Název:

Evoluční a nekonvenční hardware

Zkratka:EUD
Ak.rok:2012/2013
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
VTI-DR-4DVI4-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Ukončení:zkouška (ústní)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:390000
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:1000000
Garant:Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D., UPSY
Přednášející:Sekanina Lukáš, prof. 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 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.
Anotace:
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, celulární systémy, embryonální elektronika, DNA 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: 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. Kreativní evoluční návrh, kartézské genetické programování
  6. Evoluční návrh číslicových obvodů
  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. Nanotechnologie a molekulární elektronika
  12. DNA výpočty
  13. Aktuální trendy
Osnova ostatní - projekty, práce:
Studenti vypracují jeden projekt související s tematikou předmětu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.
Literatura referenční:
  1. 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
  2. Higuchi, T., Liu, Y., Yao, X.: Evolvable Hardware. Springer Verlag, 2006, ISBN: 0-387-24386-0
  3. Kvasnička, V., Pospíchal J., Tiňo P.: Evolučné algoritmy. Vydavatelství STU Bratislava, 2000, 215 s., ISBN 80-227-1377-5
  4. 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
  5. Sekanina, L.: Evolvable Components - From Theory to Hardware Implementations, Berlin, DE, Springer, 2003, 194 s., ISBN 3-540-40377-9
  6. Sipper, M.: Evolution of Parallel Cellular Machines - The Cellular Programming Approach. LNCS 1194, Springer, 1997, 198 s., ISBN 3-540-62613-1
Literatura studijní:
  1. 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
  2. Higuchi, T., Liu, Y., Yao, X.: Evolvable Hardware. Springer Verlag, 2006, ISBN: 0-387-24386-0
  3. Kvasnička, V., Pospíchal J., Tiňo P.: Evolučné algoritmy. Vydavatelství STU Bratislava, 2000, 215 s., ISBN 80-227-1377-5
  4. Mařík et al.: Umělá inteligence IV, Academia, 2003, 480 s., ISBN 80-200-1044-0
  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
Kontrolovaná výuka:
Vypracování a prezentace projektu na téma související s obsahem předmětu.