Detail předmětu

Automatizace výpočtů, simulace a vizualizace

FSI-LAV Ak. rok: 2025/2026 Zimní semestr

Tento kurz nabízí strukturovaný přístup k základům programování a jejich aplikacím v kontextu energetického inženýrství. První týdny se zaměřují na vytvoření pevných základů, seznámení studentů se základními koncepty programování a technikami zpracování dat. Jak kurz pokračuje, ponoříme se hlouběji do pokročilých funkcí programování, jako je ladění, protokolování a profilování. Zkoumá se využití standardních knihoven i knihoven třetích stran. Kromě toho kurz zdůrazňuje význam analýzy a prezentace dat a vysvětuje použití knihoven Python, jako jsou Numpy, Pandas a Plotly, což umožňuje vytvářet vizuálně přitažlivé a interaktivní grafy.

Dále se studenti seznámí se specializovanými nástroji jako FeniCSx, Coolprop a Xsteam, které jsou nezbytné pro řešení úkolů souvisejících s energií. Kurz uzavírá pokrytí optimalizačních technik, paralelního programování pro zpracování velkých objemů dat a komplexní kontrola úkolů, které studenti během semestru splnili, což nakonec vede k získání zápočtu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

2

Garant předmětu

Ing. Libor Kudela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav

Vstupní znalosti

Základní porozumění matematice a fyzice na vysokoškolské úrovni spolu se schopnostmi analytického myšlení.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Pro udělení zápočtu je nutná pravidelná a aktivní účast ve cvičeních, dodání všech zadaných úkolů.

Učební cíle

V tomto kurzu se studenti naučí, jak automatizovat výpočty a návrhové procesy pro vývoj vlastního softwaru pomocí programovacího jazyka Python spolu s kompatibilními knihovnami a open-source softwarem. Tento přístup minimalizuje potřebu manuální a intelektuální práce a v konečném důsledku zvyšuje efektivitu. Dále se studenti také seznámí s nástroji pro vizuální prezentaci výsledků a dat prostřednictvím atraktivních diagramů, přesahujících technické výpočty.

Studijní opory

Kurz je doplněn řadou online zdrojů, především ve formě instruktážních videí, poskytujících detailní vysvětlení teoretických a praktických aspektů probíraných témat. Studentům se důrazně doporučuje, aby tyto zdroje využívali při řešení úkolů během semestru.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-SUE-P: Výpočtové simulace pro udržitelnou energetiku, magisterský navazující, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., nepovinná

Osnova

1. týden – Úvod do programování 1 – Datové typy, Základní operace, Generické operace,


2. týden – Úvod do programování 2 – Flow control, Smyčky, Funkce, argumenty,


3. týden – Objekty, Dědičnost, Polymorfismus,


4. týden – Debugging, logging, profilling,


5. týden – Standartní knihovny Python, Moduly třetích stran, Importy,


6. týden – Práce se soubory, Textové a binární soubory,


7. týden – Arrays a Matrices, knihovna Numpy,


8. týden – Časové řady, Datová analýza, Pandas,


9. týden – Prezentace dat, Interaktivní grafy, Plotly, Dashboard,


10. týden – Vybrané knihovny pro Energitické inženýry, FeniCSx, Coolprop, Xsteam,


11. týden – Optimalizace, SciPy, PyTorch,


12. týden – Paralelní programování pro zpracování velkého objemu dat,


13. týden – Kontrola úkolů, Zápočet.