Detail předmětu
Biologií inspirované počítače
FIT-BINAk. rok: 2024/2025
Předmět představuje vybrané výpočetní modely a počítače, které vznikají na průniku hardware a umělé inteligence jako reakce na neschopnost konvenčních počítačů efektivně (zejména z pohledu výkonnosti a energetické náročnosti) řešit důležité třídy úloh. Budou shrnuty relevantní teoretické modely, rekonfigurovatelné výpočetní architektury a techniky výpočetní inteligence inspirované fylogenezí, ontogenezí a epigenezí. Zejména budou diskutovány tyto oblasti: emergence, samoorganizace, evoluční design, vyvíjející se obvody, celulární systémy, neurální hardware, molekulární počítače a nanotechnologie. Předmět je doplněn ukázkou typických aplikací.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Polosemestrální písemná zkouška, vypracování a prezentace projektu, úkoly z počítačových cvičení v předepsaných termínech. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 20 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body. 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.
Učební cíle
Studenti budou schopni využít evoluční algoritmy pro návrh výpočetních struktur a elektronických obvodů, budou schopni modelovat, simulovat a realizovat netradiční, zejména biologií inspirované, výpočetní systémy.
Pochopení vztahu mezi počítači (počítáním) a vybranými přírodními procesy.
Základní literatura
Miller J.F.: Cartesian Genetic Programming, Springer Verlag, 2011, ISBN 978-3-642-17309-7
Banzhaf, W., Machado, P., Zhang, M.: Handbook of Evolutionary Machine Learning, Springer Singapore, 2023, 978-981-99-3813-1
Rozenberg G., Bäck T., Kok J.N.: Handbook of Natural Computing, Springer 2012, 2052 p., ISBN 978-3540929093
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
Sze V., Chen Y.H., Yang T.J., Emer J.S.: Efficient Processing of Deep Neural Networks. Morgan & Claypool Publishers, 2020, ISBN 978-1681738352
Trefzer M., Tyrrell A.M.: Evolvable Hardware - From Practice to Application. Berlin: Springer Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-44615-7
Doporučená literatura
Mařík et al.: Umělá inteligence IV, Academia, 2003, 480 s., ISBN 80-200-1044-0
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MITAI magisterský navazující
specializace NGRI , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NADE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NISD , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NMAT , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSEC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NISY do 2020/21 , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NNET , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NMAL , 0 ročník, letní semestr, povinný
specializace NCPS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NHPC , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NVER , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NIDE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NISY , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NSPE , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NEMB , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NBIO , 0 ročník, letní semestr, povinný
specializace NSEN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
specializace NVIZ , 0 ročník, letní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod, inspirace v přírodě, entropie a samoorganizace
- Limity abstraktního a fyzického počítání
- Evoluční návrh
- Kartézské genetické programování
- Rekonfigurovatelná výpočetní zařízení
- Evoluční návrh elektronických obvodů
- Vyvíjející se obvody, aplikace
- Výpočetní development
- Neuronové sítě a neuroevoluce
- Neuropočítače
- DNA výpočty
- Nanotechnologie a molekulární elektronika
- Aktuální trendy
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
- Evoluční návrh kombinačních obvodů
- Statistické vyhodnocení experimentů s evolučním návrhem
- Celulární automaty
- Neuropočítače
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova
Elearning