Przeskocz do głównej zawartości



Katedra Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej
Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska
44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18A
tel. +48 32 2371204   fax. +48 32 2371282

Strona główna
Przedmioty
Pliki do pobrania
Kontakt
  

Skip Navigation Links
Struktura Katedry
Oferta współpracy
LaboratoriaExpand Laboratoria
Nasi absolwenci
Wydarzenia
PracownicyExpand Pracownicy

Dydaktyka
Skip Navigation Links
Prace dyplomowe
Projekty inżynierskie
Specjalności
Przedmioty
Pliki do pobrania
Podręczniki i skrypty
Praktyki studenckie
Koła naukoweExpand Koła naukowe

Działalność
naukowa
Skip Navigation Links
Profil naukowy
Przykłady badańExpand Przykłady badań
Projekty badawcze
Rozprawy doktorskie
Konferencje naukowe

<maj 2022>
PnWtŚrCzPtSoN
2526272829301
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
303112345

Biomimetyczne algorytmy sterowania i optymalizacji

Kierunek: Automatyka i Robotyka
Specjalność: Modelowanie układów i procesów (AB3)
Rodzaj studiów i semestr:
stacjonarne II st., sem. II
Punkty ECTS:
2
Prowadzący: dr hab. inż. Witold Beluch


Opis przedmiotu

Algorytmy biomimetyczne to takie, dla których inspiracją są zjawiska zachodzące w naturze, w szczególności dotyczące świata zwierząt. Wiele obserwowanych zjawisk i zachowań ma na celu jak najlepsze przystosowywane organizmów żywych do (nieustannie zmieniającego się) środowiska. Procesy ewolucji naturalnej, obserwacje roju ptaków, zachowań mrówek, ławic ryb czy też badania nad układem odpornościowym ssaków doprowadziły do powstania różnorodnych algorytmów, mających szerokie zastosowanie tam, gdzie inne, „klasyczne” metody zawodzą. Dziać się może tak w przypadku, gdy nie jest znana analityczna metoda rozwiązania danego zadania, lub gdy co prawda wiemy, jak zadanie rozwiązać, to jednak koszt (zazwyczaj po prostu czas) takich poszukiwać jest bardzo duży. Przykładem zagadnienia, dla którego koszt obliczeniowy rośnie w sposób wykładniczy, jest zadanie komiwojażera (należące do klasy tzw. problemów NP-trudnych), w którym liczba możliwych rozwiązań dla n miast jest równa (n-1)!/2.

Poszukiwane są zatem algorytmy, które nie dokonują wyczerpującego przeszukiwania przestrzeni rozwiązań a dające zadowalające rozwiązania problemu w rozsądnym czasie. „Ojciec” algorytmów genetycznych i ewolucyjnych Jon Holland (1929-2015) twierdził, iż: „W rozwiązywaniu problemów, w których występuje reprodukcja i konkurowanie o ograniczone zasoby, żywe organizmy stanowią najlepszy wzór, wykazując elastyczność, która powinna zawstydzić najlepsze programy komputerowe”. W ramach przedmiotu przedstawionych będzie szereg algorytmów inspirowanych biologicznie (i nie tylko), które nowoczesnemu inżynierowi mogą posłużyć do rozwiązywania skomplikowanych zagadnień, w tym problemów sterowania i optymalizacji. Przedstawione w ramach wykładu i przetestowane w ramach zajęć laboratoryjnych będą zagadnienia związane z: - algorytmami genetycznymi i ewolucyjnymi (nawiązanie do naturalnej ewolucji); - algorytmami rojowymi (nawiązanie do stadnych zachowań zwierząt);
- algorytmami mrówkowymi (nawiązanie do zdolności tych organizmów do znajdowania najkrótszej drogi do pożywienia);
- sztucznymi systemami immunologicznymi (nawiązanie do ludzkiego systemu odpornościowego)
- sztucznymi sieciami neuronowymi (nawiązanie do działania układu nerwowego człowieka);
- systemami rozmytymi oraz sterownikami rozmytymi i rozmyto-neuronowymi (nawiązanie do ludzkiego sposobu myślenia);
- innymi algorytmami inspirowanymi biologicznie.


Program przedmiotu

  • wykład: 15 godzin w semestrze
  • laboratorium: 15 godzin w semestrze

Warunki zaliczenia

  • Zaliczenie na ocenę pozytywną laboratorium (warunki podaje prowadzący na zajęciach)
  • Egzamin z wykładu.

OCENA KOŃCOWA: O=0.65+0.35C

E - ocena z egzaminu (musi być pozytywna) C - ocena z ćwiczeń


Tematyka wykładów

  • Wprowadzenie do algorytmów biomimetycznych. Zagadnienia optymalizacji i sterowania.

  • Algorytmy genetyczne i ewolucyjne.

  • Algorytmy rojowe.

  • Sztuczne systemy immunologiczne.

  • Sztuczne sieci neuronowe.

  • Zbiory rozmyte i logika rozmyta. Sterowniki rozmyte i rozmyto-neuronowe.

  • Algorytmy hybrydowe.

  • Inne algorytmy biomimetyczne.


Tematyka laboratoriów

  • Algorytmy ewolucyjne.

  • Sztuczne sieci neuronowe.

  • Sterowanie rozmyte.

  • Inne algorytmy biomimetyczne.


Literatura

  • L. Rutkowski, Metody i techniki sztucznej inteligencji, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa, 2006.
  • Z. Michalewicz, D. B. Fogel, Jak to rozwiązać, czyli nowoczesna heurystyka, WNT, Warszawa, 2006.
  • J. Arabas, Wykłady z algorytmów ewolucyjnych, WNT, Warszawa, 2001.
  • T. Kaczorek i inni: Podstawy teorii sterowania, WNT, 2005.
  • J. Kusiak, A. Danielewska-Tułecka, P. Oprocha, Optymalizacja: wybrane metody z przykładami zastosowań, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009.


 

           webadmin


© Copyright MiIO. Wszelkie prawa zastrzeżone. Wszelkie materiały tekstowe, zdjęciowe, graficzne, dźwiękowe, filmowe zamieszczone na stronach są prawnie chronione i stanowią własność intelektualną MiIO.
Kopiowanie dla celów komercyjnych, dystrybucja, modyfikacja oraz publikacja, bez pisemnej zgody Kierownika Katedry Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej są zabronione.

Zasady wykorzystywania „ciasteczek” (ang. cookies) w serwisach internetowych Politechniki Śląskiej