Detail předmětu

Biologií inspirované počítače

BIN Ak. rok 2018/2019 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Předmět představuje vybrané výpočetní modely a počítače, 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, celulární systémy, embryonální a neurální hardware, molekulární počítače a nanotechnologie. Předmět je doplněn ukázkou typických aplikací.

Garant předmětu

Koordinátor předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 8 hod. pc laboratoře
  • 18 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 52 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
  • 15 bodů půlsemestrální test (písemná část)
  • 8 bodů laboratoře
  • 25 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

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

Cíle předmětu

Porozumět principům vybraných biologií inspirovaných výpočetních systémů. Získat schopnost využívat vybrané biologií inspirované techniky ve fázi návrhu, implementace a v průběhu činnosti počítačů.

Literatura studijní

  • Kvasnička, V., Pospíchal J., Tiňo P.: Evolučné algoritmy. Vydavatelství STU Bratislava, 2000, 215 s., ISBN 80-227-1377-5
  • Mařík et al.: Umělá inteligence IV, Academia, 2003, 480 s., ISBN 80-200-1044-0

Literatura referenční

  • 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
  • Floreano D., Mattiussi C.: Bioinspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies. The MIT Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-262-06271-8
  • Trefzer M., Tyrrell A.M.: Evolvable Hardware - From Practice to Application. Berlin: Springer Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-44615-7
  • Miller J.F.: Cartesian Genetic Programming, Springer Verlag, 2011, ISBN 978-3-642-17309-7
  • Rozenberg G., Bäck T., Kok J.N.: Handbook of Natural Computing, Springer 2012, 2052 p., ISBN 978-3540929093

Osnova přednášek

  1. Úvod, inspirace v přírodě, entropie a samoorganizace
  2. Limity abstraktního a fyzického počítání
  3. Evoluční návrh
  4. Kartézské genetické programování
  5. Rekonfigurovatelná výpočetní zařízení
  6. Evoluční návrh číslicových obvodů 
  7. Evoluční návrh obvodů, extrémní prostředí
  8. Vyvíjející se obvody, aplikace
  9. Výpočetní development
  10. Neuropočítače
  11. DNA výpočty
  12. Nanotechnologie a molekulární elektronika  
  13. Aktuální trendy

Osnova počítačových cvičení

  1. Evoluční návrh kombinačních obvodů
  2. Statistické vyhodnocení experimentů s evolučním návrhem
  3. Virtuální rekonfigurovatelné obvody 
  4. Celulární automaty

Osnova ostatní - projekty, práce

Studenti vypracují projekt související s tematikou kurzu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.

Průběžná kontrola studia

Půlsemestrální zkouška, projekt a jeho obhajoba, úkoly z počítačového cvičení.
Podmínky zápočtu:
Nejsou.

Kontrolovaná výuka

Polosemestrální písemná zkouška, vypracování a prezentace projektu, úkoly z počítačových cvičení v předepsaných termínech. V případě nahlášené překážky ve smyslu čl. 55 Studijního a zkušebního řádu VUT bude studentovi umožněna prezentace projektu či vyřešení úkolu ze cvičení v náhradním termínu.

Podmínky zápočtu

Nejsou.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2, obor MBI, 1. ročník, povinný
  • Program IT-MGR-2, obor MBS, MGM, MIS, MSK, libovolný ročník, volitelný
  • Program IT-MGR-2, obor MIN, libovolný ročník, povinně volitelný skupina I
  • Program IT-MGR-2, obor MMM, libovolný ročník, povinně volitelný skupina N
  • Program IT-MGR-2, obor MPV, libovolný ročník, povinně volitelný skupina B
Nahoru