Podzimní soustředění KSP 2021

Seznam přednášek – Karolínka

Přihlásit

Hlasování o přednáškách na Podzimní soustředění KSP již skončilo.

Níže se alespoň můžeš podívat na seznam přednášek.

  • Základní přednášky
  • Rozšiřující přednášky
  • Půlnoční přednášky
Rozbalit všechny přednášky
(Kliknutím na název přednášky zobrazíte její detail)

Základní přednášky

V této kategorii sídlí přednášky, které se dají považovat za základní stavební kameny informatiky, ať teoretické, či praktické.

Algoritmy a datové struktury

Základní algoritmy a jejich složitost ("Čím menší je časová složitost algoritmu, tím větší je složitost kódu.") [ZAKL]

Pravděpodobně dvoudílná přednáška pro ty, kdo potřebují dohnat základní znalosti nutné pro ostatní přednášky. Zadefinujeme si základní pojmy jako je algoritmus, program, rekurze a jak se počítá jejich časová složitost, bude následovat přehled základních algoritmů – převážně třídění, rychlé hledání k-tého nejmenšího prvku, práce s výrazy a další.

Grafy & algoritmy ("Pojďme si hrát s obrázky.") [GA]

Co to jsou grafy, jak je v programech reprezentovat a hlavně k čemu se dají použít. Prohledávání grafu do šířky i do hloubky. Hledání nejkratších cest: Dijkstrův a Floydův algoritmus. Minimální kostry a Union-Find problem.

Prohledávání do hloubky [DFS]

Trochu hlubší pohled na prohledávání do hloubky. Jeho (často dost nečekané) aplikace v dalších algoritmech, jako je třeba hledání mostů, topologické třídění, rozklad na komponenty silné souvislosti či kreslení grafu jedním tahem.

Těžké problémy [HARD]
Jiří Kalvoda

V rámci této přednášky se budeme zabývat problémy tak těžkými, že nikdo na světě pro ně neumí vymyslet efektivní (rozuměj polynomiální) algoritmus. Spousta lidí dokonce věří, že to vůbec možné není. Abychom mezi tyto problémy pronikli, seznámíme se s pojmy NP-úplnosti a NP-těžkosti. Především si však konkrétní těžké úlohy ukážeme a naučíme se i některé těžké úlohy rozpoznat. Závěrem si řekneme, jak se s těžkými úlohami vypořádat v praxi.

Toky v sítích ("Když je v grafu povodeň, těsní?") [TOKY]
Jirka Setnička, Jirka Sejkora, Martin Mareš, Michal Kodad, Eliška Vítková

K čemu je dobré, když grafem teče voda. Předvedeme si klasický problém toků v sítích a jeho všelijaké, mnohdy dosti překvapivé aplikace. Jak rozestavět n věží na šachovnici a jak ji místo toho pokrýt dominovými kostkami? Další souvislosti, jako třeba násobná souvislost grafů.

Předpoklady: Umět plavat (zejména v matematice)
Datové struktury pro začátečníky ("Pole oraná a neoraná, stromy ovocné a okrasné.") [DS1]

Jak si ukládat data natolik šikovně, abychom je nejen neztratili, ale také našli dříve, než si pro nás přijde Smrť. Klasické struktury jako pole, seznamy, fronta a zásobník, trie, vyhledávací stromy (vyvážené, AVL, a-b, splay), haldy (binární a obecně regulární) a v neposlední řadě hešování.

Datové struktury pro pokročilé ("Haldy a jiné kupky.") [DS2]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Důmyslnější varianty vyhledávacích stromů: splay stromy, BB-α stromy, rankové stromy, vícerozměrné stromy. Chytřejší haldy: binomiální, Fibonacciho, rank-pairing. Amortizovaná analýza složitosti. Též několik přátelských randomizovaných datových struktur: skip listy a treapy.

Intervalové stromy ("Já bych ty intervaly nejradši... dal do stromu!") [ITREE]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Michal Kodad

Intervalový strom je datová struktura pracující s intervaly, se kterou se můžeme setkat v mnoha úlohách (zejména soutěžních). Řekneme si, co to intervalový strom je, jaké všechny druhy intervalových stromů existují a jejich použití si ukážeme na úlohách. Na závěr si představíme jednu „magickou“ datovou strukturu jménem Fenwickův strom.

Dynamické programování ("Kampak jsem si to jenom schoval?") [DYNP]
David Klement, Jiří Kalvoda

Dynamické programování je programátorská technika využívající velice prostinkého nápadu: Proč něco počítat několikrát, když to mohu spočítat jednou a výsledek si uložit? Na této přednášce si ukážeme, že tento jednoduchý nápad může pomoci efektivně vyřešit i poměrně obtížné úlohy.

Hledání v textu (">>Vyšíváme v seníku!<< – kde jsem to jen viděl?") [TEXT]
Jiří Kalvoda, Klárka Tauchmanová, Martin Mareš, Michal Kodad

Někdy potřebujeme najít podřetězec ve velkém množství textu. Stromeček trochu připomínající ten biologický aneb trie. Proč se ve vstupu vracet neboli Knuthův-Morrisův-Prattův algoritmus. Hledání více řetězců najednou podle Aha a Corasickové. Okénkové hešování Rabina a Karpa.

Parsing čili analýza textu ("1+2*4 = 12") [PARSE]
Martin Mareš

Často potřebujeme načíst nějaký složitý textový vstup: matematický výraz, webovou stránku v HTML, zdroják programu, .... Ukážeme si, jak texty analyzovat (neboli parsovat), aniž bychom v nich zabloudili: rozdělení na lexikální a syntaktickou vrstvu, železničářský algoritmus na parsování výrazů, popis syntaxe pomocí regulárních výrazů a gramatik.

Geometrie a počítače ("Nerušte mé kruhy! (ani jiné kvadriky)") [GEOM]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Základní algoritmy pro řešení geometrických úloh – konvexní obal, dva nejbližší body v rovině, výpočet obsahu nekonvexního mnohoúhelníka, lokalizace bodu, scanline algoritmus a jeho použití, Voroného diagramy a souvislost s persistentními datovými strukturami.

Amortizace ("Celek bývá daleko menší než součet částí.") [AMORT]
Jirka Setnička, Martin Mareš

Spousta algoritmů je mnohem rychlejší, než jak na první pohled vypadají. Šikovný způsob, jak takové chování zkoumat, je amortizovaná časová složitost. Předvedeme několik trochu překvapivých příkladů amortizace: dvojková a jiná počitadla, datové struktury založené na přebudovávání, vyhledávací stromy bez otravného vyvažování, dynamizace datových struktur, udržování historie.

Programovací jazyky a nástroje

Programování v jazyce C [C]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Vojta Káně

Jazyk C patří k nejrozšířenějším jazykům, hodí se pro low-level programování i kusy kódu, které mají zejména být rychlé. Představíme si datové typy a běžné programové konstrukce, vysvětlíme si základy práce s ukazateli a také se seznámíme se standardními knihovnami jazyka C.

Objektově orientované programování ("Object-oriented system. If we change it, users object.") [OOP]
Maruška Kalousková, Honza Černý, Vojta Káně, Kuba Pelc

Objektově orientované programování přináší jiný náhled na návrh řešení problémů. Vysvětlíme, jak se liší objektové a procedurální programování. Co je to objekt a co třída. Základní vlastnosti objektů (dědičnost, zabalení, polymorfismus). Co je to metoda, překrývání metod, virtuální metody (pozdní vazba) a čistě virtuální (abstraktní) metody. Jak se liší OOP ve statických (C++, C#, Java) a dynamických (Python) jazycích. Jak programovat objektově i bez podpory jazyka, třeba v Céčku.

Předpoklady: Znalosti procedurálního programování, například v Pascalu, v Pythonu nebo v C.
Programování v jazyce Java [JAVA]
Honza Černý, Vojta Káně

Java je jeden z nejrozšířenějších objektových programovacích jazyků za posledních deset let. Na přednášce se seznámíme s jeho myšlenkou a naučíme základy. Přednáška je dělaná pro posluchače, kteří umí alespoň základy jiného programovacího jazyka.

Programování v jazyce C# ("Co se stane, když strčíme Céčko za mříže?") [CIS]
Jirka Sejkora

C#{} je moderní objektově orientovaný jazyk, jehož tvůrci se inspirovali přednostmi a úskalími ostatních programovacích jazyků, zejména Javy. Je jednoduchý a crossplatformní (tedy snadno v něm vytvoříte i okýnka, která nepoběží jen na okýnkách). Naučíme se základy a možná si i napíšeme jednoduchý prográmek.

Předpoklady: Tušit něco málo o objektovém programování.
Python ("print("Ffff".decode("rot13"))") [PYTH]
Klárka Tauchmanová

Jak programovat v Pythonu a jak v něm „nepsat Cčko“. Syntaxe, datové typy, funkce, třídy, ... Na co si dát pozor, v čem se Python liší od ostatních jazyků a proč je mezi nimi tak oblíbený.

Procesy a vlákna ("Koupil jsem dalších 15 procesorů, proč je to stále stejně pomalé?") [THREAD]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Vojta Káně

Jak vypadá víceprocesorové či vícejádrové PCčko a co to znamená pro programátora. Procesy, vlákna a úskalí komunikace mezi nimi. Jak se snese n kohoutů na jednom smetišti? Synchronizační primitiva: mutexy, semafory, podmínkové proměnné. Spinlocky, deadlocky a livelocky. Jde to i bez synchronizace: atomické operace, transakční paměť. Které jazyky nám pomáhají a které spíš škodí. Kdy je lepší vlákna použít, a kdy ne.

Předpoklady: Trochu představy o hardwaru
SQL databáze ("SELECT something FROM knowledge LIMIT 90min") [SQL]
Maruška Kalousková, Klárka Tauchmanová, Martin Mareš, Vojta Káně

Jak si schovat data do relační databáze a jak je tam zase najít, ideálně rychle. Definice tabulek a indexů. Dotazy a jejich skládání a vnořování. Pohledy, funkce a triggery. Transakce a různé druhy konzistence. Rozdíly mezi dialekty SQL.

Iterátory ("Nekonečný cyklus přes prvočísla...") [ITER]
Jirka Sejkora

Iterátory jsou hojně využívanou obecnou konstrukci na procházení prvků, která se pod různými názvy a podobami nachází ve většině moderních programovacích jazyků. Od základů si ukážeme jak vyrobit typické funkce, co s nimi pracují a řekneme si, pod jakými názvy se skrývají v různých jazycích. Taky se podíváme na speciální syntaxe, které s nimi usnadňují práci, ukážeme si lambda funkce, a na závěr si možná vyřešíme úlohu z KSP-Z na jeden řádek kódu.

Hardware a operační systémy

Principy počítačů ("A opravdu uvnitř počítače běhají malí trpaslíci?") [HW]
Jirka Setnička, Martin Mareš, Vojta Káně

Vydáme se do země skřítků, kteří pohánějí počítače. Počítačové architektury od hodinek po superpočítač od Craye, jejich křivolaká historie i současnost. Co je to procesor, jak se programuje a jak se chová. Různé druhy pamětí a jejich cacheování. Jak procesory komunikují s okolím – sběrnice, čipové sady, vstupní a výstupní zařízení. A co když je procesorů několik, nebo třeba pár tisíc? Přednáška bude praktická: pár počítačů při ní rozebereme a možná i nějaký postavíme.

Od zdrojáku k programu ("Před spuštěním program přeložte. Stačí třikrát podélně?") [KOMP]
Martin Mareš

Mezi programem, který jste právě dopsali, a tranzistory uvnitř vašeho procesoru leží obrovské území obývané překladači, linkery, knihovníky, operačními systémy, loadery a jinými bájnými bytostmi. Pojďme zjistit, co jsou zač a co všechno s programem provádějí. Co udělá kompilátor za nás a co musíme naopak udělat my za něj.

UNIX ("UNIX gives you enough rope to hang yourself.") [UNIX]
Jirka Setnička, Vojta Káně

Unixové operační systémy (zejména Linux) dobývají svět. Jak fungují uvnitř a jaké nabízejí výhody? Unixová filosofie a historie. Proč je systém složený ze spousty malých a jednoduchých kousků stabilnější a bezpečnější? Proč ovládání prostřednictvím textových příkazů je často efektivnější než klikátka? Jaké to je mít svůj systém pod kontrolou a „vidět mu pod ruce“? V čem spočívá moc textových souborů?

Operační systémy ("Mám 3GHz procesor, tak co to už půl hodiny dělá?") [OS]
Honza Černý, Vojta Káně

Jak vypadá architektura dnešních operačních systémů aneb co všechno musí systém zařídit, aby na něm programy fungovaly. Správa procesů a vláken, plánování, synchronizace. Paměť, adresace a její přidělování. Správa souborů, filesystémy. Čemu se říká jádro a proč se spojuje s pudlem.

Programování v Linuxu ("Všechno na světě je tak trochu soubor.") [PLX]
Martin Mareš

Jak vypadá rozhraní mezi jádrem Linux a uživatelskými programy. Co se doopravdy stane, pokud ve svém céčkovém programu zavoláme printf nebo malloc. Jak napsat program, který vůbec nepotřebuje standardní céčkovou knihovnu. Co všechno se umí chovat jako soubor a co jako signál.

Předpoklady: Schopnost přečíst a napsat jednoduchý program v C.

Sítě a bezpečnost

Sítě a Internet ("Sítě nejen na ryby.") [NET]
Jirka Setnička, Martin Mareš, Vojta Káně

Jak funguje Internet a počítačové sítě vůbec: od elektronů v drátech (fotonů v optických kabelech nebo elektromagnetických vln) přes packety a jejich forwarding až k jednotlivým síťovým službám. Adresace, internetworking a dynamický routing. Jak NAT zachránil i zničil Internet a proč se těšíme na IPv6.

Sítě II – protokoly a síťové útoky ("Jak si přečíst maily... sousedovy maily.") [NET2]
Jirka Setnička, Martin Mareš, Vojta Káně

Volné navázání na NET. Budeme si povídat o tom, co za data nám po síti běhá a jaké se k tomu používají protokoly – DNS, FTP, HTTP nebo třeba i mailové SMTP a IMAP. Zaměříme se více na ty nejpoužívanější (metody GET a POST v HTTP), nakousneme cacheování a nadlábneme se cookies. A pokud zbude čas, využijeme zranitelnosti některých protokolů a provedeme síťový útok.

Předpoklady: Základní povědomí o počítačových sítích
Webové stránky [WWW]
Vojta Káně

Co se děje za oponou, když do prohlížeče zadáte adresu svých oblíbených stránek? A jak si takovou stránku taky pořídit? Přelet nad protokolem HTTP, seznámení s HTML a předvedení kaskádových stylů. Jak fungují dynamické stránky od formulářů až po JavaScript běžící v prohlížeči.

Kryptografie ("Gbgb arav zbp gnwan mcenin.") [CRYPT]
Jirka Setnička, Martin Mareš

Kryptografie čili tajuplná nauka o šifrách, jejich konstrukci a hlavně o jejich luštění. Šifrovací systémy jako lego: základními kostičkami nám budou symetrické a asymetrické šifry, jednosměrné funkce a náhodné generátory. Stavět z nich budeme kryptografické protokoly na bezpečný přenos, autentikaci, digitální podpisy a třeba i na házení korunou po telefonu. Předvedeme nerozluštitelnou šifru a dokonce to o ní i dokážeme.

Teoretická informatika

Složitější složitost [SLOZ2]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Trochu hlouběji o složitosti. Přesná definice výpočetního modelu a velikosti vstupu. Složitost v nejlepším, nejhorším a průměrném případě; amortizovaná analýza. Jak dokázat, že úlohu nejde řešit rychleji, aneb dolní odhady. Porovnávání problémů pomocí redukcí, problémy NP-úplné a ještě těžší.

Předpoklady: ZAKL
Evoluční algoritmy ("Já to dělat nebudu, ať to za mě udělají mravenci!") [EVA]
Jirka Setnička

Evoluční algoritmy se inspirují strukturami chování v přírodě a na jejich základě pak (optimalizačně) hledají řešení těžkých problémů. Na přednášce určitě zazní genetický algoritmus, zmíníme jeho algoritmy a když zbyde čas tak si obecněji popovídáme o algoritmech pohybujících se ve velkých prostorech řešení.

Modely počítačů ("Nač Pentium? Máme Turingovy stroje!") [MODEL]
Martin Mareš

HW se dozvíte, jak fungují „opravdové“ počítače, zde pro změnu na čem počítají teoretici. Všechny počítače jsou si rovny, jen některé jsou si rovnější. Turingův stroj obyčejný, vícepáskový, nedeterministický a univerzální. Random Access Machine (RAM) a Pointer Machine. Trocha minimalismu aneb stroj s počítadly. Až nám začne být smutno, pořídíme si klidně N2 procesorů a spřáhneme je do paralelního počítače (PRAM). Rychlé paralelní slévání a třídění. Pokud zbude čas, ukážeme si buněčné a grafové automaty, nebo třeba dlaždičky v koupelně.

Jazyky, gramatiky a automaty [AUTO]
Klárka Tauchmanová & Tomáš Sláma

O jazycích přirozených, počítačových a matematických, jejich popisu a rozpoznávání. Začneme těmi nejjednoduššími: regulární jazyky a výrazy, konečné deterministické a nedeterministické automaty. Pak budeme stoupat po příčkách Chomského hierarchie, kam až to půjde. Jak výpočetně silný je třeba takový automat na kafe?

Matematické přednášky

Grafy bez algoritmů [GRAFY]
Kuba Pelc, Jirka Setnička, Eliška Vítková, Honza Černý

Teorie grafů trochu teoretičtěji. Různé druhy grafů a jejich vlastnosti. Stromy a lesy. Kreslení grafů jedním tahem. Princip sudosti a skóre grafu. Jaké speciální vlastnosti mají rovinné grafy a jak je lze obarvit šesti nebo možná i pěti barvami. Jak poznat, že dva grafy (ne)jsou isomorfní. Mosty, artikulace a ušaté lemma. Párování, střídavé cesty a Hallova věta.

Úvod do teorie čísel [NUT]
Martin Mareš

Co a k čemu je teorie čísel. Počítání v kongruenci, Euklidův algoritmus a jeho použití. Konečná tělesa a Malá Fermatova věta. Prvočísla a Eratosthenovo síto. Čínská zbytková věta a její algoritmická verze. Jak si odvodit kritéria dělitelnosti.

Kombinatorika ("Nemám rád faktoriály. Faktoriály nemám rád. Rád nemám faktoriály...") [KOMB]
Martin Mareš

Při navrhování algoritmů a počítání jejich složitosti narazíme na celou řádku zajímavých a ne úplně triviálních kombinatorických problémů, a tak se naučíme, jak na ně. Základní triky s faktoriály a kombinačními čísly, sčítání konečných a občas i nekonečných řad, rekurentní rovnice a princip inkluze a exkluze. Možná se také potkáme s Dlouhým, Širokým a poněkud zmatenou šatnářkou.

Jak vypadá zrcadlo v číslech [LIN1]
Martin Mareš, David Klement

Na přednášce se podíváme na to, jaká matematika stojí za grafickými transformacemi obrázků. Ukážeme si, jak můžeme otáčet předmět pomocí jeho zobrazení osovou souměrností, a budeme si hrát s dalšími transformacemi. Dozvíte se, jak vypadají matice a jak je násobit s vektory. Povíme si, co všechno stojí na lineární algebře a jaké problémy dokáže vyřešit.

Lineární algebra [LIN2]
Eliška Vítková, David Klement

Naučíme se hledat řešení soustav rovnic na papíře tak, abychom toho museli napsat co nejméně (Gaussova eliminace). Zabředneme hlouběji do vektorových prostorů a budeme hledat jejich hezké ortogonální a ortonormální báze.

Předpoklady: Je dobré vědět, co je to matice a jak se násobí (přednáška LIN1).
(Kliknutím na název přednášky zobrazíte její detail)

Rozšiřující přednášky

Mezi rozšiřujícími přednáškami se dají nalézt různé specifičtější obory a zájmy, jakožto i těžší přednášky navazující na předchozí díly ze základních přednášek. Mezi nabízenými přednáškami si tak můžete vybrat obor svého zájmu a tomu se dál věnovat.

Algoritmy a datové struktury

Nejkratší a jiné cesty ("Všechny cesty vedou do Horní Dolní, jen některé přes Řím.") [CESTY]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

O problému hledání cest v grafech trochu podrobněji. Obecné relaxační schéma, Bellmanův-Fordův a Dijkstrův algoritmus a jejich zrychlení pomocí různých datových struktur. Potenciálová redukce a heuristiky (třeba A*), zaokrouhlování délek hran. Souvislosti s násobením matic: transitivní uzávěr, Seidelův algoritmus, Kleeneho algoritmus a regulární výrazy.

Datové struktury pro ještě pokročilejší ("log log log log ... glo glo glo ...") [DS3]
Martin Mareš

Na přednášce si ukážeme některou z méně známých složitějších datových struktur. Pokud Ti ostatní přednášky přijdou moc jednoduché, tato je ta pravá pro Tebe.

Suffixové stromy a pole ("Jak obrátit řetězec naruby?") [SUFF]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Suffixový strom je zajímavá datová struktura, pomocí níž jde vyřešit většinu řetězcových problémů v lineárním čase. Podíváme se, jak suffixový strom vypadá, k čemu se hodí a jak ho sestrojit. Též prozkoumáme několik příbuzných zvířátek, jako třeba suffixové pole a suffixový automat.

Stromové algoritmy ("Půjdeme na to od lesa.") [TREES]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Stromy jsou jednou z nejtypičtějších (a nejjednodušších) odrůd grafů. Ledacos pro ně umíme řešit mnohem rychleji než pro obecné grafy, tak se pojďme podívat, jak se to dělá. Předvedeme několik obecných technik pro práci se stromy: DFS očíslování, „vandalskou indukci“, intervalové reprezentace. Různé rozklady: heavy-light, Fredericksonův, centroidový a ST-stromy.

Magické algoritmy ("Pokročilá magie není rozlišitelná od technologie.") [MAGIC]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

O algoritmech značně magických a nečekaných. Jak násobit n-ciferná čísla rychleji než v kvadratickém čase. Kouzlo na slévání setříděných posloupností v konstantním prostoru. Isomorfismus stromů pomocí přihrádkového třídění. Bitové kejklířství. Hledání největší díry.

Splay stromy ("Lepší než uklízení je organizovaný chaos.") [SPLAY]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Zapomeňte na pracné vyvažování vyhledávacích stromů. Místo toho zavedeme triviální pravidlo: pokaždé, když pracujeme s nějakým prvkem, vytáhneme ho do kořene stromu. Ukážeme, že toto pravidlo stačí na dosažení logaritmické složitosti, tedy aspoň amortizovaně. Také dokážeme, že Splay strom je nejhůře konstanta-krát horší než libovolný jiný strom, a možná i spousta dalších magických vlastností.

Programovací jazyky

Programování v assembleru [PASM]
Martin Mareš

Jak programovat procesor přímo, aniž by vám do toho mluvily překladače, linkery a podobná verbež. Začneme obecně, ale soustředíme se hlavně na procesory rodiny x86. 32-bitová a 64-bitová instrukční sada, FPU a panoptikum vektorových instrukcí. Rozdíly mezi intelovskou a AT&T syntaxí. Jak spojit assembler s vyššími programovacími jazyky. Optimalizace kódu. Stručný úvod do systémových architektur IA32 a AMD64.

Jazyk Go [GOLANG]
Jirka Setnička, Vojta Káně

Go je moderní kompilovaný jazyk (vyvinutý původně v Google), který se pokouší být takovým Cčkem na steroidech. Umí být podobně rychlý, zaručuje větší typovou bezpečnost, ale má i prvky dynamicky typovaných jazyků. Jeho velkou silou je velmi snadné provázání na existující kód v C/C++, systém balíčků distribuovaných převážně přes Github, funkce vracející libovolný počet hodnot nebo třeba vestavěná podpora Unicode a vestavěná hashovací tabulka. Také se silně dbá na coding-style pro zajištění snadné čitelnosti programů.

Jazyk Lua ("Co není potřeba, to zahodíme.") [LUA]
Jirka Setnička

Lua je minimalistický jazyk, jehož interpret se vejde do jednoho megabajtu, takže je horkým kandidátem na skriptovací jazyk pro zařízení, která mají málo paměti. Zároveň je velmi často používaný třeba pro skriptování pluginů do různých programů, skriptování herní logiky nebo botů ve hrách nebo třeba ve své JIT verzi i ke zpracování requestů v populárním webovém serveru nginx (kde je při správném použití skoro stejně rychlý, jako nativní kód v C). Naučíme se základní principy jazyka, ukážeme si na jaké věci si v něm dát pozor, pokud nám jde o výkon, ale také to, jakým způsobem jej propojit s jinými jazyky, především s jazykem C.

Raku alias Perl 6 ("Slečno, mohu vám ukázat svou sbírku operátorů?") [RAKU]
Martin Mareš

Je to Perl, a přitom to Perl není. Co je to? Aneb jak to dopadne, když se pokusíme navrhnout programovací jazyk budoucnosti a inspirovat se přitom filosofií Perlu. Typový systém, pokud zrovna chcete. Objekty, třídy a metatřídy. Periodická soustava (meta)operátorů. Definování jazyka v sobě samém. A co se to stalo s regulárními výrazy? Jak vypadají implementace P6 a kdy je prozatím lepší programovat na papíře. Praktické cvičení ve stavbě vzdušných zámků a bydlení v nich.

Jazyk Rust [RUST]
Jirka Sejkora

Rust je moderní programovací jazyk zaměřený na typovou a paměťovou bezpečnost, nekompromisní výkon, multithreading bez pastí. Zároveň přejímá nějaké vlastnosti funkcionálních jazyků se zachováním výborného výkonu, například iterátory jsou stejně rychlé jako for cykly. Ukážeme si základní principy jazyka. Jak se spravují objekty bez garbage collectoru a co nám to umožňuje (a co zakazuje).

Předpoklady: Schopnost programovat, tušení o nízkoúrovňových paměťových věcech.
Praktický úvod do Jekyllu [JEKYLL]
Tomáš Sláma, Honza Černý

Chtěl sis někdy vytvořit vlastní webovou stránku, ale ručně psát HTML a CSS tě otravuje? Zajímalo by tě, jak z Markdownu generovat pěkně vypadající, databázemi a jinou havětí nezatížené webové stránky? Ukážeme si, jak si pomocí Jekyllu vytvořit, spravovat a v neposlední řadě také publikovat webovou stránku.

Animace s Manimem a kamarády ("Znáte 3b1b?") [MANIM]
Tomáš Sláma

Naučíme se vytvářet profesionálně vypadající videa (převážně o matematice a informatice) programaticky, s použitím knihovny Manim v Pythonu. Rovněž si ukážeme základy produkce videí jako střih, zvuk, výběr hudby, apod. Jedná se o praktickou přednášku - obsah bude určen převážně tím, na jaké téma se budeme pokoušet animace vytvářet.

Jazyková Zoo ("Na co GO TO? Máme COME FROM.") [JZOO]
Martin Mareš

Obecná teorie programovacích jazyků má asi tolik půvabu, jako biologická systematika. Tak se raději pojďme podívat do zoo: poznejme jazyky klasické, experimentální i dočista absurdní. Ada, Céčko a Python (tři pohledy na fungování typů). Pradědeček všech funkcionálních jazyků LISP (program a data jsou totéž). APL (algebraické inspirace, nebo též průvan ve skladišti písmenek). Forth (zásobníkový předchůdce Postscriptu, ale i javovského virtuálního stroje). Lingua::Romana::Perligata (programovací jazyk, který skloňuje a časuje). Shakespeare, Intercal, Oook! a jiné komedie. Samorozšiřitelné a hybridní jazyky.

Nix(OS) ("Milujeme Haskell ale namísto toho sestavujeme balíčky") [NIX]
Vojta Káně

Reprodukovatelná operace je taková, která vždycky dopadne stejně, ať už ji spouštíme v různých časových okamžicích, nebo na různých počítačích. Kompilování software se naopak vyznačuje zcela opačnými tendencemi – výsledek závisí na dostupných knihovnách, jejich verzích, stavu cache, někdy dokonce i stavu nějakého vzdáleného serveru. Nix s tím poměrně úspěšně bojuje. Je to ryze funkcionální programovací jazyk, kterým popíšeme, co bychom chtěli sestavit a přiložené nástroje se nám o to postarají. Jako velmi šílený (ale úspěšný) bonus si můžeme uvědomit, že operační systém se svou aktuální konfigurací a nainstalovanými programy je také v nějakém smyslu balíček, který můžeme popsat Nixem. Tím získáme deklarativní distribuci NixOS, jejíž taje také představím.

Programovací nástroje a techniky

Git a jiné systémy pro správu verzí ("U svatýho tučňáka, kdo sem napsal tohle? Ono to tvrdí, že JÁ?!") [GIT]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Jirka Sejkora, Michal Kodad

Jak vyvíjet program delší dobu a nezbláznit se u toho. Různé systémy pro správu verzí od diff/patch přes CVS a SVN až ke Gitu. Jak Git funguje: stromy, commity, větve, tagy. Merge mezi větvemi nebo mezi různými počítači.

Git pro pokročilé ("In case of fire, commit, push, and exit the building.") [GIT2]
Jirka Setnička, Martin Mareš, Vojta Káně

Používáte Git pro všechny své programy a k svačině místo novin čtete commit logy svých oblíbených projektů? V tom případě pojďme nahlédnout pod pokličku, jak Git funguje uvnitř. Reprezentace historie pomocí hešování grafů. Pracovní strom, index, commity a jejich adresy, větve. Pack files jako elegantní způsob komprese dat na disku i na síti. Kouzelnické triky: hledáme bugy půlením historie, přepisujeme dějiny, automaticky konvertujeme soubory. Git v praxi: jak se liší správa zdrojáků v projektech o jednom, deseti a tisíci programátorech. Udržujeme patche k cizímu programu aneb StGit.

Make ("{ }make love ... don't know how to make love") [MAKE]
Jiří Kalvoda

Hodil by se otrok, který by překládal jednotlivé soubory. Základní syntaxe takového otroka, jak napsat jednoduchý Makefile, který řeší překlad Céčkového programu, automatické řešení závislostí. Jak to udělat, aby výsledek neměl několik tisíc řádek. Proč by se hodilo, aby tu bylo něco lepšího, a proč tomu nepomáhají ani automake, cmake, qmake a další.

Gdb a jiné ladící nástroje ("Jak se ladí kytara, jak křišťálová koule a jak program (řazeno dle obtížnosti).") [GDB]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Kdo píše programy, které vždy hned fungují, ať se přihlásí. A kdo ne, ať se přihlásí na tuto přednášku. Ukážeme si několik nástrojů, jak si pomoci z nejhoršího. Mezi nimi třeba gdb, řádkový debuger (odvšivovač), strace, nebo valgrind. Kdy je použít a kdy se více hodí printf. Proč assert je tak užitečná věc.

Textový editor Vim ("Víš, jaký je nejlepší textový editor? Vim.") [VIM]
Jiří Kalvoda, Jirka Sejkora, Martin Mareš

Odložme na chvíli své myše a pojďme si vyzkoušet textový editor, který umí poslouchat na slovo. Pravda, budeme se ta slova muset chvíli učit, ale výsledek bude proklatě efektivní. Základní příkazy, práce s regulárními výrazy, makra, kouzla. Vimovité ovládání jiných programů, třeba webového prohlížeče.

Jak se nestat vepřem ("/* You are not expected to understand this */") [STYLE]
David Klement, Martin Mareš

Tvrdí se, že číst kód je mnohdy těžší, než ho psát – dokonce i po sobě, stačí krátká doba. Je několik obecně uznávaných pravidel, jak kód psát a jak ne, aby byl hezký a dobře čitelný. Od základních (rozumná pojmenovací konvence, systematické odsazování), až po to, kdy opravdu použít goto, jak členit program na funkce a jak využít nějaké třídy, moduly a podobně. Jak napsat užitečný komentář nebo dokumentaci. A kdy se vyplatí se na všechna tato pravidla vybodnout.

Testování a kvalita softwaru [QA]
Vojta Káně

Výroba software není zdaleka jenom o programování. Ukážeme si, jak psát kód tak, aby nejenom fungoval, ale aby vyzařoval krásu a pokoj všem programátorům dobré vůle. Povíme si o různých způsobech testování, o tom jak udržet v kódu pořádek a dalších nástrojích, které pomáhají vyvíjet kvalitní software.

Předpoklady: Znát aspoň jeden příčetný programovací jazyk
Linuxový server ("Chci provozovat vlastní linuxový server, ale nevím jak.") [ADMIN]
Jirka Setnička, Vojta Káně

Na co se mi hodí vlastní server a jak ho provozovat? Domácí server nebo něco sedícího v cloudu? A když už ho mám, tak jak ho zabezpečit a jaké věci se mi na něm hodí provozovat? Budeme si povídat o SSHčku, klíčích, šifrování, systemd, Apache a Nginxu, mailech, DNS, Let's Encrypt, zálohování a všem dalším, co nás bude zajímat. Ideálně prakticky na nějaké virtuálce. Pokud bude zájem, můžeme zabrousit i do různých způsobů automatického nasazení a konfigurace serverů, například deklarativní popis instalace pomocí Ansible.

Předpoklady: Základní znalost Linuxu.
Docker ("Stavíme služby jako kostičky.") [DOCKER]
Jirka Setnička, Michal Kodad, Vojta Káně

Docker umožňuje snadno vytvořit kontejnery – třeba nějaké aplikace a všech jejích závislostí – a tyto kontejnery jednoduše distribuovat a spouštět. Docker se hodí ke snadné instalaci věcí s mnoha závislostmi nebo naopak stejné aplikace na mnoho serverů. Ukážeme si, jak si Dockerový kontejner vyrobit, jak z něj dostat porty a do něj naopak nějaké úložiště a kam kontejner umístit. Na závěr si ukážeme, jak provozovat více provázaných kontejnerů najednou (Compose) a pokud by zbyl čas, tak se možná dostaneme i k provozování kontejnerů ve větších clusterech (Kubernetes), aneb když chceme distribuovat zátěž na mnoho strojů a mít redundanci.

Hardware a operační systémy

Cache-oblivious algoritmy ("Kešuješ, kešuje, kešujeme.") [CACHE]
David Klement, Jirka Setnička, Jiří Kalvoda

Dnešní procesory mají několik úrovní vyrovnávacích pamětí (cache), což způsobuje, že ačkoliv si jsou všechny části paměti rovny, některé si jsou rovnější. Jak taková cache funguje? Jak se procesor rozhodne, co si v ní zapamatuje a co vyhodí? Jak toho můžeme využívat při programování, aby naše programy běžely rychleji? Předvedeme kousek teorie i několik praktických ukázek s poněkud překvapivým chováním.

Předpoklady: Kešu oříšky
Digitální elektronika aneb jak se dá z hradel vyrobit procesor [DIGI]
Vojta Káně, David Klement

Jak fungují digitální elektronické obvody, ze kterých jsou postavené (nejen) počítače. Postavíme si nějaké kombinační obvody – transistory, hradla, multiplexery, sčítačky. Pak nějaké registry, které budou držet stav. A nakonec to pospojujeme dohromady a ukážeme, jak se pomocí tohoto dají interpretovat instrukce.

Jak postavit (rychlý) procesor [CPU]
David Klement

Vysypeme z rukávu, jak se dá vyrobit procesor, a půjdeme ho zrychlit. Proč nejde jednoduše zvýšit frekvenci, a jak to teda udělat. Jak ušetřit čas při přístupu do paměti, na co je ta slavná predikce skoků a jak se dá spouštět víc instrukcí najednou.

Bezpečnostní chyby v procesorech ("Sběrnicí obchází Přízrak a krade klíče.") [CPUBUG]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Že jsou v programech bezpečnostní chyby, na to jsme si už zvykli. Ale teprve zvolna si zvykáme na to, že mohou být i v hardwaru, dokonce v samotném procesoru. Poslední tři roky přinesly několik ošklivých překvapení tohoto druhu s veselými jmény, jako je Meltdown a Spectre. Budeme se zabývat fungováním procesoru uvnitř, zejména všelijakými triky na zrychlení výpočtu: superskalárním zpracováním instrukcí, kešováním a predikcí skoků. A ukážeme, co pokazil Intel, co AMD a jak toho jde zneužít.

Mikrokontroléry ("Nejlepší debugger je LEDka.") [MCU]
Martin Mareš

Srdcem mnoha dnešních technických hraček je mikrokontrolér. To je čip, na kterém je integrovaný nejen procesor, ale i paměť a spousta zajímavých periferií. Ukážeme si, jak se mikrokontroléry programují, jaké periferie typicky obsahují a jak je používat ke komunikaci s okolním světem. Něco si vyzkoušíme i prakticky na STM32.

Předpoklady: Hodí se základní znalost jazyka C.
Správa paměti ("Když má program sklerózu...") [MEM]
Jan Černý, Vojta Káně

Po chvíli zjistíme, že nám lokální a globální proměnné nestačí a je potřeba paměť alokovat dynamicky. Co všechno si musíme udělat sami a co se děje programátorovi „za zády“. Mapování adresního prostoru, ruční alokování a vracení paměti a problémy s tím spojené (chyby programátora), počítání odkazů a daň s nimi spojená (a hele, cyklus), odklízeče odpadu (mark & sweep, kopírovací, generační a jiné triky).

Aktuální stav 3D tisku [3DPRINT]
Jan Černý, David Klement

3d tisk je tu s námi už nějakou chvíli. Tak se pojďme ohlédnou kam se stihl posunout. Prozkoumáme nové technologie a principy a co vše dnes taková tiskárna dokáže. Také se budeme věnovat aktuálnímu trhu a na co si dát pozor při pořízení 3D tiskárny.

SystemD [SYSTEMD]
Vojta Káně

Internetovými diskutujícími nenáviděný soubor init systému a přidružených démonků je nejrozšířenějším svého druhu. Na každém šprochu pravdy trochu, ale má i své (možná i mnoho) světlé stránky. Navíc je fakt všude, takže se s ním setkáváme, i pokud nám srovna nevoní. Pojďme se blíže podívat zejména na onu init část, napsat si vlastní službu, číst její logy, spouštět ji periodicky a mnoho dalšího.

Sítě a bezpečnost

E-mail ("Drahoušek zákazník.") [EMAIL]
Vojta Káně

Co se stane s e-mailem, když jej odešlete? Kudy chodí a kudy jej čerti nesou? Jaké máte záruky, že přijde; proč občas přijde pozdě nebo vůbec. Problém formátů a kódování, chyby webových i jiných klientů. Protokoly SMTP, POP, IMAP a co se stane, když do nich přimícháme SSL/TLS. E-mailová bezpečnost, SPAM a (nefunkční?) obrana pomocí SPF, DKIM a DMARC. Nakonec se podíváme na ne zrovna triviální grafový problém, který je v emailech skrytý.

Hesla ("Byl tam dolar, nebo ampersand?") [PASS]
David Klement

Kdo si má všechna ta hesla pamatovat? A ještě po mně chcete, abych je měnil každý měsíc? Hesla jsou dnes potřeba skoro všude, většině lidí však působí jen problémy. Povíme si, jak vylepšit své zabezpečení bez nutnosti pamatovat si desítky různých hesel. Většinu odvodíme na základě toho, jak se hesla ukládají na serverech a jak se prolamují. Nakonec ještě zmíníme jiné způsoby přihlašování, které hesla v mnohém překonávají.

Aplikace kryptografie ("6140 a184 c9a6 41f1 de99 e733 354a f451") [CRYPT2]
Martin Mareš

Pokročilejší a občas nečekané aplikace základních kryptografických primitiv. Jak přesvědčit server, že známe heslo, aniž bychom mu ho posílali? Jak zajistit, aby útočník nemohl dešifrovat komunikaci, ani když dodatečně získá soukromý klíč? Jak funguje BitCoin (decentralizovaná digitální měna) či Tor (protokol znemožňující komukoli po cestě vědět, kdo s kým komunikuje)?

Předpoklady: Základní povědomí o šifrování (CRYPT) a víra v existenci náhodných čísel
Praktická kryptografie ("A proč jsou všechny ty zámky na papírových dveřích?") [PCRYPT]
Martin Mareš

Programátoři si často myslí, že pro bezpečnou komunikaci stačí vybrat si z knihovny osvědčenou silnou šifru. Jak naivní! Navrhnout bezpečný protokol není maličkost a dá se při tom ledacos zpackat. Replay útoky (jak otevřít auto krabičkou za 30 dolarů), útoky na padding a na blokovou strukturu. Čí že je ten podpis? Jak nepoužívat RSA a jak nehešovat hesla. Jak náhodná jsou vaše čísla? Postranní kanály: časování, spotřeba, záření. K čemu se crackerům hodí termoska s tekutým dusíkem.

Web uvnitř ("Error 402: Payment Required. Please insert a coin.") [HTTP]
Martin Mareš

Většina webu je dnes založena na protokolu HTTP, pojďme se podívat, jak funguje uvnitř. Metody GET, POST, ale třeba i PUT. Dohadování o typu dat. Cacheování, revalidace a transformace dat. Křupavé sušenky. Jak se vypořádat s dynamicky generovaným obsahem aneb protokoly CGI, WSGI apod. Mezi klientem a serverem aneb DNS a virtuální servery. Nakonec do toho všeho přimícháme SSL/TLS a máme HTTPS. Malá ochutnávka HTTP/2.0 a 3.0.

Grafika a typografie

Vykreslování ve hrách a OpenGL ("Namaluj mi 60krát za vteřinu beránka...") [3DENG]
Kuba Pelc

Praktický pohled do vnitřností vykreslování herních enginů, shrnutí konceptů v grafických API jako je OpenGL a jak se kombinují do jednoho celku, který dělá něco zajímavého. Jak se to dělá, aby světla svítila, věci se leskly, aby v lese byly temné stíny a proč je to všechno naprosto špatně. Co všechno umí grafické karty a jak se toho využívá při optimalizaci her. Co je to raytracing a proč je tak skvělý. Co jsou to textury, meshe, shadery a jiné potvůrky, se kterými se setkáte i třeba v Unity nebo Unrealu. Jaké je to něco takového si sám napsat. A kdo ví, možná nějaký ten engine i za živa rozpitváme...

Shadery ("Malujeme kódem.") [SHADER]
Kuba Pelc

Programování nemusí být jen o terminálech a webech. Ukážeme si, jak i z několika málo řádků kódu může vzniknout něco hezkého a barevného. Shadery jsou krátké prográmky, které každému pixelu obrázku přiřadí nějakou barvu. Podíváme se s jejich pomocí do hlubin fraktálů a z trošky náhody uděláme mraky nebo vodní hladinu. Přednáška bude spíše praktický workshop.

Jak nakreslit mrak ("Tato rovnice kreslí oblaka.") [VOLCLOUD]
Kuba Pelc

V seriálu o shaderech jsme kreslili pevné objekty. Jak ale nakreslit něco, co nemá žádný povrch? Krok po kroku projdeme, jak se něco takového programuje. A vy si to do předem připravené kostry naprogramujete taky. Ideálně byste měli znát shadery na úrovni cca 4. dílu grafického seriálu. Pokud jste seriál neřešili, ale znáte nějakou analytickou geometrii (víte co je skalární součin) a libovolný céčkovský jazyk, také byste se měli chytat.

Barevné systémy ("Co je na konci duhy?") [COLOR]
Kuba Pelc, Martin Mareš

O podstatě světla a barevného vidění a různých pokusech o reprezentaci barev v počítačích, fotoaparátech, televizích a podobných zařízeních. Systémy RGB, CMY(K), HSV, XYZ, Lab s jejich výhodami i neduhy. „Systém“ Pantone. Reálné kontra imaginární barvy aneb proč nejde vyfotit duha.

Typografie ("What You See Is all What You've Got!?") [TYPO]
Martin Mareš

Jak na počítači text nejen napsat, ale také vysázet tak, aby pěkně vypadal a aby (což je důležitější) se i příjemně četl. Jak se sází pohádka, jak báseň a jak vzorové řešení KSP plné komplikovaných vzorců. Jak jde dohromady staleté umění typografické a moderní technika. Přineste knihy i letáky, zkritizujeme sazeče, co se do nich vejde.

TeX ("No pages of output. Ask a TeXnician.") [TEX]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda, Martin Mareš, Michal Kodad

Z předchozí přednášky máme představu o tom, jak vypadá pěkná sazba. K její výrobě nám pomůže typografický systém TeX. Praktická přednáška s ukázkami použití TeXu od hladké sazby knihy až po zběsilosti hraničící s programováním. Jak do TeXu vkládat obrázky a jak to raději nedělat. Kde shánět další informace: TeXbook, TeXbook naruby a další zajímavá literatura. Praktické rozdíly mezi různými dialekty TeXu. Všelijaká rozšíření: pdfTeX, eTeX, LuaTeX.

TeXnické detaily ("TeX capacity exceeded. Ask a wizard to enlarge me.") [TEX2]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Pokročilejší přednáška o TeXu pro ty, kdo ho už nějaký čas používají. Budeme v TeXu programovat, kreslit obrázky, otáčet text, používat různé podivné fonty a třeba si i vysázíme odstavec ve tvaru kolečka.

Asymptote a jeho příbuzní ("Vy obrázky kreslíte? My je programujeme!") [ASY]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Rádi byste své řešení KSP ozdobili hezkými obrázky? Dají se nakreslit ručně, ale často je snazší obrázky programovat. Předvedeme Asymptote, což je programovací jazyk určený na kreslení 2D a 3D obrázků. Také se zastavíme u jeho předchůdců MetaPostu a MetaFontu a knihovny pro vektorové kreslení Cairo.

Formát PDF [PDF]
Martin Mareš

Jeden z nejrozšířenějších formátů na předávání dokumentů má za sebou spletitou historii i dokumentaci. Ukážeme si, jak vypadá uvnitř a co se do něj dá uložit: grafické objekty, text, fonty, odkazy, všelijaké anotace a meta-data, a dokonce i kryptografické podpisy. Zmíníme se o profilech, třeba PDF/X a PDF/A. Při troše štěstí si vytvoříme jednoduchý PDF soubor ručně a možná půjde i otevřít.

Unicode ("Jaký kód má sněhulák s kudrnatými vlasy?") [UNI]
Martin Mareš

Jak funguje znaková sada Unicode, která se snaží zapsat všechny jazyky světa? Codepointy versus glyfy. Kombinující znaky, čtvero normálních forem a pátá lehce nenormální. Typografické a neviditelné znaky. Co všechno prozradí Unicode Character Database. Uložení v paměti: formáty UCS-2, UCS-4, UTF-8 a UTF-16, nešvar s BOM. Tajemný svět emoji. Jak se s Unicode programuje? A jako vždy: bezpečnostní problémy.

Teoretická informatika

Persistentní datové struktury ("Datové struktury cestující časem.") [PERS]
Jiří Kalvoda, Martin Mareš

Ukážeme si (téměř) obecný způsob, jak naučit datové struktury zapamatovat si celou svou historii. Předvedeme si, jak tuto historii modifikovat a k čemu to je celé dobré.

Pravděpodobnostní algoritmy ("Kudy dál? Hoďme si kostkou!") [PPALG]
David Klement

Když nevíme, jak se v algoritmu rozhodnout, někdy pomůže ponechat to náhodě a prostě si „hodit kostkou“. Dokážeme sestrojit algoritmy, které jsou rychlé, i když spravný výsledek vydají jen v 99 % případů. Ale i takové, které odpoví správně vždycky, ale rychlé jsou jen v průměru (třeba QuickSort). Též ukážeme, jak pomocí náhody zabraňovat kolizím v hešování.

Vyčíslitelnost ("S Halting problémem na věčné časy!") [VYCIS]
Martin Mareš

Některé problémy se dají vyřešit snadno, jiné obtížněji a některé dokonce vůbec. Obecněji: Ať si vymyslíte jakýkoliv rozumný programovací jazyk, vždycky existuje problém, který se v něm nedá vyřešit. Jak se ale dokazuje, že něco nejde? Matematický pohled na výpočetní modely a univerzální stroje, rekurzivně spočetné a rekurzivní množiny a funkce. Halting problem a diagonální důkazy. Vždycky může být hůř: Turingovy stupně a aritmetická hierarchie.

Dlaždičková složitost ("Co je negace koupelny?") [TILES]
Martin Mareš

Nadefinujeme trochu netradiční počítač založený na dlaždičkách v koupelně. Prostudujeme, jak se různé druhy dlaždičkových počítačů chovají, a zjistíme, že to docela dobře odpovídá klasické teorii složitostních tříd. Jaké problémy má matematik, jehož koupelna je nekonečně velká?

Kvantové počitání ("return 0.5*dead + 0.5*alive;") [QC]
Martin Mareš

Stručný úvod do kvantového počítání. Kvantová superpozice stavů výpočtu a její kolaps při měření. Základní kvantové operace: negace, řízená negace, permutace, Hadamardovo hradlo, Tofolliho hradlo. Groverův algoritmus na hledání v odmocninovém čase. Kvantová Fourierova transformace a Shorův algoritmus pro faktorizaci.

Předpoklady: Znalost komplexních čísel je nutností, znalost lineární algebry výhodou.

Aplikace informatiky

Umělá inteligence a my ("AI aneb jak programátoři ztratí práci") [AIXP]
Maruška Kalousková

Vývoj umělé inteligence postupuje v poslední době raketovým tempem. Využíváme ji dnes a denně, je všude kolem nás. Řekneme si, co to je a ukážeme si, kde a jak nám zpříjemňuje a zjednodušuje život. Prozkoumáme ale i druhou stranu mince. AI nahrazuje lidi, krade pracovní místa. Kdy se stane, že nahradí i nás, programátory? A jde se tomu vůbec vyhnout?

Čárové kódy ("Jak naučit počítače číst láhve od Coly.") [BAR]
Martin Mareš

Čárové kódy dnes potkáváme na každém kroku, ale jak doopravdy fungují? Prozkoumáme klasické jednorozměrné kódy (UPC, EAN, Code39, Code128), jakož i novější dvojrozměrné (QR, Aztec, DataMatrix). Kódovací a dekódovací algoritmy plus trocha matematiky okolo zabezpečení proti chybám. Další počítačem čitelné značky: RFID, bíle křížky na asfaltu, ...

Komprese dat ("Jnm idln kpln j nstlčtln.") [ZIP]
Jirka Setnička, Martin Mareš

Pokud jsou data příliš velká, můžeme je zkusit zkomprimovat. Předvedeme základní kompresní algoritmy: triviální (RLE), slovníkové (LZ77), statistické (Huffmanovo a aritmetické kódování) a některé pokročilejší techniky, jako třeba Burrowsovu-Wheelorovu transformaci (BZIP). Zmíníme se o kompresi zvuku, obrazu a videa (prediktory, wavelety, všelijaká ztrátová komprese).

Počítačová lingvistika ("Jsou bramborové knedlíky plněné bramborami?") [CMPLING]
Klárka Tauchmanová

Zejména motivační přednáška o počítačové lingvistice a počítačovém zpracování přirozeného jazyka. Podíváme se na vlastnosti přirozených jazyků a zaměříme se na to, jak moc komplikují jejich počítačové zpracování. Pojmenujeme odlišnosti mezi kontrolou pravopisu, automatickým překladem a konverzací s uživatelem a ukážeme si, co se zatím umí používat.

Uživatelské rozhraní a jejich vliv na produktivitu [UX]
Jan Černý

Na tomto světě máme příliš málo času na to, abychom si mohli dovolit ho trávit rozklikáváním zdánlivě nekonečně hlubokých menu. Pojďme se podívat na různá uživatelská prostředí a jejich vhodnost k různým účelům, co je to křivka učení a jak si nastavit svá zařízení pro svoji produktivitu.

OpenStreetMap [OSM]
Jirka Setnička

Otevřené mapy OpenStreetMap fungují trochu jinak, než klasické kreslení map. Je to vlastně obrovská databáze správně otagovaných bodů, cest a relací, ze kterých se pak dají vykreslit zajímavé mapy (třeba jak by vypadala Česká Republika, kdyby stoupla hladina světových moří o 300 metrů), ale zároveň i počítat ještě zajímavější věci. Navíc do OSM může přispívat každý a zmapovat si třeba malou stezku v v horách v Makedonii nebo novou lavičku u babičky ve vesnici. Ukážeme si vnitřní strukturu, typické tagy a to, jak provést svoji první editaci v OSM.

Matematické přednášky

Deskriptivní geometrie ("Jak splácnout tři rozměry do dvou.") [DG]
David Klement

Trojrozměrný svět se dá hezky splácnout do dvourozměrného. Akorát ty světy budeme mít dva. Ukážeme si, jak funguje Mongeova projekce, a narýsujeme si v ní některá tělesa a jejich řezy.

Předpoklady: Prostorová představivost výhodou, pravítko a kružítko rovněž, koulítko a rovinítko netřeba.
Pravděpodobnost [PAST]
David Klement

Jak pracovat s pravděpodobností matematicky. Ukážeme si pravděpodobnosti jevů, nezávislé jevy střední hodnotu, náhodné proměnné a další. Také si vše procvičíme na několika příkladech. Pokud zbyde čas, tak si také ukážeme, jak se dá pravděpodobnost využít v informatice.

Teorie množin a matematika nekonečen ("Kdo je nejvyšším z kardinálů?") [TEMNO]
Martin Mareš

Historie matematiky je dlážděna trampotami s nekonečnem. Začalo to roztomilým problémem s želvou pana Zénona a vedlo až k poněkud děsivým paradoxům 18. století. V moderní době jsme se proti tomu obrnili teorií množin, na níž je dnes takřka celá matematika postavena. Jak se taková teorie buduje a jak se pomocí ní popisují nekonečné objekty. Množiny a jejich velikosti. Cantorův diagonální trik. Ordinály a houšť kardinálů. Potenciální kontra aktuální nekonečno. Jak si pořídit přirozená čísla a jak ta reálná. Potíže s axiomem výběru.

Teorie čísel a RSA ("267 - 1 = 193 707 721 · 761 838 257 287") [NUT2]
Martin Mareš

Pokračování teorie čísel, které nás dovede až k RSA – asi nejpoužívanějšímu asymetrickému šifrovacímu algoritmu dnešní doby. Počítání modulo složené číslo a Eulerova věta. Jak RSA funguje, proč funguje a jestli bude ještě fungovat. Generování klíčů, faktorizace kontra testování prvočíselnosti. Časová složitost aritmetiky.

Fourierova transformace [FFT]
Martin Mareš

Jak rychle umíte násobit n-ciferná čísla? My to umíme lineárně. Hodí se k tomu chytrý trik pana Fouriera, který už dávno patří k matematické a fyzikální klasice. Ukážeme, co je Fourierova transformace zač, jak ji rychle spočítat a k čemu je dobrá: rychlé násobení polynomů i čísel, digitální zpracování zvuku a obrazu (spektrální analýza či třeba komprese).

Předpoklady: Základy komplexních čísel
Meta-matematika ("Tato věta sem nepatří.") [METAM]
Martin Mareš

Pokud budeme v životě věřit všemu, co je „přeci zřejmé“, dostaneme se brzy do potíží a v matematice to platí dvojnásob. Přírodní vědy si vymyslely opakovatelné pokusy a matematici axiomatický přístup. Ukážeme, jak z jednoduché sady axiomů vybudovat takřka celou matematiku. Dokonce tak, že správnost důkazů za nás ověří počítač, aspoň když mu trochu pomůžeme. Nadšení trochu ochladí Gödelova věta: ať děláme, co děláme, vždy zbude nějaké nerozhodnutelné tvrzení. Pomůže přidávat axiomy? Asi ne, ale za odměnu získáme mnoho různých matematik. A dá-li bůh, stihneme dokázat jeho existenci i neexistenci :–).

Teorie (vesměs samoopravných) kódů ("f y cn rd ths, y wll b gd cmptr prgrmmr!") [KODY]
David Klement, Martin Mareš

Jak komunikovat po lince, která průměrně každý k-tý bit přenese špatně? K tomu se hodí teorie samoopravných kódů, která nás naučí: vzdálenost slov a jejich souvislost s detekcí a opravou chyb, paritní a lineární kódy, perfektní kódy, Reed-Solomonovy a vůbec polynomiální kódy a několik dolních odhadů nádavkem. A jak s teorií kódů souvisí třeba čeština?

Lineární programování [LINPRG]
Jirka Sejkora, Klárka Tauchmanová & Tomáš Sláma

Jakýkoliv problém, který lze popsat soustavou lineárních nerovnic lze vyřešit v polynomiálním čase. A to metodou lineárního programování. Povíme si základy k tomu, jak lineární program vypadá, jak se vyřeší a jak se různé úlohy dají popsat pomocí lineárního programu. Přednáška se může buď více zaměřit na samotnou teorii lineárního programování, a nebo na jeho aplikaci v různých algoritmických úlohách.

Komplexní a komplexnější čísla ("1=sqrt(1)=sqrt((-1)(-1))=sqrt(-1)sqrt(-1)=i· i=i2=-1. Huh?") [CPLX]
David Klement

Jak se nám matematika změní, když připustíme, že se záporná čísla také dají odmocňovat? Čísla imaginární a komplexní a jejich různé podoby. Součtové vzorce pro sin a cos dostaneme téměř zdarma. K čemu se hodí v matematice a k čemu ve fyzice. Proč se zastavit u dvou složek aneb kvaterniony, oktoniony a Cliffordovy algebry. Remember, life is complex.

Teorie nemožného ("Neexistence důkazu není důkazem neexistence. Dokažte.") [NONEX]
Martin Mareš

Existenci slona v Africe snadno dokážete tím, že ho přivedete. Jak ale ukázat, že tam žádný slon není, případně že sice je, jenže ho nejde najít pomocí pravítka, kružítka a jeepu? Přímo se to dělá těžko, ale existuje spousta krásných triků, jak neřešitelnost problémů dokazovat. Nesložitelné hlavolamy, nerozvázatelné uzly, nepopsatelná čísla, neroztřetitelné úhly, nealgoritmické problémy a jiné slasti nekonstruktivní matematiky. Jak naopak ukázat, že něco existuje, aniž bychom věděli, jak to vypadá?

Úvod do matematické analýzy ("lim8→ 9 sqrt(8) = 3") [MA]
David Klement

Jak zjistit, jaký tvar má graf nějaké funkce? Jak najít její minimum? Jak spočítat délku spirály nebo objem sudu (třeba i čtyřrozměrného)? Jak spočítat sin x nebo třeba π? Na to všechno se hodí limity, derivace a integrály. Nejprve si o nich vybudujeme jednoduchou geometrickou představu, pak je nadefinujeme pořádně a naučíme se s nimi počítat.

Catalanova a Fibonacciho čísla ("1, 1, 2, 5, 14, 42, 132, 429, 1430, 4862, ?") [CAT]
Martin Mareš

Kolik existuje binárních stromů? Kolika způsoby jde uzávorkovat výraz? A kolika způsoby projít čtvercovou mřížku, aniž bychom překročili úhlopříčku? Kam oko pohlédne, všude se skrývají Catalanova čísla. Kromě případů, kdy za ně zaskakují čísla Fibonacciho. Povídání o dvou zajímavých posloupnostech a jejich početném příbuzenstvu. Dlouhá cesta od hezkého vzorečku k rychlému algoritmu.

Grupy a tělesa ("Síla abstrakce.") [GROUP]
David Klement

Už před dlouhou dobou někoho napadlo, že místo čísel můžeme počítat s písmenky, která nám nějaká konkrétní čísla zastupují, a plno věcí si tím usnadníme. Proč se ale omezovat jen na čísla? Předvedeme si, že sčítat můžeme libovolné dvě věci, tedy aspoň když si jejich součet nadefinujeme tak, aby dával smysl. Přidejme ke sčítání i odčítání a dostaneme grupu. Ukážeme si, že grupy jsou všude kolem nás a že nám umožní zkoumat vlastnosti věcí, u kterých nevíme, jak vypadají. Jak grupy souvisí s prvočísly, jak s šifrováním a jak s osovou souměrností. Nakonec grupy rozšíříme na tělesa, které zobecňují nám dobře známé číselné obory.

Křivky v počítačové grafice ("Jak se měří elegance křivky?") [BEZI]
Martin Mareš

Jak se na počítači kreslí křivky, které „vypadají hezky“, třeba tvar karoserie auta nebo tvar písmenka? Kružnice a jiné kuželosečky se k tomu moc nehodí, tak se poohlédneme po obecnějších křivkách. Základy matematiky okolo Bernsteinových polynomů, Bézierových křivek a spline funkcí. Práce s křivkami pomocí rekurzivního rozkladu a de Casteljauova algoritmu. Matematické modelování estetiky.

Předpoklady: Pro část přednášky se hodí vědět, co je derivace, a nebát se ji použít.

Fyzikální přednášky

GPS ("Čekám na signál...") [GPS]
David Klement, Jirka Setnička

GPS je vstutku magická technologie, a ačkoli se to nezdá, využívá jedny z nejdůležitějších výsledků moderní vědy. Vysvětlíme si, na jakém pricipu GPS funguje, a proč by to jinak nešlo.

Fyzika tak, jak se nebere na střední škole [FYZMA]
David Klement

Co všechno se dá spočítat, když známe derivace a integrály? Pohyb s odporem vzduchu, zamrzání ledu na rybníce, prověšení drátu, úniková rychlost, přitahování dvou těles a mnoho dalšího.

Předpoklady: Vědět, co jsou derivace a integrály (MA) a nebát se jich.
(Kliknutím na název přednášky zobrazíte její detail)

Půlnoční přednášky

Aneb přednášky přednášené (nejen) o půlnoci na různá zajímavá témata nejen o informatice. Pokud nějaká z nich nebude oficiálně vypsaná, je možné si konkrétního organizátora ve volné chvíli chytit a přesvědčit ho k přednášení.

Organizování a práce v týmu ("Ten dělá to a ten zas tohle aneb co obnáší organizátorem býti.") [ORG]
Jirka Setnička, Jiří Kalvoda

Volné povídání o tom, co se všechno skrývá za organizováním různých seminářů a podobných akcí, primárně pak KSPčka. Jaká práce, jaké radosti a jaké starosti s sebou organizování nese, co se přitom člověk může naučit a také pár cenných rad do života. Jak se z toho nezbláznit a pár bláznivých příhod k tomu.

Sbírka brouků ("No keyboard found. Press any key to continue.") [BUG]
Martin Mareš

Neuspořádaná přehlídka, jaké chyby kdo kdy udělal, kdy se z nich stal stal standard a jak se to komu povedlo využít. Jak některá taková chyba stála miliony dolarů, či dlouhé hodiny hledání. Očekává se přispění posluchačů.

Základy první pomoci ("Jak někomu zachránit život a jak málo k tomu stačí.") [ZDRAV]
Jirka Setnička, Tomáš Sláma

Pobavíme se o základech první pomoci. Jak správně vyhodnotit situaci a kdy je potřeba volat pomoc? Jak se postarat o člověka v bezvědomí, jak kontrolovat životní funkce a jak člověka stabilizovat do příjezdu pomoci? Ukážeme si, jak málo stačí k záchraně života a naučíme se nebát se první pomoci. A také, že naše bezpečí je v každé situaci na prvním místě.

Technika ve sci-fi ("Scotty, beam me up.") [SCIFI]
Jirka Setnička

Technické objevy v různých sci-fi (Star Trek/Gate/Wars i dalších) a pohled na ně z perspektivy dnešních fyzikálních znalostí. Proč se v Hollywoodských filmech ozývá ve vesmíru zvuk laserů, i když je tam vakuum, a je možné cestovat rychleji než světlo? Také možná zabrousíme do některých filozofických otázek – primární směrnice o nevměšování ve Star Treku a jiné.

Lockpicking ("Jak si odemknout, když si náhodou my (nebo soused) zapomeneme klíč :-)") [PICK]
Jirka Setnička, Michal Kodad, Honza Černý

Jak fungují dnešní zámky, co jsou to stavítka a jak vlastně fungují klíče. A jak se pomocí jednoduchých nástrojů dají využít výrobní nedokonalosti zámků k jejich odemčení. Použití planžet, napínáků, praktické ukázky odemykání, nastínění technik bumpingu a dalších postupů, jak se dostat přes zamčené dveře.

Počítač bez myši ("Může počítač trpět fóbií z hlodavců?") [KEYB]
Tomáš Sláma

Ruce programátora patří na klávesnici, přesto se spousta věcí běžně dělá pomocí myši. Pojďme se podívat na programy, které s ovládáním klávesnicí počítají, a triky na ty ostatní. Spíše diskuse než přednáška, postřehy a zkušenosti všech zúčastněných jsou vítány.

Lingvištika ("Přísudek je v této větě podmět.") [LING]
Martin Mareš

Převážně nevážné a mírně nepřed-vídatelné po-vídání o jazyku i jazyce. Základní jazykové rodiny a jejich podobnosti i odlišnosti. Co má společného čínština s angličtinou a co nikoliv. Proč jeden jazyk potřebuje 15 pádů, zatímco jiný se bez nich obejde úplně. Jak se jazyky vyvíjejí a jak se navzájem ovlivňují. Kde se berou jazyková pravidla. Kde se vzalo písmo a proč se mluvený a psaný jazyk tolik liší. Jak se na jazyk dívá matematik a jak se na matematiku dívají lingvisté.

Fonetika ("Pojďte, zachrochtáme si spolu!") [FON]
Martin Mareš

Malá inventura zvuků, které lidé dovedou vytvářet, a jejich použití v komunikaci. Různé způsoby vytváření a modulace zvuku. Kolik různých B dokážete říci? Fonetické kontrasty a co si z nich různé jazyky vybraly. Rázy, polosamohlásky a jiní obyvatelé polosvěta. Přízvuk kontra délka. Asimilace, přehlasování a další „principy líné huby.“ Vše prakticky procvičíme.

Orientace [ORI]
Martin Mareš

Jak ze neztratit v terénu a jak se neztratit na moři. Vývoj umění navigace. K čemu je důležité slunce a hvězdy, ale proč mořeplavcům nestačí, alespoň dokud neobjevíme hodinky. Použití mapy, busoly a GPSky. Orientace bez pomůcek a použití Ariadniny nitě. Bleskový úvod do sférické astronomie a časomíry čili jak (ne)postavit sluneční a třeba i měsíční hodiny. Jak reprezentovat mapu v počítači a jak raději ne. Jak zapisovat polohu místa na Zemi (přestože Země má tvar podivně nakousnuté hrušky) a kolika způsoby to jde. Různé druhy map a jejich (z)kreslení. Jak se neztratit v kartografii. Praktické cvičení v terénu.

Čaj ("Jak vypadá odvar z nezralých pražců?") [TEA]
Martin Mareš

Pojďme usednout k šálku lahodného čaje a povídat si o tom, co se v něm skrývá. Kde se čaj vzal, kde se pěstuje, jak se zpracovává a jak ho připravovat. Trocha čajového zeměpisu, dějepisu i čajové chemie a čajové kultury. Též o všelijakých substancích čaji podobných.

Hausdorffův zvěřinec ("Jaký objem má π-rozměrná koule?") [HAUS]
Martin Mareš

Možná vás už také zarazilo, že některé fraktály nejsou ani dvourozměrné, ani třírozměrné, ale něco mezi tím. Pojďme se podívat, co to znamená. Cestou potkáme různé zajímavé partie matematiky (jako třeba metrické prostory a teorii míry) a různá podivuhodná zvířátka: Cantorovo diskontinuum, von Kochovu vločku a Hilbertovu křivku.

Game Design ("Jak nedělat hry.") [GAMEDSGN]
Kuba Pelc

Přednáška či diskuze o tom, jak se dělají hry ne z technické stránky, ale z té lidské. Teda, teoreticky, protože jak dělat hry nevím. Pokusím se ale předat pár základních myšlenek game designu. Také se zamyslíme nad pár hrama a zkusíme zjistit jak a proč fungují a jaké to má implikace pro jiné hry.

TempleOS ("Když ti bůh řekne, aby jsi mu napsal operační systém.") [TEMPLEOS]
Honza Černý

Tato přednáška je povídání o operačním systému TempleOS a hlavně jeho autorovi. Tento hořko sladký příběh je plný těžkých osudů, zvláštních náhod a jak se TempleOS stal bizarní a přesto významnou součástí historie internetu.

Hlasitá přednáška ("Jak nehoda při obsluze soustruhu založila hudební žánr.") [LOUD]
Jan Černý

Tato přednáška je chronologickým a snad i trochu systematickým náhledem na vývoj metalové hudby a žánrů z nich odvozených. Přednáška bude nejen o hudbě, ale i příbězích o jejich interpretech. Přednáška nejen pro posluchače metalové hudby, ale i pro lidi, kteří se s ní nikdy nesetkali.

git-annex ("Git pro velké soubory a netradiční použití") [ANNEX]
Vojta Káně

„Propadl jsem Gitu a potřebuju terapii.“ Tak to jsi tu špatně. Neporadím, jak se této závislosti zbavit, pouze jak s ní přežít. git-annex je nadstavba Gitu napsaná v Haskellu, která nám umožní verzovat i vskutku velké soubory, ukládat si je jen v některých klonech repozitáře a přitom si držet přehled, kde, a také k souborům přilepit spoustu metadat. Chcete verzovat rodinné fotoalbum, záznamy přednášek, nebo třeba obrazy disků, ale Git (nebo váš počítač) nepříjemně sípou? git-annex je ta správná medicína