Název:

Biologií inspirované počítače

Zkratka:BIN
Ak.rok:2006/2007
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MGM.-volitelný
IT-MGR-2MIN.-volitelný
IT-MGR-2MIS.2.volitelný
IT-MGR-2MPS2.volitelný
IT-MGR-2EITE2.volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Informace pro zapsané:http://www.fit.vutbr.cz/study/courses/BIN/private/
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:2600818
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:50200030
Garant:Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Přednášející:Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Cvičící:Bidlo Michal, Ing., Ph.D., UPSY
Gajda Zbyšek, Ing., Ph.D., UPSY
Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Vašíček Zdeněk, doc. Ing., Ph.D., UPSY
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
 
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.
Anotace:
  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, imunitní a neurální hardware, polymorfní elektronika a molekulární počítače. Předmět je doplněn ukázkou typických aplikací.
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.
Osnova přednášek:
 
  1. Úvod a motivace
  2. Počítání podle přírody: zdroje inspirace, výpočetní platformy, klasifikace
  3. Limity abstraktního a fyzického počítání
  4. Rekonfigurovatelné obvody
  5. Kreativní evoluční návrh
  6. Kartézské genetické programování
  7. Vyvíjející se obvody
  8. Vyvíjející se obvody, aplikace
  9. Vývoj a vývin, celulární automaty, L-systémy
  10. Embryonální elektronika, celulární výpočetní platformy, Cell Matrix, POEtic
  11. Imunitní, neurální a polymorfní hardware
  12. Nanotechnologie a molekulární elektronika
  13. DNA výpočty
  14. Aktuální trendy
Osnova počítačových cvičení:
 
  1. Evoluční návrh kombinačních obvodů
  2. Evoluční návrh sekvenčních obvodů
  3. Cell Matrix
  4. DNA počítání
Osnova ostatní - projekty, práce:
 Studenti vypracují jeden projekt související s tematikou kurzu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.
Literatura referenční:
 
  • 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
  • Kvasnička, V., Pospíchal J., Tiňo P.: Evolučné algoritmy. Vydavatelství STU Bratislava, 2000, 215 s., ISBN 80-227-1377-5
  • Zebulum, R., Pacheco, M., Vellasco, M.: Evolutionary Electronics - Automatic Design of Electronic Circuits and Systems by Genetic Algorithms. CRC Press, Boca Raton, 2002, 299 s., ISBN 0-8493-0865-8
  • Sekanina, L.: Evolvable Components - From Theory to Hardware Implementations, Berlin, DE, Springer, 2003, 194 s., ISBN 3-540-40377-9
  • Sipper, M.: Evolution of Parallel Cellular Machines - The Cellular Programming Approach. LNCS 1194, Springer, 1997, 198 s., ISBN 3-540-62613-1
Literatura studijní:
 
  • 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
  • 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 
  • Zebulum, R., Pacheco, M., Vellasco, M.: Evolutionary Electronics - Automatic Design of Electronic Circuits and Systems by Genetic Algorithms. CRC Press, Boca Raton, 2002, 299 s., ISBN 0-8493-0865-8
Průběžná kontrola studia:
  Půlsemestrální zkouška, projekt
Podmínky zápočtu:
  Nejsou