МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Автоматизированные системы в медицинской физике

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.04.02. Физика
ПрофильФизические методы и информационные технологии в медицине
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость4 ЗЕТ
Учебный план03_04_02_Мед-2-2020
Часов по учебному плану 144
в том числе:
аудиторные занятия 42
самостоятельная работа 75
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 11
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Лабораторные 24 24 24 24
Сам. работа 75 75 75 75
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 144 144 144 144

Программу составил(и):
канд. техн. наук, доцент, Утемесов Р.М.

Рецензент(ы):
канд. физ-мат. наук, доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Автоматизированные системы в медицинской физике

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению 03.04.02 «Физика», утвержденный приказом Министерства образования Российской Федерации от «28» августа 2015 г., № 913

составлена на основании учебного плана:
03.04.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.формирование у студента прогрессивного технического мышления, способности анализировать современное состояние углубление общего информационного образования и информационной культуры студентов, применительно к самым последним исследованиям в области автоматизированных систем научных исследований в медицинской физике.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-5 способностью использовать свободное владение профессионально-профилированными знаниями в области компьютерных технологий для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами направленности
ПК-1 способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры и информационных технологий с использованием новейшего российского и зарубежного опыта
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.сновные понятия наиболее сложных задач проектирования и управления;
основы теории информации;
основы построения современных автоматизированных систем;
основы интеллектуальных систем;
3.2.Уметь:
3.2.1.владеть основными методами, используемыми в накоплении знаний;
владеть основными методами, используемыми Data Mining;
решать задачи онтологического анализа в рамках Integrated DEFintion (IDEF-5);
накапливать знания.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.владеть основными методами, используемыми в накоплении знаний;
владеть основными методами, используемыми Data Mining;
решать задачи онтологического анализа в рамках Integrated DEFintion (IDEF-5);
в накоплении знаний.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Раздел 1. Интеллектуальные системы
1.1. Способы представления знаний, Введение в управление знаниями, Data Mining, Задачи обработки текстовой информации, Классификация, Кластеризация, Метод ближайшего соседа, Метод анализа иерархий, Онтологии, Средства построения онтологий, IDEF5, Системы управления знаниями, Онтологическая СУЗ. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.5
1.2. Интеллектуальные системы Лабораторные 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.2
1.3. Способы представления знаний, Введение в управление знаниями, Data Mining, Задачи обработки текстовой информации, Классификация, Кластеризация, Метод ближайшего соседа, Метод анализа иерархий, Онтологии, Средства построения онтологий, IDEF5, Системы управления знаниями, Онтологическая СУЗ. Сам. работа 3 9 ОПК-5, ПК-1 Л3.3, Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л2.2, Л2.5
Раздел 2. Раздел 2. Языки метаданных и онтологий
2.1. Языки метаданных и онтологий Лабораторные 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л3.5
2.2. Семантический Web, Метаданные, Модель метаданных RDF, Язык RDFS, Дублинское ядро, Языки онтологий, Язык OWL, Web-2.0. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л1.2, Л3.2, Л2.2, Л3.5, Л2.3
2.3. Семантический Web, Метаданные, Модель метаданных RDF, Язык RDFS, Дублинское ядро, Языки онтологий, Язык OWL, Web-2.0. Сам. работа 3 9 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л3.5, Л2.3
Раздел 3. Раздел 3. Эволюционные вычисления
3.1. Эволюционные методы, Простой генетический алгоритм. Генетическое программирование, Метод комбинирования эвристик, Примеры применения генетических методов. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л3.3, Л3.1, Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.4, Л2.3
3.2. Эволюционные вычисления Лабораторные 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.3
3.3. Эволюционные методы, Простой генетический алгоритм. Генетическое программирование, Метод комбинирования эвристик, Примеры применения генетических методов. Сам. работа 3 9 ОПК-5, ПК-1 Л3.3, Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л2.2
Раздел 4. Раздел 4. Кодирование и сжатие данных
4.1. Информация, Количество информации, Информационная энтропия, Коэффициент избыточности сообщения, Кодирование информации, Теоремы Шеннона, Коды для текстовых документов, Моментальные коды, Сжатие данных, Методы сжатия и форматы данных, Методы MPEG, Вейвлеты, Вейвлет-преобразование. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л3.3, Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.2
4.2. Кодирование и сжатие данных Лабораторные 3 4 ОПК-5, ПК-1 Л3.3, Л1.1, Л1.2, Л2.2
4.3. Информация, Количество информации, Информационная энтропия, Коэффициент избыточности сообщения, Кодирование информации, Теоремы Шеннона, Коды для текстовых документов, Моментальные коды, Сжатие данных, Методы сжатия и форматы данных, Методы MPEG, Вейвлеты, Вейвлет- преобразование. Сам. работа 3 9 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л1.2, Л3.2, Л2.3
Раздел 5. Раздел 5. Синергетика
5.1. Теории эволюции, Динамические системы, Термодинамическая энтропия, Диссипативные структуры, Хаос, Хаотические системы, Бифуркации, Фракталы, Самоорганизация, Синергетика, Теория катастроф. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л3.3, Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.5
5.2. Синергетика Лабораторные 3 4 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л3.2, Л2.3
5.3. Теории эволюции, Динамические системы, Термодинамическая энтропия, Диссипативные структуры, Хаос, Хаотические системы, Бифуркации, Фракталы, Самоорганизация, Синергетика, Теория катастроф. Сам. работа 3 9 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.2, Л2.3
Раздел 6. Раздел 6. Концептуальное проектирование систем
6.1. Развитие систем управления предприятиями , Системы управления бизнес-процессами , Архитектурное проектирование систем , Объектно-ориентированное программирование,. Компонентно-ориентированные технологии, Сетевые службы , Сервис-ориентированная архитектура , Разработка, управляемая моделями , Рефакторинг , Паттерны проектирования , Метамодель, Методика IDEF0 , Методика IDEF3 , UML , Meta-Object Facility , Методика проектирования информационных систем на основе UML , Структурные диаграммы UML 2.0 , Поведенческие диаграммы UML 2.0 , Описание процессов с помощью ARIS eEPC , XML Metadata Interchange , Преобразование диаграммы классов UML в XML Schema. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л3.3, Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.2. Концептуальное проектирование систем Лабораторные 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л3.2, Л2.2, Л2.3
6.3. Развитие систем управления предприятиями , Системы управления бизнес-процессами , Архитектурное проектирование систем , Объектно-ориентированное программирование,. Компонентно-ориентированные технологии, Сетевые службы , Сервис-ориентированная архитектура , Разработка, управляемая моделями , Рефакторинг , Паттерны проектирования , Метамодель, Методика IDEF0 , Методика IDEF3 , UML , Meta- Object Facility , Методика проектирования информационных систем на основе UML , Структурные диаграммы UML 2.0 , Поведенческие диаграммы UML 2.0 , Описание процессов с помощью ARIS eEPC , XML Metadata Interchange , Преобразование диаграммы классов UML в XML Schema. Сам. работа 3 10 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л3.5, Л2.3
Раздел 7. Раздел 7. Интеграция автоматизированных систем
7.1. Интегрированные среды разработки приложений Интеграция приложений Способы интеграции информационных систем WorkFlow Паттерны интеграции КИС Технология SOAP Стандарт UDDI Язык WSDL Средства интеграции MCAD и ERP BizTalk Server Eclipse Корпоративная сервисная шина ESB и язык BPEL Паттерны для бизнес-процессов Язык BPEL Описание бизнес-процессов с помощью BPEL Язык BPML XML Process Definition Language Интеграция подсистем АСУТП Интеграция АСУП/АСУТП. Лекции 3 2 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.2, Л3.5, Л2.3
7.2. Интеграция автоматизированных систем Лабораторные 3 4 ОПК-5, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л2.2
7.3. Интегрированные среды разработки приложений Интеграция приложений Способы интеграции информационных систем WorkFlow Паттерны интеграции КИС Технология SOAP Стандарт UDDI Язык WSDL Средства интеграции MCAD и ERP BizTalk Server Eclipse Корпоративная сервисная шина ESB и язык BPEL Паттерны для бизнес-процессов Язык BPEL Описание бизнес-процессов с помощью BPEL Язык BPML XML Process Definition Language Интеграция подсистем АСУТП Интеграция АСУП/АСУТП. Сам. работа 3 10 ОПК-5, ПК-1 Л3.3, Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.3, Л2.5
Раздел 8. Раздел 8. Развитие технического обеспечения автоматизированных систем
8.1. Суперкомпьютеры XXI века Тенденции в развитии вычислительных систем Протокол IPv6 Интернет-2 Мультиплексирование по длинам волн (WDM) LDAP Технологии Grid Архитектуры Grid Спецификации WSRF. Лекции 3 4 ОПК-5, ПК-1 Л2.1, Л3.1, Л1.1, Л1.2, Л3.2, Л2.2
8.2. Развитие технического обеспечения автоматизированных систем Лабораторные 3 4 ОПК-5, ПК-1 Л3.1, Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.4
8.3. Суперкомпьютеры XXI века Тенденции в развитии вычислительных систем Протокол IPv6 Интернет-2 Мультиплексирование по длинам волн (WDM) LDAP Технологии Grid Архитектуры Grid Спецификации WSRF. Сам. работа 3 10 ОПК-5, ПК-1 Л1.1, Л3.4, Л1.2, Л2.4, Л3.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Контрольные вопросы и задания приводятся в приложении.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
ФЕДЕРАЛЬНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ СТАНДАРТОМ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
ПОДГОТОВКИ 04.03.02 ФИЗИКА и РУП не предусмотрены
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
Фонд оценочных средств приводится в приложении.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Кручинин В.В. Компьютерные технологии в научных исследованиях: учебное пособие Томск: Издательство ТУСУР, 2012. biblioclub.ru
Л1.2 Илясов Л. В. Биомедицинская аналитическая техника [Электронный ресурс]: учебное пособие СПб.: Политехника, 2012 biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Э. В. Попов Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ: М. : Наука, 1987
Л2.2 В.В. Тучин Оптическая биомедицинская диагностика, Том 2 [Электронный ресурс] : учеб. пособие Москва : Физматлит, 2007 e.lanbook.com
Л2.3 В.Д. Магазанник Человеко-компьютерное взаимодействие [Электронный ресурс]: учебное пособие Москва : Логос, 2007 biblioclub.ru
Л2.4 Федосов В.П., Нестеренко А.К. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW: учеб. Пособие: Пособие , e.lanbook.com
Л2.5 А.О. Савельев. Введение в облачные решения Microsoft [Электронный ресурс]: Учебная литература для ВУЗов Москва : Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016 biblioclub.ru
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 Тучин В. В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях [Электронный ресурс]: учебник (научная литература) Москва : Физматлит, 2010 biblioclub.ru
Л3.2 И.Г. Иванов Основы квантовой электроники [Электронный ресурс]: учебное пособие Ростов : Издательство Южного федерального университета, 2011 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=241055
Л3.3 Поршнев С.В Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB. + CD [Электронный ресурс]: учебное пособие Изд-во "Лань". , 2011 e.lanbook.com
Л3.4 Поляков В.В.,Устинов Г.Г Физические методы и приборы в медицине: учеб.пособие Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2013
Л3.5 В.Я. Панченко, Ф.В. Лебедев Современные лазерно-информационные технологии [Электронный ресурс]: научная монография Москва : Издательство Интерконтакт Наука, 2015 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=468792; http://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_1936514
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Автоматизированные системы в медицинской физике, автор Утемесов Р.М. portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office
MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint
Adobe Photoshop
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Google Chrome
Microsoft Windows
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека
www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт
www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
214К лаборатория медицинской физики - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; доска маркерная 1 шт.; учебные наглядные пособия; анализатор биохимический CardioChek PA портативный; велоэргометр DH-8918 P; высоковольтный стабилизированный выпрямитель ТВ-2; датчик давления газа Gas Pressure Sensor GPS-BTA; датчик концентрации нитрат-ионов NO3-BTA Nitrate Ion-Selektive Elektrode; датчик содержания CO2/CO2 Gas sensor/CO2-BTA; датчик частоты дыхательных движений Respiration Monitor Belt /RMB-BTA; интерактивная доска Legamaster e-Board Touch 77 c проектором Epson EB-470; ионизатор воздуха – 2 ед.; колориметр датчик оптической плотности COL-BTA Colorimeter; комплекс магнитокоррекции Мультимаг; компьютер Celeron 2533MHz/ 17" LCD Samsung 740N; компьютер НЭТА /LCD 19" Samsung 943B (2,93Ghz/2*1024Mb/500Gb/DVD-RW/KM); лазер ЛГИ-201; лазер ЛГН-703; люксметр LS-BTA датчик освещенности Light Sensor; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД – 2 ед.; персональный компьютер с LCD монитором 19"; пневмотахометр Эльф-5-02; принтер лазерный Hewlett-Packard P1102w; пульсометр датчик частоты сердечных сокращений Exercise Heart Rate Monitor EHR-B; самописец "Эндим"; система сбора данных AFS в комплекте с кабелем – 2 ед.; скамья оптическая; спектрофотометр Vernier SpectroVis Plus SVIS-RL+ световод SVIS-FIBER; спироанализатор СПМ-01 "РД"; спирометр SPR-BTA датчик жизненной емкости легких Spirometer; тонометр BPS-BTA датчик артериального давления Blood Pressure Sensor; устройство для измерения и обработки данных УИОД LabQuest в комплекте – 3 ед.; ФМБ - 9К Установка учебная " Изучение принципов работы электроэнцефалографа"; ФМБ-8 Установка учебная лабораторная "Измерение импеданса. Определение импеданса
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Автоматизированные системы исследований в медицинской физике» необходимо:
- построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала;
- систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям;
- усвоить содержание ключевых понятий;
- плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
В течение семестра студенты выполняют:
- домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли);
- промежуточные задания лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий;
- построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ;
- обсуждают задания лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других.