7ο Εξάμηνο ΗΜΜΥ

Το μάθημα εισάγει τους σπουδαστές στις δομές ομάδων και τη θεωρία τους με στόχο την ανάπτυξη εργαλείων για την ταξινόμηση των ομάδων και την ανάδειξη των ποικίλων και σημαντικών εφαρμογών τους.Εισαγωγικά: Ιστορικά στοιχεία. Σχέση ισοδυναμίας – διαμέριση συνόλου. Διμελής πράξη. Στοιχεία θεωρίας αριθμών (διαιρετότητα ακεραίων, ο αλγόριθμος του Ευκλείδη, το Θεώρημα Bezout). Εισαγωγή στις ομάδες: Ομάδες, υποομάδες και βασικά παραδείγματα: ομάδες συμμετριών επίπεδων και στερεών γεωμετρικών αντικειμένων, οι διεδρικές ομάδες, οι ν-οστές ρίζες της μονάδας, δομές ομάδων με 2, 3, 4, 5 στοιχεία, ισοτιμίες ακεραίων, ομάδες αριθμών, ομάδες πινάκων, τα κουατέρνια. Ισομορφισμός ομάδων. Οι κυκλικές ομάδες, οι υποομάδες τους και το Θεώρημα Ταξινόμησης των κυκλικών ομάδων. Υποομάδες των μιγαδικών αριθμών. Ομάδες μεταθέσεων: Τροχιές, κύκλοι, αντιμεταθέσεις, η εναλλάσσουσα υποομάδα. Το Θεώρημα Cayley. Σύμπλοκα υποομάδας σε ομάδα, εφαρμογές στους γραμμικούς κώδικες. Το Θεώρημα Lagrange και σημαντικά πορίσματα. Το Μικρό Θεώρημα Fermat, το Θεώρημα Euler και εφαρμογές. Ομομορφισμοί, πυρήνας και εικόνα ομομορφισμού, κανονικές υποομάδες, ομάδες-πηλίκα, το Θεμελιώδες Θεώρημα Ομομορφισμού. Απλές ομάδες. Ο κανονικοποιητής, η αντιμεταθέτρια υποομάδα, αβελιανοποίηση. Εφαρμογές στην Αλγεβρική Τοπολογία. Ελεύθερες ομάδες, ελεύθερες αβελιανές ομάδες, παράσταση ομάδας και παραδείγματα, το Θεώρημα Ταξινόμησης Πεπερασμένα Παραγόμενων Αβελιανών Ομάδων, γεωμετρικές αναπαραστάσεις και γεωμετρικές ερμηνείες. Η έννοια της δράσης ομάδας σε σύνολο, σημαντικά παραδείγματα, ομάδες ισοτροπίας, τροχιές, το θεώρημα Burnside, εφαρμογές σε προβλήματα διακριτών μαθηματικών. Εισαγωγή σε δακτυλίους, σώματα, ακέραιες περιοχές και βασικά παραδείγματα.

Τεχνικές σχεδιασμού και ανάλυσης αλγορίθμων, εισαγωγή στη θεωρία υπολογιστικής πολυπλοκότητας. Τεχνικές για ασυμπτωτική εκτίμηση υπολογιστικής πολυπλοκότητας, κριτήρια επιλογής αλγορίθμων, πολυωνυμικοί αλγόριθμοι. Διαίρει-και-Βασίλευε αλγόριθμοι, εκτίμηση υπολογιστικής πολυπλοκότητας αναδρομικών αλγορίθμων με το θεώρημα κυρίαρχου όρου, ταξινόμηση με συγχώνευση, ταξινόμηση με διαίρεση, επιλογή, πλησιέστερο ζεύγος σημείων, κυρτό κάλυμμα. Ταξινόμηση γραμμικού χρόνου. Δυαδική αναζήτηση, αναζήτηση με παρεμβολή, ενημέρωση λίστας, ανάλυση με κατανομή κόστους. Άπληστοι αλγόριθμοι, αποδείξεις ορθότητας με επιχείρημα ανταλλαγής. Δυναμικός προγραμματισμός, πρόβλημα σακιδίου, μακρύτερη κοινή υπακολουθία, μακρύτερη αύξουσα υπακολουθία, γραμμικός διαχωρισμός, πολλαπλασιασμός ακολουθίας πινάκων, πρόβλημα πλανόδιου πωλητή. Αλγόριθμοι γραφημάτων. Συντομότερα μονοπάτια, υπολογισμός συντομότερων μονοπατιών με ενημέρωση ετικετών, αλγόριθμοι Bellman-Ford, Dijkstra, Floyd-Warshall, Johnson. Μέγιστη ροή και ελάχιστη τομή, αλγόριθμοι Ford-Fulkerson και Edmonds-Karp, εφαρμογές. Υπολογισιμότητα και υπολογιστική πολυπλοκότητα. Κλάσεις υπολογιστικής πολυπλοκότητας και αναγωγές. Οι κλάσεις P και NP, NP-complete προβλήματα. Κλάσεις χωρικής πολυπλοκότητας. Αλγόριθμοι προσέγγισης, κάλυμμα κορυφών, κάλυμμα συνόλων, πρόβλημα πλανόδιου πωλητή. Πιθανοτικοί αλγόριθμοι, αλγόριθμος για ελάχιστη τομή. Εργαστήριο: Μια σειρά αλγοριθμικών προβλημάτων που πρέπει να λυθούν σε C++.

Το μάθημα αναφέρεται στις μεθοδολογίες σχεδίασης, ανάπτυξης και αξιολόγησης υπολογιστικών συστημάτων που αλληλεπιδρούν σε σημαντικό βαθμό με τους χρήστες. Σκοπός είναι η επισκόπηση θεωρητικών μοντέλων, τεχνολογιών, μεθόδων και εργαλείων για τη σχεδίαση και ανάπτυξη διαδραστικών υπολογιστικών συστημάτων. Η ύλη περιλαμβάνει (1) Μοντελοποίηση του ανθρώπου ως χρήστη υπολογιστικού συστήματος και του εννοιολογικού πλαισίου της αλληλεπίδρασης, (2) Γνωσιακά μοντέλα, αντίληψη και αναπαράσταση, προσοχή και μνήμη, αναπαράσταση και οργάνωση γνώσης, νοητικά μοντέλα, νοητικά μοντέλα χρήστη, μοντέλα συναισθηματικής κατάστασης χρήστη, μοντέλα ομάδων χρηστών, (3) Μεθοδολογίες σχεδίασης διαδραστικών συστημάτων: ανθρωποκεντρική σχεδίαση, απαιτήσεις ευχρηστίας, ανάλυση εργασιών, μοντέλα GOMS, μέθοδοι περιγραφής διαλόγου, σχεδίαση διεπιφανειών, ευχρηστία και προσβασιμότητα υπηρεσιών διαδικτύου, τεχνικές αξιολόγησης διαδραστικών συστημάτων, (4) Επισκόπηση τεχνολογιών και εφαρμογών αλληλεπίδρασης: συστήματα διάχυτης νοημοσύνης, πανταχού-παρών υπολογιστής, συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας, εμψύχωση συνθετικών χαρακτήρων, τεχνολογίες και εφαρμογές συνεργασίας. Στο εργαστήριο του μαθήματος στόχος είναι η ανάπτυξη μιας εφαρμογής για κινητά με πολυτροπική αλληλεπίδραση με τον χρήστη. Γίνεται εισαγωγή στο εργαλείο πρωτοτυποποίησης Figma, στο toolkit Flutter, καθώς και στην πλατφόρμα επαυξημένης πραγματικότητας Unity. [helios μαθήματος](https://helios.ntua.gr/course/view.php?id=983)

Μοντέλα γεννητριών στη μόνιμη κατάσταση (αντιδράσεις dq, διανυσματικό διάγραμμα, εξισώσεις και έλεγχος ενεργού ισχύος). Επίδραση γωνίας δ και τάσεως διεγέρσεως στην ενεργό και άεργο ισχύ. Υπερδιέγερση και υποδιέγερση. Παράσταση γραμμών και μετασχηματιστών στις μελέτες ροής φορτίου. Εξισώσεις ισοζυγίου ισχύος. Αντιστάθμιση με στατούς πυκνωτές και πηνία. Μέθοδοι ψηφιακής επίλυσης ροής φορτίου. Ταχεία αποζευγμένη μέθοδος. Παράλληλη λειτουργία γεννητριών. Μετασχηματιστές με μεταβλητή λήψη. Ρύθμιση τάσεως και αέργου ισχύος. Μετασχηματιστές ρυθμίσεως τάσεως. Ρύθμιση με στατούς και σύγχρονους πυκνωτές. Ευστάθεια και κατάρρευση τάσεως.

• Βιοϊατρική Οργανολογία – Ιδιαιτερότητες • Αισθητήρες και Βιοαισθητήρες: Αισθητήρες μηχανικών μεγεθών, θερμοκρασίας, οπτικοί αισθητήρες, βιοαισθητήρες οπτικών ινών και φθορισμού • Χημικοί βιοαισθητήρες, pH, αισθητήρες οξυγόνου, γλυκόζης του αίματος • Ευρέως χρησιμοποιούμενα ιατρικά lasers, βασικά χαρακτηριστικά ιατρικών συστημάτων lasers και εφαρμογές στη Βιοϊατρική. Ασφάλεια ιατρικών συστημάτων laser • Υπέρηχοι στη βιοϊατρική. Κυματική εξίσωση υπερήχων. Δημιουργία και λήψη υπερήχων. Μετατροπείς – ηχοβολείς πολλαπλών στοιχείων. Μέθοδοι απεικόνισης B-mode, M-mode. Χρήση του φαινομένου Doppler • Κλινικό εργαστήριο: Φασματοφωτομετρία, Φθοριμετρία, Αυτόματοι Αναλυτές, Οπτικοί αναλυτές, πηγές φωτός, μονοχρωμάτορας, ανιχνευτές ICCD, MCP • Αρχές λειτουργίας απεικονιστικής μικροσκοπίας ατομικής δύναμης - AFM

Βασικά μεγέθη περιγραφής του πλάσματος. Μήκος Debye. Συχνότητα πλάσματος. Συγκρούσεις. Δυναμική ηλεκτρονίων και ιόντων σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αλληλεπίδραση κύματος-σωματιδίου. Μακροσκοπικά μοντέλα περιγραφής πλάσματος. Περιγραφή Η/Μ ρευστού. Μαγνητοϋδροδυναμική περιγραφή. Κινητική ανάλυση. Αμαγνήτιστο και μαγνητισμένο πλάσμα. Το πλάσμα σαν διηλεκτρικό μέσο. Σχέση διασποράς, συντονισμοί και αποκοπές. Περιγραφή ψυχρού/θερμού πλάσματος. Αναλυτικές τεχνικές επίλυσης της εξίσωσης διασποράς αμαγνήτιστου και μαγνητισμένου πλάσματος στη βάση της ψυχρής/θερμής θεώρησης. Κινητική περιγραφή αμαγνήτιστου/μαγνητισμένου πλάσματος. Απόσβεση Landau και κυκλοτρονική απόσβεση. Αστάθεια δέσμης-πλάσματος. Μη γραμμικά φαινόμενα στην ηλεκτρομαγνητική διάδοση σε πλάσμα. Ημιγραμμική θεωρία. Εισαγωγή στις ασυμπτωτικές μεθόδους της γεωμετρικής οπτικής.

Αριθμοδότηση και ονοματοδότηση στο διαδίκτυο. Σύστημα Ονομασίας Περιοχών DNS. Παγκόσμιος ιστός και πρωτόκολλο HTTP. Μεταφορά αρχείων και πρωτόκολλο FTP. Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο και πρωτόκολλο SMTP. Αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων και πρωτόκολλο TCP. Επικεφαλίδα και τεμάχια TCP. Τεμαχισμός. Έλεγχος ροής και Συμφόρησης στο TCP. Διαχείριση συνδέσεων TCP. Μεταφορά δεδομένων χωρίς σύνδεση και πρωτόκολλο UDP. Επικεφαλίδα και δεδομενόγραμμα UDP. Πρωτόκολλο IP. Επικεφαλίδα και πακέτο IP. Θρυμματισμός. Διευθύνσεις IP. Υποδίκτυα. Επίλυση διευθύνσεων και πρωτόκολλο ARP. Πρωτόκολλο Ελέγχου ICMP. Δυναμική εκχώρηση διευθύνσεων και πρωτόκολλο DHCP. Μετατροπή διευθύνσεων και NAT. Δρομολόγηση στο διαδίκτυο. Διαδικτύωση. Πρωτόκολλα δρομολόγησης RIP, OSPF και BGP. Αταξική Δρομολόγηση μεταξύ Περιοχών CIDR. Το πρωτόκολλο IPv6, πακέτο και επικεφαλίδα IPv6. Μετατροπή IPv4 σε IPv6. Πολλαπλή Διανομή και δρομολόγηση πολλαπλής διανομής, πρωτόκολλο IGMP. Διαχείριση κινητικότητας στο στρώμα δικτύου, κινητό IP. Ζεύξεις από σημείο σε σημείο (πρωτόκολλα HDLC, PPP, SLIP). Τοπικό δίκτυο IEEE 802.3, Ethernet, Fast, Gigabit και 10G Ethernet. Γέφυρες και μεταγωγείς Ethernet. Ασύρματα τοπικά δίκτυα ΙΕΕΕ 802.11b/g/a. Εργαστήριο: Σειρά δώδεκα ασκήσεων για πρακτική άσκηση των σπουδαστών σε θέματα διάρθρωσης δικτύων, δικτυακών πρωτοκόλλων (ΙΡ, ARP, ICMP, TCP, UDP), πρωτοκόλλων εφαρμογής (FTP, TFTP, TELENET, SSH, HTTP, HTTPS, DNS, SMTP), χρήσης εργαλείων ανάλυσης πρωτοκόλλων και μέτρησης επιδόσεων.

Ιστορική αναδρομή της οργάνωσης παραγωγής. Αγαθά (προϊόντα) και Υπηρεσίες. Σύγχρονοι στόχοι, τάσεις και προοπτικές. Η έννοια του στρατηγικού σχεδιασμού. Στρατηγική παραγωγής και παροχή υπηρεσιών. Η πρόκληση της ανταγωνιστικότητας. Παραγωγικότητα. Σχεδιασμός Προϊόντος. Επίπεδα και διαδικασία σχεδιασμού. Κύκλος ζωής προϊόντος. Καμπύλη μάθησης. Σχεδιασμός και τεχνολογία. Σχεδιασμός Δυναμικότητας. Συστήματα αναμονής. Σχεδιασμός Μεθόδου Παραγωγής. Ανάλυση ροής εργασίας. Μέτρηση εργασίας. Χωροταξικός Σχεδιασμός. Διαχείριση Αποθεμάτων. Η αβεβαιότητα στη διαχείριση αποθεμάτων. Στοιχεία κόστους. Συστήματα Just-in-time (JIT). Συστήματα Προγραμματισμού Παραγωγής & Υλικών. Βασικό πρόγραμμα παραγωγής (MPS). Προγραμματισμός δυναμικότητας (CRP). Προγραμματισμός Υλικών (MRP). Συστήματα MRPII και ERP. Χρονοδρομολόγηση. Κανόνες Προτεραιοτήτων και Τεχνικές. Προβλήματα ανάθεσης n-εργασιών σε m-μηχανές. Προγραμματισμός γενικού Flow-Shop. Προγραμματισμός γενικού Job-Shop. Προγραμματισμός για συστήματα Υπηρεσιών. Συντήρηση και Ποιοτικός Έλεγχος. Μέθοδοι δειγματοληψίας.

Εισαγωγή στα κυκλώματα CMOS, VLSI (αντιστροφέας, διακόπτης, πύλες NAND, NOR και σύνθετες, πολυπλέκτες, καταχωρητές). Εισαγωγή στην αναπαράσταση κυκλωμάτων και συστημάτων. Γλώσσες Περιγραφής Υλικού (HDL). Τεχνολογίες I.C. και διαδικασίες κατασκευής κυκλωμάτων CMOS, VLSI. Εκτίμηση παραμέτρων και επιδόσεων (αντίσταση, χωρητικότητα, καθυστέρηση, ισχύς). Λογική σχεδίαση κυκλωμάτων CMOS, VLSI. Μέθοδοι σχεδίασης και δοκιμή κυκλωμάτων CMOS, VLSI. Σχεδίαση υποσυστημάτων σε τεχνολογία CMOS, VLSI (αθροιστές, πολλαπλασιαστές, ολισθητές, μνήμες, αλγοριθμικές μηχανές καταστάσεων). Εργαστήρια: Στο εργαστήριο σχεδιάζονται και μελετώνται ψηφιακά κυκλώματα τεχνολογίας CMOS, VLSI από απλές πύλες έως ολοκληρωμένα υποσυστήματα. Οι εργαστηριακές ασκήσεις θα περιλαμβάνουν κατασκευή layout, ηλεκτρική εξομοίωση, λογική εξομοίωση, ανάλυση χρονισμού και χρήση γλωσσών περιγραφής υλικού.

Το διδακτικό αντικείμενο του μαθήματος καλύπτει τη δημιουργία, τη λήψη, και την ανάλυση σημάτων που προέρχονται από βιολογικά συστήματα, μέσω της μελέτης των βασικών αρχών ηλεκτροφυσιολογίας σε κυτταρικό επίπεδο, καθώς και των διατάξεων λήψης και τεχνικών επεξεργασίας σε επίπεδο υλικού και λογισμικού. Παρουσιάζεται πληθώρα διαφορετικών βιοσημάτων όπως ηλεκτρομυογράφημα, ηλεκτρονευρογράφημα, ηλεκτροοφθαλμογράφημα, κ.α., δίνοντας έμφαση στα σήματα που προέρχονται από τον εγκέφαλο και την καρδιά. Ειδικότερα, παρουσιάζονται η ανατομία και η φυσιολογία του εγκεφάλου σε σχέση με τη δημιουργία του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος (ΗΕΓ), καθώς και οι διαδικασίες λήψης και επεξεργασίας με στόχο τη μελέτη χαρακτηριστικών όπως είναι τα προκλητά δυναμικά. Αντίστοιχα, παρουσιάζονται η φυσιολογία της καρδιάς και η συσχέτιση της ρυθμικής λειτουργίας της (αιματική ροή, συστολική/διαστολική πίεση, κλάσμα εξώθησης) με τη δημιουργία ηλεκτροκαρδιογραφήματος (ΗΚΓ) και τη λήψη αυτού. Επιπρόσθετα, το μάθημα περιλαμβάνει βασικές αρχές ιατρικής απεικόνισης, με έμφαση στη μαγνητική τομογραφία και την αξιοποίηση της για τη μελέτη της εγκεφαλικής δραστηριότητας, συμπεριλαμβανομένης και της εξαγωγής δικτύων με στόχο την ανάλυση ανατομικών και λειτουργικών συνδέσεων. Για όλα τα βιοσήματα, παρουσιάζονται οι κατάλληλες τεχνικές προεπεξεργασίας για αφαίρεση θορύβου, η εφαρμογή τεχνικών τεχνητής νοημοσύνης (συμπεριλαμβανομένης της βαθιάς μάθησης), και η μετέπειτα εφαρμογή συστημάτων βιοϊατρικής μηχανικής στην κλινική πράξη, αξιοποιώντας μεγάλα δεδομένα (big data).

Στόχος του μαθήματος είναι η πρακτική εμπέδωση των μαθημάτων ""Aρχιτεκτονική Yπολογιστών"" και ""Λειτουργικά Συστήματα"". Το μάθημα περιέχει εργαστηριακές ασκήσεις στα εξής θέματα: κατανεμημένος προγραμματισμός στο UNIX, υλοποίηση οδηγού συσκευών, επέκταση λειτουργικού συστήματος Linux, προγραμματισμός σε επίπεδο πυρήνα του ΛΣ, λειτουργικά συστήματα ειδικών απαιτήσεων για μικροϋπολογιστές.

Το μάθημα περιλαμβάνει εργαστηριακές ασκήσεις πάνω στα επόμενα θέματα: Προγραμματισμός σε assembly των μικροεπεξεργαστών 8085 και 80x86. Διαδικασίες εισόδου-εξόδου δεδομένων. Χρήση Διακοπών. Διασύνδεση μικροεπεξεργαστών με εξωτερικές μονάδες (interfacing) και συσκευές. Σχεδίαση αυτοματισμών με βάση μικροεπεξεργαστές. Προγραμματισμός Μικροελεγκτών. Έλεγχος περιφερειακών Μικροελεγκτών και εφαρμογές.

Αυτεπαγωγή και χωρητικότητα γραμμών μεταφοράς με απλούς και πολλαπλούς αγωγούς. Ηλεκτρικά μοντέλα γραμμών μεταφοράς. Δίθυρα κυκλώματα. Ισοδύναμα κυκλώματα και μοντέλα γραμμών μεταφοράς μικρού, μεσαίου και μεγάλου μήκους. Αντιστάθμιση γραμμών μεταφοράς. Υπολογισμοί ηλεκτρικών μεγεθών. Ευέλικτα συστήματα μεταφοράς ελεγχόμενα από θυρίστορ και από μετατροπείς ισχύος. Ροή ισχύος. Μέγιστη μεταφερόμενη ισχύς. Μεταβατική ευστάθεια. Στατικός αντισταθμιστής αέργου ισχύος. Αντισταθμιστής σειράς με πυκνωτές ελεγχόμενους από θυρίστορ. Στατικός ρυθμιστής γωνίας φάσης. Ελεγχόμενος σύγχρονος αντισταθμιστής. Ελεγχόμενος σύγχρονος αντισταθμιστής σειράς. Ενοποιημένος ελεγκτής ροής ισχύος. Μεταφορά με συνεχές ρεύμα με μετατροπείς πηγής ρεύματος. Μεταφορά με συνεχές ρεύμα με μετατροπείς πηγής τάσης. Βέλτιστη λειτουργία και ανάπτυξη συστημάτων μεταφοράς.

Διαμόρφωση και αρχές λειτουργίας μηχανών συνεχούς ρεύματος, συνδεσμολογίες και χαρακτηριστικές μόνιμης κατάστασης, κορεσμός και μαγνητική αντίδραση τυμπάνου. Γενικές αρχές μεταβατικής και δυναμικής συμπεριφοράς των ηλεκτρικών μηχανών, εφαρμογή στις μηχανές συνεχούς ρεύματος, εκκίνηση κινητήρων συνεχούς ρεύματος, δομικά διαγράμματα. Διαμόρφωση και αρχές λειτουργίας σύγχρονων μηχανών, χαρακτηριστικές μόνιμης κατάστασης λειτουργίας στροβιλογεννητριών και σύγχρονων μηχανών έκτυπων πόλων, μελέτη κορεσμού και τρίγωνο Potier. Παραλληλισμός σύγχρονων μηχανών με το δίκτυο. Συστήματα διεγέρσεως σύγχρονων μηχανών και έλεγχος αέργου ισχύος. Εισαγωγή στη μεταβατική και δυναμική συμπεριφορά των σύγχρονων μηχανών, τυλίγματα αποσβέσεως, ανάλυση σε ορθό και κάθετο άξονα. Ισοδύναμα κυκλώματα μεταβατικής και υπομεταβατικής απόκρισης.

Το μάθημα αποτελεί την εισαγωγή του φοιτητή στο τεχνικό σχέδιο. Η ύλη του περιλαμβάνει μηχανολογικό σχέδιο, απαραίτητο πολλές φορές για την σχεδίαση ηλεκτροτεχνικών κατασκευών, αρχιτεκτονικό σχέδιο, του οποίου η κατανόηση προαπαιτείται για την εκπόνηση των ηλεκτρομηχανολογικών μελετών και στο μεγαλύτερο μέρος της, ηλεκτρολογικό σχέδιο. Το ηλεκτρολογικό σχέδιο κυρίως στοχεύει στη σχεδίαση και μελέτη εσωτερικών ηλεκτρικών εγκαταστάσεων (ισχυρά και ασθενή ρεύματα), συμπεριλαμβανομένων και των πινάκων χαμηλής τάσης.. Επίσης στο πλαίσιο του μαθήματος γίνεται εισαγωγή στη μέση τάση (πίνακες χαμηλής, υποσταθμοί και πίνακες μέσης τάσης ΔΕΔΗΕ). Η ύλη του μαθήματος στοχεύει να δώσει στους φοιτητές τους βασικούς κανόνες που διέπουν το τεχνικό σχέδιο βάση των διεθνών προτύπων, ώστε μετά την επιτυχή περάτωση του μαθήματος να είναι ικανοί τόσο να αναγνωρίζουν, να κατανοούν και να διαβάζουν τεχνικά σχέδια όσο και να τα σχεδιάζουν. Τέλος, στόχο του μαθήματος αποτελεί και η εκπόνηση σχεδίων και ηλεκτρολογικών μελετών με τη χρήση σύγχρονου λογισμικού.

Μέθοδος σταθερών χρόνου ανοιχτού κυκλώματος για τον υπολογισμό του εύρους ζώνης ενισχυτών. Ενδογενής Θόρυβος των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και υπολογισμός θορύβου σε γραμμικά κυκλώματα. Εφαρμογή της ανάδρασης στους ενισχυτές και θεωρεία ευστάθειας. Αντιστάθμιση συχνότητας ενισχυτών. Σχεδίαση τελεστικών ενισχυτών διπολικής και CMOS τεχνολογίας. Ενισχυτές ισχύος. Σχεδίαση ενεργών φίλτρων. Μη γραμμικά κυκλώματα: πολυδονητές, ταλαντωτές και γεννήτριες κυματομορφών, αρχή λειτουργίας και κυκλώματα Translinear, Πολλαπλασιαστές και Μίκτες. Μετατροπείς Δεδομένων (DAC, ADC). Εισαγωγή στα αναλογικά κυκλώματα για Μηχανική Μάθηση.

Μετατροπείς συντονισμού. Σχεδίαση παθητικών φίλτρων εισόδου και εξόδου μετατροπέων ισχύος. Διακοπτικές ανορθωτικές διατάξεις. Μετατροπείς πολλαπλών επιπέδων. PQ και προβλεπτικός έλεγχος αντιστροφέων. Ενεργός αντισταθμιστής ισχύος και γενικά διόρθωση συντελεστή ισχύος με την εφαρμογή διατάξεων Ηλεκτρονικών Ισχύος. Ενεργά φίλτρα ισχύος. Παράλληλα και σειριακά ενεργά φίλτρα. Υβριδικά φίλτρα. Παλμοτροφοδοτικά. Μεταβλητό πηνίο και μεταβλητή χωρητικότητα με την χρήση θυρίστορ. Κυκλώματα προστασίας ημιαγωγών ισχύος. Επιλογή ψυκτικών σωμάτων για την ψύξη ημιαγωγών. Εφαρμογή των Metal Oxide Varistors (MOVs) για την προστασία διατάξεων Ηλεκτρονικών Ισχύος. Σχεδίαση και συσκευασία μετατροπέων ισχύος. Απαιτούμενες μετρήσεις για την ποιότητα και αξιοπιστία μετατροπέων ισχύος. Εφαρμογή Ηλεκτρονικών Ισχύος στα έξυπνα δίκτυα και στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας.

•Εισαγωγή, το πρόβλημα του μέτρου. •Κλάσεις συνόλων: άλγεβρες, σ-άλγεβρες, κλάσεις Dynkin. •Χώροι μέτρου, εξωτερικά μέτρα. Πλήρη μέτρα και πλήρωση ενός χώρου μέτρου, κανονικότητα μέτρου. •Μέτρο Lebesgue. Η δομή των μετρήσιμων συνόλων, μη μετρήσιμα σύνολα. •Μετρήσιμες συναρτήσεις, ακολουθίες μετρήσιμων συναρτήσεων, θεωρήματα Egorov και Lusin. Προσέγγιση μετρήσιμων συναρτήσεων. •Ολοκλήρωμα Lebesgue: Απλές συναρτήσεις, το ολοκλήρωμα μη αρνητικής μετρήσιμης συνάρτησης, βασικές ιδιότητες του ολοκληρώματος. Θεώρημα μονότονης σύγκλισης του Lebesgue, λήμμα του Fatou. Το γενικό ολοκλήρωμα του Lebesgue. Θεώρημα κυριαρχημένης σύγκλισης του Lebesgue, θεώρημα Beppo Levi. Ολοκλήρωμα ως προς το μέτρο Lebesgue στην ευθεία και η σχέση του με το ολοκλήρωμα Riemann. •Θέματα: Τρόποι σύγκλισης ακολουθιών μετρήσιμων συναρτήσεων. Χώροι Lp. Μέτρο γινόμενο, θεώρημα Fubini. Προσημασμένα μέτρα, θεώρημα Radon–Nikodym.

Τα πρώτα κβαντικά φαινόμενα και η σχέση της κλασικής με την κβαντική μηχανική. Μαθηματικές έννοιες (στοιχεία θεωρίας τελεστών σε χώρους Hilbert, συμβολισμός Dirac). Βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής. Εξίσωση του Schrοdinger. Σχέσεις αβεβαιότητας του Heisenberg. Σωματίδιο σε μονοδιάστατο χώρο: κίνηση κυματοδέσμης, ελεύθερο σωματίδιο, πηγάδι δυναμικού, αρμονικός ταλαντωτής, σκέδαση. Σωματίδιο σε τριδιάστατο χώρο: κεντρικά δυναμικά, τροχιακή στροφορμή, άλγεβρα στροφορμής, δυναμικό Coulomb (άτομο υδρογόνου). Θεωρία διαταραχών, φαινόμενο Zeeman, υπέρλεπτη υφή. Συστήματα πολλών σωματιδίων, αρχή του Pauli, σχέση σπιν και στατιστικής. Περιοδικό σύστημα ατόμων. Μόρια και μοριακοί δεσμοί, προσέγγιση των Born-Oppenheimer, μοριακά φάσματα.

Εισαγωγή στη θεωρία των κεραιών. Το δίπολο Hertz. Εφαρμογές ηλεκτρικών μικρών κεραιών. Η γραμμική διπολική κεραία, το πεδίο ακτινοβολίας αυθαιρέτων κεραιών. Κατευθυντικότητα, κέρδος, αντίσταση ακτινοβολίας, ενεργό ύψος. Κατοπτρισμός, είδωλα κεραιών. Κεραίες οδεύοντος κύματος, το μικρό κυκλικό πλαίσιο. Στοιχειοκεραίες και κεραιοδιατάξεις. Η ρομβική κεραία. Στοιχειοκεραίες ομοιόμορφες, αξονικές, μετωπικές. Ανίχνευση φάσης. Πολυωνυμική θεωρία στοιχειοκεραιών. Στοιχειοκεραίες υπερκατευθυντικές. Σύνθεση διαγραμμάτων ακτινοβολίας, αρχές σχεδιασμού κεραιοδιατάξεων. Το θεώρημα της αμοιβαιότητας στην ηλεκτρομαγνητική θεωρία. Πηγές ρεύματος και τάσεως, αρχή της δυαδικότητας. Γενικοί τύποι υπολογισμού της ίδιας και αμοιβαίας σύνθετης αντίστασης κεραιών. Εφαρμογές στις διπολικές κεραίες. Συντελεστής ποιότητας και εύρος ζώνης διπόλων. Τροφοδότηση στοιχειοκεραιών. Baluns, προσαρμογή με στέλεχος, αναδιπλωμένο δίπολο. Στοιχειοκεραίες Yagi-Uda. Οι κεραίες ως δέκτες. Τα θεωρήματα ισότητας χαρακτηριστικών σε εκπομπή και λήψη. Ισοδύναμο κύκλωμα δέκτη. Λόγος ενεργού επιφανείας προς κατευθυντικότητα. Ισχύς λήψης.

Οι ασκήσεις περιλαμβάνουν τα παρακάτω • Μυϊκή λειτουργία και καταγραφή ηλεκτρομυογραφήματος. • Φυσιολογία της καρδιάς και ηλεκτροκαρδιογράφημα. • Φυσιολογία του Εγκεφάλου και Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα • Συστήματα παρακολούθησης ζωτικών λειτουργιών σε μονάδα εντατικής θεραπείας. • Μελέτη βιολογικών με την χρήση μικροσκοπίου ατομικής δύναμης (Atomic Force Microscope) - Μετρήσεις τεχνικών χαρακτηριστικών στην υπερηχητική απεικόνιση. -Μελέτη με απεικονιστική μικροσκοπία των φωτοδυναμικών επιδράσεων σε ερυθρά αιμοσφαίρια. -Συνεστιακό μικροσκόπιο σάρωσης με laser για βιοαπεικόνιση σε επίπεδο κυττάρων και ιστών.

- Ανάπτυξη κρυστάλλων: ανάπτυξη κρυστάλλων από τήγμα Si, ανάπτυξη κρυστάλλων από Si με την διεργασία κινητής ζώνης, ανάπτυξη κρυστάλλων GaAs, χαρακτηρισμός υλικών, μέθοδοι επιταξιακής ανάπτυξης, δομές και ατέλειες σε επιταξιακά στρώματα. - Σχηματισμός υμενίων: θερμική οξείδωση, χημική απόθεση διηλεκτρικών υμενίων, χημική απόθεση υμενίων πολυκρυσταλλικού Si, εναπόθεση ατομικού στρώματος, θερμική εξάχνωση, εξάχνωση με δέσμη ηλεκτρονίων, τεχνική θρυμματισμού. - Λιθογραφία και εγχάραξη: οπτική λιθογραφία, υγρή χημική εγχάραξη, ξηρή εγχάραξη, λιθογραφικές μέθοδοι νέας γενιάς. - Εισαγωγή προσμίξεων σε ημιαγωγούς – νόθευση: η βασική διεργασία διάχυσης, διεργασίες διάχυσης, εμφύτευση ιόντων, καταστροφή πλέγματος λόγω εμφύτευσης και αποκατάσταση με ανόπτηση. - Κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και διατάξεων: παθητικά στοιχεία, διπολική τεχνολογία, τεχνολογία MOS FET, προκλήσεις για το πεδίο της νανο-ηλεκτρονικής. - Τεχνικές συσκευασίας: θόρυβος εξ επαγωγής και τεχνικές αποφυγής του, τεμαχισμός υποστρωμάτων, wire bonding, πολυμερική συσκευασία, τεχνικές συσκευασίας ηλεκτρονικών υλικών και διατάξεων, τεχνολογία παχέων και υβριδικών κυκλωμάτων. Εργαστήριο: Προσομοίωση μικροηλεκτρονικών κατασκευών.

Εισαγωγή στο γραμμικό προγραμματισμό, γλώσσες μαθηματικού προγραμματισμού (Julia, Python, AMPL), δυϊκότητα, δυϊκός αλγόριθμος simplex, ακέραιος γραμμικός προγραμματισμός, δέσμευση μονάδων, δυναμικός προγραμματισμός, στοχαστικός προγραμματισμός, υδροθερμικός προγραμματισμός, στοχαστική επέκταση συστήματος

Φυσική οπτική. Οπτικές ιδιότητες των στερεών. Οπτικά υλικά ορατού - υπερύθρου. Υλη και ακτινοβολία. Αυθόρμητη και εξαναγκασμένη εκπομπή. Φθορισμός, φωσφορισμός, φωταύγεια. Σύμφωνες και ασύμφωνες πηγές, ανιχνευτές, οπτοηλεκτρονικά όργανα. Ατμοσφαιρική οπτική. Επεξεργασία και μετάδοση οπτικών πληροφοριών. Οπτική δισταθμία, φίλτρα συμβολής, καμπύλες συμβολής. Γραμμικές και μη γραμμικές ηλεκτροοπτικές διατάξεις. Ενδείκτες και απεικονιστές. Ενισχυτές εικόνας. Θερμικοί απεικονιστές. LESs και λέιζερ. CCDs. Διατάξεις Ι2. Οπτοζεύκτες, γραμμικοί και μη γραμμικοί διαμορφωτές. Υγροί κρύσταλλοι. Φωτοπολλαπλασιαστές. Διατάξεις ηλεκτροφωταύγειας, καθοδοφωταύγειας, φωτοτρανζίστορς, φωτο-θυρίστορς, vidicons και διατάξεις εικονοληψίας. Εργαστηριακή εξάσκηση.

Υπολογισμός ηλεκτρικού πεδίου διατάξεων υψηλών τάσεων. Αλγόριθμοι προσομοίωσης ηλεκτρομαγνητικών πεδίων υψηλών τάσεων με συγκεντρωμένα στοιχεία. Μερικές εκκενώσεις και διάσπαση σε αέρα, στερεά, υγρά και λοιπά αέρια μονωτικά. Οδεύοντα κύματα. Διατάξεις παραγωγής τάσεων και ρευμάτων δοκιμής. Μετασχηματιστές δοκιμής. Ανορθωτές. Διατάξεις παραγωγής υψηλών συνεχών και κρουστικών τάσεων, αποσβεννυμένων ταλαντώσεων και κρουστικών ρευμάτων. Κατασκευαστικά και λειτουργικά στοιχεία, ισοδύναμα κυκλώματα. Εκκενώσεις σε μονωτικά, παραγωγή τάσεων και ρευμάτων δοκιμής στο Εργαστήριο.

Φορμαλισμός και μέθοδοι της μηχανικής Hamilton: Κανονικές μεταβλητές και συμπλεκτικός φορμαλισμός. Κανονικοί μετασχηματισμοί και γεννήτριες συναρτήσεις. Φορμαλισμός αγκυλών Poisson. Απειροστοί κανονικοί μετασχηματισμοί, συμμετρίες και αναλλοίωτες ποσότητες. Θεωρία Hamilton-Jacobi, ολοκληρωσιμότητα και διαχωρισιμότητα. Μεταβλητές δράσης-γωνίας και αδιαβατικές αναλλοίωτες. Σχεδόν-ολοκληρώσιμα συστήματα και Κανονική Θεωρία διαταραχών. Πολύπλοκη δυναμική και χάος: Συντονισμοί και το πρόβλημα των μικρών παρονομαστών. Τομές και απεικονίσεις Poincaré. Θεώρημα Kolmogorov-Arnold-Moser και Χαμιλτονιανό χάος. Κριτήρια εκτεταμένης χαοτικότητας. Στοχαστική προσέγγιση και διάχυση στον χώρο των φάσεων. Εφαρμογές: Εξαναγκασμένοι, παραμετρικά διεγειρόμενοι και συζευγμένοι μη-γραμμικοί ταλαντωτές. Μη-γραμμική αλληλεπίδραση φορτισμένων σωματιδίων με ηλεκτρομαγνητικά πεδία.

Ανασκόπηση γραμμικών συστημάτων συνεχούς και διακριτού χρόνου. Εξισώσεις Κατάστασης, Ελεγξιμότητα και Παρατηρησιμότητα, διάφορα κριτήρια. Κανονικές Μορφές και Κανονική Δομή (Kalman) συστημάτων. Παρατηρητές κατάστασης. Separation. Προχωρημένες τεχνικές σχεδίασης γραμμικών ελεγκτών. Μη γραμμικά συστήματα συνεχούς και διακριτού χρόνου. Τεχνικές σχεδίασης μη γραμμικών ελεγκτών. Βέλτιστος Έλεγχος. Αρχή Mεγίστου (Pontryagin). Αριθμητικές Μέθοδοι για TPBV Problems. Δυναμικός Προγραμματισμός (Bellman). Έννοιες OpenLoop, ClosedLoop. Εφαρμογές σε προβλήματα Γραμμικού-Τετραγωνικού (LQ) ελέγχου (Riccati εξισώσεις), Ελέγχου Ελαχίστου Χρόνου και Ελαχίστης Ενέργειας. SingularProblems. Μέθοδοι Lyapunov. Στοιχεία Σθεναρού Ελέγχου. Θεωρία Παιγνίων: Έννοιες Nash και Stackelberg για Στατικά και Δυναμικά Παίγνια. Υλοποίηση ελεγκτών με υπολογιστές. Εργαστηριακές ασκήσεις.

Πυρινική Φυσική: Ενεργός διατομή, Σκέδαση Rutherford. Είδη αλληλεπιδράσεων. Ιδιότητες του πυρήνα (μέγεθος, μάζα και σχήμα). Διάσπαση-β πυρήνων και κοιλάδα σταθερότητας. Μαγνητικά φαινόμενα των πυρήνων. Δομή του πυρήνα, μαγικοί αριθμοί και πρότυπο φλοιών. Στροφορμή και ιδιοστροφορμή (spin) πυρήνων. Διάσπαση-α, φαινόμενο σήραγγας, σχάση, Ενεργειακές καταστάσεις. Διεγερμένες καταστάσεις πυρήνα και αποδιέγερση μέσω εκπομπής ακτίνων-γ. Πυρηνικές Αντιδράσεις. Στοιχειώδη Σωματίδια: Εισαγωγή στα στοιχειώδη σωματίδια. Ιστορική αναδρομή. Φυσικό σύστημα μονάδων. Σχετικιστική κινηματική, τετραδιανύσματα. Ιδιότητες και ταξινόμηση των στοιχειωδών σωματιδίων. Διαγράμματα Feynman. Συμμετρίες και νόμοι διατήρησης. Αναστροφή χώρου, συζυγία φορτίου, αντιστροφή χρόνου. Ισοτοπικό σπιν. Θεμελιώδες πρότυπο των κουάρκς. Θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: ηλεκτρομαγνητική, ασθενής και ισχυρή. Καθιερωμένο πρότυπο. Ενοποίηση των ηλεκτρομαγνητικών και ασθενών αλληλεπιδράσεων. Μηχανισμός Higgs. Εργαστηριακές Ασκήσεις: Εργαστηριακές ασκήσεις κβαντικών φαινομένων, Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων στο Εργαστήριο Φυσικής Ε.Μ.Π.: Μέτρηση ενεργότητας και χρόνου ημιζωής του ραδιενεργού ισοτόπου 40Κ,Μέτρηση χρόνου ημιζωής κοσμικών μιονίων.

Εισαγωγή στη ρομποτική. Τεχνολογία των ρομπότ. Τύποι και μορφές ρομπότ. Παραδείγματα ρομποτικών συστημάτων και επισκόπηση σύγχρονων εφαρμογών. Κινηματική ανάλυση ρομποτικών χειριστών, ευθύ και αντίστροφο γεωμετρικό μοντέλο, διαφορική κινηματική ανάλυση, ιδιόμορφες διατάξεις. Στατική ανάλυση ρομποτικών χειριστών, μήτρα συμμόρφωσης. Δυναμική ανάλυση ρομποτικών χειριστών, δυναμικά μοντέλα Newton-Euler και Lagrange, αναγνώριση δυναμικών παραμέτρων. Σχεδιασμός τροχιάς και αυτόματος έλεγχος των ρομπότ. Γραμμικός έλεγχος μεμονωμένης άρθρωσης, μη-γραμμικός έλεγχος υπολογιζόμενης ροπής, έλεγχος στο χώρο του τελικού στοιχείου δράσης, προσαρμοστικός και εύρωστος έλεγχος ρομπότ. Προγραμματισμός ρομπότ. Υπολογιστικά συστήματα διακριτής παραγωγής. Εργαστηριακές ασκήσεις: Συνεχής και ψηφιακός έλεγχος ρομποτικής άρθρωσης. Δυναμικός έλεγχος αναστρόφου εκκρεμούς δύο αρθρώσεων (Pendubot). Προγραμματισμός ρομπότ τύπου SCARA (Adept). Σχεδιασμός τροχιάς και έλεγχος ρομποτικού βραχίονα 6 αξόνων. Ρομποτικό κύτταρο.

Η λήψη αποφάσεων. Τα μοντέλα και η χρήση τους στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Στοιχεία και δομή ενός προβλήματος απόφασης. Δένδρα Αποφάσεων: Μήτρα αποφάσεων, Κριτήρια Bayes, Maximin, Maximax, Hurwicz. Επίλυση προβλημάτων με αξιοποίηση δειγματοληπτικής πληροφορίας για τις καταστάσεις της φύσης. Αξία δειγματοληπτικής και πλήρους πληροφορίας. Δυναμικός προγραμματισμός: Χαρακτηριστικά των προβλημάτων δυναμικού προγραμματισμού. Παραδείγματα πολυσταδιακών αποφάσεων. Σχηματική απεικόνιση πολυσταδιακής διαδικασίας αποφάσεων. Χαρακτηριστικά προβλημάτων ντετερμινιστικού και πιθανοτικού δυναμικού προγραμματισμού Επίλυση προβλημάτων. Γραμμικός προγραμματισμός: Χαρακτηριστικά των προβλημάτων γραμμικού προγραμματισμού. Το μαθηματικό μοντέλο γραμμικού προγραμματισμού. Δυνατές περιπτώσεις λύσεων προβλημάτων γραμμικού προγραμματισμού. Γραφική επίλυση προβλημάτων. Μέθοδος Simplex. Δυαδικό πρόβλημα. Ανάλυση ευαισθησίας. Προσομοίωση: Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και σχηματική απεικόνιση προσομοίωσης. Παραγωγή τυχαίων παρατηρήσεων από μια κατανομή πιθανότητας. Προσαύξηση του χρόνου. Γλώσσες προσομοίωσης. Επίλυση προβλημάτων. Εργαστηριακές ασκήσεις με χρήση κατάλληλου λογισμικού.

Μέρος 1. Εισαγωγή Ορισμοί Τεχνητής Νοημοσύνης, Ιστορικά στοιχεία (Θεμέλια Τεχνητής Νοημοσύνης, Βασικοί σταθμοί στην εξέλιξη της Τεχνητής Νοημοσύνης), Επίλυση Προβλημάτων με Τεχνητή Νοημοσύνη, Μοντέλα ευφυών δραστών (απλοί ανακλαστικοί δράστες, μοντελοποίηση κόσμου, αναπαράσταση κανόνων, προσαρμοζόμενοι δράστες), Υπολογιστική Νοημοσύνη, Εφαρμογές Τεχνητής Νοημοσύνης. Μέρος 2. Ευρετικοί αλγόριθμοι Περιγραφή Προβλημάτων σε Χώρο Καταστάσεων, Αλγόριθμοι Αναζήτησης Λύσης, Αλγόριθμοι Τυφλής Αναζήτησης (Αναζήτηση Πρώτα σε Βάθος, Αναζήτηση Πρώτα σε Πλάτος, Αναζήτηση Επαναληπτικής Εκβάθυνσης, Αναζήτησης Διπλής Κατεύθυνσης), Αλγόριθμοι Ευρετικής Αναζήτησης (Ευρετικοί Μηχανισμοί, Αλγόριθμοι Αναρρίχησης Λόφων, Προσομοιούμενη Ανόπτηση, Αναζήτηση με Απαγορευμένες Καταστάσεις, Αναζήτηση Πρώτα στο Καλύτερο, Αλγόριθμος Α\\\\*), Αλγόριθμοι για παίγνια (Αλγόριθμος Minimax, Αλγόριθμος AlphaBeta), Εξελικτικός υπολογισμός, Γενετικοί αλγόριθμοι. Μέρος 3. Συμβολική Τεχνητή Νοημοσύνη Αναπαράσταση Γνώσης και Αυτόματη Συλλογιστική, Είδη Αυτόματης Συλλογιστικής (Συμπερασματική, Επαγωγική, Απαγωγική), Αναπαράσταση Γνώσης σε Προτασιακή Λογική (Σύνταξη, Σημασιολογία, Ερμηνεία, Ικανοποιησιμότητα, Μοντέλα Γνώσης, Κατηγορηματική και Υπονοούμενη Γνώση, Λογική Συμπερασματολογία, Αλγόριθμοι Συλλογιστικής, SAT solvers, Resolution), Αναπαράσταση Γνώσης σε Λογική Πρώτης Τάξης (Διαχείριση Μεταβλητών και Ποσοδεικτών, Αλγόριθμος Ανάλυσης για Λογική Πρώτης Τάξης, Δισεπιλυσιμότητα), Λογικός Προγραμματισμός και Μη-Μονότονες Λογικές (Λογική Horn, Ανάλυση SLD, Γεγονότα και Κανόνες, η Γλώσσα PROLOG, Άρνηση σαν Αποτυχία, Συστήματα Παραγωγής, Έμπειρα Συστήματα), Δομημένες Αναπαραστάσεις Γνώσης (Αντικείμενα, Πλαίσια, Σημασιολογικά Δίκτυα, Περιγραφικές Λογικές, Οντολογίες και Γράφοι Γνώσης), Προβλήματα Διάγνωσης, Ερμηνείας και Σχεδιασμού. Μέρος 4. Αβεβαιότητα και Μηχανική Μάθηση Διαχείριση Αβεβαιότητας (Θεωρία Πιθανοτήτων, Κανόνας του Bayes, Δίκτυα Πίστης, Ευλογοφάνεια, Θεωρία Dempster-Shafer), Ασαφής Λογική (Ασαφή Σύνολα, Συναρτήσεις Συμμετοχής, Ασαφείς Διαμερίσεις, Ασαφή Συστήματα), Προσαρμοζόμενοι Δράστες (Προβλήματα Μάθησης, Θεωρία Μάθησης, PAC learning), Επιβλεπόμενη Μάθηση (Ταξινόμηση, Ταξινομητές Bayes, Perceptrons, Μηχανές Διανυσμάτων Υποστήριξης (SVM), Πυρήνες, Δένδρα αποφάσεων, Μη-Γραμμική Διαχωρισιμότητα, Νευρωνικά Δίκτυα, Βαθιά Μάθηση), Μη-επιβλεπόμενη Μάθηση (Συσταδοποίηση, Αλγόριθμος k-μέσων, Ιεραρχική ταξινόμηση, Ασαφής Συσταδοποίηση), Ενισχυτική μάθηση. Μέρος 5. Σύγχρονες Εφαρμογές και Κοινωνικές Επιπτώσεις Τεχνητής Νοημοσύνης Συστήματα αποφάσεων και συστάσεων και Τεχνητή Νοημοσύνη, Αυτόνομες Μηχανές, Τεχνητή Νοημοσύνη και Δημιουργικά Συστήματα, Τεχνητή Νοημοσύνη και Ηθική, Φαινόμενο “μαύρου κουτιού”, Ερμηνευσιμότητα Συστημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης. Αναλυτικές ασκήσεις και εργαστηριακή εξάσκηση στα παραπάνω αντικείμενα (Python και σχετικές βιβλιοθήκες).

Λογισμικά συστήματα, μοντέλα κύκλου ζωής, μεθοδολογίες ανάπτυξης λογισμικών συστημάτων, απαιτήσεις, σχεδίαση, κωδικοποίηση, έλεγχος ορθότητας, διοίκηση έργου, κοστολόγηση, εξασφάλιση ποιότητας, διαχείριση σχηματισμών, περιβάλλοντα ανάπτυξης, πρότυπα. Αντικειμενοστρεφής ανάπτυξη λογισμικών συστημάτων και η γλώσσα μοντελοποίησης UML. Εργαστήριο: Ανάπτυξη ενός λογισμικού συστήματος για μια εφαρμογή και τεκμηρίωσή του σύμφωνα με τα πρότυπα.

Εισαγωγή στα πολυμέσα. Είδη μηνυμάτων πολυμέσων. Περιβάλλοντα πολυμέσων. Ηλεκτρονική μετατροπή δεδομένων πολυμέσων. Προγραμματισμός εφαρμογών πολυμέσων. Ολοκληρωμένα συστήματα πολυμέσων. Προδιαγραφές, σχεδίαση και υλοποίηση δικτυακών εφαρμογών πολυμέσων. Ειδικές απαιτήσεις για συστήματα πολυμέσων στο Internet. Οι εργαστηριακές ασκήσεις του μαθήματος πραγματοποιούνται σε περιβάλλον java με στόχο να ικανοποιούνται απαιτήσεις και τοπικών και δικτυακών εφαρμογών.

Στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση με σύγχρονες υπολογιστικές τεχνικές και τεχνολογίες κινητού υπολογισμού για την αποτελεσματική σχεδίαση και βελτιστοποίηση συστημάτων μετάδοσης πληροφορίας. Οι βασικές αρχές διδάσκονται μέσω συγκεκριμένων προβλημάτων που απαντώνται στην πράξη σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα και η έμφαση δίνεται στον τρόπο υλοποίησης στον υπολογιστή: Αρχές μοντελοποίησης διάταξης ή/και συστήματος, κριτήρια επιλογής της κατάλληλης μεθόδου και τεχνολογίας. Πιστοποίηση κώδικα (ικανές και αναγκαίες συνθήκες). Διακριτοποίηση του υπολογιστικού χώρου (στοιχεία υπολογιστικής γεωμετρίας και αυτόματης δημιουργίας πλέγματος). Τεχνικές αποθήκευσης και επίλυσης αραιών πινάκων. Σύγκλιση-ευστάθεια. Τεχνικές προ- και μετα-επεξεργασίας, οπτικοποίηση. Τεκμηρίωση κώδικα (στοιχεία λογοκεντρικού προγραμματισμού). Τεχνολογίες δικτυακού κατανεμημένου προγραμματισμού και παράλληλου προγραμματισμού για την αντιμετώπιση προβλημάτων μεγάλης κλίμακας με υψηλές υπολογιστικές απαιτήσεις. Κινητοί πράκτορες λογισμικού. Τεχνικές μηχανικής μάθησης για την επίλυση πολυκριτηριακών προβλημάτων, όπως η αποκεντρωμένη ανάθεση ραδιοπόρων σε ευρυζωνικά κυψελωτά δίκτυα και η δυναμική σχεδίαση δικτύου σε συνθήκες έκτακτης ανάγκης. Στα πλαίσια της εργαστηριακής εξάσκησης, οι σπουδαστές αναπτύσσουν κατάλληλο λογισμικό για απλοποιημένες εκδοχές των παραπάνω προβλημάτων.

Περιγραφή διατάξεων φωτονικών στοιχείων που χρησιμοποιούνται σε συστήματα τηλεπικοινωνιών με έμφαση στην τεχνολογία. Βασικές αρχές κυματοδήγησης σημάτων σε μονορυθμικές/πολυρυθμικές οπτικές ίνες. Επισκόπηση σχεδίασης/προσομοίωσης λειτουργίας φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (PICs) μέσω αριθμητικών μεθόδων επίλυσης. Φαινόμενα διάδοσης οπτικών σημάτων πληροφορίας και παραμόρφωση που εισάγουν. Μηχανισμοί απωλειών κατά τη διάδοση οπτικών σημάτων στην ίνα. Διασπορά: χρωματική διασπορά, διασπορά ανώτερης τάξης, διασπορά τρόπων διάδοσης, υποβάθμιση σήματος πληροφορίας λόγω διασποράς. Μη-γραμμικά φαινόμενα: φαινόμενο αυτοδιαμόρφωσης φάσης (SPM) οπτικού παλμού λόγω κυματοδήγησης σε μη γραμμική ίνα και παραμόρφωση που εισάγει, φαινόμενα ετεροδιαμόρφωσης φάσης (XPM): μίξη τεσσάρων φωτονίων, εξαναγκασμένη σκέδαση Raman και Brillouin. Παθητικά στοιχεία οπτικών συστημάτων: συζεύκτες ισχύος, οπτικά φίλτρα, οπτικοί απομονωτές, συμβολόμετρα Mach-Zehnder και Fabry-Perot, πόλωση οπτικών σημάτων και στοιχεία ελέγχου. Ενεργά στοιχεία: laser ημιαγωγών, οπτικοί ενισχυτές, οπτικοί διαμορφωτές και φωρατές. Ανάπτυξη κυκλωμάτων οπτικής λογικής υπερυψηλών ταχυτήτων με χρήση συμβολόμετρου Sagnac. Εισαγωγή σε βασικά θέματα μετάδοσης σε οπτικές ίνες, τεχνικές πολυπλεξίας στο χρόνο (TDM) και στο μήκος κύματος (WDM).