Detail předmětu
Evoluční a neurální hardware
EUD Ak. rok 2019/2020 letní semestr
Předmět představuje vybrané výpočetní modely a výpočetní systémy, které vznikají na průniku hardware a umělé inteligence jako reakce na neschopnost konvenčních počítačů efektivně řešit (jak z pohledu výkonnosti, tak i energetické náročnosti) některé důležité obtížné úlohy. Budou shrnuty relevantní teoretické modely, obvodové techniky a metody výpočetní inteligence inspirované v biologii. Zejména budou diskutovány tyto oblasti: evoluční návrh, vyvíjející se obvody, neurální hardware, DNA počítače a aproximativní počítání. Předmět je doplněn ukázkou typických aplikací.
Okruhy otázek k SDZ:
1. Výpočetní techniky inspirované v biologii (zdroje inspirace, adaptace, samoorganizace)
3. Genetické programování
5. Evoluční návrh analogových obvodů
8. Hluboké neuronové sítě
9. Obvodová realizace neuronových sítí
10. Adlemanův experiment, DNA počítače
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
Bodové hodnocení
- 100 bodů závěrečná zkouška
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 biologií inspirované výpočetní systémy, zejména evoluční a neurální hardware.
Pochopení vztahu mezi počítači (počítáním) a vybranými přírodními procesy.
Cíle předmětu
Porozumět principům vybraných biologií inspirovaných výpočetních technik a jejich využití zejména při návrhu, hardwarové implementaci a provozu výpočetních systémů.
Literatura studijní
- 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
- Reda S., Shafique M.: Approximate Circuits - Methodologies and CAD. Springer Nature, 2019, ISBN 978-3-319-99322-5
- 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
Osnova přednášek
- Úvod a motivace
- Výpočetní modely inspirované v biologii (zdroje inspirace, principy adaptace a samoorganizace)
- Aproximativní počítání a energetická účinnost
- Hardware a rekonfigurovatelná zařízení pro umělou inteligenci
- Evoluční návrh
- Kartézské genetické programování
- Evoluční návrh číslicových a analogových obvodů
- Problém škálovatelnosti evolučního návrhu obvodů a jeho řešení
- Výpočetní development, celulární automaty, L-systémy
- Hluboké neuronové sítě a jejich hardwarová implementace
- Aproximace v obvodových implementacích neuronových sítí
- DNA výpočty
- Moderní HW/SW platformy a aplikace
Kontrolovaná výuka
Vypracování a prezentace projektu.
Zařazení předmětu ve studijních plánech