Nové informační technologie, zejména Internet, dramaticky mění přístup k informacím a s tím i procesy výuky a výzkumu. Počítačové sítě umožňují organizovat výuku bez omezení a času ("kdekoli a kdykoli"), neboli tzv. asynchronní vyučování. Vznikají celé "virtuální" univerzity. Výuka mnoha předmětů je podporována, nebo jsou přímo vyučovány pomocí technologií World Wide Web, e - mail a diskuzních skupin na Internetu. Příklady takto organizovaných kurzů lze najít v jejich největším světovém archivu

World Lecture Hall

Návrh základní představy asynchronní podpory výuky předmětu Počítačové řídicí systémy

(Computer Control Systems)

jsem vytvořil během své účasti v kurzu Getting Started Creating On - Line Courses, pořádaném ALN Web Group na Vanderbilt University v Nashville USA v roce 1998, aniž jsem musel opustit svou pracovnu na VŠCHT v Praze.

Téma: Inteligentní počítačové řízení bioprocesů

Dlouhodobý výzkumný záměr naší výzkumné skupiny se soustřeďuje na pokročilé metody počítačového řízení biotechnologických procesů. Vzhledem ke komplexní nelineární a časově proměnné povaze těchto procesů, založených na využití živých mikroorganismů, představuje jejich efektivní řízení stále vážný problém. K jeho řešení je proto třeba využívat všechny dostupné matematické i heuristické znalosti.

Z tohoto důvodu zkoumáme metody adaptivního řízení a řízení s využitím metod umělé inteligence, které zahrnují znalostní (expertní) řízení, fuzzy logiku a umělé neuronové sítě. Tyto metody jsou studovány na několika modelových bioprocesech. Výzkum probíhá i v oblasti tzv. programových čidel pro v praxi neměřitelné veličiny, jako je např. koncentrace biomasy.

Za dobu existence skupiny byly realizovány celkem čtyři různé laboratorní i průmyslové řídicí systémy bioreaktorů , v nichž byly aplikovány zkoumané metody. Posledním z nich je znalostní řídicí systém BIOGENES© založený na teorii fyziologického řízení vytvořený v rámci řešení mezinárodního projektu EU.

ing. P. Hrnčiřík - asistent

RNDr. M. Palatová CSc. - odborný asistent

ing. M. Klevar - odborný asistent

Prof. ing. O. Schmidt CSc. - Profesor

ing. V. Hanta CSc. - odborný asistent

ing. B. Heralová - lektor

ing. J. Finkeová CSc. - odborný asistent

ing. M. Hanuš - student PGS

ing. M. Hrachovec - student PGS

ing. J. Šindelář - student PGS

ing. J. Vovsík - student PGS

R. Seydl - laborant

Výzkum probíhá v laboratoři řízení bioprocesů, jejíž vybavení se podařilo zcela zmodernizovat a rozšířit díky finanční podpoře z grantových výzkumných projektů řešených od roku 1994.

Celkový pohled

Přístrojové vybavení

Spolupracující pracoviště

Do 1995

1995

1996

1997

1998

Znalostní řídicí systém BIOGENES©

Systém BIOGENES© je výsledkem řešení mezinárodního výzkumného úkolu „Knowledge-Based Control and Operation of Industrial Productive Bioprocesses" programu Evropské unie COPERNICUS. Byl vyvinut pro řízení a ovládání dávkových a přítokových bioprocesů v bioreaktorech, jak v laboratorním tak i v průmyslovém měřítku. Systém je tvořen dvěma hierarchicky uspořádanými úrovněmi. Základní úroveň konvenčního řízení realizuje všechny standardní úlohy řízení od sběru dat přes vizualizaci a přímé číslicové řízení až po archivaci dat. Nadřazená úroveň pro expertní dohlížecí řízení pak uskutečňuje „inteligentnější" úlohy klasifikace metabolických stavů a odvozování rad operátorovi, které se týkají výběru nejvhodnější řídicí strategie a změn žádaných hodnot či akčních veličin.

Znalostní dohlížecí řídicí úroveň je tvořena expertním systémem, který umožňuje využívat k řízení i tzv. heuristické (obtížně matematicky popsatelné) znalosti mikrobiologů, biotechnologů a operátorů konkrétního procesu. Je založena na fyziologickém modelování a řízení, které spočívá v rozdělení chování kultury do několika hlavních metabolických stavů a trvání celé kultivace do několika provozních fází. Výběr vhodné řídicí strategie nebo její modifikace (úprava profilu žádané či akční veličiny) pak závisí na okamžitém odhadu metabolického stavu, aktuální fázi procesu i dostupnosti měření. Fyziologické řízení tak umožňuje komplexní posuzování okamžitých charakteristik kultury a rozhodování o nejvhodnějším následném vedení procesu.

V současnosti jsou rozpracovány báze znalostí pro řízení těchto procesů:

1. výroba pekařského droždí na melasové zápaře
2. biosyntéza ergosterolu (provitamínu D2) užitím mikroorganismu Saccharomyces cerevisiae
3. příprava xylitolu (nekalorické sladidlo) užitím mikroorganismu Debaromyces hansenii.

Podrobnější představu o funkcích a možnostech celého systému si lze udělat z kompletní komunikace operátora se systémem BIOGENES©;

Řídicí systém byl prezentován ve stánku VŠCHT na veletrhu CHEMTEC Praha '98

Studenty středních škol se zájmem o automatické řízení a informatiku ke studiu oboru Automatizované systémy řízení v našem Ústavu počítačové a řídicí techniky.

Studenty 2. a 3. ročníku FCHI s co nejlepším studijním průměrem (< 2) na místa pomocných vědeckých sil; odměna 400 - 500 Kč měsíčně; nástup možný kdykoli.

Diplomanty

Doktorandy

Všichni zájemci o bližší informace jsou vítáni na adrese: nahlikj@vscht.cz