Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Γενικές Προαπαιτήσεις
Η Περιβαλλοντική Πληροφορική αποτελεί μία επιστημονική περιοχή με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τον Μηχανολόγο Μηχανικό αλλά και για οποιονδήποτε ενδιαφέρεται για τη χρήση Πληροφορικής και μεθόδων ανάλυσης και μοντελοποίησης δεδομένων, με στόχο τη διαχείριση περιβαλλοντικών θεμάτων και την επίλυση σχετικών προβλημάτων. Στo πλαίσιo του μαθήματος δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη διαμόρφωση λύσεων και την ανάπτυξη εφαρμογών με στόχο την παροχή υπηρεσιών ποιότητας ζωής. Ενδεικτικές περιοχές εφαρμογής αποτελούν το ατμοσφαιρικό περιβάλλον (αστικές περιοχές, εσωτερικοί χώροι κλπ), και η διαχείριση ενέργειας σε κτίρια.
Το μάθημα προϋποθέτει γνώση επιστημονικών υπολογισμών και προγραμματισμού (σε περιβάλλοντα όπως Matlab), ενώ η ευχέρεια στη διαχείριση μαθηματικών εννοιών από το πεδίο της άλγεβρας πινάκων και του διαφορικού λογισμού θα διευκολύνει τους φοιτητές. Οι φοιτητές που έχουν κάποια εμπειρία στην ανάπτυξη εφαρμογών στο διαδίκτυο, θα έχουν τη δυνατότητα να εργαστούν, εφόσον το επιθυμούν, με αντίστοιχες τεχνολογίες.
Προαπαιτούμενες γνώσεις γαι επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος: Πληροφορική (ευχέρεια σε προγραμματισμό και χρήση Matlab είναι επιθυμητή), Γραμμική Άλγεβρα, Στατιστική, Συναρτήσεις Πολλών Μεταβλητών.
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Εισαγωγή:
Οι φοιτητές θα έχουν τη δυνατότητα να διερευνήσουν και να αναλύσουν δεδομένα που προέχρονται από πειράματα, υπολογισμούς και ανθρώπινη παρατήρηση, και να μοντελοποιήσουν τη συμπεριφορά του συστήματος που αυτά περιγράφουν.Θα έχουν έτσι τη δυνατότητα ανάπτυξης μαθηματικών μοντέλων με χρήση υπολογιστικών περιβαλλόντων τύπου Matlab ή WEKA, και υλοποιώντας γνώσεις υπολογιστικής νοημοσύνης, για την πρόλεξη τιμών παραμέτρων που περιγράφουν περιβαλλοντικά ή και ενεργειακά συστήματα. Επίσης θα έχουν τη δυνατότητα να σχεδιάζουν υπηρεσίες ενημέρωσης σε θέματα περιβάλλοντος που σχετίζονται με την ποιότητα ζωής, χρησιμοποιώντας βασικές αρχές ανάλυσης αναγκών χρηστών και χρηστο-κεντρικής σχεδίασης εφαρμογών (user oriented design).
Μαθησιακά αποτελέσματα:
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα
1. Αναλύουν πολυδιάστατα δεδομένα (αριθμητικής, κατηγορικής και λογικής φύσης)
2. Εκτιμούν τη σχέση μεταξύ μεταβλητών ενδιαφέροντος
3. Γνωρίζουν τα βασικά χαρακτηριστικά της Υπολογιστικής Νοημοσύνης και της σχέσης της με τη Μηχανική Μάθηση και την Τεχνητή Νοημοσύνη
4. Γνωρίζουν τα βασικά αλγοριθμικά χαρακτηριστικά των μεθόδων Πρωτευουσών Συνιστωσών, Τεχνητών Νευρωνικών Δικτύων και Δένδρων Απόφασης
5. Εφαρμόζουν τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα και Δένδρα Αποφάσεων στη μοντελοποίηση πολυδιάστατων δεδομένων
6. Εφαρμόζουν τη μέθοδο των Αυτοοργανούμενων Απεικονίσεων (Self Organising Maps) και τη μέθοδο συσταδοποίησης k-means
7. Γνωρίζουν βασικές τεχνολογίες διαδικτύου των πραγμάτων και αισθητήρων για την παρακολούθηση Περιβαλλοντικών και Ενεργειακών Παραμέτρων
Περιεχόμενο Μαθήματος
Υπολογιστική νοημοσύνη (computational intelligence) για Μηχανολόγους - εφαρμογές σε προβλήματα διαχείρισης περιβάλλοντος και ενέργειας. Μέθοδοι μελέτης και ανάλυσης περιβαλλοντικής πληροφορίας και σχετικών χρονοσειρών, και αποτύπωσης περιβαλλοντικής γνώσης. Δένδρα αποφάσεων, νευρωνικά δίκτυα, ομαδοποίηση (clustering). Συστήματα Περιβαλλοντικής Πληροφορικής και τεχνολογίες διαδικτύου. Υπηρεσίες περιβαλλοντικής ενημέρωσης, πρακτικές εφαρμογές. Για την παρουσίαση των μεθόδων, και τη λύση προβλημάτων, χρησιμοποιείται το υπολογιστικό περιβάλλον MATLAB και η σουίτα λογισμικού Μηχανικής Μάθησης WEKA.
Λέξεις Κλειδιά
υπολογιστική νοημοσύνη, περιβαλλοντική πληροφορική, υπηρεσίες περιβαλλοντικής ενημέρωσης και ποιότητας ζωής, έξυπνη διαχείριση περιβάλλοντος και ενέργειας