Seminar in cognitive science and artificial intelligence

Archív seminárov

Program na zimný semester 2011/2012

1. seminár

(Pondelok 17.10.2011 o 0:00)

Ing. Jakub Mažgut (Ústav aplikovanej informatiky, FIIT STU)

Using Dimensionality Reduction Method for Binary Data to Questionnaire Analysis

In this paper we introduce a modified version of existing dimensionality reduction method for binary data, weighted logistic principal component analysis (WLPCA). We propose to fit the basis vectors of the latent natural parameter subspace in a successive procedure instead of fitting them at ones, so the vectors will be sorted by an explanation power of the data in term of model likelihood. Based on our modified WLPCA model, we present a methodology for analyzing binary (true/false) questionnaires. The purpose of the methodology is to bring the authors of questionnaires a global overview of relationships between questions based on the correlations of binary answers. In the experiment we employ our proposed model to analyze psychiatric questionnaire, namely the Junior Temperament and Character Inventory (JTCI). The results suggest that our methodology can yield interesting relationships between questions and that our modified model is better suited for such an analysis as the existing versions of the logistic principal component analysis model.

2. seminár

(Pondelok 24.10.2011 o 0:00)

Ass. Prof. Michal Wierzchon, PhD. (Institute of Psychology, Jagiellonian University, Krakow) , domovská stránka

On the difference between conscious and unconscious processing – behavioral and computational approach

Distinguishing between conscious and unconscious processing is a fundamental challenge for the domain of consciousness studies. In multiple behavioral studies researchers vividly discuss whether participants are in fact aware of processed information. One of the reasons is that the level of consciousness can be measured in various ways, and different measures unfortunately often yield conflicting conclusions on the conscious availability of certain processes, knowledge, percepts, etc. The challenge of correctly identifying the most suitable measure thus appears substantial for all experimental studies on consciousness. Sensitive measure of awareness seems to be also critical for any computational model of consciousness that should differentiate between conscious and unconscious processing in the artificial system. The presentation will demonstrate and compare different objective and subjective measures of awareness in the context of implicit perception and implicit learning studies. The sensitivity of detecting the implicit knowledge as well as the range of states of consciousness captured by each scale will be discussed. The results of behavioral studies will be discussed in the context of their possible consequences for (selected) computational models of consciousness.

3. seminár

(Pondelok 07.11.2011 o 0:00)

Ing. Marek Bundzel, PhD. (Katedra kybernetiky a umelej inteligencie, FEI TU, Košice) , domovská stránka

Object Identification in Dynamic Images Based on the Memory-Prediction Theory of Brain Function

In 2004, Jeff Hawkins presented a memory-prediction theory of brain function, and later used it to create the Hierarchical Temporal Memory model. Several of the concepts described in the theory are applied here in a computer vision system for a mobile robot application. The aim was to produce a system enabling a mobile robot to explore its environment and recognize different types of objects without human supervision. The operator has means to assign names to the identified objects of interest. The system presented here works with time ordered sequences of images. It utilizes a tree structure of connected computational nodes similar to Hierarchical Temporal Memory and memorizes frequent sequences of events. The structure of the proposed system and the algorithms involved are explained. A brief survey of the existing algorithms applicable in the system is provided and future applications are outlined. Problems that can arise when the robot's velocity changes are listed, and a solution is proposed. The proposed system was tested on a sequence of images recorded by two parallel cameras moving in a real world environment. Results for mono- and stereo vision experiments are presented.

4. seminár

(Pondelok 14.11.2011 o 0:00)

Mgr. Pavel Petrovič, PhD. (Katedra aplikovanej informatiky FMFI UK) , domovská stránka

Timetable construction by means of an evolutionary algorithm

We present our research project that aims to build an automated tool that can assist in preparing academic timetables for faculty taking into account many constraints of teachers, rooms, courses, etc. The system is being integrated into an academic information system, and we will demonstrate the issues we had to cope with and the ways we've been tackling them.

5. seminár

(Pondelok 21.11.2011 o 0:00)

prof. Ing. Igor Mokriš, CSc. (Ústav informatiky SAV, Bratislava) , domovská stránka

Vyhľadávanie textových dokumentov a neurónové siete

Vystúpenie sa zaoberá modelmi a neurónovými sieťami, ktoré možno použiť na vyhľadávanie textových dokumentov v priestore webu. Zvolené modely využívajú hlavne VS model a neurónové siete, ktoré ho umožňujú realizovať. Použité neurónové siete sú dopredné neurónové siete, z ktorých sa uplatnili hlavne neurónové siete so šírením aktivácie a kaskádne neurónové siete. Z dôvodu veľkých rozmerov VS matice pre veľké kolekcie dokumentov je potrebné priestor dokumentov VS modelu redukovať. Na redukciu bola použitá metóda PCA, ktorá na získanie hlavných komponentov používa SVD. Výsledkom je LSI model priestoru dokumentov. Nakoľko výpočet SVD je výpočtovo náročný, na redukciu dimenzie priestoru textových dokumentov boli použité Hebbove neurónové siete s Oja pravidlom učenia a lineárna autoasociatívna neurónová sieť. V závere sa ukazujú možnosti vyhľadávania textových dokumentov na základe kontextových väzieb medzi kľúčovými slovami a dokumentmi.

6. seminár

(Pondelok 28.11.2011 o 0:00)

Ing. Ivana Budinská, PhD. (Ústav informatiky SAV, Bratislava) , domovská stránka

Metódy pre skupinové riadenie mobilných robotov

Mobilná robotika nachádza stále širšie uplatnenie vo viacerých oblastiach reálneho života. Medzi aplikácie, kde môžu mobilné roboty prispieť k ochrane ľudských životov, patrí humanitárne odmínovanie, prehľadávanie nebezpečných priestorov s cieľom nájsť zranených pri katastrofách a podobne. Jedným z prístupov na riešenie takýchto úloh mobilnej robotiky je uplatnenie princípov tzv. swarm robotiky na kooperatívne riadenie skupiny mobilných robotov. Cieľom je vytvoriť decentralizované riadenie kooperujúcich agentov, z ktorých každý sa vyznačuje určitým stupňom autonómie a inteligencie. Jednotlivé prvky skupiny zdieľajú znalosti o prostredí a spolupracujú na rozširovaní znalostnej bázy. Skupina agentov tak vykazujenové črty správania a inteligencie, ktoré sa nedajú nájsť u jednotlivých agentov.

7. seminár

(Pondelok 05.12.2011 o 0:00)

RNDr. Andy Lúčny, PhD (MicroStep-MIS, spol. s.r.o. a KAI FMFI UK) , domovská stránka

Impainting

Impainting zahŕňa techniky rekonštrukcie poškodeného obrazu. S ich pomocou je možné napríklad z počmáranej fotky urobiť fotku, ktorá vyzerá skoro tak dobre ako pôvodná - nepočmáraná. Táto, na prvý pohľad podružná úloha počítačového videnia je istým spôsobom zviazaná s jeho základnými otázkami: "Čo je to obraz?" a "Čo sa deje v našej mysli, keď sa na nejaký obraz dívame?"

8. seminár

(Pondelok 12.12.2011 o 0:00)

RNDr. Martin Takáč, PhD. (Centrum pre kognitívnu vedu, KAI FMFI UK) , domovská stránka

Was Chomsky right? A connectionist attempt to reconcile nativist and empiricist linguists by means of embodied cognition

I will present a connectionist model of sentence generation based on the novel idea that sentence meanings are represented in the brain as sequences of sensorimotor signals which are replayed during sentence generation. Our model can learn surface patterns in language as well as abstract word-ordering conventions. Experiments with the model show that it can learn the syntax, morphology and semantics of a target language and generalize well to unseen meanings/sentences. Conceptually, the network's use of rehearsed sequences of semantic signals is motivated by work in embodied cognition, which posits that the structure of semantic representations has its origin in the serial structure of sensorimotor processing. The rich sequential structure of the network's semantic inputs also allows it to incorporate certain Chomskyan ideas about innate syntactic knowledge and parameter-setting, as well as a more empiricist account of the acquisition of idiomatic syntactic constructions

9. seminár

(Pondelok 19.12.2011 o 0:00)

Mgr. Martin Čajági (Katedra aplikovanej informatiky FMFI UK) , domovská stránka

Analytické štúdium komplexných sietí

V súčasnosti sa komplexné siete študujú z rôznych hľadísk. Vo fyzike ako dynamické systémy, ktoré sa s časom menia, v informatike sa ich vlastnosti študujú z hľadiska vhodnosti pre šírenie signálov. Veľmi zaujímavá je otázka, ktorá spája obidva horeuvedené hľadiská - ako súvisí výsledná štruktúra sietí s lokálnymi dynamickými procesmi, ktoré v sieťach prebiehajú. Toto je možné študovať numericky, ale aj analyticky. V prednáške ukážeme ako možno dynamiku komplexných sietí popísať pomocou integro-diferenciálnych rovníc.

Program na letný semester 2011/2012

1. seminár

(Pondelok 13.02.2012 o 0:00)

Ing. Dávid Chalupa (FIIT STU v Bratislave)

Heuristiky pre farbenie riedkych grafov a ich pokrytie kompletnými podgrafmi

Greedy algoritmy sú stále účinné techniky pre odhadovanie počiatočných suboptimálnych riešení problémov. V prednáške ukážeme možnosti odhadovania chromatického čísla veľkých riedkych grafov pomocou greedy algoritmov a ich metaheuristických rozšírení. Pre pokrytie kompletnými podgrafmi (clique covering) ukážeme, že tzv. iterovaná greedy heuristika je veľmi vhodnou voľbou riešenia problému.

2. seminár

(Pondelok 20.02.2012 o 0:00)

Mgr. Michal Nánasi (Katedra informatiky FMFI UK) , domovská stránka

O dekódovaní skrytých markovových modelov

Hidden Markov models are traditionally decoded by the Viterbi algorithm which finds the highest probability state path in the model. In recent years, several limitations of the Viterbi decoding have been demonstrated, and new algorithms have been developed to address them. In this talk we propose a new efficient HMM decoding algorithm called the highest expected reward decoding (HERD). It is appropriate when we want to partition sequence into features and allow some tolerance in the placement of each feature boundary. We define our objective function in the terminology of gain functions, where the gain characterises the similarity between a predicted and the correct annotation. Then we seek the annotation with the highest expected gain where the expectation is taken over all annotations in the HMM. We demonstrate usefulness of our approach on jumping HMMs for recombination detection in viral genomes, where our algorithm predicts recombinations with higher accuracy than the Viterbi algorithm.

3. seminár

(Pondelok 27.02.2012 o 0:00)

Ing. Ladislav Clementis (Ústav aplikovanej informatiky, FIIT STU)

Námorná bitka ako ťažký problém pre neurónovú sieť

Dosková párová hra námorná bitka je známa záležitosť. Dve bojové polia, dvaja hráči, jeden víťaz. Môžeme ju rozdeliť do troch základných fáz - situácií (z pohľadu jedného hráča). Prvou fázou je prvotné rozmiestnenie vlastných lodí v bojisku. Druhou je streľba na územie nepriateľského bojiska so snahou zvýšiť pravdepodobnosť zásahu nepriateľskej lode. Treťou fázou je kompletné zničenie nepriateľskej lode. Každá z týchto fáz je osobitný problém a má mať svoju stratégiu, ak má byť efektívna. Táto práca sa zaoberá treťou fázou a jej netriviálnosťou vzhľadom na použitie neurónovej siete pri jej riešení.

4. seminár

(Pondelok 05.03.2012 o 0:00)

prof. Ing. Vladimír Kvasnička, DrSc. (Ústav aplikovanej informatiky, FIIT STU) , domovská stránka

Pohľad umelej inteligencie na kolektívnu pamäť

Práca študuje možnosti umelej inteligencie k hlbšiemu pochopeniu Halbwachsovej koncepcie „kolektívnej pamäti“ v sociálnych vedách, ktorá v súčasnosti patrí medzí často používaný prístup k interpretácii sociálnych javov a procesov. Ako určitý odraz tejto skutočnosti, koncepcia „kolektívnej pamäti“ sa v priebehu ostatných 10-15 rokov začala používať aj v umelej inteligencii ako efektívny prostriedok pre akceleráciu adaptívnych a evolučných procesov v multiagentových systémoch. Pri porovnaní významu koncepcie „kolektívnej pamäti“ v sociálnych vedách na jednej strane a v umelej inteligencii na druhej strane zistíme, že medzi nimi existuje mnoho spoločných vlastností, ktoré podstatne zjednodušujú a uľahčujú diskusiu ich vzájomnej interakcie a interpretácie. Predmetom tejto práce je pohľad umelej inteligencie na postavenie a význam koncepcie „kolektívnej pamäti“ v sociálnych vedách. Použitím pojmového aparátu teórie multiagentových systémov sme schopní pristúpiť k štúdiu koncepcie „kolektívnej pamäti“ v sociálnych vedách ako k fenoménu, ktorý emerguje v danom sociálnom systéme ako nová vlastnosť, ktorá je tvorená vznikom špeciálnej informácie umožňujúcej prekonávať medzigeneračné poznatkové bariéry a ktorá je vhodným prostriedkom k predikcii budúcich stavov systému na základe jeho histórie.

5. seminár

(Pondelok 12.03.2012 o 0:00)

doc. Ing.Ivan Sekaj, PhD. (Ústav riadenia a priemyselnej informatiky, FEI STU)

Paralelné evolučné algoritmy

Evolučné algoritmy sú schopné riešiť zložité optimalizačné a prehľadávacie úlohy z rôznych aplikačných domén. Pri praktických (technických, konštrukčných, návrhárskych, ekonomických atď.) úlohách však často narážame na problém neúnosnej výpočtovej zložitosti, resp. výpočtového času, prípadne na problém uviaznutia riešenia v lokálnom extréme. Potenciálnou možnosťou, ako týmto problémom čeliť je paralelizácia a reštrukturalizácia evolučných algoritmov. Príspevok pojednáva o možných architektúrach a konfiguráciách paralelných evolučných algoritmov a ich vybrané vlastnosti budú ilustrované na výsledkoch početných experimentov.

6. seminár

(Pondelok 19.03.2012 o 0:00)

Dr. Michael Zillich (ACIN Institute of Automation and Control, Vienna University of Technology) , domovská stránka

The cognitive systems approach in robotics

Robotics has been influenced by cognitive science from its early days on. After early attempts at autonomous robots based on symbolic AI proved unable to cope with the complexity and unpredictability of the real world, several strands of research reconsidered lessons to be learned from biological systems. This talk will give a short overview over the developmental or embodied perspective as well as the cognitive systems perspective in robotics, and discuss specific examples of robot learning for each of the above.

7. seminár

(Pondelok 26.03.2012 o 0:00)

Ing. Michal Bidlo, PhD (Ústav počítačových systémů, FIT VUT, Brno) , domovská stránka

Generování struktur pomocí celulárních automatů

Celulární automat jakožto matematický model představuje ve své základní podobě prostředek pro popis a simulaci chování komplexních diskrétních systémů. Vzhledem k jeho principům, inspirovaným původně biologickým vývinem mnohobuněčných organismů, je úspěšně využitelný pro studium různých forem umělého života, ale nasazení nachází i v řadě dalších odvětví, která s biologií primárně nesouvisí. Bylo dokázáno, že kromě samotných postupů, realizovaných vývojem celulárního automatu, je možné zavést různá rozšíření dovolující pracovat i s objekty mimo vlastní entity celulárního automatu. Nový koncept tzv. generativního celulárního automatu byl úspěšně demonstrován na několika modifikacích původního modelu, zejména z oblasti návrhu číslicových obvodů. Jeho smyslem je zavedení dodatečné informace/akce k jednotlivým buňkám automatu, které jsou pak schopny generovat externí objekty v průběhu jeho vývoje za účelem návrhu struktury s danými vlastnostmi. Příspěvek shrnuje výsledky evoluce generativních celulárních automatů aplikovaných pro návrh obvodů na úrovni hradel, prezentuje srovnání různých přístupů a diskutuje výhody a problémy tohoto konceptu v návaznosti na možnosti dalších aplikací.

8. seminár

(Pondelok 02.04.2012 o 0:00)

prof. Ing. Štefan Kozák, PhD. a Ing. Juraj Števek, PhD (Ústav riadenia a priemyselnej informatiky FEI STU)

Hybridné inteligentné systémy v riadení

Práca sa venuje modelovaniu nelineárnych systémov. Práca opisuje nový prístup viacbodovej linearizácie pre účely prediktívneho riadenia. Prezentovaná metóda je odvodená z teórie umelých neurónových sieti a využíva dobré vlastnosti neurónovej siete s ortogonálnymi aktivačnými funkciami (OAF-NN). Navrhnutý linearizačný prístup bol implementovaný vo forme Matlab toolbox-u. Navrhnutá aproximačná metóda sa vyznačuje rýchlym trénovaním a poskytuje široké použitie pre systémy automobilového priemyslu, zdravotníctva, silnoprúdovej elektroniky a pod.. Práca sa tiež venuje technike Explicit-MPC (EMPC), ktorá sa vyznačuje vysokou kvalitou riadenia a jednoduchosťou implementácie. EMPC, vďaka spomenutým vlastnostiam, dáva sľubný smer vývoja algoritmov riadenia pre vnorené systémy (embedded systems).

9. seminár

(Pondelok 16.04.2012 o 0:00)

RNDr. Kristína Rebrová (Katedra aplikovanej informatiky, FMFI UK)

Ukotvenie významov slov v senzomotorickej kognícii: konekcionistický prístup

Ukotvenie významov slov v senzomotorickej kognícii: konekcionistický prístup Problematika ukotvenia jazyka pre akcie je jednou z aktuálnych tém na v kognitívnej robotike. Nedávne objavy v neuropsychológii a kognitívnej lingvistike poukazujú na to, že jazyk nemožno oddeliť od vnímania a konania. Teórie stelesnenej kognície predpokladajú, že pri snahe porozumieť pozorovanému deju dochádza ku motorickej rezonancii – čiastočnej aktivácii neurálnych okruhov používaných pri aktívnej percepcii a akcii. Je možné, že tento fenomén predstavuje mentálnu simuláciu zabezpečujúcu vnímanie, porozumenie, usudzovanie či plánovanie. Empirické štúdie potvrdili, že k motorickej rezonancií dochádza aj v prípade porozumenia prirodzenému jazyku. V prednáške predstavíme základy modelu akvizície zjednodušeného jazyka pre simulovaného robotického agenta (iCub). Cieľom modelu je umožniť agentovi naučiť sa vykonávať a pomenovávať jednoduché akcie rukami, a na základe princípu motorickej rezonancie pomenovávať nielen to, čo práve vykonáva, ale aj to čo práve pozoruje. Prepojením percepcie, akcie a jazyka, vznikne mechanizmus, ktorý agentovi umožní taktiež akcie vykonávať na základe verbálneho pokynu.

10. seminár

(Pondelok 23.04.2012 o 0:00)

Mgr. Ľudovít Malinovský (Katedra aplikovanej informatiky, FMFI UK)

Modelovanie biologicko-kultúrnej koevolúcie jazyka a teórie mysle

Predstavíme model vzniku komunikačného kódu v multiagentovom prostredí, v ktorom je základná jazyková hra rozšírená o tretieho účastníka, ktorý vidí ich komunikáciu a má možnosť na základe nej konať proti koalícii hovorcu a poslucháča. Dvaja komunikujúci spojenci sa tak snažia dohodnúť a zároveň ukryť komunikáciu pred nepriateľom. Z hľadiska prenosu informácie ide o situáciu podobnú steganografii. Z hľadiska kognitívnej vedy si agent musí vytvárať teóriu mysle oboch spoluhráčov a vyhodnocovať pravdivosť a skrytý zmysel komunikácie podľa konkrétnej situácie. Porovnáme dynamiku takéhoto modelu s klasickým systémom s čisto koordinačnou interakciou dvoch agentov a zhodnotíme hypotézu, že takýto systém povedie ku komunikačnému kódu s vlastnosťami viac podobnými ľudskej reči, ako dôveryhodnosť napriek cenovej úspornosti, významová mnohoúrovňovosť a konštantná zmena.

11. seminár

(Pondelok 14.05.2012 o 0:00)

doc. Ing. Ladislav Hluchý, PhD (Ústav informatiky SAV, Bratislava) , domovská stránka

Generická a modulárna agentová architektúra na simulovanie ľudského správania v multiagentových systémoch

V rámci projektu EUSAS, ktorý je zameraný na asymetrické bezpečnostné hrozby v mestskom prostredí s cieľom vytvoriť integrovaný systém pre realistické modelovanie ľudského správania, sme navrhli a implementovali generickú a modulárnu architektúru agentov, ktorí v simulačnom systéme reprezentujú ľudí. Agenti môžu predstavovať členov davu, ale aj príslušníkov bezpečnostných zložiek, ktorí majú tento (potenciálne agresívny) dav zvládnuť. Vnútorné moduly agentov obsahujú vzorce správania (behaviour patterns), rôzne typy motívov (emócie ako hnev a strach, telesné potreby ako smäd a hlad, cieľavedomé rozhodnutia atď.), ktoré aktivujú príslušné vzorce správania, ale aj pomocné funkcie, napríklad detailné zaznamenávanie vnútorného stavu agenta počas simulácie do databázy na dodatočnú analýzu pomocou špeciálnych techník (napríklad metódou šírenia aktivácie či metódami analýzy sociálnych sietí). Našu agentovú architektúru sme realizovali v programovacom jazyku JAVA rozšírením existujúceho simulačného systému MASON, čím vznikol univerzálny agentový simulačný komponent ABS (Agent-Based Simulator).