Wybrane zagadnienia z matematyki stosowanej

Andrzej Kaczyński

W skrypcie omówiono teorię funkcji zmiennej zespolonej, ze szczególnym uwzględnieniem jej zastosowań, równania różniczkowe oraz elementy rachunku prawdopodobieństwa i statyki matematycznej. Zamieszczono przykłady i zadania sprawdzające. Skrypt jest adresowany do studentów II roku.

Podstawy konstrukcji maszyn. Zbiór zadań. Elementy podatne. Sprzęgła i hamulce. Przekładnie zębate

Tadeusz Szopa

Celem autora prezentowanego zbioru zadań jest wskazanie studentom możliwości zastosowania w praktyce zasad i procedur prowadzenia podstawowych obliczeń inżynerskich wspomagających projektowanie urządzeń mechanicznych oraz typowych modeli obliczeniowych, charakterystycznych dla wybranych zespołów mechanicznych i ich elementów. Pod względem merytorycznym układ zbioru zadań jest w dużej mierze zgodny z układem skryptów teoretycznych tego samego autora, wydawanych pod wspólnym tytułem Podstawy konstrukcji maszyn. Prezentowane opracowanie stanowi drugą część zbioru zadań i zawiera przykłady oraz zadania nawiązujące do obliczeń towarzyszących projektowaniu różnego rodzaju elementów podatnych oraz sprzęgieł, hamulców i przekładni zębatych traktowanych jako części większych całości, czyli układów przenoszenia napędu i innych urządzeń mechanicznych. W opracowaniu dużo miejsca poświęcono zagadnieniom modelowania i podejmowania decyzji dotyczących stopnia zaawansowania modeli, doboru wartości współczynników bezpieczeństwa itp. Na przykładach pokazano sposób uwzględniania czynnika losowego, w tym niezawodności, często pomijanego w innych krajowych publikacjach dydaktycznych. Uwzględnienie tego czynnika zazwyczaj zmniejsza stopień niepewnoći obliczeń.   Przedstawione przykłady są bogato ilustrowane rysunkami (w tym rysunkami technicznymi), schematami i wykresami, co ułatwia zrozumienie stosowanych metod obliczeń.

Sztuczna inteligencja dla inżynierów. Metody ogólne

Mieczysław Muraszkiewicz, Robert Nowak

Autorami poszczególnych rozdziałów są wykładowcy Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej, którzy aktywnie biorą udział w rozwoju sztucznej inteligencji. W rozdziale pierwszym znajdują się informacje o historii, charakterze i zastosowaniach sztucznej inteligencji. Rozdział drugi traktuje o podstawowym nie tylko dla sztucznej inteligencji zagadnieniu przeszukiwania przestrzeni stanów w poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu. Towarzyszy temu omówienie metod optymalizacji, które wskazują najlepsze rozwiązanie z punktu widzenia przyjętego kryterium. Tematem kolejnego rozdziału jest uczenie maszynowe. Rozdział czwarty został poświęcony archi-tekturom sztucznych sieci neuronowych, w tym sieciom głębokim. W rozdziale piątym znajduje się prezentacja i dyskusja dotycząca wzajemnych związków etyki i sztucznej inteligencji, ze szczególnym naciskiem na konieczność przedstawiania wyników działania systemów SI w sposób zrozumiały dla człowieka. Każdy rozdział jest opatrzony notą bibliograficzną, która podaje pozycje rozszerzające omówiony materiał. Książka może służyć jako podręcznik i wsparcie dydaktyczne wykładów z zakresu SI, a czytelnik powinien wiedzieć, jak dane są reprezentowane w postaci cyfrowej, umie czytać pseudokod i potrafi programować strukturalnie. Przedstawione metody autorzy wyjaśniają w sposób intuicyjny, ale dbają też o precyzję, wykorzystują przykłady i podają algorytmy. Kontynuacją książki jest tom prezentujący metody sztucznej inteligencji dla różnych grup zastosowań, m.in. analizy danych strukturalnych (tabelarycznych), analizy tekstów w języku naturalnym, analizy sekwencji biologicznych, widzenia maszynowego, przetwarzania mowy oraz bezpieczeństwa systemów SI.

Podstawy pomiarów

Jacek Dusza, Paweł Gąsior, Grzegorz Tarapata

Podręcznik został opracowany jako podstawowa pomoc dydaktyczna do przedmiotów "Podstawy pomiarów" i "Metrologia" wykładanych na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. Ponieważ celem wykładu i laboratorium z tych przedmiotów jest nauczenie studentów technik eksperymentu oraz zasad funkcjonowania podstawowej aparatury pomiarowej, zdecydowano się na położenie nacisku na umiejętności zaplanowania eksperymentu, właściwy dobór aparatury pomiarowej, analizę niepewności pomiarowych oraz na krytyczne podejście do przeprowadzonego doświadczenia i uzyskanych wyników. Zwrócono także uwagę na różnice występujące między analogowymi i cyfrowymi metodami pomiarowymi. Ponieważ aktualnie przedmioty "Podstawy pomiarów" i "Metrologia" są prowadzone na pierwszym lub drugim semestrze studiów, co powoduje, że studenci nie posiadają jeszcze wystarczającej wiedzy z teorii obwodów, matematyki czy układów elektronicznych, w podręczniku wprowadzano i szczegółowo wyjaśniano nowe dla nich pojęcia i zasady działania nieznanej aparatury. Przedstawione treści dotyczą głównie wiedzy poruszanej na wykładzie.

Drgania mechaniczne. 15 podstawowych wykładów

Włodzimierz Kurnik

Treść podręcznika podzielona jest na 15 wykładów. Każdy z wykładów jest spójnym kwantem wiedzy z przykładami obliczeniowymi. Każdy wykład kończy się zestawem pytań sprawdzających, które dotyczą najważniejszych spodziewanych efektów kształcenia. Drugi podział treści książki, to podział na 8 rozdziałów dotyczących różnych rozważanych zagadnień drganiowych. Każdemu rozdziałowi odpowiada jeden lub kilka wykładów. Rozdziały mają odrębną numerację podrozdziałów, wzorów, rysunków i przykładów, dzięki czemu można częściowo zmieniać kolejność ich studiowania, zaczynając jednak zawsze - po wiadomościach wstępnych - od drgań układów liniowych o jednym stopniu swobody. Treść książki jest ściśle skoordynowana nie tylko z wykładem, któremu odpowiada, ale też z ćwiczeniami audytoryjnymi oraz z programem ćwiczeń laboratoryjnych, które w ramach kierunku Mechanika i Budowa Maszyn są integralną częścią przedmiotu pod nazwą "Drgania mechaniczne". Każde z tych ćwiczeń znajduje swoje odzwierciedlenie w przykładach omawianych w podręczniku. Główny podział książki na rozdziały oparto na kryterium liczby stopni swobody i liniowości równań. Z tego punktu widzenia wyodrębniono w formie rozdziałów drgania liniowego układu o jednym stopniu swobody (rozdział 2), drgania układów liniowych o wielu stopniach swobody (rozdział 4) oraz drgania liniowych jednowymiarowych układów ciągłych (rozdział 5). Wiadomości wstępne zawierające istotę, znaczenie i klasyfikację drgań, modelowanie procesów i układów drgających oraz elementy analizy i syntezy harmonicznej zawarto w rozdziale 1. Rozdział 3 jest poświęcony analizie i interpretacji drgań układów o jednym stopniu swobody - liniowych i nieliniowych - na płaszczyźnie fazowej. Opisane są punkty osobliwe jako położenia równowagi układu drgającego. Pokazano także charakter trajektorii fazowych w otoczeniu punktów osobliwych, z uwzględnieniem ich stateczności. Celem tego rozdziału jest zdobycie umiejętności szkicowania obrazów fazowych układów drgających i rozpoznawania ich właściwości bez rozwiązywania ich równań. W rozdziale 6 przedstawiono podstawowe wiadomości dotyczące właściwości układów nieliniowych o jednym stopniu swobody - swobodnych i wymuszonych harmonicznie - na podstawie ich analizy metodą Galerkina. Podręcznik kończą rozdziały 7 i 8 jako pojedyncze wykłady poświęcone odpowiednio drganiom parametrycznym i drganiom samowzbudnym, w formie bardziej poglądowej niż analitycznej, jednak z zachowaniem niezbędnego minimum, dotyczącego ich modeli, analizy i podstawowych właściwości. Książka ściśle wiąże się z podręcznikiem "Wykłady z mechaniki ogólnej", wydanym po raz pierwszy w roku 2005 nakładem Oficyny Wydawniczej Politechniki Warszawskiej. Trzecie, poprawione wydanie tej książki ukazało się w roku 2017. Często odwołuje się do wiedzy zawartej w tym podręczniku i łącznie z nim stanowi swoistą całość. Kompletna wiedza z mechaniki ogólnej zawarta w wymienionym podręczniku nie jest warunkiem koniecznym do rozpoczęcia studiów w zakresie drgań mechanicznych, ale jej zrozumienie jest zdecydowanie pomocne w skutecznym opanowaniu wiedzy z zakresu drgań.

Architektura organiczna i jej wielcy wizjonerzy

Marta Tobolczyk

Książka jest uzupełnieniem publikacji Architektura współczesna. Geneza i charakterystyka wiodących nurtów wydanej w 2017 roku, w której przedstawiono wiodące nurty światowej architektury XX i XXI wieku. Na uboczu tych głównych kierunków rozwijał się niszowy nurt architektu ry organicznej, kształtowany w USA przez wybitnych twórców: Louisa H. Sullivana, Franka Lloyda Wrighta, oraz w Europie przez Hiszpana Antoniego Gaudiego, Fina Alvara Aalto oraz Austriaka Rudolfa Steinera. Architektów tych łączyło dążenie do odrzucenia wszelkich schematów stylistycznych na rzecz formowania budowli symulujących naturalny wzrost podpatrzony w przyrodzie. Każdy z tych twórców stworzył wybitne dzieła o odrębnych indywidualnych cechach. Wszyscy oni w inspiracjach z natury poszukiwali odpowiedzi na pytanie, jak kształtować architekturę zharmonizowaną z otoczeniem i odpowiadającą uwarunkowaniom społeczno-ekonomicznym ich czasów, bez kontynuowania historycznych tradycji architektury tworzonej przez poprzednie pokolenia. Nic lepiej nie rozwiązuje złożonych problemów energetycznych i ekologicznych, odnawiania zasobów i pełnego wykorzystania właściwości materiałów, jak sama natura. Dlatego istnieje cała grupa projektantów młodszej generacji, która uważa się za kontynuatorów organicznej tradycji. Książka niniejsza jest próbą przedstawienia genezy i charakterystyki ważnych nurtów obecnego i poprzedniego stulecia: architektury organicznej i nowo organicznej, które wychodzą naprzeciw wspomnianym wyzwaniom.

Teoretyczne podstawy cyfrowego bliźniaka aplikacji ETCS

Andrzej Kochan

Monografia jest poświęcona cyfrowemu odwzorowaniu aplikacji ETCS. Aplikację taką należy rozumieć jako system ERTMS/ETCS zaimplementowany na określonym obszarze sieci kolejowej np. linii kolejowej. System ERTMS/ETCS realizuje zadania systemu automatycznego zabezpieczenia pociągu ATP (ang. Automatic Train Protection), do których należą: - wyznaczanie zezwolenia na jazdę; - wyznaczanie dynamicznego profilu prędkości dopuszczalnej w obszarze zezwolenia na jazdę; - nadzór nad przestrzeganiem dynamicznego profilu prędkości dopuszczalnej; - automatyczne hamowanie pociągu w przypadku zagrożenia bezpieczeństwa ruchu kolejowego. Poprawna realizacja tych funkcji zapewnia bezpieczeństwo ruchu kolejowego na obszarze sieci kolejowej, nadzorowanego przez aplikację ETCS. Poprawność realizacji funkcji jest kluczowym wymaganiem dla systemu ERTMS/ETCS. Przeprowadzone przez autora badania w ramach projektu "Cyfrowa kolej. Cyfrowy bliźniak aplikacji ETCS. Wirtualne prototypowanie i symulacja scenariuszy operacyjnych" są oryginalnym osiągnięciem indywidualnego dorobku autora i obejmują składowe zagadnienia badawcze, takie jak: - koncepcja infrastruktury Cyfrowego Bliźniaka Aplikacji ETCS (rozdz. 4.1); - identyfikacja i opracowanie modelu Aplikacji ETCS i jej otoczenia (rozdz. 4.4); - koncepcja wirtualnego laboratorium i metodyki projektowania aplikacji ETCS; przez wirtualne prototypowanie (rozdz. 4.5.2); - formalny model infrastruktury kolejowej w postaci Multigrafu IS (rozdz. 5.2); - algorytmy weryfikacji poprawności modelu infrastruktury kolejowej (rozdz. 5.3); - formalny model procesu weryfikacji aplikacji ETCS z wykorzystaniem symulacji scenariuszy operacyjnych, w tym: formalna specyfikacja scenariusza operacyjnego (rozdz. 5.4.1) i koncepcja obrazu symulacji scenariusza operacyjnego (rozdz. 5.4.3); - implementacja weryfikacji modelowej z wykorzystaniem czasowych, rozproszonych automatów współbieżnych, jako formalnej metody pozwalającej na kompleksową weryfikację modelu aplikacji ETCS (rozdz. 5.5). Opis wymienionych nowatorskich zagadnień jest uzupełniony charakterystyką powiązanych, istniejących rozwiązań, które stanowią środowisko łączące aktualny stan wiedzy z dorobkiem autora.

Propedeutyka BIM - filozofia modelowania informacji o obiekcie budowlanym

Andrzej Szymon Borkowski

W monografii przedstawiono BIM (modelowanie informacji o obiekcie budowlanym) jako przedmiot twórczego myślenia i działania. BIM jest podstawą dochodzenia do idei cyfrowego bliźniaka, a jego stosowanie wymaga dogłębnego poznania i zrozumienia. W pracy przedstawiono autorską periodyzację historii rozwoju BIM wraz z epokowymi wydarzeniami. W toku studiów literaturowych zaprezentowano nową emfatyczną definicję BIM. Rozdziały teoretyczne prezentują unikalną wiedzę na temat błędów poznawczych, konstytutywnych cech BIM czy zjawisk emergentnych. W ramach prac eksperymentalnych i badań własnych opracowano niskobudżetowy zestaw IoT (internetu rzeczy) dla BIM oraz ramy koncepcyjne cyfrowego bliźniaka wspierającego fazę eksploatacji w cyklu życia obiektu budowlanego. Zbudowany model połączenia pomiędzy czujnikiem a modelem BIM może zostać wykorzystany w przemyśle budowlanym. Z kolei unikalne ramy koncepcyjne cyfrowego bliźniaka mogą zostać w praktyce zaimplementowane w procesach utrzymania i konserwacji obiektów budowlanych. Rozprawę wieńczą rozdziały związane z edukacją i przyszłością BIM. Monografia może być interesującą pozycją zarówno dla wyspecjalizowanych zawodów, uczestniczących w procesach inwestycyjno-budowlanych, jak i mniej zaangażowanych interesariuszy sektora budowlanego. Najważniejszymi elementami świadczącymi o wartości naukowej niniejszej monografii są: - Analiza stanu wiedzy i przegląd literatury krajowej i zagranicznej (aż 333 pozycje) w zakresie przedmiotu badań, w tym usystematyzowanie wiedzy i wskazanie fundamentów BIM. - Periodyzacja BIM ze względu na ideę, podejście oraz kulturę organizacyjną. - Analiza tzw. ekologii narzędzi na przykładzie możliwej interoperacyjności na linii BIM-GIS. - Autorski system wykorzystania IoT we współpracy z BIM i pokazanie możliwości jakie daje Digital Twin w skali mikro. - Opracowanie autorskich ram koncepcyjnych dla Digital Twin. Odrębnym elementem, choć o znaczeniu bardziej dydaktycznym, jest opracowanie grupy porad dotyczących nauczania BIM. dr hab. inż. Krzysztof Zima, prof. PK (fragment recenzji wydawniczej)