1. MATEMATIČKA TEORIJA RAČUNANJA
Istraživanje zakona misli na kojima je zasnovana matematička teorija logike. Aristotelova logika, Booleova algebra i Shannonovi električni sklopovi. Binarni koder/dekoder i potpuni skup logičkih operacija. Povratna sprega i računalna memorija. Cantorova dijagonalizacija i neprebrojivi skupovi. Turingov stroj i neizračunljivi brojevi. Hilbertov problem odluke, Turingov problem zaustavljanja i Godelov teorem nepotpunosti matematike. Kompleksnost algoritma (fraktali) i kompleksnost računanja (P i NP problem).
2. TEORIJA INFORMACIJA
Koliko ima informacija? Shannonova entropija, kodiranje i komunikacija kroz idealni kanal. Uvjetna vjerojatnost i suvišnost ljudskog jezika. Digitalna vs. analogna komunikacija? Slon za tipkovnicom te ispravak grešaka.
3. TOPLINA RAČUNANJA
Informacija je fizikalna! Termodinamika toplinskih strojeva. Energija, entropija i informacija. Maxwellov demon i smanjenje entropije intervencijom inteligentnog bića. Termalna (biološka) računala i kopiranje DNK u RNK. Kompromis između brzine računanja i toplinskih gubitaka.
4. BIOLOŠKA RAČUNALA
Centralna dogma moderne biologije (DNK-RNK-proteini). Namatanje proteina. Kemija života (proizvodnja ATPa) vs kemija u laboratoriju (proizvodnja TNTa). Porijeklo života. Matematika života. Prigogineove disipativne strukture (red iz kaosa) i Turingova morfogeneza (kako je krava dobila šare).
5. ELEKTRONIČKA RAČUNALA
Diode i tranzistori od vakuumskih cijevi. Fotonički kristali i elektronski kristali (energetske vrpce). Paulijev princip, vodiči, izolatori te poluvodičke diode i tranzistori. Elektronski spin, gigantski magneto-otpor i tvrdi disk (hard disk). Studenti će za vježbu rastaviti računalo te identificirati osnovne komponente.
6. OPTIČKA RAČUNALA
Optički kabel i moderne THz telekomunikacije. Grijanje računala i GHz elektronika. Difrakcijska granica, umirući (evanescentni) valovi, kvantno tuneliranje i memorija bljeska (flash memory). Bežični prijenos energije (Nikola Tesla vs. Marin Soljačić). Nelinearna optika i svjetlosni tranzistori.
7. KVANTNA RAČUNALA
Superpozicija valova, eksponencijalno ubrzanje računanja i kvantni algoritmi. Einstein-Podolsky-Rosen paradoks i kvantna zapetljanost (entanglement). Schrodingerova mačka, šum, dekoherencija i kvantna korekcija grešaka.
8. NEURONSKE MREŽE
Biološka svjostva neurona. Učenje i Hebbovo pravilo: neuroni koji se podražuju skupa se umrežuju skupa. Mreže koje misle logički (McCulloch i Pitts). Fzika života. Kolektivna računalna svojstva mreže (Hopfield). Fiksne točke i asocijativna memorija. Magnetizam prljavog bakra kao model memorije u mozgu.
9. UMJETNA INTELIGENCIJA
Mogu li računala misliti? Mogu li podmornice plivati? Turingov test, kineska soba i društvo uma. Računalo kao super glup i super brz činovnik za spise. Računalo kao pojačalo grešaka i heuristička rješenja. Tri stadija umjetne inteligencije: stručni sustavi, statistički pristup te kontekstualna računala. Prepoznavanje slika, filter oblika i konvolucijske neuronske mreže. Treniranje mreže i pretjerano štimanje. Računalo u partiji šaha kao buldožer u teretani. ChatGPT i visokotehnološki plagijarizam. Umjetna inteligencija ili prirodna glupost. Velike količine podataka trebaju i velike teorije.
10. LJUDSKI UM
Kapacitet i ograničenja ljudskog uma. Mehanički svemir i Descartesov problem uma i tijela. Lingvistika i jezik kao prozor u ljudski um (Chomsky). Jezik, matematika i glazba. Porijeklo čovjeka, kognitivne mogućnosti naših predaka i ostalih životinja. Evolucija kao briljantni inženjer ili ćoravi majstor? Inteligencija kao vrhunac evolucije ili smrtonosna mutacija?
11. RAČUNALNE SIMULACIJE
Simuliranje fizike računalima. Fizikalna baza izračunljivosti i granice računala (Laughlin). Promjena paradigme u fizici, od redukcionizma prema fizici kompleksnih sustava.
12. OPERACIJSKI SUSTAVI
Računalo kao hijerarhija apstrakcija. Operacijski sustav kao menadžer resursa. Tipovi datoteka i kompresije. GNU projekt i Linux. Studenti će za vježbu napraviti svoju web stranicu na domeni dominis.phy.hr.
|
Pristupačnost
