Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Detail předmětu

Evoluční a nekonvenční hardware

EUD Ak. rok 2018/2019 letní semestr

Předmět představuje vybrané výpočetní modely a výpočetní systémy, které vznikají na průniku hardware a umělé inteligence jako reakce na neschopnost konvenčních počítačů efektivně řešit jisté třídy úloh. Budou shrnuty relevantní teoretické modely, rekonfigurovatelné výpočetní architektury a techniky výpočetní inteligence inspirované fylogenezí, ontogenezí a epigenezí. Zejména budou diskutovány tyto oblasti: evoluční design, vyvíjející se obvody, embryonální elektronika, neurální hardware, DNA počítače a nanotechnologie. Předmět je doplněn ukázkou typických aplikací.


Okruhy otázek k SDZ:
1. Superturingovské počítání - vysvětlení konceptu
2. Rekonfigurovatelná zařízení pro evolvable hardware
3. Kartézské genetické programování
4. Problém škálovatelnosti evolučního návrhu obvodů a jeho řešení
5. Evoluční návrh analogových obvodů
6. Vyvíjející se obvody a adaptivní hardware
7. Celulární automaty v 1D a 2D, Wolframovy třídy, sebereplikace
8. Adlemanův experiment, DNA počítače
9. Kvantové celulární automaty, reverzibilní obvody
10. Neuropočítače

Garant předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška (ústní)

Rozsah

26 hod. přednášky

Bodové hodnocení

100 zkouška

Zajišťuje ústav

Přednášející

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Studenti budou schopni využít evoluční algoritmy pro návrh elektronických obvodů, budou schopni modelovat, simulovat a realizovat netradiční, zejména biologií inspirované, výpočetní systémy.

Dovednosti, znalosti a kompetence obecné

Pochopení vztahu mezi počítači (počítáním) a vybranými přírodními procesy.

Cíle předmětu

Porozumět principům vybraných biologií inspirovaných a dalších nekonvenčních výpočetních systémů. Získat schopnost využívat vybrané biologií inspirované a další nekonvenční techniky ve fázi návrhu, implementace a v průběhu činnosti výpočetního systému.

Literatura studijní

  • Floreano, D., Mattiussi, C.: Bioinspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies. The MIT Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-262-06271-8
  • Greenwood, G., Tyrrell, A.: Introduction to Evolvable Hardware. A Practical Guide for Designing Self-Adaptive Systems. IEEE Press Series on Computational Intelligence, 2006, ISBN 0-471-71977-3
  • Higuchi, T., Liu, Y., Yao, X.: Evolvable Hardware. Springer Verlag, 2006, ISBN: 0-387-24386-0
  • Mařík et al.: Umělá inteligence IV, Academia, 2003, 480 s., ISBN 80-200-1044-0
  • Sekanina L., Vašíček Z., Růžička R., Bidlo M., Jaroš J., Švenda P.: Evoluční hardware: Od automatického generování patentovatelných invencí k sebemodifikujícím se strojům. Academia Praha 2009, ISBN 978-80-200-1729-1 

Literatura referenční

  • Floreano, D., Mattiussi, C.: Bioinspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies. The MIT Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-262-06271-8
  • Greenwood, G., Tyrrell, A.: Introduction to Evolvable Hardware. A Practical Guide for Designing Self-Adaptive Systems. IEEE Press Series on Computational Intelligence, 2006, ISBN 0-471-71977-3
  • Higuchi, T., Liu, Y., Yao, X.: Evolvable Hardware. Springer Verlag, 2006, ISBN: 0-387-24386-0
  • Sekanina L., Vašíček Z., Růžička R., Bidlo M., Jaroš J., Švenda P.: Evoluční hardware: Od automatického generování patentovatelných invencí k sebemodifikujícím se strojům. Academia Praha 2009, ISBN 978-80-200-1729-1 

Osnova přednášek

  1. Úvod: Tradiční výpočetní modely, jejich meze, superturingovské počítání
  2. Počítačový hardware, implementační limity
  3. Počítání podle přírody: zdroje inspirace, výpočetní platformy, klasifikace
  4. Rekonfigurovatelné obvody
  5. Kartézské genetické programování
  6. Evoluční návrh číslicových obvodů
  7. Vyvíjející se obvody
  8. Výpočetní development, celulární automaty, L-systémy
  9. Embryonální elektronika
  10. Neuropočítače
  11. Nanotechnologie a molekulární elektronika
  12. DNA výpočty
  13. Aktuální trendy

Osnova ostatní - projekty, práce

Studenti vypracují projekt související s tematikou předmětu. 

Kontrolovaná výuka

Vypracování a prezentace projektu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
Nahoru