Bahar: Nano, Quantum and Molecular Computing: Implications to High Level Design and Validation (Solid Mechanics and Its Applications), Springer, 2004. J. B. Waldner: Nanocomputers and Swarm Intelligence, Wiley-ISTE, 2008. N. D. Mermin: Quantum Computer Science: An Introduction, Cambridge University Press, 2007.  
Cilji in kompetence
Predmet predstavi in povezuje tri alternative klasičnemu računalništvu: nevroelektroniko, nanoračunalništvo in kvantno računalništvo.  
Predvideni študijski rezultati - znanje in razumevanje
Po zaključku tega predmeta bo študent sposoben - razumeti in reproducirati postopke za statistično učenje in izdavanje informacij iz živčnih signalov, - razumeti in ovrednotiti nevroelektronska vezja in njihovo uporabnost na področju medicinske protetike, biosenzorike in nevroračunalništva, - razumeti algoritme za nano in kvantno računalništvo, ovrednotiti njihovo praktično uporabnost in dojeti njihove prednosti in slabosti v primerjavi s klasičnimi algoritmi.  
Predvideni študijski rezultati - Prenosljive/ključne spretnosti in drugi atributi
Spretnosti komuniciranja: ustni zagovor laboratorijskih vaj, priprava in javna predstavitev raziskovalnega projekta, sodelovanje na strokovnih konferencah, ustni izpit. Uporaba informacijske tehnologije: uporaba programskih orodij in naprav za načrtovanje in razvoj izpopolnjenih postopkov za računalniško nevroznanost, nano in kvantno računalništvo. Delo v skupini: skupinsko raziskovalno delo. Reševanje problemov: načrtovanje in izvedba projekta.  
Metode poučevanja in učenja
predavanja, projekt, laboratorijske vaje, reševanje domačih nalog.  

Načini ocenjevanja Delež (%)
Opravljene domače naloge 15  
Laboratorijske vaje 35  
Projekt 15  
Ustni izpit 35  
[EOP]