9600-0009/02 – Nekonvenční algoritmy a výpočty (NAV)

Garantující katedraIT4InnovationsKredity10
Garant předmětuprof. Ing. Ivan Zelinka, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Ivan Zelinka, Ph.D.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEI, USPUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
ZEL01 prof. Ing. Ivan Zelinka, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 2+0
kombinovaná Zkouška 10+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Po úspěšném absolvování kurzu bude mít absolvent interdisciplinární přehledové znalosti z oblasti nekonvenčních algoritmů a bude schopen aplikovat metody probírané v kurzu na reálné problémy. Absolvent kurzu by měl být schopen dalšího hlubšího samostudia v této problematice.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace

Anotace

Cílem předmětu je seznámení jeho posluchačů s problematikou nekonvenčních algoritmů, jejich biologicko – fyzikálním původem. V kurzu se budou probírat jednotlivé oblasti jejich původu, obvykle z přírodních komplexních systémů s důrazem na jejich matematicko-fyzikálně-algoritmický popis a následné realizace na PC. Předmět dodá posluchačům mezioborový pohled na problematiku nekonvenčních algoritmů, komplexních systémů a jejich dynamického chování. Absolvent získá přehled o moderních výpočetních postupech, umožňujících modelovat a simulovat jinak velmi složité a komplexní systémy (deterministický chaos, Thomova teorie katastrof, fraktální geometrie, hejnová inteligence, algoritmy kvantové mechaniky, buněčné automaty, ”physarium machines”, “self-organized criticality”,...). Rovněž se seznámí s evolučními výpočetními technikami a současnými trendy na poli EVT. Centrální dogma EVT podle Darwina a Mendela. Základní pojmy, výpočetní složitost a teoretické limity algoritmů, P a NP problémy. Vybrané stochastické algoritmy: metoda lokálního hledání, slepý algoritmus, horolezecký algoritmus, simulované žíhání. Vybrané stochastické algoritmy s evolučními prvky: simulované žíhání s elitismem, tabu search. Rojení částic (Particle swarm), rozptýlené hledání (Scatter Search), optimalizace mravenčích kolonií (Ant Colony Optimization) a další.

Povinná literatura:

• Zelinka I., Oplatková Z., Šeda M., Ošmera P., Včelař F., Evoluční výpočetní • techniky, principy a aplikace, BEN, 2008, Praha • Kvasnička V., Pospíchal J., Tiňo P., Evolučné algoritmy, STU Bralislava, ISBN • 80-227-1377-5, 2000 • Maurice Clerc. Particle Swarm Optimization, Wiley-ISTE, 2006. • Marco Dorigo, Thomas Stutzle. Ant Colony Optimization, The MIT Press, 2004. • Andries P. Engelbrecht, Fundamentals of Computational Swarm Intelligence, Wiley, 2006.

Doporučená literatura:

• Kenneth Price, Rainer M. Storn, Jouni A. Lampinen. Differential Evolution: A Practical Approach to Global Optimization, Springer, 2005. • Christine Solnon. Ant Colony Optimization and Constraint Programming, Wiley-ISTE, 2010. • Yang Xiao, Fei Hu. Bio-inspired Computing and Communication Networks, CRC, 2010.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Cílem předmětu je seznámení jeho posluchačů s problematikou nekonvenčních algoritmů, jejich biologicko – fyzikálním původem. V kurzu se budou probírat jednotlivé oblasti jejich původu, obvykle z přírodních komplexních systémů s důrazem na jejich matematicko-fyzikálně-algoritmický popis a následné realizace na PC. Předmět dodá posluchačům mezioborový pohled na problematiku nekonvenčních algoritmů, komplexních systémů a jejich dynamického chování. Absolvent získá přehled o moderních výpočetních postupech, umožňujících modelovat a simulovat jinak velmi složité a komplexní systémy (deterministický chaos, Thomova teorie katastrof, fraktální geometrie, hejnová inteligence, algoritmy kvantové mechaniky, buněčné automaty, ”physarium machines”, “self-organized criticality”,…). Rovněž se seznámí s evolučními výpočetními technikami a současnými trendy na poli EVT. Centrální dogma EVT podle Darwina a Mendela. Základní pojmy, výpočetní složitost a teoretické limity algoritmů, P a NP problémy. Vybrané stochastické algoritmy: metoda lokálního hledání, slepý algoritmus, horolezecký algoritmus, simulované žíhání. Vybrané stochastické algoritmy s evolučními prvky: simulované žíhání s elitismem, tabu search. Rojení částic (Particle swarm), rozptýlené hledání (Scatter Search), optimalizace mravenčích kolonií (Ant Colony Optimization) a další.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2015/2016 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (P0613D140021) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P0613D140021) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2020/2021 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (P0613D140021) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (P0613D140021) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný typu B stu. plán
2018/2019 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy P angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (P2658) Výpočetní vědy (2612V078) Výpočetní vědy K angličtina Ostrava povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku