Website
Modulhandbuch

Modul CS4337-KP12

Bio-Inspired Computing (BioInCo)

Dauer:


1 Semester
Angebotsturnus:


Jedes Sommersemester
Leistungspunkte:


12
Studiengang, Fachgebiet und Fachsemester:
  • Master Artificial Intelligence 2023 (Pflicht), Künstliche Intelligenz, 1. oder 2. Fachsemester
Lehrveranstaltungen:
  • CS4332-P: Machine Learning Lab (Praktikum, 2 SWS)
  • RO5202-V: Collective Robotics (Vorlesung, 2 SWS)
  • CS1800-V: Einführung in Web und Data Science (Vorlesung, 2 SWS)
  • RO5700-V: Evolutionary Robotics (Vorlesung, 2 SWS)
Workload:
  • 240 Stunden Selbststudium
  • 90 Stunden E-Learning
  • 30 Stunden Eigenständige Projektarbeit
Lehrinhalte:
  • Einführung in Web und Data Science: Klassifikation, Regression, Vorhersage: Perceptrons, mehrschichtige Perceptrons und Deep Learning / Statistische Grundlagen: Stichprobenziehung, Schätzer, Verteilung, Dichte, kumulative Verteilung, Skalen: Nominal-, Ordinal-, Intervall- und Verhältnisskalen, Hypothesentests, Konfidenzintervalle / Stochastische Grundlagen, Wahrscheinlichkeiten, Bayessche Netze zur Spezifikation diskreter Verteilungen, Abfragen, Algorithmen zur Beantwortung von Abfragen, Lernverfahren für Bayessche Netze / Zeitreihenanalyse: Autoregression, Integration, gleitender Durchschnitt (ARIMA), ordinale Muster, Permutationsentropie-Merkmale, dynamische Bayessche Netze und zugehörige maschinelle Lernverfahren / Induktives Lernen: Versionsraum, Informationstheorie, Entscheidungsbäume, Regellernen / Ensemble-Methoden, Bagging, Boosting, Random Forests / Automatisiertes maschinelles Lernen / Clustering, k-means, Variationsanalyse (ANOVA), T-Test, Inter-Cluster-Variation, Intra-Cluster-Variation, F-Statistik, Bonferroni-Korrektur, MANOVA.
  • Evolutionäre Robotik: Biologische Grundlagen der natürlichen Evolution / Evolutionäre Berechnung und Optimierung: Kodierung, Suchräume, genetische Operatoren / Durchführung von Evolutionsexperimenten mit mobilen Robotern in Hardware und in der Simulation / Robotersimulationen und die Realitätslücke / Konzepte des reaktiven Verhaltens und wie man darüber hinausgeht / Erklärung der evolutionären Dynamik im Sinne der nichtlinearen Dynamik / Heuristischer und empirischer Ansatz in Roboterexperimenten / Modulare Robotik für die Evolution von Robotermorphologien / Intensive Diskussion des Stands der Technik, wie z.B. Überbrückung der Realitätslücke, Neuheitensuche, MAP-Eliten, etc.
  • Kollektive Robotik: Selbstorganisation und Rückkopplungsschleifen in Systemen / Grundlagen des Schwarmverhaltens, Schwarmrobotik und verhaltensbasierte Robotik / Roboterschwärme zu Lande, zu Wasser und in der Luft / Selbstorganisierte Koordination von Robotern, autonome Zuweisung von Aufgaben und Rollen, Online-Verteilung von Aufgaben / Kollektives Verhalten begrenzt durch lokale Informationen, repräsentative Stichproben / Synchronisation, Schätzung der Gruppengröße, mathematische Modellierung, Mikro-Makro-Problem, Zufallsgraphen / Kollektive Entscheidungsfindung, Urnenmodelle, Meinungsdynamik, Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit / Biohybride Robotik: Tiere und Roboter, Pflanzen und Roboter, Cyborgs
  • Labor Maschinelles Lernen: Methoden und Algorithmen zur Visualisierung, Analyse und Generierung medizinischer Bilddaten, einschließlich aktueller Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der medizinischen Bildverarbeitung / Grundlagen der medizinischen Bildverarbeitung - Visualisierung und Vorverarbeitung von Bildern / Techniken der Bilddatenanreicherung / Grundlagen konnektionistischer Netze in der medizinischen Bildverarbeitung / Faltungsnetze und Deep Learning in der medizinischen Bildverarbeitung / U-Netze und generative adversarial networks (GANs) zur Generierung medizinischer Bilddaten / Generative Modelle für die medizinische Bildverarbeitung
Qualifikationsziele/Kompetenzen:
  • Für alle in den Kursinhalten unter den Gliederungspunkten aufgeführten Themen können die Studierenden die zentralen Ideen benennen, die jeweils relevanten Begriffe definieren und die Funktionsweise der zugehörigen Algorithmen anhand von Anwendungsbeispielen erklären.
Vergabe von Leistungspunkten und Benotung durch:
  • Portfolio-Prüfung
Modulverantwortlicher:
Lehrende:
Literatur:
  • S. Nolfi, D. Floreano: Evolutionary Robotics - MIT Press, 2001
  • H. Hamann: Swarm Robotics: A Formal Approach - Springer, 2018
  • M.P. Deisenroth, A.A. Faisal, C.S. Ong: Mathematic of Machine Learning - Cambridge University Press, 2020
  • S.J. Russell, P. Norvig: Artificial Intelligence: A Modern Approach - 4th Ed., Pearson, 2020
  • M. Kaptein, E. van den Heuvel: Statistics for Data Scientists: An Introduction to Probability, Statistics, and Data Analysis - Springer, 2022
Sprache:
  • Wird nur auf Englisch angeboten
Bemerkungen:

Zulassungsvoraussetzungen zur Belegung des Moduls:
- Keine

Zulassungsvoraussetzungen zur Teilnahme an Modul-Prüfung(en):
- 50% der Punkte des Online-Quiz

Modulprüfung(en):
CS4337-L1: Portfolioprüfung Bio-Inspired Computing mit insgesamt 100 Punkten, wie folgt aufgeteilt:
- 50 Punkte für einen E-Test (mündlich oder schriftlich)
- 50 Punkte für eine Projektpräsentation


(Anteil Technische Informatik an Collective Robotics ist 100%)
(Anteil Technische Informatik an Evolutionary Robotics ist 100%)
(Anteil Institut für Softwaretechnik und Programmiersprache an Einführung in Web und Data Science ist 50%)
(Anteil Institut für Medizinische Informatik an Einführung in Web und Data Science ist 50%)
(Anteil Institut für Softwaretechnik und Programmiersprachen an P ist 100%)

Letzte Änderung:
9.4.2024