Detail předmětu

Aplikované evoluční algoritmy

EVO Ak. rok 2019/2020 letní semestr 5 kreditů

Přehled principů stochastického prohledávání stavového prostoru: metody Monte Carlo (MC), evoluční algoritmy (EA). Seznámení s vybranými technikami MC: Metropolisův algoritmus, simulované žíhání, aplikace v oblastech optimalizace a simulace. Přehled principů základních variant EA: evoluční programování (EP), evoluční strategie (ES), genetické algoritmy (GA), genetické programování (GP). Přehled statistických metod pro hodnocení evolučních experimentů. Pokročilé techniky a aplikace EA: numerická optimalizace, diferenciální evoluce (DE), EA založené na chování společenstev: mravenčí algoritmy, částicové systémy. Algoritmy vícekriteriální optimalizace. Aplikace EA v oblasti inženýrského návrhu a umělé inteligence.

Garant předmětu

Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT)

Jazyk výuky

český

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

26 hod. přednášky, 12 hod. pc laboratoře, 14 hod. projekty

Bodové hodnocení

60 zkouška, 18 laboratoře, 22 projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Bidlo Michal, Ing., Ph.D. (UPSY FIT VUT)

Cvičící

Šimek Václav, Ing. (UPSY FIT VUT)

Stránky předmětu

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Schopnost formulovat řešený problém tak, aby mohl být řešen prostředky evolučních algoritmů. Znalost postupů analýzy a návrhu základních typů evolučních algoritmů.

Cíle předmětu

Získat přehled o moderních optimalizačních technikách a evolučních algoritmech pro řešení složitých, vesměs NP úplných problémů. Naučit se řešit vybrané složité úlohy z inženýrské praxe pomocí evolučních technik.

Literatura studijní

  • Luke, S.: Essentials of Metaheuristics. Lulu, 2015, ISBN 978-1-300-54962-8
  • Jansen, T.: Analyzing Evolutionary Algorithms. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-17338-7
  • Kvasnička, V., Pospíchal, J., Tiňo, P.: Evolučné algoritmy. Vydavatelství STU Bratislava, Bratislava, 2000, ISBN 80-227-1377-5
  • Oplatková, Z., Ošmera, P., Šeda, M., Včelař, F., Zelinka, I.: Evoluční výpočetní techniky - principy a aplikace. BEN - technická literatura, Praha, 2008, ISBN 80-7300-218-3

Literatura referenční

  • Brabazon, A., O'Neill, M., McGarraghy, S.: Natural Computing Algorithms. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015, ISBN 978-3-662-43630-1
  • Eiben, A.E., Smith, J.E.: Introduction to Evolutionary Computing, 2nd ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015, ISBN 978-3-662-44873-1
  • Jansen, T.: Analyzing Evolutionary Algorithms. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-17338-7
  • Talbi, E.-G.: Metaheuristics: From Design to Implementation. Wiley, Hoboken, New Jersey, 2009, ISBN 978-0-470-27858-1
  • Bäck, T.: Evolutionary Algorithms in Theory and Practice. Oxford University Press, Oxford, 1996, ISBN 978-0195099713

Osnova přednášek

  1. Úvod, principy stochastického prohledávání prostoru.
  2. Metoda Monte Carlo a její varianty.
  3. Evoluční programování a evoluční strategie.
  4. Genetické algoritmy.
  5. Genetické programování.
  6. Modely pro výpočetní development.
  7. Statistické vyhodnocování evolučních experimentů.
  8. Mravenčí algoritmy.
  9. Částicové systémy.
  10. Diferenciální evoluce.
  11. Vybrané aplikace evolučních algoritmů.
  12. Algoritmy vícekriteriální optimalizace.
  13. Pokročilé techniky vícekriteriální optimalizace.

Osnova laboratorních cvičení

  • Základní koncepty evolučního počítání, typické problémy, řešení technické úlohy pomocí varianty Metropolisova algoritmu.
  • Evoluční algoritmy v inženýrské praxi, optimalizace elektronických obvodů pomocí genetického algoritmu.
  • Evoluční návrh pomocí genetického programování.
  • Detekce hran v obraze s využitím mravenčích algoritmů.
  • Optimalizace neuronových sítí pomocí diferenciální evoluce.
  • Řešení vybrané úlohy z oblasti statistické fyziky.

Osnova ostatní - projekty, práce

Realizace zvoleného tématu z oblasti evolučních technik.

Průběžná kontrola studia

Hodnocená počítačová cvičení, individuální projekt. V případě doložené překážky ve studiu stanoví garant náhradní termín pro splnění hodnocené části předmětu.

Podmínky zápočtu

Zápočet není ustanoven.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoPSKSkupInfo
Popřednáškavýuky G202 10:0011:50 1MIT 2MIT xx

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru