======= Zkouška ======= 


/*
====== Termíny ======
Termíny jsou v kosu, pro přehled:

  * 10.1. úterý - 10 lidí
  * 25.1. středa - 15 lidí
  * 26.1.  čtvrtek - 15 lidí
  * 1. 2. středa - 15 lidí
  * 3. 2. pátek - 15 lidí
  * 8. 2. středa - 15 lidí
  * 10. 2. pátek - 15 lidí
*/

==== Struktura ====

  - Konstrukce zadaného modelu v Modelice u počítače (1 - 2h) - 10b
    * Jednoduchý model podobné složitosti jako ve víkendovém kurzu, tentokrát ale bez internetu a vlastních úloh. Úlohu budete vypracovávat na místních počítačích v Dymole nebo OpenMOdelica dle výběru.
    * Úloha může mimo jiné obsahovat
      * stream proměnné v konektorech
      * diskretizaci
      * physiolibrary
    * Pokud jste semestrální práci tvořili skutečně samostatně, neměli byste mít s touto částí velký problém. 
    * neúspěch v této části může být důvodem k opakování termínu
  - ústní Teoretická část - vychází z vypsaných okruhů níže (cca 10m) - 20b
    * Taháte si dvě otázky, každá po 10b
    * zásadní neznalost může být důvodem k opakování termínu.
  - Prezentace a obhajoba semestrální práce (cca 15m) - celkem 60b
    * Představíte svou zprávu a model, srozumitelně vysvětlíte čím jste se zabývali
    * Demonstrujete model a odpovíte dotazy. Každý člen případného týmu se musí orientovat ve struktuře modelu.
    * Součástí hodnocení je i úroveň zprávy a prezentace
    * Za semestrální práci máte maximum 70b včetně zadání, tj. zde můžete získat až 60b.
    * Celkem cca na 10m, 5m na dotazy. Způsob prezentace je čistě na vás.
    * Prezentace může být v ČJ i v AJ

Pokud nesplníte jen jednu z částí, můžete na příštím termínu opakovat jen právě tu nesplněnou.


Vzhledem k časové náročnosti (2h + 15x10min + 5x15min + c = min 6h +c) si vyhraďte ideálně celý den.


==== Okruhy teoretické zkoušky 2018 ====

Teoretická zkouška je v podstatě kompilát z [[courses:a6m33mos:prednasky|přednášek]] a [[courses:a6m33mos:start|materiálů]], co jsou zde na stránkách, zejména aplikace **[[http://physiome.cz/atlas/sim/RegulaceSys/|Regulace]]** (doporučuji skutečně detailně prostudovat). [[https://docs.google.com/document/d/1veveJrFhC5IokhHLfZw6mAqbddM7pf6R4iDwUlFdl9k/edit#|Odkud čerpat?]]

V zásadě lze říct, že co bylo v přednáškách, může se objevit u zkoušky.

Rámcové okruhy:

  - Základní pojmy - modelování, simulace, model, reálný objekt, abstrakce, interpretace, platnost, věrnost. Proč modelovat, důsledky, postup modelování, zjednodušování.
  - Systém - diskrétní, spojitý, stochastický, deterministický. Separabilita, stabilita. Formální a neformální popis.
  - Analogie fyzikálních domén. Zobecněné systémové vlastnosti. Vztahy zobecněných vlastností. Konceptuální modely, elektrické analogie. Vztah ke konektorům v Modelice.
  - Řešení ordinérních diferenciálních rovnic prvního řádu a ntého řádu. Řešení soustav. Charakteristický polynom. Řešení nelineárních rovnic a jejich řešitelnost.
  - Parciální diferenciální rovnice, jejich soustavy. Okrajové podmínky, řešitelnost.
  - Postup řešení soustavy DAE v Modelice, speciality při řešení hybridních modely a inicializaci.
  - Lineární systém a jeho hlavní vlastnosti. Laplaceova transformace, přenos systému (transfer function).
  - kompartment - zjednodušení, význam. Kompartmentové modelování. Využití v epidemiologii (SIR), fyziologii (objemové a koncentrační kompartment) a farmakologii (modely 0, 1 a 2 řádu, metabolity, clearance, léčebná dávka)
  - Kauzální a akauzální modelovací nástroje. Specializované nástroje (VirtualCell, CellMl, BioTapestry, Physiome, Hummod etc). Využití knihoven v modelech. Obsah základních   knihoven Modelica Library, Physiolibrary a jejich využitelnost.
  - Identifikace - definice úlohy, problém závislosti parametrů. Citlivostní analýza, velikost prohledávaného prostoru, chyba identifikace. Účelová funkce, lokální optima, Nástroje. 
  - FMI - co to je, k čemu je to dobré. Varianty FMI. Nástroje FMI, využitelnost FMI v identifikační úloze.
  - Laplace obraz, přechodová funkce (přenos), odpověď systému na jednotkový skok a jednotkový impuls, uzavřená a otevřená smyčka, odezvy prvního a druhého řádu. Netlumená, tlumená kriticky tlumená a přetlumená odezva.
  - Zpětná vazba v systému. Kladná a záporná, vliv zpoždení. Prvky P, I a D v regulační zpětné vazbě.
  - Regulační systém, ustálený stav. Regulace chybou, referenční hodnota, regulace bez porovnávacího členu.
  - Analýza - statické charakteristiky, vliv nelinearit. Dynamické charakteristiky, odezva systému 1. a výšších řádů. Zpoždění. Kmitočtové charakteristiky, bodeho graf.
  - Vztah přenosové funkce a diferenciálních rovnic systému. Přenos, skládání přenosových funkcí.
  - Regulace a stabilita v biologických regulačních systémech. Specifika biologických systémů. Homeostáza, ultrastabilita, Multistabilita.

/* 2014

 ===== Základní okruhy =====
==Systémy umělé vs. biologické==
Specifika biologických a fyziologických systémů oproti umělým (technickým) systémům. Specifika jejich modelování.
==Identifikace==
Identifikace modelů - co to je, jaké jsou metody metody výběru a optimalizace parametrů, metody identifikace z frekvenčních odezev, inverzní problém, verifikace. Analýza sensitivity. Optimalizační problém a optim. algoritmy
==Vyšetřování stability==
Stabilita systému, kritéria stability, vyšetřování stability, Nyquistovo kritérium
==Systémy==
Co to je odezva systémů? Popište systémy steady state, statické vs. dynamické, spojíté vs. diskrétní, lineární a nelineární, openloop a closedloop. Jak se liší analýza a modelování takových systémů? Sdružené a rozprostřené parametry (lumped a distributed parameters)
==Lineární systémy==
Lineární systém, kritéria linearity, rozdíly mezi lineárními a nelineárními systémy, linearizace - co to je, proč se to používá a jak
Stavový prostor, Bodeho grafy, Nyquistúv diagram - co zobrazují, jejich konstrukce a použití v určování stability
==Typy modelů a přenosová funkce==
Popište modely deterministické, stochastické, se soustředěnými a s rozprostřenými parametry. Definujte řád systému. Co o systému vypovídá?
Přenosová funkce, co to znamená, souvislost s řádem systému, výhody Laplaceovy transformace, převod přenosu na diferenciální rovnici a naopak, řešení systému Laplaceovou transformací.
==Metodologie modelování==
Modelování, postup při vytváření modelu - předpoklady, důvody, formalizace, platnost modelu. Analytický a numerický přístup -  výhody a nevýhody a oblasti použití. Numerická řešení diferenciálních rovnic a s tím spojené problémy. Abstrakce, simulace a interpretace výsledků. 
==Kompartmenty==
Kompartmentové modely ve fyziologii a farmakologii. a jejich implementace v Modelice. Hmotový, objemový a koncentrační kompartment - co to je a k čemu se to používá. Doménové analogie.
==Fyziologické regulace==
Principy fyziologických regulací, regulace kladnou a zápornou zpětnou vazbou, zpoždění. Příklady fyziologických regulací.
==Finite element method (FEM) a numerika==
Metoda konečných prvků - oblasti použití, principy, nástroje, metodologie použití, úskalí. Numerické problémy.
==Farmakokinetika==
Farmakokinetika - čím se zabývá a jaká jsou specifika postupů dávkování, určitelnost, význam modelu pro individualizaci léčby - cílená dávka, přípustná dávka, clearance, standardní průběhy
==Statická analýza systémů==
K čemu je a jak se provádí. Steady state, rozdíly mezi openloop vs closed loop systémy.
==Analýza systémů v časové oblasti==
K čemu je a jak se provádí. Přechodové charakteristiky. Diracův impuls a jednotkový skok - co a k čemu to je, typy odezev na ně, tlumení. Rozdíly mezi openloop vs closed loop systémy.
==Analýza systémů ve frekvenční oblasti==
K čemu to je a jak se provádí. Grafická reprezentace frekvenční analýzy. Bode a Nyquist plots.
==Systémové charakteristiky==
Charakteristiky statické, časové a frekvenční - co to je a co je na nich vidět. Zpoždění - dopravní, dynamické a jejich důsledky.
*/

/* 2013
Základní témata zkoušky jsou v zásadě pokrytá přednáškami, cvičeními a knihou Physiological Control Systems (Michael C. K. Khoo: Physiological Control Systems: Analysis, Simulation, and Estimation. Wiley 1999. Elektronický přístup máte předplacený přes knohovní systém ČVUT anebo k [[http://patf-biokyb.lf1.cuni.cz/wiki/cvut/mos_materialy|dispozici]]) do kapitoly 7 a vycházejí z loňských okruhů. Zbytek knihy (kapitoly 8, 9 a 10) se týká rozšířených okruhů. Zkouška nemusí obsahovat pouze zde uvedené otázky.

  - Alespoň 4 modelovací nástroje s různými oblastmi použití, principy jazyka Modelica, jeho silné a slabé stránky.
  - Specifika biologických a fyziologických systémů oproti umělým systémům a jejich modelování.
  - Identifikace modelů - co to je, jaké jsou metody metody výběru a optimalizace parametrů, metody identifikace z frekvenčních odezev, inverzní problém, verifikace.
  - Stabilita systému, kritéria stability, vyšetřování stability, Nyquistovo kritérium
  - Vysvětlete pojmy steady state, openloop, closed-loop, jednotkový skok, Diracův impuls, odezva systému
  - Lineární systém, kritéria linearity, rozdíly mezi lineárními a nelineárními systémy, linearizace - co to je, proč se to používá a jak
  - Charakteristiky statické, dynamické, frekvenční - co to je a co je na nich vidět. Zpoždění - dopravní, dynamické a jejich důsledky.
  - Přenosová funkce, co to znamená, souvislost s řádem systému, výhody Laplaceovy transformace, převod přenosu na diferenciální rovnici a naopak.
  - Modelování, postup při vytváření modelu - předpoklady, důvody, formalizace,, platnost modelu. Simulace, interpretace výsledků. 
  - Popište modely deterministické, stochastické, se soustředěnými a s rozprostřenými parametry. Definujte řád systému. Co o systému vypovídá?
  - Kompartmentové modely ve fyziologii, epidemiologii a farmakologii a jejich implementace v Modelice. Hmotový, objemový a koncentrační kompartment - co to je a k čemu se to používá.
  - Numerická řešení diferenciálních rovnic a s tím spojené problémy
  - Statická analýza systému, Analýza systému v časové oblasti, Frekvenční analýza
  - Popište systémy steady state, dynamické, diskrétní, spojíté, lineární a nelineární, openloop a closedloop. Jak se liší analýza a modelování takových systémů?
  - Identifikace systémů, analýza sensitivity

===== Rozšířené okruhy =====
Okruhy pro doplňující otázky.

  - Metody výběru parametrů a optimalizace
  - Regulátory, význam P, I a D v PID regulátoru
  - Vyšetření stability systémů a její kritéria
  - Analýza nelineárních systémů
  - Stavový prostor, Bodeho grafy, Nyquistúv diagram - co zobrazují, jejich konstrukce a použití v určování stability
  - ...
*/
/* 2012
  - Alespoň 4 modelovací nástroje s různými oblastmi použití, principy jazyka Modelica, jeho silné a slabé stránky.
  - Specifika biologických a fyziologických systémů oproti umělým systémům, jejich modelování.
  - Identifikace modelů - co to je, jaké jsou metody metody výběru a optimalizace parametrů, metody identifikace z frekvenčních odezev, inverzní problém, verifikace.
  - Farmakokinetika - čím se zabývá a jaká jsou specifika postupů dávkování, určitelnost, význam modelu pro individualizaci léčby - cílená dávka, přípustná dávka, clearance, standardní průběhy
  - Epidemiologické modely (SIR, SIS, SEIR), způsoby jejich implementace
  - Stabilita systému, kritéria stability, vyšetřování stability, Nyquistovo kritérium
  - Vysvětlete pojmy steady state, openloop, closed-loop, jednotkový skok, Diracův impuls, odezva systému
  - Lineární systém, kritéria linearity, rozdíly mezi lineárními a nelineárními systémy, linearizace - co to je, proč se to používá a jak
  - Stavový prostor, Bodeho grafy, Nyquistúv diagram - co zobrazují, jejich konstrukce a použití v určování stability
  - Charakteristiky statické, dynamické, frekvenční - co to je a co je na nich vidět. Zpoždění - dopravní, dynamické a jejich důsledky.
  - Přenosová funkce, co to znamená, souvislost s řádem systému, výhody Laplaceovy transformace, převod přenosu na diferenciální rovnici a naopak.
  - Regulační obvod, regulace chybou, regulace bez porovnávacího členu, význam zpětné vazby v regulačním obvodu, význam a vliv prvků P, I a D v PID regulátoru.
  - Modelování - předpoklady, důvody, postup při vytváření modelu, platnost modelu. Simulace, interpretace výsledků.
  - Popište modely deterministické, stochastické, se soustředěnými a s rozloženými parametry. Definujte řád systému. Co o systému vypovídá?
  - Kompartmentové modely ve fyziologii, epidemiologii a farmakologii a jejich implementace v modelice. Hmotový, objemový a koncentrační kompartment - co to je a k čemu se to používá.
*/