Detail předmětu

Evoluční a nekonvenční hardware

FIT-EUDAk. rok: 2018/2019

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

Jazyk výuky

čeština, angličtina

Garant předmětu

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení 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.

Učební cíle

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.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vypracování a prezentace projektu.

Doporučená literatura

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 (http://www.academia.cz/evolucni-hardware.html). Academia Praha 2009, ISBN 978-80-200-1729-1

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Osnova

  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

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.