Kursplan för Informationsteori för komplexa system

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnInformation theory for complex systems
  • KurskodTIF150
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPCAS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeBioteknik, Kemiteknik, Teknisk fysik
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 11119
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0107 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		 7,5 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Grundläggande kurser i matematik och sannolikhetsteori.

Syfte

Kursen introducerar studenterna till viktiga begrepp i informationsteori som kan användas för att beskriva och karaktärisera komplexa system. Dessa begrepp tillämpas på system och fenomen inom ett antal delområden: cellautomater, fraktala strukturer, kemisk själv-organisation och kaotiska system. Det huvudsakliga syftet är att ge studenterna kunskap och färdighet att tillämpa informationsteori inom flera olika områden. Kursen ger också en presentation av kopplingar mellan informationsteori och fysik, framförallt statistisk mekanik och termodynamik.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Efter att ha framgångsrikt slutfört denna kurs skall studenten kunna

- definiera och tillämpa de grundläggande begreppen inom informationsteori: Shannon-entropi, relativ entropi och komplexitetsmått baserade på dessa,

- använda informationsteori för att karaktärisera både cellautomater och låg-dimensionella kaotiska system,

- förstå kopplingen mellan informationsteori och statistisk mekanik,

- använda geometrisk informationsteori för att karaktärisera mönster i rumsligt utbredda system som exempelvis bilder, och

- förklara hur information flödar i kemiska själv-organiserande system som uppvisar mönsterbildning.

Innehåll

Grundläggande begrepp inom informationsteori: 

- Shannon-entropi, relativ entropi och komplexitetsmått

Informationsteori för symbolsekvenser och gittersystem:

- Korrelationer och  slumpmässighet i symbolsekvenser

Informationsteori och fysik

- Entropy i fysiken och dess relation till slumpmässighet i informationsteori

Cellautomater

- Ordning och oordning i tidsutvecklingen hos olika cellautomat-regler

Geometrisk informationsteori

- Presentation av ett informations-teoretiskt ramverk för att karaktärisera mönster

Själv-organiserande kemiska system

- Flöden av information i mönsterbildande processer

Kaotiska system och information

- Flöde av information från mikro till makro i kaotisk dynamik

Organisation

Kursen baseras på en serie föreläsningar och räkneövningar, totalt ca 40 timmar, vilka täcker de områden som listats ovan. Både hemuppgifter, som delas ut veckovis, liksom ett mindre projekt som genomförs enskilt eller i grupp är valfria moment som kan ge bonuspoäng att addera till tentamensresultatet.

Litteratur

K. Lindgren, Information theory for complex systems - An information perspective on complexity in dynamical systems, physics, and chemistry. Lecture notes, Chalmers, 2014. Tillgängligt i pdf-format på kursens hemsida.

Examination inklusive obligatoriska moment

Skriftlig tentamen med möjlighet till bonuspoäng från hemuppgifter och projektarbete.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.