Sztuczna inteligencja dla inżynierów. Istotne obszary i zastosowania

Mieczysław Muraszkiewicz, Robert Nowak

Na treść książki składają się przede wszystkim zagadnienia związane z zastosowaniami sztucznej inteligencji. Wstępem są rozważania na temat tzw. odpowiedzialnej sztucznej inteligencji. Podstawowym tworzywem, na którym działa sztuczna inteligencja, są dane, informacja i wiedza. O inżynierii wiedzy, a w tym o metodach reprezentacji wiedzy, traktuje rozdział drugi niniejszej monografii. Jego kontynuacją jest rozdział trzeci, omawiający typowe problemy i sposoby radzenia sobie z nimi, przy wykorzystywaniu uczenia maszynowego do analizy danych ustrukturyzowanych, zwanych też danymi tabelarycznymi. W rozdziale czwartym czytelnik znajdzie wykład na temat przetwarzania języka naturalnego. Rozdział piąty jest poświęcony bioinformatyce, czyli analizie napisów reprezentujących biopolimery DNA, RNA i białka. Do takich analiz z powodzeniem stosuje się metody sztucznej inteligencji. Innym obszarem jest analiza obrazu i dźwięku. Obecnie główną rolę odgrywają tutaj sztuczne sieci neuronowe. Zagadnienia te omówiono w rozdziale szóstym, w którym zawarto informacje dotyczące percepcji maszyn, w tym widzenia maszynowego oraz metod analizy dźwięku. Swego rodzaju nawiązaniem do rozdziału wstępnego jest rozdział siódmy, poświęcony wyjaśnialnej sztucznej inteligencji, która to kwestia ma zasadnicze znaczenie dla upowszechnienia systemów sztucznej inteligencji. Książkę zamyka rozdział na temat inżynierii uczenia maszynowego, który traktuje o poprawnym procesie realizacji projektów korzystających z metod uczenia maszynowego, a także obszerna bibliografia.

Matematyczne modele uczenia maszynowego w językach MATLAB i PYTHON

Stanisław Osowski, Robert Szmurło

Prezentowane opracowanie dotyczy różnych modeli i metod stosowanych w uczeniu maszynowym. W szczególności, w poszczególnych rozdziałach przedstawione są takie zagadnienia, jak: regresja liniowa; klasyfikatory KNN; klasyfikatory Bayesa; modele matematyczne drzew decyzyjnych; sieci neuronowe MLP; sieci RBF; sieci SVM do klasyfikacji i regresji; sieci głębokie (CNN, autoenkoder, LSTM, transformer); zagadnienia zdolności generalizacyjnych modeli, w tym zespoły klasyfikatorów i systemów regresyjnych; transformacje i metody redukcji wymiaru danych wielowymiarowych; metody grupowania danych wielowymiarowych; wybrane metody generacji i selekcji cech diagnostycznych; metody oceny jakości rozwiązań; podstawowe rozwiązania adaptacyjnych systemów rozmytych. W przedstawieniu poszczególnych rozwiązań modelowych zaprezentowano zarówno strukturę pod-stawowych modeli, jak i algorytmy uczące dostosowane do konkretnego modelu. Ponieważ z punktu widzenia aktualnego stanu wiedzy do najważniejszych rozwiązań sztucznej inteligencji należą sztuczne sieci neuronowe. Tym zagadnieniom poświęcono najwięcej uwagi, wprowadzając różne rozwiązania sieciowe, w tym perceptron wielowarstwowy (MLP), sieć o radialnej funkcji bazowej (RBF), maszynę wektorów nośnych (SVM) czy różne rozwiązania głębokich sieci neuronowych wielowarstwowych, takich jak sieć konwolucyjna (CNN), autoenkoder (AE) czy sieć LSTM. Teoretyczne podstawy algorytmów uczących zostały zilustrowane przykładowymi programami implementującymi je przy użyciu oprogramowania Matlab i Python. Prezentowane w podręczniku skrypty z przykładami w Matlabie i Pythonie zostały udostępnione na platformie Github pod adresem: https://github.com/szmurlor/mmum. Podręcznik jest przeznaczony dla słuchaczy wyższych lat studiów, doktorantów i ludzi zainteresowanych metodami uczenia maszynowego, podstawowego narzędzia sztucznej inteligencji. Ze względu na interdyscyplinarny charakter tematyki może być wykorzystany zarówno w informatyce, inżynierii biomedycznej, jak i innych naukach technicznych. Wprowadzenie zarówno podstawowych jak i zaawansowanych pojęć uczenia maszynowego powoduje, że może być użyteczny dla osób początkujących i zaawansowanych w tej tematyce.

Descriptive Geometry for Engineers

Ewa Duda

Descriptive geometry is a necessary part of the engineering drawing practice; it stimulates and develops spatial imagination, the ability to visualize three-dimensional objects and the attention of accuracy of the graphical solutions. In this case, the following script contains a large number of auxiliary drawings showing the mutual position of the discussed figures. The intention of the author is to make this script suitable for ordinary students who begin to study. It contains many practical examples with solutions shown step by step in order to help learners to practice independently. Every chapter also includes exercises as the practice is invaluable and vital in achieving fluency at drawing, reading and analyzing of engineering drafts. Presented exercises set the direction in preparation for achieving the engineering knowledge and skills. This script is not substitution of lectures, the attendance and involvement in course at the university is highly advised.   Skrypt zawiera materiał z zakresu geometrii wykreślnej dla Wydziału Instalacji Budowlanych, Hydrologii i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej. Celem skryptu jest ułatwienie samodzielnej pracy studentom rozpoczynającym naukę na kierunkach technicznych. Treści teoretyczne uzupełnione zostały praktycznymi przykładami rozwiązanymi metodą „krok po kroku”, pozwalającą na głębsze zrozumienie omawianych zagadnień. Każdy rozdział zawiera dodatkowo zestaw ćwiczeń, które mogą służyć studentom do sprawdzenia stopnia opanowania umiejętności rozwiązywania problemów praktycznych.

Krajobraz w planowaniu przestrzennym

Alina Maciejewska

Tom VII serii monografii naukowych Wydziału Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej „Gospodarka Przestrzenna”   W monografii przedstawiono problematykę dotyczącą związku planowania przestrzennego ze środowiskiem naturalnym, w tym elementami przyrodniczymi objętymi planami zagospodarowania przestrzennego. Omówiono m.in. rewitalizację terenów poprzemysłowych oraz infrastrukturę techniczną i komunikacyjną uwzględniającą aspekty krajobrazowe. Książka przeznaczona jest dla uczelni wyższch kształcących na kierunkach Architektura i Urbanistyka, Architektura Krajobrazu, Gospodarka Przestrzenna oraz Ochrona Środowiska.

Zarządzanie strategiczne. Ocena potencjału strategicznego przedsiębiorstwa

Grażyna Gierszewska, Michael Jaksa

Książka jest II tomem serii „Zarządzanie strategiczne” W drugim tomie podręcznika zaprezentowano wybrane metody służące do sprawdzenia, jakie zasoby i sposoby budowania potencjału strategicznego organizacji są najbardziej skuteczne. Wybrano nie tylko sprawdzone i skuteczne narzędzia analizy strategicznej wnętrza przedsiębiorstwa, ale ukazano także ich różnorodność. Omówiono m.in. macierze portfelowe, których celem jest stworzenie zrównoważonych aktywów organizacji, oraz ogólną ideę analizy portfelowej służącej do diagnozy otoczenia i rynku oraz wnętrza organizacji istniejącego w przedsiębiorstwie portfela produkcji, aż do zbudowania portfela docelowego. Następnie zapoznano czytelników ze Zrównoważoną (Strategiczną) Kartą Wyników, która jest uważana za jeden z najpopularniejszych modeli pomiaru wydajności biznesowej i zarządzania pomiarem osiągnięć wydajności. SKW podkreśla potrzebę integracji finansowych i niefinansowych miar wyników, z jednoczesnym powiązaniem strategii i pomiaru wyników, a cztery jej perspektywy: finansowa, klienta, procesów wewnętrznych, rozwoju, pozwalają na ocenę realizacji strategii z różnych punktów widzenia i uwzględnienie interesów wszystkich grup zaangażowanych w działalność przedsiębiorstwa. Kolejnym omawianym w opracowaniu narzędziem analizy poprawności działań podejmowanych przez przedsiębiorstwo w celu wytworzenia wartości i budowania przewagi konkurencyjnej jest łańcuch wartości. Założeniem podstawowym modelu łańcucha wartości jest podział działalności przedsiębiorstwa na strategicznie istotne czynności, aby móc określić miejsca powstawania kosztów i zysków oraz potencjalne źródła przewag konkurencyjnych. Łańcuch wartości to sekwencja działań przekształcania zasileń, technologii i pracy ludzi na produkty finalne. Składa się on z funkcji podstawowych i pomocniczych oraz marży (zysku). Działalność podstawowa może być przedprodukcyjna, produkcyjna i sprzedaży, natomiast działalność pomocnicza koncentruje się w każdym przedsiębiorstwie na innych elementach. Kolejna zaprezentowana metoda to bilans strategiczny przedsiębiorstwa, czyli „teoretycznie prosta” metoda oceny potencjału strategicznego, wymagająca jednak skrupulatnego przestrzegania założeń analizy, czyli: wyodrębnienia obszarów analizy potencjału, określenia czynników/elementów organizacyjnych w ramach poszczególnych obszarów, zdefiniowania skali ocen i charakteru oceny, wyszczególnienie kluczowych czynników sukcesu w obszarach oceny itp. Następnie omówiono analizę SWOT, czyli metodę integrującą wszystkie istotne informacje uzyskane w trakcie diagnozowania organizacji i szacowania zmian w otoczeniu w procesie zmierzającym do sformułowania strategii. Jest to metoda bardzo trudna, gdyż wymaga udzielenia odpowiedzi dotyczących profilu działalności przedsiębiorstwa, zakresu jego działania, określenia klientów i ich potrzeb oraz orientacji naczelnego kierownictwa organizacji. Niezbędna jest też identyfikacja makrootoczenia i otoczenia konkurencyjnego organizacji oraz ich ocena w kategoriach szans i zagrożeń. To są podstawy do dokonania diagnozy oraz oceny słabych i mocnych stron organizacji, a także określenia wewnętrznych zasobów przedsiębiorstwa, którymi będzie ono dysponowało w przyszłości. Kolejnym krokiem jest sformułowanie wariantów strategicznych oraz określenie działań i taktyk, które musi podjąć przedsiębiorstwo, aby zrealizować cele strategiczne. Całościowy plan strategiczny wieńczy analizę. Ponieważ zarządzanie strategiczne jest procesem formułowania i wdrażenia strategii, w którym wyróżnia się: etap analizy strategicznej, etap oceny pozycji strategicznej przedsiębiorstwa oraz zdefiniowanie lub redefiniowanie misji oraz strategii i ustalenie celów strategicznych, końcowym etapem jest formułowanie i wybór strategii oraz jej wdrażanie. Z tego powodu podręcznik wieńczą modele strategii. Zaprezentowano modele „klasyczne” – strategie konkurencji M.E. Portera, macierz H. Ansoffa – oraz zbiór różnych strategii zbudowanych według kryterium pozycji konkurencyjnej przedsiębiorstwa w sektorze i prognozy jego wzrostu. Pokazano także poszukiwania nowych rozwiązań w budowaniu przyszłości przedsiębiorstwa, odwołując się do metafor strategicznych i opisując modele strategii „nieoczywistych”.

Podstawy organizacji i zarządzania. Materiały do ćwiczeń. Część 3

Małgorzata Krwawicz

Książka stanowi kontynuację części pierwszej i drugiej skryptu pod tym samym tytułem. W opracowaniu przedstawiono szereg metod wspierających proces twórczy i służących przede wszystkim do poszukiwania i definiowania pomysłów nowych produktów.   Głównym celem opracowania jest prezentacja wybranych metod heurystycznych wykorzystywanych w przedsiębiorstwach na potrzeby poszukiwania innowacyjnych rozwiązań poprzez pobudzanie kreatywności u pracowników różnych szczebli i jednocześnie zaangażowanych w rozwiazywanie problemów o zróżnicowanym charakterze i spektrum. Autorka przedstawia zarówno metody nowe, jak i klasyczne. Metoda Design Thinking została potraktowana jako nadrzędna w odniesieniu do pozostałych metod zaprezentowanych w opracowaniu i wyznaczająca dla nich ramy, co wpłynęło bezpośrednio na strukturę opracowania i wybór opisanych metod. Przedstawione metody mogą być w praktyce wykorzystywane w realizacji kolejnych etapów poszukiwania rozwiązań przy wykorzystaniu metody Design Thinking.   Struktura poszczególnych rozdziałów obejmuje określenie celu metody, przedstawienie instrukcji jej stosowania, zaprezentowanie przykładowego wykorzystania, polecenie wykonania ćwiczenia oraz wskazanie zakresu zastosowania metody (w ujęciu podmiotowym, przedmiotowym, określenie horyzontu czasu i rodzaju celu). Z uwagi na charakter opracowania teoria dotycząca poszczególnych metod została zawężona do minimum na rzecz przykładów praktycznych. Podczas prezentacji metod Autorka kierowała się zasadą precyzyjnego wyjaśnienia sposobu ich wykorzystania.   Opracowanie może być pomocne w samodzielnym generowaniu rozwiązań - zarówno na potrzeby dydaktyczne, jak i w działalności praktycznej przez szerokie grono użytkowników. Tym samym adresatami są tu przede wszystkim studenci kierunków Zarządzanie i Zarządzanie i Inżynieria Produkcji oraz praktycy gospodarczy, jak również słuchacze studiów podyplomowych, uczestnicy szkoleń specjalistycznych i inni czytelnicy zainteresowani poszukiwaniem innowacyjnych rozwiązań.

Optical Information Processing

Agnieszka Siemion

This elaboration describes the exemplary material needed for Optical Information Processing laboratory exercises – the course at the Faculty of Physics at Warsaw University of Technology. The topics were chosen as complementary for a better understanding of the lecture and workshops. There are 7 laboratory exercises allowing to acquire practical knowledge about holography, optical setups and its numerical counterparts. All these problems are related to the optical information processing and performing such laboratory exercises can help to understand the processing and application of optical information.   These experiments can be carried out during specializations connected to optics and photonics as advanced laboratory exercises.   The first two exercises are related to interferometry and holography which can be used for example in detailed analysis of surface shape or deformations of objects. Holographic inspection of elements is a very precise method of measurement allowing to visualize micro changes or even internal defects.   Then, the basics of operation in angular spectrum space is presented by performing spatial filtering, observing correlation and recording Fourier holograms. Deep understanding of processing images in frequency domain helps to carry out both optical setups and numerical algorithms.   The majority of optical setups carried out on laboratories will be modelled numerically during the 6th laboratory. Numerical processing of optical signals is very important in practicing the understanding of what is the difference between discrete and continuous signals processing. The sampling theorem plays a great role in proper designing of optical signals.   The last laboratory part corresponds to designing and exposing holograms that can be reconstructed in white light. The whole knowledge gathered during these classes should help with understanding the idea of optical processing of signals.

Elektronika. Laboratorium

Adam Rosiński

Podręcznik jest przeznaczony dla studentów studiów I stopnia na kierunku Transport realizowanych na Wydziale Transportu Politechniki Warszawskiej. Zawarto w nim opis 14 ćwiczeń laboratoryjnych z zakresu elektroniki analogowej i cyfrowej. Celem zaprezentowanych ćwiczeń jest poznanie budowy, zasad działania, właściwości i podstawowych parametrów elementów i układów analogowych (tranzystory unipolarne, wzmacniacze operacyjne, wzmacniacze mocy, układy regulacyjne stabilizatorów, filtry aktywne, obwody rezonansowe), oraz cyfrowych (bramki logiczne, generatory cyfrowe, liczniki, przetworniki A/C i C/A, zakłócenia elektromagnetyczne sygnałów TTL, rejestry, modulacje AM i FM, modulacje ASK, FSK, PSK i QAM). Opis każdego ćwiczenia składa się omówienia podstaw teoretycznych działania badanych elementów i układów, opisu rzeczywistego stanowiska pomiarowego, przedstawienia badania z wykorzystywaniem programu komputerowego do symulacji działania omawianych elementów i układów oraz zbioru zagadnień do opracowania z wykazem bibliografii.   Książka jest kontynuacją podręcznika „Podstawy elektroniki. Laboratorium”, w której autorzy przedstawili podstawy wiedzy z obszaru elektroniki analogowej i cyfrowej.