Bi7447 Naturální algoritmy

Přírodovědecká fakulta
jaro 2009
Rozsah
3/0/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. Ing. Jiří Holčík, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ladislav Dušek, Ph.D.
RECETOX – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Ing. Jiří Holčík, CSc.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět poskytne studentům informace o algoritmech řešení úloh (optimalizačních, klasifikačních, …) inspirovaných činností živých organismů. Budou vysvětleny základní i pokročilé principy genetických algoritmů, genetického programování a klasifikace. Dále se bude předmět zabývat evolučními a celulárními systémy, algoritmy využívající strategií imunitního systému a principy molekulárních výpočtů. Studenti po absolvování kurzu budou schopni poučeně vyžít jednotlivé algoritmy pro řešení úloh daných vlastností.
Osnova
  • 1. Definice a atributy života, složitost, sebeorganizace, adaptivita, přenos informace. Umělé systémy inspirované živými organismy – fylogenetické, ontogenetické a epigenetické systémy. 2. Fylogenetické systémy. Základy genetiky. 3. Genetické algoritmy - optimalizační úlohy, definice GA, jednoduchý GA; matematické základy – věta o schématech, implicitní paralelismus, minimální klamný problém, Hammingova bariéra. 4. Základní genetické operátory - kódování, transformace funkce vhodnosti, reprodukce, křížení. 5. GA pro parametry s reálnými hodnotami, stochastické GA. 6. Pokročilé genetické operátory a techniky – diploidní GA, dominance, maskování, inverze. 7. Rekonfigurační operátory, pohlavní diferenciace, nika. 8. Genetické programování. Genetické klasifikátory. 9. Evoluční systémy – evoluční strategie. 10. Evoluční systémy – evoluční programování. 11. Ontogenetické systémy – vývoj organismu, celulární automaty, mravenčí algoritmy. 12. Epigenetické systémy – principy biologické imunity – prvky IS, afinita a její vývoj, paměť IS, tolerance, intracelulární patogeny. 13. Umělý imunitní systém. 14. Molekulární výpočty, výpočty pomocí DNA.
Literatura
  • KVASNIČKA V., POSPÍCHAL J., TIŇO P. Evolučné algoritmy. Bratislava, STU 2000.
  • Evolutionary Computation. The Fosil Record. FOGEL D.B. (ed.) New York, IEEE Press 1998.
  • HOLČÍK J. STRASZECKA E. Bionika. [VŠ skripta], Brno, ÚBMI FEI VUT v Brně 1999.
  • PAUN G., ROZENBERG G., SALOMAA A. DNA Computing. New Computing Paradigma. Berlin, Springer Verlag 1998
  • GOLDBERG D.E. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning. Reading, Addison-Wesley Publ. Comp 1989
  • HOLLAND J.H. Adaptation in Natural and Artificial Systems. Cambridge, MIT Press 1993.
  • Artificial Immune Systems and Their Application. D. DASGUPTA (ed.), Berlin, Springer Verlag 1998.
Metody hodnocení
ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2011 - akreditace, jaro 2010, jaro 2011.