Název:

Biologií inspirované počítače

Zkratka:BIN
Ak.rok:2009/2010
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI1.povinný
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM-volitelný
IT-MGR-2MGM.-volitelný
IT-MGR-2MIN-povinně volitelný - skupina I
IT-MGR-2MIN.-volitelný
IT-MGR-2MIS-volitelný
IT-MGR-2MIS.-volitelný
IT-MGR-2MMI-volitelný
IT-MGR-2MMM1.povinně volitelný - skupina N
IT-MGR-2MPS-volitelný
IT-MGR-2MPV1.povinně volitelný - skupina B
IT-MGR-2MSK-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:502001020
Garant:Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Přednášející:Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Cvičící:Bidlo Michal, 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 hardware, molekulární počítače a nanotechnologie. 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, inspirace v přírodě, počítání podle přírody
  2. Limity abstraktního a fyzického počítání
  3. Rekonfigurovatelná výpočetní zařízení
  4. Kreativní evoluční návrh
  5. Kartézské genetické programování
  6. Evoluční návrh číslicových obvodů 
  7. Evoluční návrh obvodů, extrémní prostředí
  8. Vyvíjející se obvody, aplikace
  9. Development - vývin
  10. Embryonální elektronika, celulární výpočetní platformy
  11. DNA výpočty
  12. Nanotechnologie a molekulární elektronika  
  13. Aktuální trendy
Osnova počítačových cvičení:
 
  1. Evoluční návrh kombinačních obvodů
  2. Virtuální rekonfigurovatelné obvody 
  3. Celulární automaty 
  4. Cell Matrix
Osnova ostatní - projekty, práce:
 Studenti vypracují projekt související s tematikou kurzu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.
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
  • 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
  • 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
  • Sipper, M.: Evolution of Parallel Cellular Machines - The Cellular Programming Approach. LNCS 1194, Springer, 1997, 198 s., ISBN 3-540-62613-1
Literatura studijní:
 
  • 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
  • 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
Průběžná kontrola studia:
  Půlsemestrální zkouška, projekt, úkoly z počítačového cvičení. Pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 23 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.
Podmínky zápočtu:
  Nejsou.