| Fonaments físics de la informàtica | Codi: 05.611 : 6 |
Aquesta assignatura és una introducció a diversos aspectes fonamentals de la física que poden ser útils en la professió d'engineria informàtica. En ella es tracten aspectes fonamentals de l'anàlisi de circuits i de l'electromagnetisme i l'estat sòlid; però també es fa una introducció a la fotònica ja que certs dispositius fotònics estan cridats a jugar un paper central en el futur de la informàtica
Aquesta assignatura dóna uns fonaments a l'estudiant que li permetran entendre certes actituds i mecanismes que s'anirà trobant al llarg de la titulació. D'altra banda, també donarà les eines necessàries per poder afrontar els canvis que pugui haver en la informàtica en el futur: des de sistemes d'emmagatzemament hologràfics, fins a computadors quàntics.
També permet posar en pràctica les competències matemàtiques adquirides a "Àlgebra" i "Anàlisi matemàtica".
Val a dir que els conceptes explicats haurien de formar part del bagatge cultural que s'espera de qualsevol professional de l'enginyeria informàtica, per la qual cosa constitueix una assignatura fonamental per a la seva vida professional.
Aquesta assignatura és útil per a tots aquells entorns de treball en què la innovació jugui un paper central i on calgui reciclar-se constantment en les últimes tecnologies.
Els coneixements previs que cal tenir són:
- Vectors
- Resolució de sistemes d'equacions
- Matrius
- Nombres complexos
- Funcions d'una variable
- Continuïtat
- Derivació
- Equacions diferencials ordinàries
- Integració
Aquests coneixements s'imparteixen a les assignatures de "Àlgebra" i "Anàlisi matemàtica".
Seria convenient també dominar les conversions d'unitats.
Es recomana matricular-se de "Fonaments Físics de la Informàtica" només en cas que s'hagin superat "Àlgebra" i "Anàlisi matemàtica".
En aquesta assignatura es donarà a l'estudiant una visió general de la fotònica, l'electrònica analògica, l'electromagnetisme i l'estat sòlid.
Les competències generals del grau en què s'emmarca l'assignatura són:
- [11] Capacitat d'utilitzar els fonaments matemàtics, estadístics i físics per comprendre els sistemes TIC.
- [12] Capacitat d'analitzar un problema en el nivell d'abstracció adequat a cada situació i aplicar les habilitats i coneixements adquirits per abordar-lo i resoldre'l.
Les competències específiques de l'assignatura són:
- Ser capaç d'analitzar un circuit mitjançant les lleis que regeixen un circuit analògic.
- Comprendre com es comporten en un circuit una resistència, un condensador i una bobina.
- Ser capaç d'analitzar un circuit en el domini del temps.
- Comprendre les lleis fonamentals de l'electrostàtica tant en el buit com en presència de matèria per ser capaç de comprendre els efectes subjacents a l'electrònica, la transmissió d'informació per mitjans telemàtics, etc.
- Interioritzar que l'electromagnetisme és una interacció fonamental de la natura per ser conscient de la seva presència en el nostre entorn i ser capaç de tenir present les seves lleis en els fenòmens en què està implicat.
- Saber treballar les expressions fonamentals de la teoria electromagnètica amb una base matemàtica vectorial per ser capaç de dur a terme previsions precises.
- Comprendre les lleis fonamentals de la magnetostàtica tant en el buit com en presència de matèria per ser capaç de comprendre els efectes subjacents a l'electrònica, la transmissió d'informació per mitjans telemàtics, etc.
- Comprendre els fonaments de la inducció electromagnètica per poder prevenir i/o aplicar les interaccions relacionades amb la propagació electromagnètica.
- Saber què són les ones electromagnètiques per saber treballar amb els dispositius que les utilitzen.
- Conèixer l'espectre electromagnètic per saber utilitzar el rang de freqüències més adequat a cada situació.
- Conèixer i comprendre els fonaments de la fotònica.
Els objectius fonamentals de l'assignatura són:
- Conèixer un circuit analògic i les lleis que ho regeixen.
- Saber com es comporten en un circuit (sense analitzar les característiques físiques): una resistència, un díode, un condensador, una bobina, un transistor, un amplificador.
- Aprendre a analitzar un circuit en el domini del temps.
- Conèixer i comprendre les lleis de l'electrostàtica i els seus elements: camp electrostàtic, potencial electrostàtic, llei de Gauss, força i energia electrostàtica.
- Conèixer i comprendre les lleis de la magnetostàtica i els seus elements: camp d'inducció magnètica, llei d'Ampère.
- Conèixer i saber aplicar la llei d'inducció i saber calcular el voltatge i corrent induïts.
- Conèixer el fonament físic del comportament del condensador, la bobina y el transformador.
- Conèixer els fonaments de l'òptica, tant geomètrica com ondulatòria.
- Conèixer els fonaments físics de l'holografia i entendre les possibilitats que ofereix de cara al futur.
- Conèixer els fonaments de l'òptica quàntica i, en particular, el làser.
- Entendre, a nivell qualitatiu, les bases de la informàtica quàntica.
Els coneixements impartits en aquesta assignatura són bàsics per entendre tant els fonaments de la informàtica present com la futura.
| MÒDULS | Breu descripció |
| Mòdul 1:
Òptica i Fotònica |
En aquest mòdul veurem que la llum és un tipus d'ona electromagnètica, tot i que té una propietat que la fa molt especial: ens permet veure-hi. Això fa que des de sempre s'hagi estudiat d'una forma especial i estudiarem diversos fenòmens que ens portaran a explicar una aplicació que pot ser clau en el futur: l'holografia. D'altra banda, també veurem que, segons com, la llum també es pot considerar una partícula, és l'enfocament de l'òptica quàntica. Aquest comportament quàntic ens permetrà estudiar el làser i donar una pinzellada a la informàtica quàntica. |
| Mòdul 2:
Circuits elèctrics |
En aquest primer mòdul de teoria de circuits, veurem l'element bàsic per a modelitzar l'electrònica, el circuit, i també estudiarem què és el que el fa funcionar: les fonts. En aquest primer mòdul, ens centrarem en les fonts de corrent continu,com la pila d'una llanterna. Introduirem també el primer dels components electrònics que utilitzarem, la resistència, i veurem com es comporta en un circuit. També aprendrem les primeres regles per a entendre i resoldre circuits: la llei d'Ohm i les lleis de Kirchhoff; i com un circuit complex es pot substituir per un altre de molt més senzill. |
| Mòdul 3:
Circuits RLC |
Aquest és el segon mòdul de teoria de circuits i hi introduirem tres elements nous, el condensador, la bobina i el díode. Veurem com es comporten aquests components en corrent continu i, per fer-ho, serà imprescindible utilitzar equacions en derivades parcials. En aquest mòdul també aprendrem a resoldre circuits més complexos mitjançant els mètodes dels corrents de malla i de les tensions de node. |
| Mòdul 4:
Electrostàtica |
Aquest és el primer mòdul d'electromagnetisme en sentit estricte i en ell estudiarem l'electrostàtica. Partirem de les càrregues elèctriques i estudiarem la interacció entre elles. Coneixereu el camp i el potencial electrostàtics que són la base de l'electrostàtica. Tot això ho farem tant en el buit com en presència de matèria. També s'hi veuran la llei de Gauss i la física que hi ha al darrere d'un dels compontens que haurem vist al mòdul 2: el condensador de plaques paral·leles. |
| Mòdul 5:
Magnetostàtica i Llei de Faraday |
En aquest mòdul d'electromagnetisme estudiarem la magnetostàtica de manera paral·lela a com havíem estudiat l'electrostàtica. Veurem els corrents i la interacció entre ells i aprendreu què és el camp d'inducció electromagnètica. Veurem també la llei d'Ampère, que és com l'equivalent de la llei de Gauss, però a la magnetostàtica. Tot això ho farem en el buit i en presència de matèria i veurem que el camp inducció electromagnètica no és el mateix que el camp magnètic. Aprendrem també com funciona un altre dels elements que haurem vist a la part de teoria de circuits: la bobina. Gràcies a ella i a la llei de Faraday podrem veure com funciona un transformador i entendre una mica millor què passava en els circuits de corrent altern a les bobines. |
| Mòdul 6:
Semiconductors |
En aquest mòdul sobre els semiconductors veureu què són els semiconductors i perquè són tan importants en l'electrònica actual. Amb ells es poden fer els transistors i amb els transistors les portes lògiques que estan en el el fons dels cirtuits electrònics, que són el nucli dels components que es fan servir en informàtica. |
| Vídeo. Fonaments físics de la informàtica | Audiovisual |
| Òptica i fotònica. La ciència de la llum | |
| 5. Annexos | |
| 2. Circuits RLC | |
| 1. Circuits elèctrics | |
| Fonaments físics de la informàtica | |
| Materials i dispositius semiconductors. La base física de la informàtica | |
| Electroestàtica. La base de l'electricitat | |
| Magnetostàtica i inducció electromagnètica | |
| Física (Site amb vídeos) | Web |
A la UOC, l'avaluació generalment és virtual. S'estructura entorn de l'avaluació contínua, que inclou diferents activitats o reptes; l'avaluació final, que es porta a terme mitjançant proves o exàmens, i el treball final de la titulació.
Les activitats o proves d'avaluació poden ser escrites i/o audiovisuals, amb preguntes aleatòries, proves orals síncrones o asíncrones, etc., d'acord amb el que decideixi cada equip docent. Els treballs finals representen el tancament d'un procés formatiu que implica la realització d'un treball original i tutoritzat que té com a objectiu demostrar l'adquisició competencial feta al llarg del programa.
Per verificar la identitat de l'estudiant i l'autoria de les proves d'avaluació, la UOC es reserva la potestat d'aplicar diferents sistemes de reconeixement de la identitat i de detecció del plagi. Amb aquest objectiu, la UOC pot dur a terme enregistrament audiovisual o fer servir mètodes o tècniques de supervisió durant l'execució de qualsevol activitat acadèmica.
Així mateix, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús de dispositius electrònics (micròfons, càmeres o altres eines) o programari específic durant l'avaluació. És responsabilitat de l'estudiant assegurar que aquests dispositius funcionen correctament.
El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat de les activitats acadèmiques. Al web sobre integritat acadèmica i plagi de la UOC hi ha més informació respecte d'aquesta qüestió.
La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; la suplantació d'identitat; l'acceptació o l'obtenció de qualsevol activitat acadèmica a canvi d'una contraprestació o no; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o l'ús de material, programari o dispositius no autoritzats en el pla docent o l'enunciat de l'activitat acadèmica, inclosa la intel·ligència artificial i la traducció automàtica, entre altres, són conductes irregulars en l'avaluació que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.
Aquestes conductes irregulars poden comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent -incloses les proves finals- o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials, programari o dispositius no autoritzats durant les proves (com l'ús d'intel·ligència artificial no permesa, xarxes socials o cercadors d'informació a internet), perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, per la compravenda d'activitats acadèmiques, o perquè s'ha dut a terme qualsevol altra conducta irregular.
Així mateix, i d'acord amb la normativa acadèmica, les conductes irregulars en l'avaluació també poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui, de conformitat amb el que estableix la normativa de convivència de la UOC.
En el marc del procés d'avaluació, la UOC es reserva la potestat de:
- Sol·licitar a l'estudiant que acrediti la seva identitat segons el que estableix la normativa acadèmica.
- Sol·licitar a l'estudiant que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació, tant en l'avaluació contínua com en l'avaluació final, per mitjà d'una entrevista oral síncrona, que pot ser objecte d'enregistrament audiovisual, o pels mitjans que estableixi la Universitat. Aquests mitjans tenen l'objectiu de verificar els coneixements i les competències que garanteixin la identitat de l'estudiant. Si no és possible garantir que l'estudiant és l'autor de la prova, aquesta pot ser qualificada amb una D, en el cas de l'avaluació contínua, o amb un suspens, en el cas de l'avaluació final.
Intel·ligència artificial en el marc de l'avaluació
La UOC reconeix el valor i el potencial de la intel·ligència artificial (IA) en l'àmbit educatiu, alhora que posa de manifest els riscos que comporta si no s'utilitza de manera ètica, crítica i responsable. En aquest sentit, en cada activitat d'avaluació s'informarà l'estudiantat sobre les eines i els recursos d'IA que es poden utilitzar i en quines condicions. Per la seva banda, l'estudiantat es compromet a seguir les indicacions de la UOC a l'hora de dur a terme les activitats d'avaluació i de citar les eines utilitzades i, concretament, a identificar els textos o les imatges generats per sistemes d'IA, els quals no podrà presentar com si fossin propis.
Amb relació a fer servir o no la IA per resoldre una activitat, l'enunciat de les activitats d'avaluació indica les limitacions en l'ús d'aquestes eines. Cal tenir en compte que fer-les servir de manera inadequada, com ara en activitats en què no estan permeses o no citar-les en les activitats en què sí que ho estan, es pot considerar una conducta irregular en l'avaluació. En cas de dubte, es recomana que, abans de lliurar l'activitat, es faci arribar una consulta al professorat col·laborador de l'aula.
|
Per superar l'assignatura cal fer un examen (EX). La nota de l'avaluació contínua (AC) complementarà aquesta qualificació.
|