wykład

Ewolucję można traktować jako swego rodzaju obliczenie. Bardzo upraszczając oblicza ona nowe pokolenie ze starego (oczywiście używając po drodze losowości). Osobniki bardziej dostosowane do środowiska średnio zostawiają więcej potomków. Można by więc uważać, że ewolucja „dąży do“ stworzenia osobników idealnych. Ale czy aby na pewno? W przyrodzie istnieją dwa najbardziej powszechne sposoby rozmnażania: rozmnażanie bezpłciowe i rozmnażanie płciowe. Rozmnażanie bezpłciowe jest zapewne bardziej powszechne, ale nietrudno zauważyć, że bardziej zaawansowane organizmy zazwyczaj rozmnażają się płciowo. Można więc z tego wysnuć wniosek, że rozmnażanie płciowe jest niejako lepsze. W informatyce opracowano algorytmy wzorujące się na obu metodach rozmnażania w celu znajdowania optymalnych obiektów w pewnej puli możliwości. Algorytmy przeszukujące przestrzeń rozwiązań w sprytny sposób można uznawać za analog rozmnażania bezpłciowego. Z kolei na rozmnażaniu płciowym wzorują się z kolei tak zwane algorytmy genetyczne. Wydaje się, że algorytmy wzorujące się na algorytmach płciowych powinny zdecydowanie wygrywać z tymi wzorującymi się na algorytmach bezpłciowych. A jednak tak nie jest! Powszechnie używa się symulowanego wyżarzania, które jest algorytmem przeszukującym przestrzeń możliwości. A niektóry bardzo szanowani naukowcy twierdzą nawet, że algorytmy genetyczne nie sprawdzają się w praktyce. Gdzie w takim razie tkwi haczyk? Może ewolucja wcale nie tworzy osobników optymalnych. Co więc w takim razie może optymalizować? Zastanowimy się tym problemem i spróbujemy udzielić chociaż częściowej odpowiedzi.

Czy korzystanie z internetu ma pozytywny czy negatywny wpływ na różne sfery życia użytkowników? Jak pod wpływem upowszechnienia się nowych technologii zmienia się nasz społeczeństwo?

Opowiem o tym, jak patrząc na sieć powiązań, wskazać najważniejszy element. Zagadnienie to nazywane jest "analizą centralności". Ma ono bardzo dużo zastosowań - od wyznaczanie najbardziej wpływowych osób w sieciach społecznych, przez kluczowe węzły w infrastrukturze drogowej czy informatycznej, aż po analizę istotności genów w sieciach biologicznych. W swojej prezentacji skupię się na sieciach terrorystycznych i pytaniu, jak znaleźć terrorystę, który jest "mózgiem" operacji. Czy jest to możliwe, analizując jedynie sieć znajomości i interakcji? Patrząc na siatkę terrorystyczną, która przeprowadziła zamach na World Trade Center 11 września 2001 roku, zobaczymy, jak działają podstawowe miary centralności. Zastanowimy się także, których terrorystów powinniśmy "wyeliminować" z sieci, aby zapobiec atakowi przez rozbicie siatki terrorystycznej na części. Z pomocą przyjdzie nam tu teoria gier, a konkretniej metody oparte na rozwiązaniach gier koalicyjnych.

Na nietypowym wykładzie przedstawione zostaną "magiczne" sztuczki karciane, które w głównej mierze bazują na niepozornych i zaskakujących zasadach matematyki. Przekonamy się, że każdy z nas może stać się bez problemu matematycznym iluzjonistą.

Hasło „matematyka” większości osób kojarzy się z obiektami dwojakiego rodzaju – z liczbami i z figurami geometrycznymi. Tak też było w starożytności – u swojego zarania matematyka dzieliła się na geometrię i arytmetykę. Dziś jest już inaczej, niemniej matematyk nie może stronić ani od liczb, ani od figur. Statystycznej osobie, której wspomnimy o geometrii, przychodzą na myśl  głównie obiekty nad wyraz regularne, jak kwadrat, trójkąt, koło, kula, sześcian... Liczby zaś kojarzą się głównie ze standardowymi rachunkami. Tymczasem zarówno liczby, jak i obiekty geometryczne, kryją za sobą bardzo wiele, i to takich rzeczy, o których w programie szkolnym nie ma mowy... Istnieją też problemy,  które, choć przystępnie sformułowane, czekały na rozwiązanie przez lata, ba! niektóre nadal czekają... O takiej, nieznanej powszechnie, matematyce będzie mowa na godzinnym wykładzie, podzielonym na dwie części.

Nasz genom składa się z około 6 miliardów pojedynczych nukleotydów i ta informacja (pochodząca od obojga rodziców) opisuje wszystkie nasze cechy dziedziczne. To wie dziś prawie każdy, ale nie każdy zastanawia się jak ta informacja jest przechowywana w naszych komórkach. Kiedy uświadomimy sobie, że te 6 miliardów znaków mieści się na małej pamięci USB, to myślimy, że to zminiaturyzowany zapis. Jednak biologicznie, te 2 metry DNA są upakowane w każdej z dziesiątek bilionów naszych komórek, podczas gdy bilion pamięci USB ważyłby ponad milion ton! Dodatkowo, chromosomy te nie mogą być powrzucane do jąder komórkowych losowo, bo mogłyby poplątać się podczas ich kopiowania przy podziale komórki. Co więcej, każda komórka podczas swojego życia musi „uruchamiać” produkcję RNA z tysięcy genów, a więc fizycznie „odszukać” te miejsca w odpowiednich momentach. Jak zrealizować strukturę 3D chromosomów, która zapewni te wszystkie cechy naraz? Zrozumienie i opisanie tych skomplikowanych struktur to ogromne zadanie badawcze stojące przed nauką, ale na tym wykładzie zajmiemy się obliczeniowymi aspektami tego problemu. Między innymi odpowiemy na pytania: Jak opisać strukturę chromosomów składających się z miliardów części. Czy możemy rozróżnić struktury od siebie? Czy każda komórka ma chromosomy ułożone tak samo? Czy możemy obliczyć postać struktury, której nie widać nawet pod mikroskopem elektronowym?

Tajemnicze powiązania między matematyką a sztuką fascynują ludzi od dawna. Na przykład, w muzyce Jana Sebastiana Bacha można dostrzec rozliczne przejawy matematycznych idei, takich jak symetria czy rekurencja. W sztuce współczesnej fenomen tej zadziwiającej interakcji nasila się. W trakcie wykładu przedstawię kilka spektakularnych przykładów bezpośredniego wykorzystania struktur matematycznych w muzyce, grafice i architekturze.

Przedstawimy środowisko do programowania wizualnego SCRATCH oraz przykładowe projekty wykonane z jego pomocą. Pokażemy projekty stworzone przez uczniów w tym zgłoszone na konkurs Kodowanie w SCRATCHu.

Nauka programowania staje się coraz bardziej istotną umiejętnością, zaczyna wchodzić do szkół na całym świeci w tym w Polsce. W związku z tym jest wiele wątpliwości czy dzieci potrafią programować i czy wczesne nauczanie programowania ma sens. By rozwiać wątpliwości chcemy przedstawić najciekawsze projekty stworzone przez uczniów w trakcie zajęć szkolnych i pozalekcyjnych, w tym projekty zgłoszone na konkurs Kodowanie w SCRATCHu. Przedstawione zostanie środowisko do programowania wizualnego SCRATCH oraz przykładowe projekty wykonane z jego pomocą.

Cyber ataki na instalacje przemysłowe zdarzają się coraz częściej. W roku 2015 hakerzy przejęli kontrolę nad systemami informatycznymi sieci energetycznych na Ukrainie i zakłócili dostawę energii elektrycznej dla ich odbiorców. W latach 2009-2010 wirus Stuxnet doprowadził do zniszczenia około 20% infrastruktury nuklearnej w Iranie. W zakładach przemysłowych bezpieczeństwo tradycyjnie skupia się na fizycznej ochronie mienia obiektu i personelu. Ze względu na to, że systemy komputerowe są coraz częściej używane do sterowania procesami przemysłowymi, nie jest to już wystarczające. Cyberbezpieczeństwo musi być integralną częścią polityki bezpieczeństwa każdej instalacji przemysłowej. Jest to duże wyzwanie, bo wiele z tych systemów zostało zbudowanych wiele lat temu, przy pomocy niestandardowych technologii. Ich głównym celem jest jak najbardziej efektywne funkcjonowanie tych urządzeń a ich bezpieczeństwo ma być zapewnione przez fizyczną ochronę obiektu oraz ich odseparowanie od sieci komputerowych. 

Plany cyberbezpieczeństwa w obiekcie przemysłowym muszą wziąć pod uwagę zarówno ataki, których bezpośrednim celem są systemy komputerowe i informacje przechowywane na nich jak i takie ataki, w których systemy komputerowe są środkami do realizacji ataków fizycznych na te obiekty. Tworzenie i realizacja tych planów powinna oprzeć się na metodologii podobnej do tej jaka jest używana w tworzeniu pozostałych elementów planów bezpieczeństwa (obrona w głąb, analiza zagrożeń i ocena skutków, stopniowe podejście do bezpieczeństwa).

Przedstawię podstawowe elementy bezpieczeństwa komputerowego, zasady tworzenia planów cyberbezpieczeństwa w obiektach przemysłowych oraz podobieństwa i różnice między cyber-ochroną systemów biurowych i przemysłowych.

Co to jest dzielenie sekretów? Czy istnieje związek między kryptografią a rakietami? Czy można podzielić sekret na 4 części tak, aby każde 3 dawały całość? Wyjaśnimy, dlaczego metody dzielenia sekretu są tak ważne w dzisiejszym świecie. O jakich sekretach mowa? Poznamy szyfry i ich zastosowania oraz przyjrzymy się zabezpieczeniom systemów nuklearnych... Jak sprytnie zakodować możliwość otwarcia sejfu?

Wykład z cyklu realizowanego przez Centrum Zastosowań Matematyki i Inżynierii Systemów Polskiej Akademii Nauk w Instytucie Matematycznym PAN.

Celem aktywności koła artystycznego TeMat, działającego przy Wydziale Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechniki Warszawskiej, jest zainteresowanie kulturą i sztuką młodych, ścisłych umysłów, przede wszystkim licealistów i studentów nauk technicznych. Nasz zespół składający się ze studentów, doktorantów, a także kilku pracowników Wydziału, bierze udział we wspólnych wyjściach do teatru, seansach filmowych, warsztatach o różnej tematyce, a także przedstawieniach popularyzujących matematykę. W tym roku przygotowania do naszego letniego projektu, nawiązującego do biografii Wacława Sierpińskiego, pragniemy zwieńczyć występem na XXI Festiwalu Nauki. Podczas wykładu opowiemy m.in. o konstrukcji i zadziwiających własnościach trójkąta Sierpińskiego, pojęciu fraktala i jego najbardziej znanych przykładach, a także najważniejszych wydarzeniach z życia matematyka, które miały wpływ na dorobek naukowy nie tylko Sierpińskiego, ale także wielu innych poważanych naukowców.

Jak radzić sobie w sytuacji konfliktu interesów? Na to pytanie odpowiada teoria gier, której najciekawsze elementy będą tematem przewodnim wykładu. Przyjrzymy się, jak pozwala ona poradzić sobie w codziennych sytuacjach, takich jak organizacja przyjęcia, jak i tych o znaczeniu globalnym, takich jak zapobieganie konfliktom nuklearnym.

Wykład z cyklu realizowanego przez Centrum Zastosowań Matematyki i Inżynierii Systemów Polskiej Akademii Nauk w Instytucie Matematycznym PAN.

W czasie wykładu omówimy w jaki sposób różne cywilizacje zapisywały liczby. Zaczniemy od nacięć na kościach (ok 30.000 lat p.n.e.) oraz pisma klinowego (Babilon, ok 6.000 lat p.n.e.). Następnie omówimy systemy hieroglificzne, używane przez różne cywilizacje. Na zakończenie opowiemy o ewolucji liczb arabskich zakończonej w X wieku naszej ery.

Wybory, według Konstytucji, powinny być (wśród innych ważnych przymiotników) równe i proporcjonalne. Czy są takie? Kto, jak nie matematyk, powinien to sprawdzić! Sprawdzimy, jak działają wybory do sejmu w Polsce. Czy większość mandatów może dostać mniejszość? Czy zawsze więcej głosów, to lepiej? Zastanowimy się nad tym, czy w ogóle możliwe są wybory proporcjonalne, z matematycznego punktu widzenia. A jeśli nie wybory proporcjonalne, to może większościowe, gdzie w każdym okręgu wygrywa jeden kandydat? Zobaczymy, jak bardzo ich wynik może zależeć od metody głosowania. Ale czy da się rozstrzygnąć, która metoda głosowania jest najlepsza? I kto o tym decyduje? Przyjrzymy się też wyborom w innych krajach, np. wyborom prezydenckim w USA. Kto o tym decyduje to ważne pytanie również przy okazji zastanawiania się nad granicami okręgów wyborczych. Pokażemy, jak bardzo można wpłynąć na wynik wyborów, jedynie sprawnie ustalając ich mapę! Na koniec zastanowimy się nad tym, na czym nam zależy w wyborach. Jakie cechy powinien spełniać system wyborczy, żeby był sensowny. Poszukamy też możliwie sensownego systemu, choć - ostrzegam - będzie trzeba pójść na jakiś kompromis.

Zaprezentowane zostaną metody wirtualnej rzeczywistości, wykorzystujące m.in. projekcję 3D, pozwalające na lepsze zrozumienie funkcjonowania układów biomolekularnych, w tym biologicznych nanosensorów. 

Podczas zajęć zaprezentowane zostaną najciekawsze doświadczenia chemiczne w interpretacji fizyków. Uczestnicy poznają zjawisko samozapłonu, dowiedzą się jakie kolory może przyjmować ogień oraz jak zamienić wodę w "sok winogronowy". Zaprezentowane zostaną alternatywne formy miniaturowych wulkanów oraz substancje, które niespodziewanie zmieniają swój kolor, objętość i temperaturę.

Gdy Wszechświat był bardzo młody, wypełniała go materia w postaci plazmy kwarkowo-gluonowej. Przypuszcza się, że ten szczególny rodzaj materii jądrowej, będący bardzo gorącą i gęstą mieszanką kwarków i gluonów, występował krótko po Wielkim Wybuchu. Kwarki i gluony to składniki cząstek elementarnych, określanych mianem hadronów, podlegających tzw. oddziaływaniom silnym. Hadronami są między innymi nukleony (proton i neutron), z których zbudowane są jądra atomowe. Poprzez zderzanie ze sobą ciężkich jąder atomowych, tak szybkich niemal jak światło, możliwe jest wytworzenie kropel plazmy kwarkowo-gluonowej w warunkach laboratoryjnych. W czasie wykładu przedstawione zostaną wyniki badań tego typu zderzeń, otrzymane przez eksperymenty znajdujące się m. in. w ośrodku CERN pod Genewą.

Objaśnię zaproponowany przez Einsteina model czasu i przestrzeni i pokażę, że choć zdaje się on chwilami kłócić ze zdrowym rozsądkiem, to jest w istocie logiczny i spójny. Spory odzew słuchaczy po zeszłorocznym wykładzie festiwalowym na ten temat uświadomił mi potrzebę głębszego wyjaśnienia pewnych nieintuicyjnych niuansów teorii, jak na przykład pojęcie równoczesności. Postaram się przedstawić szczególną teorię względności w nieco odmienny niż rok temu sposób, podając przy tym nowe przykłady pozornych "paradoksów". Wykład powinien być ciekawy i zrozumiały zarówno dla osób pamiętających zeszłoroczne wystąpienie, jak i tych pierwszy raz stykających się z tamatem.

Lekcja z pokazami i eksperymentami wykonywanymi [również] przez uczestników. Będziemy opowiadać o świetle, dlaczego widzimy niebieskie niebo i czerwone zachody słońca, ale również zastanowimy się jak badać coś czego bezpośrednio nie możemy zobaczyć. Czy uzyskane w wyniku analizy rentgenowskiej obrazy cząsteczek przedstawiają rzeczywiste obiekty? Czy możemy użyć innych zmysłów np. węchu żeby 'zobaczyć' budowę cząsteczki? Przyjrzymy się też prymitywnym oczom pewnego morskiego głowonoga o wdzięcznej nazwie Nautilus a stamtąd przeniesiemy się w kosmos, do laboratoriów fizyków i do pracowni fotografów.

       Fizyka chmur: od pobocznej gałęzi fizyki klasycznej do awangardy meteorologii i klimatologii
Fizyka chmur jest od lat samodzielną specjalnością naukową. Nowoczesne metody modelowania i pomiarów chmur powodują, że staje się na awangardą meteorologii i klimatologii. Opowie o tym światowej klasy specjalista.

Badania gwiazd supernowych zwieńczone w 2011 roku Nagrodą Nobla pokazały, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Za miliardy lat Wszechświat stanie się prawie pusty. Skąd to wiemy? Czy rozumiemy, czemu tak się dzieje? Czy w ogóle jesteśmy tego pewni? Sięganie do granic Wszechświata nie jest proste, ale nasze umiejętności obserwacyjne wciąż rosną. Zainteresowanych odpowiedziami na zadane pytania zaproszam na wykład.

Niedawno odkryty bozon Higgsa wymagał konstrukcji skomplikowanych urządzeń badawczych: akceleratora, w którym zderzane są wiązki protonów oraz detektorów, w których rejestrowane są zdarzenia wiązek. Urządzenia te działają w laboratorium CERN w Szwajcarii. Przy akceleratorze LHC, czyli przy Wielkim Zderzaczu Hadronów umieszczony jest miedzy innymi eksperyment CMS. Ten „Kompaktowy Solenoid Mionowy” jest ogromnym mikroskopem, dzięki któremu można oglądać cząstki elementarne. Podczas wykładu opowiem, jak on działa, jakie rekordy ustanowiono, konstruując detektor oraz jak wybierano przypadki, w których pojawił się sygnał nieznanej dotychczas cząstki.

Na pustyni w amerykańskim stanie Utah znajduje się analogowa baza marsjańska MDSR (Mars Desert Research Station). W kwietniu br przebywali w niej polscy naukowcy i realizowali program analogowej misji marsjańskiej EXO.17. Misja analogowa to symulacja maksymalnie zbliżona do załogowej wyprawy na Marsa. Badacze używali więc analogicznego sprzętu, jak w czasie misji załogowej, wykonywali analogiczne czynności i korzystali z analogicznych procedur. Pracowali też w terenie, którego krajobraz do złudzenia przypomina marsjański. Testowali tam różny sprzęt i rozwiązania technologiczne oraz brali udział w badaniach psychologicznych. O wynikach misji i jak wyglądał jej przebieg opowiemy więcej w czasie pogadanki. Dowiemy się też różnych ciekawostek np. Czy można umyć się w dwóch szklankach wody i ile kieszeni potrzebuje kombinezon? 

Dzięki siłom elektrycznym istnieją atomy.  Impulsy elektryczne przenoszą informację w naszym organizmie. Wyładowania elektryczne widzimy  w czasie burzy.  O pewnych przejawach tych oddziaływań opowiedzą Dziekani Wydziału Fizyki UW.