6ο Εξάμηνο ΗΜΜΥ

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις. Μονοβηματικές μέθοδοι Runge-Kutta: κατασκευή, σύγκλιση, εκτιμήσεις σφάλματος, ευστάθεια. Πολυβηματικές μέθοδοι πρόβλεψης και διόρθωσης: σύγκλιση, εκτιμήσεις σφάλματος, ευστάθεια. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις. Μέθοδοι Πεπερασμένων Στοιχείων. Χώροι Hilbert και Sobolev. Μέθοδος Galerkin για ελλειπτικά προβλήματα συνοριακών τιμών. Προβλήματα Dirichlet και Neumann. Σύγκλιση και εκτιμήσεις σφάλματος. Εισαγωγή στα χρονικά μεταβαλλόμενα παραβολικά και υπερβολικά προβλήματα. Εξισώσεις διάχυσης, κυματική εξίσωση. Μέθοδοι Crank-Nicholson και θ-μέθοδοι. Μη γραμμικά προβλήματα. Εφαρμογές για Ηλεκτρολόγους Μηχανικούς. Εισαγωγή στις μεθόδους πεπερασμένων διαφορών. Πρόβλημα Dirichlet: Σύγκλιση, εκτίμηση σφάλματος, συμβιβαστότητα, ευστάθεια.

Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων (Database Management Systems) και η αρχιτεκτονική τους. Μοντελοποίηση - Το μοντέλο E-R. Αναφορά στα κλασσικά μοντέλα Βάσεων Δεδομένων (Ιεραρχικό, Δικτυωτό). Το Σχεσιακό Μοντέλο. Η γλώσσα SQL. Συστήματα Αρχείων και Φυσικός Σχεδιασμός Βάσεων Δεδομένων. Λογικός Σχεδιασμός και Κανονικοποίηση (normalization). Δομές Δεδομένων για Βάσεις Δεδομένων - ταξινομημένοι δείκτες και δείκτες κατακερματισμού. Θέματα επεξεργασίας και βελτιστοποίησης ερωτήσεων σε Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων.

Το μάθημα έχει ως στόχο τη μελέτη των βασικών εννοιών και μοντέλων που σχετίζονται με το σχεδιασμό και την υλοποίηση γλωσσών προγραμματισμού. Η ύλη περιλαμβάνει μια σύντομη εισαγωγή στις διάφορες οικογένειες γλωσσών προγραμματισμού, θέματα σχεδιασμού των γλωσσών προγραμματισμού, αρχές σύνταξης και συντακτικής ανάλυσης, δεδομένα και πράξεις. Εισαγωγή στις συναρτησιακές γλώσσες με αυστηρό σύστημα τύπων με χρήση κάποιας αντίστοιχης γλώσσας (π.χ. ML ή Haskell). Συμπερασμός τύπων και πολυμορφισμός. Ονόματα και εμβέλεια. Εγγραφές δραστηριοποίησης. Εισαγωγή στον αντικειμενοστρεφή προγραμματισμό με χρήση κάποιας αντίστοιχης γλώσσας (π.χ. C++, Java ή C#). Διαχείριση μνήμης. Μηχανισμοί χειρισμού εξαιρέσεων. Παράμετροι και πέρασμα παραμέτρων. Εισαγωγή στις γλώσσες λογικού προγραμματισμού και στη θεωρητική τους θεμελίωση με χρήση της γλώσσας Prolog.

Σκοπός του μαθήματος είναι η κατανόηση των αρχών λειτουργίας και η μελέτη των χαρακτηριστικών σημαντικών διατάξεων που βασίζονται στο Si, καθώς και η συμπεριφορά τους σε στατική και δυναμική λειτουργία. Συγκεκριμένα το μάθημα περιλαμβάνει τα εξής: - Σύντομη ανασκόπηση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων και φαινομένων μεταφοράς φορτίου στους ημιαγωγούς - Δίοδος P-N - Διπολικό Τρανζίστορ (BJT) - Επαφή Μετάλλου-Ημιαγωγού (Schottky και Ωμικές επαφές) - Πυκνωτής Μετάλλου-Οξειδίου-Ημιαγωγού (MOS) - Τρανζίστορ Επίδρασης Πεδίου (FET)

Εισαγωγή στο πεδίο της Βιοϊατρικής Μηχανικής και ανάδειξη του τρόπου με τον οποίο προάγει την ιατρική πράξη και κατανόηση, με τη βοήθεια παραδειγμάτων εμβιο-ηλεκτρισμού, εμβιο-μεταφοράς, βιο-απεικόνισης, εμβιομηχανικής και τεχνητών οργάνων, υποστήριξης ιατρικών αποφάσεων. Εφαρμογή βασικών αρχών της επιστήμης και της μηχανικής για τη διατύπωση, μελέτη και επίλυση προβλημάτων στη διεπιφάνεια της μηχανικής, ιατρικής και βιολογίας. Ο στόχος είναι διττός: αφενός η ποσοτική μελέτη σημαντικών λειτουργιών έμβιων οργανισμών και η κατανόηση των υποκείμενων μοριακών, κυτταρικών, φυσιολογικών μηχανισμών και αφετέρου η εμβάθυνση στις αρχές της επιστήμης του μηχανικού που διέπουν το πεδίο της βιοϊατρικής μηχανικής και είναι απαραίτητες για το σχεδιασμό και τη μελέτη της λειτουργίας βιοϊατρικών συστημάτων. Συμπεριλαμβάνονται θέματα σχετικά με την ασφάλεια των ασθενών, τους διεθνείς κανονισμούς και τα πρότυπα, τις αρχές διεξαγωγής πειραμάτων σε ζώα και in silico πειραμάτων.

Εισαγωγή στη Δομή και Λειτουργία του Κυττάρου. Βιολογικά Μακρομόρια, Δομή και Λειτουργία. Δομή Μεμβρανών και Μεταφορά Ιόντων. Ηλεκτρικά Δυναμικά της Μεμβράνης. Δημιουργία Δυναμικών των Νευρώνων. Εισαγωγή στη Γραμμική Οπτική. Λειτουργία του οφθαλμού. Απορρόφηση, σκέδαση και φθορισμός. Οργανολογία, Ανιχνευτικές διατάξεις, CCD camera, Φωτοπολλαπλασιαστής. Αλληλεπιδράσεις φωτός–ύλης και βιολογικών μακρομορίων και συστημάτων. Επαγόμενα από το φως φαινόμενα στους ιστούς. Εισαγωγή στα Lasers. Αρχές λειτουργίας, ιδιότητες, εφαρμογές. Οπτική μικροσκοπία και μικροσκοπία φθορισμού. Συνεστιακή μικροσκοπία σάρωσης με laser τριών διαστάσεων.

●Ανάλυση Ιατρικών & Μεγάλων δεδομένων. ●Χρήση αλγορίθμων μηχανικής μάθησης για την αξιολόγηση και τη βελτίωση της υγείας και της ασφάλειας των εργαζομένων σε νοσοκομεία – θεραπευτήρια. ●Ηλεκτρονικός Φάκελος Υγείας και Ηλεκτρονική Συνταγογράφηση. ●Ρομποτική Χειρουργική-Σύστημα Da Vinci. ●Πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός. ●Ηλεκτρομαγνητική δοσιμετρία για τερματικές συσκευές κινητών επικοινωνιών. ●Εικονική εξομοίωση ακτινοθεραπευτικής αγωγής - Λογισμικό εξομοίωσης Γαληνός. ●Ανάλυση και επεξεργασία εικόνων DICOM με τη χρήση Python.

Το μάθημα περιλαμβάνει θεωρία και εργαστηριακές ασκήσεις στα επόμενα θέματα: Συνδυαστικά λογικά κυκλώματα, υλοποιούμενα με διάφορα είδη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Οι σχετικές ασκήσεις περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, υλοποίηση λογικών σημάτων και διεργασιών με πύλες όλων των τύπων, με πολυπλέκτες, με αποκωδικοποιητές, με προγραμματίσιμα υλικά, με τρισταθή στοιχεία κ.λπ.. Επίσης περιλαμβάνουν μελέτη και χρήση φωτοδιόδων και ενδεικτών επτά τμημάτων, συγκριτών και κυκλωμάτων αριθμητικών πράξεων (αθροιστών, αφαιρετών, πολλαπλασιαστών κ.λπ.). Επιπλέον, το μάθημα περιλαμβάνει σχεδίαση και υλοποίηση ακολουθιακών κυκλωμάτων με χρήση flip-flops και διαφόρων τύπων μετρητών (απαριθμητών), καθώς και δημιουργία κυκλωμάτων χρονισμού και σχετικών εφαρμογών τους. Ακόμη, συμπεριλαμβάνονται η σχεδίαση και χρήση καταχωρητών, ως και βασικών μονάδων μνήμης. Γίνεται δε εισαγωγή στη σχεδίαση και υλοποίηση μηχανών πεπερασμένου πλήθους καταστάσεων (Finite State Machines, FSM), ως και αλγοριθμικών μηχανών καταστάσεων (Algorithmic State Machines, ASM και ASMD).

Θεμελίωση των αρχών της φυσικής των ιοντιζουσών ακτινοβολιών και προέλευσής τους. Χαρακτηριστικά των ιοντιζουσών ακτινοβολιών σαν ιδιότητες του ατομικού πυρήνα. Θεωρία και μηχανισμοί αλληλεπίδρασης των ιοντιζουσών ακτινοβολιών με την ύλη. Μαζικός συντελεστής απορρόφησης και πλακίδια ημίσεως πάχους. Πυρηνικές αντιδράσεις και παραγωγή ραδιοϊσοτόπων. Κλινική εφαρμογή των ραδιοϊσοτόπων και ραδιοφαρμάκων. Στοιχεία οργανο¬λογίας ανιχνευτών των τριών βασικών α-, β- και γ-ακτινοβολιών. Επίδραση των ιοντιζουσών ακτινοβολιών στους βιολογικούς οργανισμούς. Μελέτη βιολογικής επίδρασης στο DNA των κυττάρων από τις ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Επίδραση νετρονίων στη βιολογία και χρήση τους στη κλινική ιατρική. Θεωρία χώρων διαμέρισης και εφαρμογή προηγμένων τεχνικών κλινικών εφαρμογών (SPECT), τομογραφία με βραχύβια ραδιοϊσότοπα εκπομπής ποζιτρονίων (PET) με συνδυαστικά αποτελέσματα αξονικής τομογραφίας (CT). Αδρονική θεραπεία, πλεονεκτήματα και εφαρμογή διαγνωστικών και θεραπευτικών μεθόδων των επιταχυντικών διατάξεων. Εισαγωγή στην δοσιμετρία και την ακτινοπροστασία. Προβλέπονται εργαστηριακές ασκήσεις και επισκέψεις σε δημόσια νοσοκομεία.

Βασικές έννοιες και ορισμοί. Πρώτο θερμοδυναμικό Αξίωμα, Τέλειο αέριο, Κυκλικές μεταβολές, Κύκλος Carnot τελείου αερίου, Αναστρέψιμα και μη φαινόμενα, Δεύτερο Θερμοδυναμικό Αξίωμα, Κύκλος Carnot οποιουδήποτε εργαζόμενου μέσου. Θερμοδυναμική κλίμακα θερμοκρασιών, Εντροπία, Διαγράμματα T-S και H-S (Μollier), Θερμοδυναμική Πιθανότητα, Θεωρητική εντροπία αναμίξεως. Εντροπία μη αναστρέψιμων μεταβολών, Σχέσεις Maxwell και Tds, Θερμοδυναμική δύο φάσεων, Ατμοποίηση, Διαγράμματα, Πίνακες ατμών, Πραγματικά αέρια, Θερμοδυναμική παράσταση αναστρέψιμων διεργασιών, Στραγγαλισμός Joule-Thomson, Καταστατικές εξισώσεις (Εξίσωση VDW), Θερμοχωρητικότητες πραγματικών αερίων, Θερμοδυναμικοί κύκλοι, Μονοδιάστατη ροή, Ακροφύσια.

Γενικές αρχές ανάλυσης μετασχηματιστών και ηλεκτρικών μηχανών. Σιδηρομαγνητικά υλικά. Διαμόρφωση μονοφασικών και τριφασικών μετασχηματιστών ισχύος, αυτομετασχηματιστές, κορεσμός και αρμονικά φαινόμενα, συνδεσμολογίες και παράλληλη λειτουργία. Μετασχηματιστές υψηλών συχνοτήτων. Πολυφασικοί μετασχηματιστές. Κατανεμημένα τυλίγματα ηλεκτρικών μηχανών, ανάπτυξη ροπής, μαγνητεγερτικές δυνάμεις, αρμονικές. Διαμόρφωση τριφασικών μηχανών επαγωγής, εκκίνηση και δρομείς διπλού κλωβού και βαθέων αυλάκων. Κατηγοριοποίηση κινητήρων επαγωγής. Τυλιγμένοι δρομείς και ασύγχρονες μηχανές διπλής τροφοδότησης, δυνατότητα μεταβολής στροφών. Μονοφασικοί κινητήρες επαγωγής χωρητικής λειτουργίας, κινητήρες σχιστού πόλου. Εισαγωγή στη μεταβατική και δυναμική συμπεριφορά των μετασχηματιστών και των κινητήρων επαγωγής.

Ανάλυση ηλεκτρικών φορτίων. Μοντέλα πρόβλεψης του φορτίου. Υπολογισμός της οριακής τιμής του συστήματος σε περιβάλλον απελευθερωμένης αγοράς. Οικονομική κατανομή της παραγόμενης ισχύος χωρίς απώλειες και με απώλειες δικτύου. Ένταξη μονάδων παραγωγής. Κόστος επενδύσεων, κόστος λειτουργίας και μέσο κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τιμολόγηση ηλεκτρικής ενέργειας. Βασικές αρχές αξιοπιστίας λειτουργίας συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Μαρκοβιανή μεθοδολογία. Δείκτες αξιοπιστίας λειτουργίας. Μέθοδος ανάλυσης ενδεχομένων βλάβης. Μέθοδος ελαχίστων οδεύσεων και ελαχίστων τομών. Κριτήριο Ολικής Απώλειας Συνεχείας. Παροδικές βλάβες. Αξιοπιστία λειτουργίας συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (βασικές πιθανοτικές μέθοδοι, μέθοδος συχνότητας και διάρκειας). Κόστος αξιοπιστίας λειτουργίας. Στρατηγικές συντήρησης με κριτήρια αξιοπιστίας.

Το μάθημα περιλαμβάνει τις βασικές γνώσεις για τους σύγχρονους ημιαγωγούς ισχύος, τις σύγχρονες τεχνικές μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της χρήσης κατάλληλων τοπολογιών ηλεκτρονικών ισχύος, την αναλυτική μελέτη των χαρακτηριστικών λειτουργίας μετατροπέων ισχύος και τις αρχές των συστημάτων ελέγχου για μετατροπείς ισχύος. Στόχος του μαθήματος είναι η βασική κατανόηση των τεχνολογιών ηλεκτρονικών ισχύος, η οποία αποτελεί απαραίτητη γνώση για όσους ακολουθήσουν την κατεύθυνση του ενεργειακού ηλεκτρολόγου μηχανικού. Τα περιεχόμενά του περιλαμβάνουν: Εισαγωγή στην τεχνολογία των Ηλεκτρονικών Ισχύος. Ημιαγωγικά στοιχεία ισχύος (δίοδος, θυρίστορ, BJT, MOSFET, GTO, IGBT). Ηλεκτρικά κυκλώματα με διακόπτες και διόδους. Ανάλυση και λειτουργία μονοφασικών και τριφασικών ανορθώσεων με διόδους. Ανάλυση και λειτουργία μονοφασικών και τριφασικών αντιστροφέων ισχύος. Έλεγχος της τάσης εξόδου ενός αντιστροφέα με τις τεχνικές της SPWM και της SVPWM. Ποιότητα ισχύος ανορθωτικών διατάξεων και αντιστροφέων. Μετατροπείς συνεχούς ρεύματος σε συνεχές. Διακοπτικές ανορθωτικές διατάξεις. Υπολογισμός απωλειών ημιαγωγικών στοιχείων. Εφαρμογές των διατάξεων ηλεκτρονικών ισχύος στα συστήματα ηλεκτρικής κίνησης, στα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και στα δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

Στο πρώτο μέρος του μαθήματος παρουσιάζονται οι βασικές κυκλωματικές διατάξεις ενισχυτών με χρήση ενός τρανζίστορ MOS, με χρήση των μοντέλων ασθενούς σήματος. Στο δεύτερο μέρος του μαθήματος παρουσιάζονται ενισχυτικές διατάξεις με χρήση ζευγών τρανζίστορ τόσο διπολικών όσο και MOS: CC-CE, CC-CC, Darlington, και CS-CG, υπερακόλουθος πηγής κ.λπ.. Στο τρίτο μέρος του μαθήματος παρουσιάζεται αναλυτικά η δομή και λειτουργία των διαφορικών ενισχυτών με την παρουσίαση του διαφορικού ζεύγους MOS ακολουθούμενη από σύγκριση με το αντίστοιχο διαφορικό ζεύγος με χρήση διπολικών τρανζίστορ. Γίνεται επίσης εισαγωγή στους καθρέφτες ρεύματος με MOS τρανζίστορ για την πόλωση των κυκλωματικών διατάξεων. Τέλος, γίνεται μια εισαγωγή στην ανάλυση μεγάλου σήματος και της παραμόρφωσης και στη συνέχεια παρουσιάζονται τα στάδια εξόδου (ενισχυτές τάξης Α, Β, ΑΒ).

Πρότυπα στοιχεία, μοντελοποίηση, αρχές συμβιβαστότητας και συνέχειας, ανάλογα και δυαδικώς ανάλογα συστήματα. Θεωρία γράφων, συστηματικές μέθοδοι γραφής εξισώσεων, μέθοδοι κόμβων, βρόχων, αραιού πίνακα. Τροποποιημένες μέθοδοι κόμβων, εξισώσεις καταστάσεως. Μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς, πόλοι και μηδενικά, χρονική απόκριση κυκλώματος, ανάλυση ευστάθειας, ευαισθησία. Αρμονική απόκριση δικτύων, συναρτήσεις κέρδους, φάσεως, πλάτους, καθυστέρησης ομάδος, πραγματικού και φανταστικού μέρους και σχέσεις τους, σχέσεις αποκρίσεων συχνότητας και χρονικών αποκρίσεων, διαγράμματα Bode, ασυμπτωτικά διαγράμματα Bode. Δίκτυα πολλών ακροδεκτών και πολύθυρα δίκτυα, δίθυρα δίκτυα και τρόποι περιγραφής τους, μετατροπή περιγραφών, διπλά τερματισμένα δίθυρα, ειδικά δίθυρα, σύνδεση διθύρων, αμοιβαία και συμμετρικά δίθυρα δίκτυα, ευστάθεια και παθητικότητα διθύρων δικτύων. Κυκλώματα διακοπτομένων πυκνωτών, εξισώσεις καταστάσεως, τροποποιημένη μέθοδος κόμβων, χρονική απόκριση, ισοδύναμα διακριτά πολύθυρα κυκλώματα.

Προτασιακός Λογισμός: Γλώσσα, Μοναδική αναγνωσιμότητα, Λογικοί σύνδεσμοι, απονομές αλήθειας, σημασιολογικές έννοιες, επάρκεια συνδέσμων, διαζευκτική και συζευκτική κανονική μορφή, θεώρημα συμπάγειας προτασιακού λογισμού, Εφαρμογές. Πρωτοβάθμιος κατηγορηματικός λογισμός: Γλώσσα, μεταβλητές, έννοιες ελεύθερης και δεσμευμένης μεταβλητής, αντικατάσταση, αναλογία με τον προγραμματισμό, η έννοια της δομής, ερμηνεία της γλώσσας, ορισμός της αλήθειας κατά Tarski. Αξιωματικοποίηση της πρωτοβάθμιας Λογικής: Η έννοια του αξιωματικού συστήματος, αναλογίες με αλογοριθμικές έννοιες, η έννοια της συνέπειας, τα θεωρήματα της ορθότητας και τα θεωρήματα της πληρότητας του Goedel, και η ανταποκρισιμότητα των Goedel-Church. Αποδεικτική θεωρία προτασιακού και κατηγορηματικού λογισμού: Το σύστημα Gentzen, προτασιακό resolution, απαλοιφή των τομών, τα συστήματα tableau, η πληρότητα μέσω των συστημάτων tableau.

Διδάσκονται οι βασικές αρχές της τεχνολογίας υψηλών συχνοτήτων, με έμφαση στην αντιμετώπιση του κύριου προβλήματος του τηλεπικοινωνιακού μηχανικού, που είναι η μετάδοση της πληροφορίας -και κατ’ επέκταση της ενέργειας- με τη μικρότερη δυνατή παραμόρφωση και εξασθένηση. Αρχικά εξετάζονται γενικά θέματα εξασθένησης και διασποράς (παραμόρφωσης) κατά τη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε άπειρο χώρο. Στη συνέχεια αναλύεται η διάδοση σε γραμμές μεταφοράς και εξετάζονται όλα τα φαινόμενα που αφορούν στη μετάδοση ενέργειας και στη συμπεριφορά της σύνθετης αντίστασης στις γραμμές. Μελετάται διεξοδικά η βέλτιστη μεταφορά ισχύος από μια πηγή σε φορτίο, αναλύονται και εξετάζονται οι διάφορες μέθοδοι επίτευξης της προσαρμογής αυτής (προσαρμοστικά κυκλώματα). Ακολουθεί η μελέτη των μηχανισμών κυματοδήγησης σε μεταλλικούς κυματοδηγούς ορθογώνιας και κυκλικής διατομής, ομοαξονικές γραμμές και μικροταινίες. Η μελέτη των κυματοδηγών αυτών γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε ο εκπαιδευόμενος μηχανικός να είναι σε θέση να αναλύει πιθανούς άλλους τύπους κυματοδηγών όπως παραλλαγές των προαναφερθέντων ή ακόμα νέου τύπου κυματοδηγούς. Η τρίτη ενότητα είναι η θεωρία μικροκυματικών δικτύων, η οποία βασίζεται στην ενσωμάτωση στη θεωρία κυκλωμάτων του μηχανισμού διάδοσης κυμάτων και στην περιγραφή των ιδιοτήτων των κυκλωματικών στοιχείων με χρήση της έννοιας των πινάκων (μητρών) σκέδασης. Στη διάρκεια του μαθήματος, εκτός από τις φροντιστηριακές ασκήσεις, εκτελούνται και εργαστηριακές ασκήσεις, που αφορούν στη χρήση CAD για τα προαναφερθέντα θέματα.

Μικροοικονομική βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς του καταναλωτή. Συναρτήσεις ζήτησης, ελαστικότητες. Μικροοικονομική βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς του παραγωγού. Συναρτήσεις παραγωγής και κόστους, αποδόσεις κλίμακας. Αθροιστική ζήτηση και προσφορά αγαθών. Ισορροπία της αγοράς και διαμόρφωση τιμών. Ελεύθερος ανταγωνισμός. Μονοπώλιο και είδη Ολιγοπωλίων. Μέθοδοι τιμολόγησης. Χρηματοροές, αναγωγή σε παρούσα αξία, μέθοδοι εκτίμησης χρηματοοικονομικής απόδοσης. Συμπεριφορές σε καταστάσεις αβεβαιότητας. Αξιολόγηση επενδύσεων υπό αβεβαιότητα.

Σύντομη ανασκόπηση στην ιστορία και τις εφαρμογές της Οπτικής Επιστήμης και Τεχνολογίας. Εισαγωγή στις οπτικές πηγές: ακτινοβολίας μέλανος σώματος, πηγές φασματικής γραμμής, φωτοδίοδοι (LED), λέιζερς (lasers). Χωρική και χρονική συμφωνία πηγών. Στοιχεία ακτινομετρίας (radiometry) και φωτομετρίας (photometry). Επισκόπηση της γεωμετρικής οπτικής. Τέλειος σχηματισμός ειδώλου. Παραξονική προσέγγιση (paraxialoptics). Ανάκλαση και διάθλαση από σφαιρικές επιφάνειες. Οπτικές διατάξεις, λεπτοί και παχιοί φακοί, πρίσματα, διαιρέτες οπτικής δέσμης. Θεωρία πινάκων ABCD για την μελέτη οπτικών συστημάτων. Θεωρία κυρίων σημείων/επιπέδων (cardinalpoints/planes) ενός οπτικού συστήματος. Εισαγωγή στην φωτογραφική κάμερα. Εισαγωγή σε οπτικά όργανα: Μικροσκόπιο και Τηλεσκόπιο. Εισαγωγή στις παρεκκλίσεις οπτικών συστημάτων. Μονοχρωματικές και πολυχρωματικές παρεκκλίσεις. Κυματική και ηλεκτρομαγνητική οπτική. Πόλωση φωτός, γωνία Brewster, εξισώσεις Fresnel. Συμβολή οπτικών κυμάτων. Ενισχυτική (constructive) και καταστροφική (destructive) συμβολή. Συμβολόμετρα Fabry-Perotκαι Michelson.Βαθμωτή θεωρία περίθλασης. Rayleigh-Sommerfeld, Fresnel και Fraunhoffer περίθλαση. Σπείρα Cornu. Ζώνες Fresnel, Φράγματα περίθλασης, Οπτικοί μετασχηματισμοί Fourier, παραγωγή ολογραμμάτων, ολογραφικές μη καταστροφικές δοκιμές, επεξεργασία οπτικού σήματος με έμφαση στην αναγνώριση προτύπων και τον τονισμό των εικόνων, οπτικές μνήμες, Αλληλεπίδραση φωτός με υλικά μέσα, διπλοθλαστικότητα, ηλεκτρο-οπτικές, μαγνητο-οπτικές και ακουστο-οπτικές διατάξεις και συσκευές. Εισαγωγή στα οπτικά τηλεπικοινωνιακά συστήματα.

Στοιχεία θερμοδυναμικής. Ανοικτά-κλειστά θερμοδυναμικά συστήματα. Πρώτο και δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα. Εντροπία, ενθαλπία, διαθέσιμη ενέργεια (εξέργεια). Διαγράμματα κατάστασης. Θερμοδυναμικοί κύκλοι Carnot και Rankine. Ατμοηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής: Βελτίωση απόδοσης, αναθέρμανση, υπερθέρμανση, απομαστεύσεις. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Πλεονεκτήματα ως προς το κόστος και τη μείωση εκπομπών. Υδροηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής: Καμπύλη διάρκειας παροχής, υδραυλικές απώλειες, τύποι υδροστροβίλων, ειδική ταχύτητα. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από μηχανές εσωτερικής καύσης. Αεριοστρόβιλοι. Μονάδες συνδυασμένου κύκλου.

Κατασκευή και περιγραφή στοχαστικών διαδικασιών. Μαρκοβιανές αλυσίδες: πίνακες πιθανοτήτων μετάβασης, εξισώσεις Chapman-Kolmogorov. Κλάσεις επικοινωνίας. Χρόνοι διακοπής, ισχυρή μαρκοβιανή ιδιότητα, παροδικότητα, επαναληπτικότητα. Εισαγωγή στην θεωρία δυναμικού: πιθανότητες απορρόφησης και αναμενόμενοι χρόνοι άφιξης σαν λύσεις προβλημάτων συνοριακών τιμών. Τυχαίοι περίπατοι. Αναλλοίωτες κατανομές: ύπαρξη και μοναδικότητα. Σύζευξη (coupling). Περιοδικότητα, σύγκλιση στην κατανομή ισορροπίας, ανανεωτικό θεώρημα, εργοδικό θεώρημα. Ταχύτητα σύγκλισης στην ισορροπία, χρόνος μείξης (mixing time) και χρόνος χαλάρωσης (relaxation time). Χρονική αντιστρεψιμότητα και ακριβής ισορροπία (detailed balance). Εφαρμογές: Αναλογία μαρκοβιανών αλυσίδων και ηλεκτρικών κυκλωμάτων, αρχή του Rayleigh, ο αλγόριθμος Metropolis-Hastings για MCMC, το μοντέλο του Ising, προσομοιωμένη ανόπτηση (simulated annealing).

Το μάθημα εισάγει τον σπουδαστή σε μεθόδους αναγωγής προτύπων και ανάλυσης επιδόσεων συστημάτων εξυπηρέτησης για δίκτυα τηλεπικοινωνιών, δίκτυα τύπου Internet και υπολογιστικά συστήματα. Η έμφαση δίνεται σε αναλυτικές μεθόδους της θεωρίας αναμονής (queuing theory) και συμπληρωματικά σε μεθόδους προσομοίωσης (simulation). Η ύλη περιλαμβάνει: - Επισκόπηση εννοιών από την Θεωρία Πιθανοτήτων, με έμφαση σε κατανομές τυχαίων μεταβλητών χωρίς μνήμη (κατανομή Poisson και εκθετική κατανομή), ορισμούς στοχαστικών ανελίξεων Markov, εργοδικότητα, - Ορισμούς και βασικά πρότυπα αναμονής (queuing models), διαδικασίες αφίξεων και εξυπηρέτησης πελατών, χρησιμοποίηση εξυπερετητή, μέση κατάσταση ουράς αναμονής και μέσος χρόνος καθυστέρησης, τύπο του Little, ρυθμαπόδοση (throughput) και πιθανότητα απώλειας, - Διαδικασίες γεννήσεων – θανάτων και εφαρμογές σε απλά συστήματα αναμονής Markov M/M/1, M/M/1/K, M/M/N, M/M/N/N, - Ανοικτά και κλειστά δίκτυα ουρών αναμονής, Θεωρήματα Burke, Jackson και Gordon/Newel και - Εφαρμογές στην ανάλυση επιδόσεων δικτύων μετάδοσης δεδομένων (Internet), τηλεφωνικών δικτύων και υπολογιστικών συστημάτων.

Επεξεργασία σημάτων σε ψηφιακά τηλεπικοινωνιακά συστήματα: φιλτράρισμα ψηφιακών σημάτων, μετατροπή συχνότητας, ενίσχυση ψηφιακών σημάτων. Πολυσταθμική ψηφιακή διαμόρφωση: ζωνοπερατή διαμόρφωση, πολυσταθμική διαμόρφωση πλάτους-φάσης, πολυσταθμική διαμόρφωση συχνότητας, παλμοί μορφοποίησης ψηφιακών σημάτων και παλμοί RC, επίδοση σχημάτων ψηφιακής διαμόρφωσης σε διαύλους AWGN. Διαλείψεις και σκίαση: Oρισμοί βασικών εννοιών, κατηγοριοποίηση και εκτίμηση διαύλων, τεχνικές αντιμετώπισης διαλείψεων, διαφορική λήψη και έλεγχος ισχύος. Προσαρμοστική μετάδοση: προσαρμοστική διαμόρφωση, προσαρμοστική κωδικοποίηση FEC, προσαρμοστική διαμόρφωση και κωδικοποίηση FEC. Θεωρία, τεχνικές και αλγόριθμοι για την ανάπτυξη συστημάτων μεταγωγής τηλεπικοινωνιακής πληροφορίας. Επισκόπηση συστημάτων μεταγωγής κυκλώματος, πακέτου και βασισμένων στο πρωτόκολλο διαδικτύου. Βασικές έννοιες φραγής, μετάδοσης πολλαπλών προορισμών και εφαρμοζόμενοι αλγόριθμοι διαχωρισμού κλήσης. Ταξινόμηση αρχιτεκτονικών μεταγωγέων: μεταγωγή διαίρεσης χρόνου και χώρου, πολιτικές ενταμίευσης. Αλγόριθμοι επίλυσης ανταγωνισμού, χρονοπρογραμματισμός με PIM, iRRM, iSLIP, MUCFA, LOOFA. Mεταγωγή διαμοιραζόμενης μνήμης, συνδεδεμένες λίστες. Μεταγωγείς Banyan, Knockout, Crossbar, Clos. Αλγόριθμοι ομαδικής ταξινόμησης και καθολικής εκπομπής με εφαρμογές. Παραδείγματα αξιολόγησης επίδοσης μεταγωγέων.

Εισαγωγή στην τεχνολογία και αρχιτεκτονική των Μικροεπεξεργαστών. Συστήματα Βασισμένα σε Μικροϋπολογιστές - Ενσωματωμένα Συστήματα. Περιγραφή και σύνολο εντολών των Μικροεπεξεργαστών 8085, 80x86, ΑRM και AVR. Εισαγωγή στους Επεξεργαστές RISC-V. Προγραμματισμός σε γλώσσα Assembly και C - Μακροεντολές και Ρουτίνες. Συστήματα και τεχνολογία Μνημών - Τρόποι αναφοράς στη Μνήμη. Τεχνικές για είσοδο-έξοδο δεδομένων, Συστήματα Διακοπών και Απευθείας Προσπέλαση Μνήμης. Εισαγωγή σε Συστήματα-σε-Ψηφίδα και διάδρομοι δεδομένων. Περιφερειακά Μικροελεγκτών και Ενσωματωμένες εφαρμογές.

Ανασκόπηση γραμμικών συστημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου. Προδιαγραφές συμπεριφοράς ΣΑΕ συνεχούς και διακριτού χρόνου. Κλασικές τεχνικές σχεδίασης ελεγκτών ΣΑΕ (γεωμετρικός τόπος ριζών, Nyquist, Bode, Nichols). Σχεδίαση βιομηχανικών ελεγκτών δύο και τριών όρων (PI, PID). Ελεγκτές Προήγησης και Καθυστέρησης Φάσης. Σχεδίαση ΣΑΕ διακριτού χρόνου. Ανασκόπηση του μοντέλου κατάστασης. Σχεδίαση ΣΑΕ στο χώρο κατάστασης (έλεγχος ιδιοτιμών, αποσύζευξη εισόδων – εξόδων, παρατηρητές). Σχεδίαση ελεγκτών σταθεροποίησης κατά Lyapunov. Υλοποίηση αντισταθμιστών με υπολογιστές και επεξεργαστές σήματος. Ο ρόλος του ρυθμού δειγματοληψίας και του μήκους λέξης υπολογιστή και μετατροπέων AD/DA στις επιδόσεις των ελεγκτών. Εφαρμογές στα ηλεκτρομηχανικά συστήματα και τις βιομηχανικές διεργασίες. Εργαστηριακές ασκήσεις. Χρήση Matlab.

Ορατή ακτινοβολία και φως. Φωτοπική, σκοτοπική και μεσοπική όραση. Μέλαν σώμα. Φάσμα, χρωματομετρικά συστήματα, χρωματομετρία. Θερμοκρασία χρώματος. Δείκτης απόδοσης χρωμάτων (CRI). Βασικές αρχές, μεγέθη και μονάδες μέτρησης της φωτομετρίας. Φωτεινή ένταση, φωτεινή ροή, ένταση φωτισμού, λαμπρότητα. Φωτομετρικοί νόμοι. Φωτομετρικά διαγράμματα. Διαγράμματα πολικής κατανομής. Διαγράμματα ίσου φωτισμού (ISOLUX). Ζωνική κατανομή φωτεινής ροής και κωδικοποίηση (CIE, DIN, CEN, UTE). Συντελεστής χρησιμοποίησης (UF). Θάμβωση. Διάγραμμα λαμπρότητας Soelner και UGR. Τύποι λαμπτήρων. Αξιοποίηση φυσικού φωτισμού. Συστήματα ελέγχου. Μέθοδοι φωτομετρικών υπολογισμών. Λογισμικά μελετών φωτισμού (RELUX ή DIALUX). Μελέτες φωτισμού εσωτερικού και εξωτερικού χώρου. Εργαστηριακές μετρήσεις φωτομετρικών μεγεθών σε λαμπτήρες και φωτιστικά.

Διεθνοποιημένη Επιχειρηματικότητα: Διεθνοποίηση και παγκοσμιοποίηση, Τρόποι εισόδου σε μία διεθνή αγορά, Οργανωτική δομή διεθνοποιημένης επιχείρησης, Πολυεθνική στρατηγική, δομή και εξέλιξη, Παράγοντες που επηρεάζουν μία διεθνή στρατηγική. Επιχειρηματικότητα και ψηφιακό επιχειρείν: Νεοφυείς επιχειρήσεις και καινοτομία, Κύκλος ζωής μίας νέας εταιρείας, Επιχειρηματικό μοντέλο, Γενικές στρατηγικές και κατευθύνσεις. Διοίκηση τεχνολογίας και καινοτομίας: Η έννοια της «καινοτομίας» εις βάθος, Δυναμικές μέθοδοι διοίκησης καινοτομικής επιχείρησης. Μάρκετινγκ και Διαδίκτυο: Η επίδραση των νέων τεχνολογιών στο Μάρκετινγκ, Αγοραστική συμπεριφορά στο Διαδίκτυο, Ψηφιακή πληροφόρηση Μάρκετινγκ, Ανάλυση συμπεριφοράς και κοινωνικών μέσων, Συστήματα διαχείρισης πελατών (CRM), Ψηφιακά μέσα για τη Διαμόρφωση στρατηγικής Μάρκετινγκ, Ψηφιακό Μείγμα Μάρκετινγκ Ηλεκτρονικές συναλλαγές: Βασικά χαρακτηριστικά, ιστορία και σύγχρονες τάσεις, Κατηγορίες ηλεκτρονικών συναλλαγών, (Δι)επιχειρησιακές ηλεκτρονικές συναλλαγές, Ηλεκτρονικό εμπόριο, Ηλεκτρονική διακυβέρνηση και παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών, Διαλειτουργικότητα, Οφέλη και κίνδυνοι υιοθέτησης ηλεκτρονικών συναλλαγών Εφοδιασμός: Η έννοια του εφοδιασμού (logistics), Ροή υλικών και πληροφορίας, Πεδία εφαρμογής, Η λειτουργία του εφοδιασμού, “Green logistics”, Αντίστροφη εφοδιαστική, Ενσωμάτωση στον κύκλο ζωής προϊόντος Αναδιοργάνωση διαδικασιών: Η έννοια της «διαδικασίας», Η ανάγκη για αναδιοργάνωση, Στόχοι της αναδιοργάνωσης, Μοντελοποίηση διαδικασιών με BPMN, Μεθοδολογίες ανάλυσης και βελτιστοποίησης διαδικασιών, Αναδιοργάνωση και συμβατικές πρακτικές βελτίωσης, Παράγοντες επιτυχίας / αποτυχίας και κριτική Διοίκηση ποιότητας: Η έννοια της Διοίκησης Ολικής Ποιότητας, Γενικές αρχές και αξιώματα της Διοίκησης Ολικής Ποιότητας, Οφέλη εφαρμογής της Διοίκησης Ολικής Ποιότητας, Ποιοτικός Έλεγχος, Διασφάλιση Ποιότητας, Συστήματα Διασφάλισης Ποιότητας Λογιστική κόστους: Η έννοια της διοικητικής λογιστική και του κόστους, Κοστολόγηση, Είδη κόστους και κόστος παραγωγής, Η έννοια του «κέντρου κόστους», Μέθοδοι κατανομής κόστους, Διαδικασίες μερισμού και αναμερισμού, Μέθοδοι κοστολόγησης.

Φύση και περιεχόμενο επιχειρηματικών στόχων. Ανταγωνιστικότητα της ελληνικής βιομηχανίας, αποφάσεις που την επηρεάζουν και προσφερόμενες στρατηγικές για την αύξησή της. Οι έξι προσδιοριστικοί παράγοντες του μοναδιαίου κόστους: Τιμές αγοράς, σπατάλη στη χρήση και μίγμα των συντελεστών της παραγωγής (υλικών, εργασίας, κεφαλαίου), βαθμός αξιοποίησης παραγωγικού δυναμικού, οικονομίες κλίμακας και τεχνολογική πρόοδος. Βιομηχανική παραγωγικότητα: έννοιες, μεθοδολογίες μέτρησης και ανάλυσης, ερμηνεία αποτελεσμάτων. Έλεγχος κόστους με έλεγχο παραγωγικότητας. Μοντέλα παραγωγικότητας και σύνδεσή τους με μοντέλα οικονομικής αποδοτικότητας. Εφαρμογές σε επιχειρήσεις και κλάδους της μεταποίησης.

Μοντέλο ελεύθερων ηλεκτρονίων. Ιδιότητες θερμικής ισορροπίας. Ιδιότητες μεταφοράς. Κρυσταλλικά πλέγματα. Περίθλαση ακτινοβολίας από κρυστάλλους. Αντίστροφο πλέγμα. Δεσμοί στους κρυστάλλους. Ταξινόμηση των κρυστάλλων. Κίνηση ηλεκτρονίων σε περιοδικό δυναμικό. Θεώρημα Bloch, Ενεργειακές ζώνες. Ημιαγωγοί. Ενεργός μάζα, Πυκνότητα Καταστάσεων, Συγκεντρώσεις φορέων, Ενδογενείς ημιαγωγοί, Νόμος δράσης των μαζών, Εξωγενείς ημιαγωγοί, Συνθήκη ουδετερότητας, Επίπεδο Fermi, Επαφή p-n χωρίς εξωτερική τάση. Ταλαντώσεις πλέγματος. Φωτόνια, Σχέσεις διασποράς, Θερμικές ιδιότητες. Επιφάνειες. Άμορφα υλικά. Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Μοντέλο ελεύθερων ηλεκτρονίων. Ιδιότητες θερμικής ισορροπίας. Ιδιότητες μεταφοράς. Κρυσταλλικά πλέγματα. Περίθλαση ακτινοβολίας από κρυστάλλους. Αντίστροφο πλέγμα. Δεσμοί στους κρυστάλλους. Ταξινόμηση των κρυστάλλων. Κίνηση ηλεκτρονίων σε περιοδικό δυναμικό. Θεώρημα Bloch, Ενεργειακές ζώνες. Ημιαγωγοί. Ενεργός μάζα, Πυκνότητα Καταστάσεων, Συγκεντρώσεις φορέων, Ενδογενείς ημιαγωγοί, Νόμος δράσης των μαζών, Εξωγενείς ημιαγωγοί, Συνθήκη ουδετερότητας, Επίπεδο Fermi, Επαφή p-n χωρίς εξωτερική τάση. Πολώση Επαφής p-n, Ταλαντώσεις πλέγματος. Φωτόνια, Σχέσεις διασποράς, Θερμικές ιδιότητες. Επιφάνειες. Άμορφα υλικά. Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακή εξάσκηση.

Το μάθημα είναι εισαγωγικό στις Ψηφιακές Επικοινωνίες, με δύο βασικά θεματικά πεδία: τις ψηφιακές διαμορφώσεις (ASK, PSK, QAM, FSK, MSK, OFDM) και την κωδικοποίηση διαύλου (γραμμικούς τμηματικούς κώδικες). Για καθένα από τα θέματα που πραγματεύεται παρουσιάζεται συνοπτική θεωρία καθώς και επεξεργασμένα παραδείγματα εξομοίωσης στην πλατφόρμα MATLAB, τα οποία αποτελούν τη βάση της εργαστηριακής εξάσκησης των φοιτητών. Στο παράρτημα παρέχεται εκπαιδευτικό υλικό για την εξοικείωση του σπουδαστή με τα εργαλεία MATLAB. Αναλυτικά η θεματολογία του μαθήματος φαίνεται στην περιγραφή των επί μέρους ΕΝΟΤΗΤΩΝ.

Συνοπτική επανάληψη βασικών εννοιών από σήματα και συστήματα διακριτού χρόνου. Γενικευμένη θεωρία ψηφιοποίησης (υπερδειγματοληψία, A/D, D/A, φαινόμενα κβαντοποίησης), ψηφιακή επεξεργασία σημάτων συνεχούς χρόνου. Θεωρία διακριτού μετασχηματισμού Fourier (DFT), ορθογώνιοι μετασχηματισμοί (DCT), και ταχείς αλγόριθμοι (FFT). Φασματική ανάλυση ντετερμινιστικών σημάτων με DFT, μετασχηματισμός Fourier βραχέος χρόνου (STFT), φασματογράφημα. Cepstrum και ομομορφική επεξεργασία σημάτων, εφαρμογή σε σήματα φωνής και εικόνας. Γραμμική πρόβλεψη σε σήματα φωνής: θεωρία και αλγόριθμοι, εφαρμογή στη συμπίεση σημάτων φωνής.Τυχαία σήματα, φάσμα ισχύος και μέθοδοι εκτίμησης, ARMA μοντέλα, βέλτιστα γραμμικά φίλτρα Wiener. Εφαρμογές των παραπάνω μεθόδων στην ψηφιακή επεξεργασία σημάτων φωνής, μουσικής και εικόνας, στην συμπίεση δεδομένων και στις τηλεπικοινωνίες. Εργαστηριακές ασκήσεις.