Список тем курсовых работ по «Моделированию систем»

Список тем курсовых работ по «Моделированию систем»
2007 год
специальность АСУ
1. Тренажеры на базе моделей физических явлений по курсу Физики. Консультант - доцент
Баяндин Д.В. (ауд.326, тф.198308р). Р
2. Тренажеры на базе моделей химических явлений по курсу Химии. Консультант - доцент
Черанева Л.Г. (ауд.442 и 448 Гл. корпус, тф.480500д, 198150р) – электролиз, окислительновосстановительные реакции, гальванический элемент, коррозия металлов, свойства
металлов, взаимодействие металлов с кислотами, получение металлов - 5 человек
3. Обучающие системы по математике. Консультант – Свинцов Д.И. - 5 человек Д, Р
4. Обучающие системы по английскому языку, географии. Консультант – Оверин А.
5. Модели экономики. Территориальное развитие. Конструктор
6. Модели экономики. Конкурентное развитие.
7. Модели экономики. Модель сделки. Конструктор
8. Модели экономики. Модель рынка. Конструктор
9. Модели экономики. Экономическая модель среднего предприятия.
10. Модели химии. Электронные оболочки. Валентность. Принцип Паули. Конструктор
собирания молекул на экране. 2D. Запрещенные и разрешенные варианты. Химические
соединения ионов в молекулы (ручной вариант, случайный вариант сборки). Визуализация.
Динамика. Конструктор ионов. Подсчет молекул. Отражение хода реакции на счетчиках.
Д, Р
11. Модели химии. Периодическая система Менделеева (уже есть реализация). Доделать
рисунки в ячейках таблицы – 3D вид атомов, их электронные оболочки, схемы кристаллов,
фото, комментарии. Выбор трехмерных молекул из таблицы и имитация их химического
взаимодействия оболочек.
12. Модели компьютерной графики. Лабораторная работа по курсу Компьютерной графики
«Тени» Р
13. Модели компьютерной графики – виртуальная Пермь. Ходилка. 3D-здания. Внутренность
зданий. Работа под управлением Овериных. Д, Р
14. Модели компьютерной графики. Технология «синий экран» - имитация игры в мяч.
Изображение и модель мяча в компьютере. Ввод видеопотока с цифровой видеокамеры в
модель, распознавание образа рук, расчет реакции предмета. Д
15. Модели компьютерной графики. Тренажер-шаблон сборки 3D-объектов. На примере
обслуживания двигателя внутреннего сгорания. Обучение с подсказками, контроль
действий. Ввод видеопотока с цифровой видеокамеры в модель, распознавание образа рук.
Д, Р
16. Модели компьютерной графики. Моделирование движения 3D аватаров компьютерной
игры. Управление камерой. Типовые движения трехмерной фигуры, иерархия микро и
макро действий. Д, Р
17. Модели компьютерной графики. Моделирование движения 2D аватаров компьютерной
игры. Типовые движения фигуры, иерархия микро и макро действий. Прототип есть. Д
18. Модели компьютерной графики. Алгоритм объединения и пересечения трехмерных фигур
из полигонов. Д. Книга – Ласло.
19. Имиджи для конструктора деловой графики. Трехмерные графики, диаграммы. TouchDesk.
20. Модели компьютерной графики. Инструмент «классификатор стрелочный». Главное дизайн и удобство интерфейса.
21. Модели математики. Стереометрия. Конструктор. Манипулирование трехмерными
объектами. Основные геометрические фигуры (список объектов и задач в конце файла).
Динамическое изменение параметров объектов. Измерители. – 3 человека. Д, Р
22. Модели математики. Синтаксический разборщик математических алгебраических
выражений. Интерфейс для тренажа вывода алгебраических преобразований. Правила
алгебры. Есть прототип. Интерфейс делается для TouchDesk (оборудование доступно). Д, Р
23. Модели математики. Интерактивное доказательство математических теорем. Например,
теорема Пифагора. Доказательство геометрическое, алгебраическое, текстово-логическое,
эмпирическое, в вариантах с подсказками, с контролем, с демонстрацией. Д, Р
24. Моделирование систем. Конструктор и моделирование автодорог. Цели машин.
Визуализация. Тестирование - моделирование движения на нескольких улицах (центр
Перми). Прототип есть. Д
25. Моделирование систем. Конструктор (стеки, очереди, каналы, дисциплины) и
моделирование систем массового обслуживания из него (например, аэропорт). 2Dвизуализация движения объектов (пути движения объектов - линии), структур
обслуживания, объектный интерфейс. Имитация JPSS. Д
26. Моделирование систем. Проектируем коттедж. 2D и 3D изображения. Контроль норм и
правил планировки коттеджа.
27. Моделирование систем. Инструменты для автоматизированного составления расписания
(учет аудиторий, преподавателей, студентов, оборудования, дисциплин, формальных
правил). Составляет расписание человек, контроль осуществляет система. Д, Р
28. Моделирование систем. Строим мост. Конструктор из типовых балок. Автоматический
расчет конструкции под нагрузкой.
29. Географические модели. Образование гор. Образование пород. Вулкан. Р
30. Географические модели. Модели состава воздуха планеты. Давление воздуха. Есть
словесное описание в кн.А.Азимова «Путеводитель по науке». Консультант – О.И.Мухин
Р (стр.141-152, 153-159, 186-193, 573-590)
31. Модели биологии. Модель клетки. Динамика развития клетки. Взаимодействие органелл. Р
32. Модели биологии. Имитация биохимических реакций в органеллах клетки. Зарождение
жизни. Есть описания в кн.А.Азимова. Можно 2-3 человека. Д, Р (смотри описание и
ссылки в конце файла)
33. Модели биологии. Точный костный скелет 3D. Модель может двигаться, разбираться и
собираться. Иерархия. Прототип есть. Текстовые пояснялки на элементах системы. Р
34. Модели биологии. Точный мышечный скелет 3D. Модель может двигаться, разбираться и
собираться. Иерархия. Текстовые пояснялки на элементах системы. Р
35. Модели биологии. Точная сосудистая система на скелете 3D и легких. Модель имитирует
пути движения потоков. Иерархия. Текстовые пояснялки на элементах системы. Р
36. Модели биологии. Точная пищеварительная система на скелете 3D. Модель имитирует
пути движения потоков. Иерархия. Текстовые пояснялки на элементах системы. Р
37. Модели биологии. Голова и мозг 3D. Модель может разбираться и собираться. Иерархия.
Имитация прохода по сечениям в голове. Текстовые пояснялки на элементах системы. Р
38. Модели биологии. Имитация работы на медицинском микроскопе. 40 препаратов – амебы,
бактерии, органеллы. Растровые, векторные картинки, движение. Р
39. Модели биологии. Сестринское дело. Имитация постановки инъекции, капельницы на
реалистичной растровой модели. Подсказки, контроль. Интерфейс делается для TouchDesk
(оборудование доступно). Р
40. Модели искусственного интеллекта. Art-bot – интеллектуальный распознаватель реплик по
репликам из БД и говорилка. Режимы обучения и поиска лучшего ответа. Д, А
41. Модели искусственного интеллекта. Конструктор фраз. Модели падежей и окончаний.
Синтаксические цепочки. Законы предложения. Визуализация! Удобный интерфейс
собирания предложений для TouchDesk. Есть прототип. Консультант – В.Г. Власов А
42. Модели искусственного интеллекта. Генерация задачи по модели предметной области в
виде графа. Граф задачи. Есть прототип. Консультант – О.И.Мухин А
43. Компьютерная графика. Изображение скоплений точек в 3D, сгустки. Инструмент
изучения сгустков, кластеризация - объединение в группы, сечение, проецирование.
44. Модели искусственного интеллекта. Модели композиции рисунка. Интерактивная система
поиска закономерностей и правил композиции. (Для тех, кто знает правила композиции
рисунка). А
45. Проект «Великие люди». 3D-графика. Управляемая иллюстрация действия технических
устройств и идей. Есть образец и прототип. Важен удобный интерфейс, точность,
красочность и наглядность. Устройство или идею берете из энциклопедий сами. Р
46. Модели искусственного интеллекта. Персептрон. 2 режима (обучение наблюдением и
решение задачи достижения цели). Есть книга – Джонс.
47. Логика и действия персонала (развитие ситуаций). Производственные объекты и
аварии на них, охраняемые объекты. Конструктор из людей-автоматов и объектовсвойств. Консультант – МЧС Пермского края.
48. Система ПВО (ракеты, ракетные установки, локаторы, нарушители).
49. Кодовые таблицы, кодирование, декодирование, ошибки в канале передачи.
50. Конструктор прочности. Сборка сложных конструкций и расчет напряжений и
деформаций в них. Цвет, цифра, полилинии-графики. Задание условий.
51. Биология. Моделирование эволюции растений. Высота, форма растения.
Генетический алгоритм.
52. Биология и искусственный интеллект. Генетические алгоритмы. Эволюция формы
рыбы. Визуализация результатов и дерева.
53. Биология и искусственный интеллект. Генетические алгоритмы. Эволюция формы
растения. Визуализация результатов и дерева.
54. Искусственный интеллект. Генетические алгоритмы. Синтез формул по таблице.
Визуализация результатов и дерева.
55. Искусственный интеллект. Поиск решения задачи коммивояжера методом
муравьев. Визуализация результатов и дерева.
56. Модели компьютерной графики и обучающие системы. Только С++. Учебник для
детей «Тигра». Есть версия 1.
Трехмерные действующие модели устройств
Визуализация и система управления. Объекты динамические, реагируют на действия
пользователя, их элементы взаимодействуют между собой. Корпуса съемные,
позволяющие увидеть принцип работы системы. Описание в виде help.
Холодильный агрегат, микроволновая печь, пароход, ветряная мельница, паровая машина,
гидротурбина, паровоз, котел ТЭЦ, реактор АЭС, космическая станция, печатный станок,
фотоаппарат, ксерокс, флотационная машина, парусная яхта, нефтяная вышка, отбойный
молоток, сваебойка (молот), швейная машина, станок токарный, механическая система
автомобиля, самолет (динамика крыла, корпуса и хвоста), лазер, газотурбинный
двигатель, ракетный двигатель.
Производства
Молокозавод, пилорама, бумагоделательная машина, шахта (выработки, транспорт,
копер), прокатный стан, домна, коммуникации здания (вода, транспорт, энергия),
химическое производство серной кислоты, аммиака
Управление натурными стендами
- управление исследовательской подвижной системой
- исследование мира и самообучение
Творческие задания.
1. Уничтожим Б.Гейтса и его windows-интерфейс. «Интерфейс делается для TouchDesk» А, Р
2. Модели истории. Управление историей. «Интерфейс делается для TouchDesk» А, Р
3. Модели литературного произведения. Управляемый сюжет. «Интерфейс делается для
TouchDesk» А,Р
4. Модели экономики. Экономическая игра типа Монополии или CashFlow. Экономические
объекты «живут» на карте. Интерфейс делается для TouchDesk. Д, Р
5. Детские задачи. 15 штук. Простые модели. Главное придумка. Художник прилагается. Р
6. Технология распознавания слов с голоса по образцам, синтез и анализ правил для оценки
близости введенного слова к одному из образцов. А, Р
7. Составление классификатора ошибок в математике (школьный курс). Для
непрограммистов. А, Р
8. Имитация музыкального синтезатора на TouchDesk. Р
ПРИМЕЧАНИЯ
«Интерфейс делается для TouchDesk» означает, что в качестве устройства ввода будет
предоставлена сенсорная чувствительная доска, на которой работают с объектами в
натуральную величину, манипулируя и касаясь их руками. Доска для опытов находится в
Институте Интеллектуальных Технологий.
В ряде случаев по специальному разрешению преподавателя выполнять курсовую работу
можно вдвоем или втроем. При этом точно оговаривается объем и точность исполнения
работы.
Подробно о теме 32.
В зависимости от направления работ в данной теме надо прочитать следующие страницы из
А.Азимова.
стр. 470- 474. Белки. Атом азота. Фосфор и сера. Аминокислоты – глицин, лейцин, тирозин,
цистин. Толовая группа – два состояния, бит. Конденсация аминокислот. Цепи аминокислот.
Пептидная связь. Образование пептидов из аминокислот.
с.479-481. Полинг. Водородные связи. Спираль белка. Дисульфидная связь.
с.478. Вудвард. Цепная реакция полимеризации. Синтез простейшего белка из аминокислот.
с.482-486. Хроматография. Аминокислотный состав белка. Спектрофотометр.
с. 486-489. Методы определения структуры белковой молекулы. Сангер. Частичный гидролиз.
Опыт и логика.
с. 489-490. Синтез белка. Де Виньо. Меррифилд.
с.490. Перуц. Форма белковой молекулы.
с. 491-504. Роль белка – контроль за реакциями в организме. Катализ. Ферменты. Пепсин. Яды.
Форма молекулы (ключ и замок, с.499). Активные центры молекулы фермента и спираль.
с.573-583. Зарождение жизни. Связь с земными условиями Атмосферы I. Химическая
эволюция (репликации, мутации, отбор). Происхождение клетки, микросферы в опытах Фокса.
Кооперация и полиморфизм. Появление Атмосферы II. Поведение Гео-Хемо-Био (раститживотн) системы с обратными связями + с.588 (Доул).
Проследить в опытах на моделях появление химической и биологической систем в процессе
эволюции – появление пептидных цепей, сахарно-фосфатных цепей, аминокислот, спиралей.
Прочитав все это надо обобщить в голове и на основе этого создать несколько связанных
между собой логически проектов, которые можно использовать как лабораторные работы по теме
«Образование аминокислот и белков в живой материи». Можно посмотреть дополнительно
информацию или интерактивы в Интернете. Можно посмотреть дополнительную литературу в
библиотеке.
Желателен конструктор для того, чтобы собирать аминокислоты из радикалов и молекулу
белка из аминокислот. Можно использовать идею из проекта биологии (смотри прототип).
Проекты для простоты могут быть независимыми друг от друга.
В лабораторных надо последовательно пройти все участки образования белка.
Режимы:
– живая демонстрация (как должно быть),
- текст (help1 – про теорию образования белка на каждом этапе, help2 – что как нажимать, к чему
стремиться),
- лабораторная работа на основе конструктора.
Студент в результате выполнения последовательности лабораторных работ на этих
проектах должен понять три вещи – как происходит образование (и каких) аминокислот и белков,
как анализируют белковые структуры, как синтезируют белковые структуры.
Описание ДРУГИХ ВОЗМОЖНЫХ лабораторных работ по биологии. По книге А.Азимова.
1. стр.416-419. Поделить вещество на элементарные можно, соединить тоже можно. Приемы
– поджигаем, нагреваем.
2. стр. 419-420. Определение количеств хим.элементов в органическом веществе и
обнаружение наличия групп атомов (радикалов). Фон Либих и Ж. Дюма, Велер.
3. стр. 420-423. Валентность и цепочки из ионов. Формулы Кекуле. Структурные формулы –
допустимые варианты соединений. Возможность получения изомеров.
4. стр.423-428. Четвертый прием. Оптическая активность.
5. стр.428-432. Геометрия двойной связи, сопряженной двойной связи. Распределение
электронов. Обнаружение двойных связей в веществе. Полярные молекулы. Диполь.
Обнаружение диполя.
6. стр.437-438. Пятый прием. Научимся заменять один атом на другой, удлинять цепи,
добавлять, делить, разрывать кольца и соединять. Свод правил. Видим химикаты и
приемы, цель, движемся к цели, используя химикаты в нужной последовательности.
Видим в окне микроструктуру молекулы. Оперируем в макро.
7. стр.443-445. Пример - анализ и синтез гемма.
8. стр. 445-446. Шестой прием – разгон ионов в электрическом поле. Химический ускоритель
Вольфганга.
9. стр. 447-449. Конденсация. Гидролиз в воде и кипячение. Кирхгоф. Целлюлозы.
10. стр. 449-453. Вулканизация каучука. Нагрев без доступа воздуха. Средний молекулярный
вес. Вязкость и длина молекул. Полимерные цепи.
11. стр. 449-456. Гидроксильные группы к целлюлозе. Взрывчатые вещества. Скорость
реакции. Выделение газа.
12. стр.456-462. Пластмассы. Замена нитратной группы на ацетатную. Полимеры. Катализатор
– точность построения цепей. Стекла. Полимеры. Поливода.
13. стр. 462-469. Волокна. Пропускание раствора через решетку и щель, горячее растяжение.
Каучук.
14. стр. 470- 474. Белки. Свертывание. Атом азота. Фосфор и сера. Аминокислоты – глицин,
лейцин,, тирозин, цистин. Толовая группа – два состояния, бит. Конденсация аминокислот.
Цепи аминокислот. Пептидная связь. Образование пептидов из аминокислот.
15. с. 475-476. Центрифуга . Молекулярная масса белка.
16. с. 476-477. Диффузия газов через отверстие. Закон Грэма. Диффузия веществ в растворе.
Прохождение через фильтры. Диализ. Осмос. Связь осмотического давления с
молекулярной массой. Пфеффер.
17. с.477-. Эффект Тиндаля – рассеивание света на молекулах. Оптически чистые вещества.
Ультрамикроскоп Зигмонти.
18. с.478. Вудвард. Цепная реакция полимеризации. Синтез простейшего белка из
аминокислот.
19. с. 479. Брилл. Рентгеноструктурный анализ белков.
20. с.479-481. Полинг. Водородные связи. Спираль белка. Дисульфидная связь. Денатурация
белка.
21. с.481-483. Раман. Спектрофотометрия.
22. с.481-482. Ядерный магнитный резонанс.
23. с.482-486. Хроматография. Аминокислотный состав белка. Спектрофотометр. Капиллярная
бумага.
24. с. 484. Газовая хроматография.
25. с. 486-489. Методы определения структуры белковой молекулы. Сангер. Частичный
гидролиз. Опыт и логика.
26. с. 489-490. Синтез белка. Де Виньо. Меррифилд. Полистироловые гранулы.
27. с.490. Перуц. Форма белковой молекулы. Золото и ртуть. Рентгеновские лучи. 3Dмолекулы.
28. с. 491-504. Роль белка – контроль за реакциями в организме. Катализ. Ферменты.
Желудочный сок. Пепсин. Яды. Форма молекулы (ключ и замок, с.499). Ингибиторы.
Активные центры молекулы фермента и спираль.
29. с. 493. Катализ. Механизм. Ванадий. Поверхностный катализ на платине. Адсорбция.
30. с. 504-511. Метаболизм, человек как химический реактор. Молочная кислота. АТФ. Цикл
Кребса. Митохондрии.+ с.694-701 (старость).
31. с.511-518. Прием – меченые атомы. Холестерин.
32. с. 518-526. Фотосинтез. Хлоропласты.
33. с. 528-530. Опыты с кровеносной системой.
34. с.533-536. Деление клеток.
35. с.536-538. Гены. Законы Менделя. Группы крови. Гены и синтез ферментов.
36. с.553. Электрофорез
37. с. 556-573. Нуклеиновые кислоты. РНК и ДНК. Нуклеотид – единица НК (азотистая группа
- пурин, кислота - рибоза и фосфатная группа) – А,Г,Т,Ц. Сахарно-фосфатные цепи.
Двойная спираль. Комплиментарность. Модель Уотсона-Крика. Репликация. Триплет.
Генетический код. Рибосомы. Образование фермента на РНК. Регуляторный ген –
обратная связь ген-фермент. Триплеты и образующиеся кислоты.
38. с.573-583. Зарождение жизни. Два сосуда. Сосуд Пастера. Опыты Миллера, Оро и
Поннамперуна. Связь с земными условиями Атмосферы I. Химическая эволюция
(репликации, мутации, отбор). Происхождение клетки, микросферы в опытах Фокса.
Кооперация и полиморфизм. Появление Атмосферы II. Поведение Гео-Хемо-Био (раститживотн) системы с обратными связями + с.588 (Доул). Проследить в опытах на моделях
появление химической и биологической систем в процессе эволюции – появление
пептидных цепей, сахарно-фосфатных цепей, аминокислот, спиралей.
39. с.583-590. Жизнь в других мирах. Условия – температура (расстояние до Солнца), пар,
вода, СО2, N2, H2. масса планеты, энергия, давление, скорость вращения, плотность
облачности, диаметр планеты, приливы и отливы. С. Доул «Планеты, где может жить
человек» - диаметр звезды, период вращения, период обращения, эксцентриситет.
40. с.591-609. Бактерии. Микроскоп, препараты, увеличение. Путешествие в глубь материи.
Наблюдение за ростом и зарождением, размножением колоний на агаре. Влияние
антисептиков на бактерии. Выделение бацилл, проверки на мышах. Классификация и расп
Фагоциты.ознавание. Подбор красителя. Лечение красителями и веществами.
Микроорганизмы почвы (плесень, грибы) и их связь с бактериями. Антибиотики.
41. с.609 - 623. Вирусы. Сравнение с бактерией. Ряд размеров. Микроскоп. Фильтрация.
Предел сложности. Граница живого. Связь с клеткой – хозяином. Трансдукция. Кристаллы
вирусов. Электронный микроскоп. Тени паров металла. Самосборка вируса в растворе.
Опыты Френкеля-Конрата. Бактериофаг.
42. с.623-627. Вакцинация. Куринный эмбрион. Антитела. Гаптен. Иммунитет.
43. с.627-650. Пищевая пирамида с объемами. Метаболизм. Пища. Белки, азотистый баланс,
аминокислоты (8 штук).
44. с.650-668. Витамины. Амины.
45. с.668-677. Минералы в организме человека.
46. с.673. Рентгеноструктурный анализ. Ходжкин.
47. с.677-695. Гормоны.
48. с.701- 717. Развитие тела. Целесообразность. Развитие мозга. Развитие технологий. Мозг.
Зоны мозга, роль зон и связь с телом.
49. с. 717- 727. Нерв. Синаптическая щель. Симпатическая и парасимпатическая система.
Рефлекс. Рефлекторная дуга. Инстинкт. Роль обучения. Импринтинг. Параметры нерва
(продолжительность и величина возбуждения, диаметр волокна, скорость
распространения, порог, рефрактерный период). Химические ингибиторы и гормоны.
50. с.727-728. Альфа-, бета-, тета-, дельта-волны. ЭЭГ.
51. с. 728-745. Поведение человека. Тропизм, импринтинг, свобода воли. Собака Павлова.
Рефлекс, условный рефлекс. Рассудок. Решатели. Ритм. Био-часы.
Курсовая работа выполняется по темам, указанным в приложении. Тема может
быть выбрана студентом самостоятельно, если она соответствует тематике курсовых
работ дисциплины и согласована c преподавателем курса и руководителем
индивидуального обучения.
Курсовая работа выполняется студентом индивидуально. Допускается выполнение
работы в составе группы - два, три человека при условии увеличения объема работ в
соответствующее число раз. Отчетность при этом производится индивидуально.
Контроль за работой производится в три этапа.
1. Объекты и их формулы, структура системы с описанием связей
часа)
2. Отлаженная система (0,5 месяца, 23 часа)
3. Интерфейс пользователя (0,5 месяца, 23 часа)
(0,5 месяца, 23
Работа производится только в специализированной моделирующей и
проектирующей компьютерной системе. Система должна обладать свойством
объектности. Рекомендуется - "Stratum 2000". Другие
варианты должны быть
согласованы с преподавателем до начала работ.
Результатом работы и содержанием отчета является:
- проект (след процесса проектирования), он же является документацией и частью
отчета;
- конструктор предметной области, позволяющий изменять систему;
- собранная работоспособная демонстрационная схема;
- наборы данных для демонстрации исследованных режимов работы схемы (задачи);
- исследования и выводы.
Работа должна продемонстрировать умение: проектировать в современной среде,
формализовать предметную область, строить структурные модели, связывать их с
графическими (двух или трехмерными) образами,
реализовывать эффективный
интерфейс с моделью, планировать компьютерный эксперимент и исследовать систему.