NBIO
Bioinformatika a biocomputing
Specializace zaměřená na bioinformatiku, biocomputing a výpočetní biologii.
Seznam okruhů
1
2 materiálůArchitektura superskalárních procesorů, zpracování instrukcí mimo pořadí, řešení datových a řídících konfliktů, predikce skoků.
2
2 materiálůPaměťová konzistence a předbíhání operací čtení a zápisu, podpora virtuálního adresového prostoru.
3
1 materiálůDatový paralelismus SIMD a SIMT, jejich HW implementace a SW podpora na CPU a GPU.
4
2 materiálůArchitektury se sdílenou pamětí UMA a NUMA, zajištění lokality dat, protokoly koherence pamětí cache.
5
1 materiálůParalelní zpracování v OpenMP: Smyčky, sekce, tasky a synchronizační prostředky.
6
4 materiálůLambda kalkul (definice všech pojmů, operací...).
7
2 materiálůPráce v lambda kalkulu (demonstrace reprezentace čísel a pravdivostních hodnot a operací nad nimi).
8
2 materiálůHaskell - lazy evaluation (typy v jazyce včetně akcí, uživatelské typy, význam typových tříd, demonstrace lazy evaluation).
9
2 materiálůProlog - způsob vyhodnocení (základní princip, unifikace, chování vestavěných predikátů, operátor řezu - vhodné a nevhodné užití).
10
2 materiálůProlog - změna DB/programu za běhu (demonstrace na prohledávání stavového prostoru, práce se seznamy).
11
3 materiálůDistribuované a paralelní algoritmy - algoritmy řazení, select, algoritmy vyhledávání.
12
2 materiálůModel PRAM, suma prefixů a její aplikace.
13
2 materiálůDistribuované a paralelní algoritmy - algoritmy nad seznamy, stromy a grafy.
14
1 materiálůInterakce mezi procesy a typické problémy paralelismu (synchronizační a komunikační mechanismy).
15
1 materiálůDistribuovaný konsensus, broadcast, vzájemné vyloučení. Knihovna MPI.
16
2 materiálůProblém generalizace strojového učení a přístup k jeho řešení (trénovací, validační a testovací sada, regularizace, předtrénování, multi-task learning, augmentace dat, dropout, ...).
17
2 materiálůGenerativní modely a diskriminativní přístup ke klasifikaci (gaussovský klasifikátor, logistická regrese, ...).
18
2 materiálůNeuronové sítě a jejich trénování (metoda gradientního sestupu, účelová (loss) funkce, výpočetní graf, aktivační funkce, zápis pomocí maticového násobení, ...).
19
3 materiálůNeuronové sítě pro strukturovaná data (konvoluční a rekurentní sítě, motivace, základní vlastnosti, použití).
20
5 materiálůProhledávání stavového prostoru (informované a neinformované metody, lokální prohledávání, prohledávání v nejistém prostředí, hraní sekvenčních her, CSP úlohy).
21
1 materiálůKlasifikace formálních jazyků (Chomského hierarchie), vlastnosti formálních jazyků a jejich rozhodnutelnost.
22
2 materiálůKonečné automaty (jazyky přijímané KA, varianty KA, Myhill-Nerodova věta, regulární výrazy).
23
1 materiálůZásobníkové automaty (jazyky přijímané ZA, varianty ZA).
24
1 materiálůTuringovy stroje (jazyky přijímané TS, varianty TS, lineárně omezené automaty).
25
1 materiálůNerozhodnutelnost (problém zastavení TS, princip diagonalizace a redukce).
26
1 materiálůČasová a paměťová složitost (asymptotická a amortizovaná složitost, třídy složitosti, úplnost, SAT problém).
27
1 materiálůPostrelační a rozšířené relační databáze (objektový a objektově relační databázový model - struktura a operace; vlastnosti objektových databází; podpora práce s XML a JSON dokumenty v databázích).
28
1 materiálůNoSQL databáze (porovnání relačních a NoSQL; CAP věta a ACID/BASE principy; typy NoSQL databází; dotazování v NoSQL databázích; agregace dat pomocí Map-Reduce a agregační pipeline).
29
1 materiálůPorozumění datům a jejich příprava pro data mining (důvody a cíle; popisné charakteristiky dat a vizualizační techniky; korelační analýza; metody čištění; redukce dat a řešení nevyváženosti; normalizace dat).
30
2 materiálůOntologie a sémantický web (linked data, datový model RDF, ontologie, RDF schema a OWL, strukturovaná data na WWW).
31
1 materiálůProstorové databáze, indexace (nejen) v prostorových DB (problematika mapování prostoru, kD-Tree a Grid File vč. jejich variant a R-Tree).
32
1 materiálůPravděpodobnost a náhodné veličiny (podmíněná pravděpodobnost, nezávislost, náhodná veličina a její funkční a číselné charakteristiky, významná rozdělení pravděpodobnosti).
33
0 materiálůBodové a intervalové odhady (vlastnosti odhadů, metoda maximální věrohodnosti, Fisherova informace, asymptotické vlastnosti odhadů, asymptotické konfidenční intervaly).
34
0 materiálůTestování statistických hypotéz (základní principy, Chyba I. a II. druhu, síla testu, testy založené na normálním rozdělení, věrohodnostní poměr, základní neparametrické testy a testy pro kategoriální proměnné).
35
0 materiálůLineární modely (Lineární regresní model, Gaussova-Markovova věta, odhady parametrů, testy hypotéz v lineárních modelech, ANOVA).
36
3 materiálůMarkovské řetězce a Markovské rozhodovací procesy (základní techniky pro jejich analýzu).
37
2 materiálůRandomizované algoritmy (Monte Carlo a Las Vegas algoritmy, základní techniky pro jejich analýzu).
38
0 materiálůEntropie ve fyzice a informatice, emergence, chaotický systém.
39
0 materiálůVýpočetní development (princip, modely), celulární automaty (v 1D a 2D, Wolframovy třídy, sebereplikace).
40
0 materiálůEvoluční návrh analogových a číslicových obvodů (kódování, fitness funkce, problém škálovatelnosti a jeho řešení).
41
0 materiálůNeuroevoluce (zakódování problému, typický algoritmus, využití náhradních modelů pro snížení časové náročnosti).
42
0 materiálůDNA počítače (Adlemanův experiment, SAT problém, důsledky pro informatiku).
43
0 materiálůKonvoluční neuronové sítě, jejich části a základní architektury (konvoluční vrstva, pooling vrstva, batch normalizace, tvary tenzorů aktivací, parametry, VGG, ResNet).
44
0 materiálůGrafové neuronové sítě (struktura, stavební bloky, využití).
45
0 materiálůAutoregresivní generativní modely a transformery (jazykové modely, překlad jazyka, attention).
46
0 materiálůBlokující a neblokující párové komunikace v MPI.
47
0 materiálůKolektivní komunikace a operace v MPI.
48
0 materiálůDolování asociačních pravidel (pojmy frekventovaná množina; asociační pravidlo; podpora; spolehlivost; algoritmy pro dolování asociačních pravidel).
49
0 materiálůShluková analýza (Princip shlukové analýzy; vzdálenostní funkce; princip rozdělujících metod k-means a k-medoids, princip hierarchických metod; princip metod založených na hustotě).
50
0 materiálůDolování textu (základní charakteristika, předzpracování textových dokumentů a jejich reprezentace; vyhledávání informací).
51
0 materiálůZarovnání sekvencí (dynamického programování, BLAST).
52
0 materiálůVícenásobné zarovnání sekvencí (dynamické programování, CLUSTAL).
53
0 materiálůKonstrukce fylogenetických stromů (metody založené na vzdálenosti, metody založené na znacích, maximum likelihood).
54
0 materiálůMetody sekvenace DNA a sestavování fragmentů.
55
0 materiálůRozpoznávání genů (statistické metody, skryté Markovovy modely).
56
0 materiálůPredikce struktury proteinů (struktura proteinů, predikce elementů sekundární struktury, predikce celkového tvaru proteinů).
57
0 materiálůInformace o genomech (sekvence, anotace), popis funkce genových produktů ("Gene Ontology") a související výpočetní nástroje.
58
0 materiálůBioinformatické postupy v genomice a metagenomice a související data, algoritmy a nástroje.
59
0 materiálůKartézské genetické programování (reprezentace problému, prohledávací algoritmus, fitness funkce).
60
0 materiálůKlasifikace a predikce (princip a fáze klasifikace; rozdíl mezi klasifikací a predikcí; princip klasifikace rozhodovacím stromem, bayesovskou naivní klasifikací, neuronovou sítí, lineární a nelineární regrese, metody hodnocení kvality klasifikace).
61
0 materiálů