Seminar in cognitive science and artificial intelligence

Archív seminárov

Program na zimný semester 2012/2013

1. seminár

(Pondelok 01.10.2012 o 0:00)

doc. PhDr. Ján Šefránek, CSc. (Katedra aplikovanej informatiky FMFI UK) , domovská stránka

Semantics of distinguishing criteria: from subjective to intersubjective meanings

We are aiming to build cognitive semantics over a first person perspective. Our goal is to specify meanings connected to cognitive agents, rooted in their experience and separable from language, covering a wide spectrum of cognitions ranging from living organisms (animals, pre-verbal children and adult humans) to artificial agents and covering a broad, continuous, spectrum of meanings. Regarding the used method, the first person perspective enables a kind of grounding of meanings in cognitions. An ability of cognitive agents to distinguish is a starting point of our approach, distinguishing criteria and schemata are the basic semantic constructs. The resulting construction is based on a projection of the environment into a cluster of current percepts and a similarity function on percepts. Situation schemata, more sophisticated similarity functions, event schemata and distinguishing criteria are built over that basis. Inference rules and action rules are components of our semantics. An interesting property of the proposed semantics is that it enables coexistence of subjective and intersubjective meanings. Subjective (first person perspective) meanings are primary, and we have shown the way from them to collectively accepted (third person perspective) meanings via observable behaviour and feedback about success/failure of actions. An abductive reasoning is an important tool on that way. A construct of an instrument, which represents a measure for using intersubjective meanings, is introduced. The instrument serves as a tool for an inclusion of sophisticated meanings, e.g. of scientific constructs, into our framework.

2. seminár

(Pondelok 08.10.2012 o 0:00)

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

Použitie princípu kolektívnej pamäti pre akceleráciu adaptačného procesu v evolučných algoritmoch

Pôvodná verzia jednoduchého optimalizačného algoritmu HCwL (Hill-Climbing with Learning), ktorá obsahuje pravdepodobnostný vektor, ktorého komponenty špecifikujú výskyt "jednotiek" v riešení, je zmodifikovaná tak, že je použiteľná pre úlohu obchodného cestujúceho (TSP). Použitie princípu kolektívnej pamäti realizovanej pomocou pravdepodobnostného vektora podstatne akceleruje nájdenie suboptimálneho riešenia TSP.

3. seminár

(Pondelok 15.10.2012 o 0:00)

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

A SRN-model of neighbourhood density effect in child vocabulary

Children's early vocabularies contain words that sound similar to many other words outside their vocabulary (i.e. come from high "neighbourhood density" - ND areas); normally developing children later also acquire words from low-density areas, while failure to do so indicates a developmental problem. This effect has a useful diagnostic value for early detection (and remedy) of language development impairments. I will present a simple connectionist model of word learning that reproduces the ND effect and try to come up with an explanation of the effect.

4. seminár

(Pondelok 22.10.2012 o 0:00)

Ing. Mgr. Peter Koncz (Katedra kybernetiky a umelej inteligencie FEI TU Košice) , domovská stránka

Aspektovo orientovaná analýza sentimentu

On-line hodnotenia predstavujú významný zdroj informácií, ktorého využitie je však komplikované ich textovým charakterom. Metódy aspektovo orientovanej analýzy sentimentu umožňujú automatickú kvantifikáciu subjektívneho obsahu textu na úrovni jednotlivých aspektov hodnotenia. Číselné vyjadrenie hodnotenia môže byť následne využité širokou škálou aplikácií. V rámci prednášky budú prezentované aktuálne prístupy k aspektovo orientovanej analýze sentimentu, ktorú je možné realizovať v dvoch vzájomne súvisiacich krokoch. Prvým je identifikácia častí textu, relevantných vzhľadom k aspektom hodnotenia. Druhým je analýza sentimentu, identifikujúca orientáciu a intenzitu hodnotenia. Metódy analýzy sentimentu budú popisované vzhľadom k ich dvom skupinám, ktorými sú endogénne metódy, založené predovšetkým na metódach strojového učenia a exogénne metódy, založené na využívaní externých zdrojov znalostí. V tejto časti prednášky bude popísaný aj doposiaľ realizovaný výskum v rámci slovenského jazykového prostredia a v rámci Technickej univerzity v Košiciach. V nadväznosti na popis aktuálneho stavu výskumu budú popísané výskumné výzvy v daných oblastiach. Záver prednášky bude venovaný odporúčaniam pri tvorbe systémov využívajúcich uvedené metódy.

5. seminár

(Pondelok 29.10.2012 o 0:00)

Ing. Wanda Benešová, PhD. (FEI STU v Bratislave) , domovská stránka

Vizuálne metódy detekcie a rozpoznávania planárnych objektov

Na detekciu a rozpoznávanie objektov vizuálnymi metódami sa používajú metódy založené na segmentácii, prípadne na kĺzavom okienku alebo pod. Moderné prístupy vychádzajú z detekcie významných kľúčových bodov v obraze a používajú sofistikovaný opis lokálneho okolia detekovaného bodu pre vytvorenie vektora deskriptora. Medzi najznámejšie patria detektory a/alebo deskriptory známe pod skrátenými názvami SIFT, SURF, DAISY, ORB atd., prípadne tiež napríklad tzv. sémantické textony. Kľúčovou zostáva požiadavka rotačnej a škálovej invariantnosti detekcie. Pre riešenie tohoto problému existuje niekoľko prístupov. V rámci tejto prednášky budú analyzované publikované prístupy a bude predstavený nová metóda založená na geometrickom sporiadaní párov detekovaných bodov a ich hlasovaní v Houghovom priestore.

6. seminár

(Pondelok 05.11.2012 o 0:00)

RNDr. Martin Homola, PhD. (KAI FMFI UK) , domovská stránka

Contextualized Knowledge Repository

The growth of the Semantic Web, a space where heterogeneous and contradicting knowledge sources coexist and are often combined, demands for effective methods to consider also the context within which the knowledge sources are intended to be valid. Contextualized Knowledge Repository (CKR) is a novel representation framework grounded in the well studied AI theories of context, whose aim is to bring the advantages of contextual representation to the Semantic Web. In this talk we will give an overview of the CKR framework, from its theoretical foundations to applications and practical evaluation.

7. seminár

(Pondelok 12.11.2012 o 0:00)

Doc. RNDr. Mária Lucká, PhD (Ústav informatiky a softvérového inžinierstva FIIT STU Bratislava a Katedra matematiky a informatiky, Pedagogická fakulta, Trnavská univerzita) , domovská stránka

Ant-colony optimization algorithm

Optimalizačná metóda ACO (Ant Colony Optimization) patrí k efektívnym optimalizačným metódam, ktoré majú svoj vzor v napodobňovani správania živých organizmov. V súčasnosti má mnohé varianty a desiatky aplikácií, ktoré vyžadujú nájdenie riešenia v reálnom čase a pritom patria do triedy NP-úplných problémov. Témou prednášky bude načrtnúť podstatu metódy ACO, spomenúť najdôležitejšie aplikácie a prezentovať možnosti a modely paralelného výpočtu ACO.

8. seminár

(Pondelok 19.11.2012 o 0:00)

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

Ontlógie a zdieľanie znalostí

Ontológie sa používajú na reprezentáciu a formalizáciu znalostí. Veľký význam zohrávajú pri budovaní sémantického webu. V rámci prednášky bude pojem „ontológia“ predstavený v historickom a filozofickom kontexte. V súvislosti so súčasným pohľadom na vytvárane a využívanie ontológií, odprezentujem najznámejšie metodológie na tvorbu ontológií, prehľad jazykov na používaných na reprezentáciu znalostí a na tvorbu ontológií (XML, RDF, DAML, OWL) a prestavím niektoré známe ontologické editory (Protégé, KAON, OntoBuilder, ....). V závere ukážem niekoľko príkladov použitia ontológií pre kognitívne vedy.

9. seminár

(Pondelok 26.11.2012 o 0:00)

Mgr. Michal Čertický (KAI FMFI UK) , domovská stránka

Learning Action Models with Online Algorithm 3SG (+ info about StarCraft tournament)

Action model, as a logic-based representation of action's effects and preconditions, constitutes an essential requirement for planning and intelligent behaviour. Hand-writing these models, especially in complex domains, is often a time consuming and error-prone task. Alternative approach is letting the agents learn action models from their own observations. We introduce a novel action learning algorithm called 3SG, and present the first experimental results (using real-world robots of the SyRoTek platform and simulated agents in the action game Unreal Tournament 2004). Unlike many of available alternatives, 3SG produces probabilistic action models with conditional effects, and deals with action failures, sensoric noise and incomplete observations. The main difference however is, that 3SG is an online algorithm, which makes it is rather fast (polynomial in the size of the input), but potentially less precise.

10. seminár

(Pondelok 03.12.2012 o 0:00)

doc. Ing. Igor Farkaš, PhD. (Centrum pre kognitívnu vedu, KAI FMFI UK) , domovská stránka

Continuous reinforcement learning in cognitive robotics

Reinforcement learning (RL) is a machine approach to solving various tasks, an agent can be exposed to during its interaction with an environment. Originally, RL formalism has been developed for discrete state spaces. The continuous version of RL is applicable to continuous state (and action) spaces and lends itself to generalization that allows to apply agent's learned knowledge in novel circumstances. This can be naturally exploited in developmental cognitive robotics, a progressive research area that aims at bottom-up building autonomous learning agents. In the talk I will introduce the recently proposed CACLA algorithm (Continuous Actor-Critic Learning Automaton), and its functioning will be illustrated in case of learning various sensorimotor tasks, such as object-directed actions (including grasping an object) and fencing defence. The presentation will refer to recently defended master theses, where the iCub robotic simulator has been used.

11. seminár

(Pondelok 10.12.2012 o 0:00)

RNDr. Martin Baláž (KAI FMFI UK) , domovská stránka

Argumentation in knowledge representation development

Argumentácia je process, v ktorom dosahujeme závery pomocou logického uvažovania. Pokrýva viacero vedných oblastí, my sa počas prezentácie zameriame na aplikáciu argumentácie v oblasti umelej inteligencie. Naznačíme, ako sa v multi-agentových systémoch využívajú argumentačné formalizmy na reprezentáciu poznatkov, ktoré sú neúplné a nekonzistentné.

12. seminár

(Pondelok 17.12.2012 o 0:00)

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

O predikcii počasia z historických máp pomocou neurónových sietí

Predikcia počasia z lokálnych dát ja starou témou. Použitie viacvrstvového perceptrónu je tiež starou témou. Prednáška naznačí renesanciu týchto starých tém, a výzvy ktoré stále ponúkajú. Predstavíme meteo projekt TUKE pre lokálnu predikciu teplotného profilu dňa. Témy: zber dát, výber premenných, modulárny prediktor, prezentácia dát, archivácia a distribúcia dát. Ak zvýši čas, spomeniem prechod od dopredných sietí k rekurentným sieťam v kontexte nášho výskumu stochastickej aktualizácie váh.

Program na letný semester 2012/2013

1. seminár

(Pondelok 25.02.2013 o 0:00)

Mgr. Ing. Roman Rosipal, PhD. (Ústav merania SAV) , domovská stránka

Multi-way modelling and analysis of high-dimensional EEG data

Two-way arrays or matrices are often not suitable to represent and analyze all the information in electroencephalographic data (EEG). We applied and developed new multi-way data analysis algorithms for EEG. More specifically, we used atomic decomposition of parallel factor analysis (PARAFAC) and multi-way partial least squares (N-PLS) to identify unique sources of brain electrical activity as measured by the EEG recorded in human participants as they performed tasks that induced different mental states, including engagement, mental workload, and mental fatigue. For tasks that induced mental workload, we found atoms that combine sources in the theta and alpha EEG frequency bands consistently in individual participants at different times of day and on different days. The temporal variations of the atoms clearly reflected the levels of mental workload induced by varying task conditions. For a task that induced mental fatigue, we found atoms that tracked the development of mental fatigue in individual participants over time, while reflecting underlying changes in power or coherence of primarily theta-band EEG. By comparing these results with results of prior analyses using the same data sets, we observed that atomic decomposition can supplement or overcome existing approaches based on conventional two-dimensional space-time or frequency-time decomposition of EEG. Finally, we will discuss applicability of the approach within the context of different EEG related tasks including neurofeedback and brain-computer interface protocols.

2. seminár

(Pondelok 04.03.2013 o 0:00)

prof. Ing. Peter Sinčák, CSc. a Ing. Mária Virčíková (Kat. kybernetiky a UI, FEI TU Košice) , domovská stránka

(1) Distributed intelligence for robotic systems & (2) Emotional technologies in social robotics

(1) The talk will focus on continuous activities in Center for Intelligent Technologies (CIT) and also a very short introduction of CIT which is operating since 1995. We will consider two different concepts of intelligence, namely full embodied intelligence and distributed intelligence. In introduction we mention the beginning of Robotics and the creation of the notion Robot which, in fact, has a spring in Slovakia in the last century. We will discuss current trends in Robot teleoperation and suitability of Robotics in the future as technological and fundamental discipline. In part of distributed image processing, we will focus on the project by image processing and cognitive categorization used on NAO Humanoid Platform. (2) Human-Robot Interaction (HRI) has recently received considerable attention mainly because there is an attempt to integrate robots into human society. People tend to perceive robots differently than they do most other computer technologies, as they expect more from a robot than from a conventional computer. The talk addresses the importance of autonomously capable social robots in enhancing the experiences of human users with the challenge to improve the quality of HRI.

3. seminár

(Pondelok 11.03.2013 o 0:00)

Ing. Peter Drahoš, PhD. (Ústav aplikovanej informatiky, FIIT STU) , domovská stránka

Využitie umelej inteligencie na animáciu virtuálnych tvárí

Animácia výrazov virtuálnych modelov ľudskej tváre predstavuje jeden z dlhotrvajúcich problémov v počítačovej grafike, v ktorom sa často aplikuje umelá inteligencia. Dôverne vizualizovať hovorenú reč či emócie virtuálnych postáv za pomoci klasických animačných prístupov je veľmi prácny a komplexný proces. Moderné animačné systémy preto čoraz viac využívajú umelú inteligenciu v kontexte interaktívnych aplikácii a hier, na ktoré nie je možné aplikovať klasické animačné metódy z filmového priemyslu.

4. seminár

(Pondelok 18.03.2013 o 0:00)

Mgr. Kristián Valentín (KAI FMFI UK a Ústav merania SAV) , domovská stránka

Hierarchical Temporal Memory: a bio-inspired computational model

Despite the increasing computational power of modern silicon chips, humans still master in several tasks, such as vision, understanding semantics, or motor control. This can imply a question whether we can achieve these results just by increasing the raw computational power, or there is something fundamental about how the brain works that is necessary to solve such hard problems. The recent interest in development of bio-inspired computational models suggests the answer. Hierarchical Temporal Memory (HTM) is a probabilistic computational model inspired by the neocortex and based on Bayesian networks proposed by Jeff Hawkins and Dileep George. I will present you the HTM model and its application to visual objects recognition.

5. seminár

(Pondelok 25.03.2013 o 0:00)

RNDr. Michal Laclavík, PhD. (Ústav informatiky SAV, Bratislava a ÚIS FIIT Bratislava) , domovská stránka

Použitie metód strojového učenia pri spracovaní textov

Metódy strojového učenia sa v poslednej dobe začali využívať aj v oblasti spracovania textov, či už ide o oblasť vyhľadávania informácií (information retrieval), extrakcie informácií, rôznych úloh NLP, automatického prekladu z cudzieho jazyka alebo aj klasický príklad umelej inteligencie QA (question-answering) systémy. Jedným z hlavných problémov v minulosti bola dostupnosť a náročnosť tvorby dostatočne rozsiahlych trénovacích dát. Dnes je však možné použiť rôzne dátové zdroje tvorené priamo ľuďmi (Wikipédia, LinkedData, značky z Youtube, delicious, Flicker a iné) ako aj dáta získane automatickým spôsobom z webu. V prednáške spomenieme metódy a nástroje strojového učenia pre túto oblasť ako aj vhodné trénovacie dátové sady na spracovanie textov. Spomenieme aj systémy OpenNLP, MOSES a QA IBM Watson.

6. seminár

(Pondelok 08.04.2013 o 0:00)

Ing. Ivan Polášek, PhD. (ÚIS FIIT STU a Gratex a.s. Bratislava) , domovská stránka

(1) Selected Methods for Anti-Pattern Detection in the Model and the Source Code & (2) Identifying and Visualisation of the Source Code Topics Using Swarm Intelligence

(1) Refactoring is one of the most important rules and practices of Extreme Programming. The first part of the contribution proposes selected methods (rule-based system, dynamic OCL query, extension to Similarity Scoring and Bit-vector Algorithms), summarizes their positives and negatives for the detection of the code smells, important differences between design pattern and anti-pattern structures, modifications and extensions of the algorithms and their application to detect selected anti-patterns. (2) Our approach of extracting, identifying and visualization the topics in the source code is based on the combination of swarm intelligence methods (Flower Pollination Algorithm and Artificial Bee Colony Algorithm), Latent Semantic Indexing and the standard techniques of information retrieval and parsing the source code.

7. seminár

(Pondelok 15.04.2013 o 0:00)

RNDr. Kristína Rebrová (Centrum pre kognitívnu vedu, KAI FMFI UK) , domovská stránka

Activation-based learning algorithm for high-level bidirectional sensorimotor associations

Computational models of a mirror neuron system are a plausible approach towards learning bidirectional sensorimotor mappings that can help explain action understanding from the grounded cognition perspective. Especially appealing is the direct matching hypothesis that emphasizes a close link between sensory and motor representations. We briefly present a computational model of the mirror neuron system designed for a humanoid robot iCub. For this model we developed a new learning algorithm for the neural network that is able to establish bidirectional associations on the highest level of its functioning based on a biologically plausible GeneRec (Generalized Recirculation) algorithm (O’Reilly, 1996). We present results from various tests using our algorithm.

8. seminár

(Pondelok 22.04.2013 o 0:00)

Ing. Marek Masár (Ústav informatiky SAV, Bratislava)

Koordinácia skupiny autonómnych mobilných agentov

Koordinácia skupiny mobilných robotov patrí v súčasnosti k aktuálnym výskumným témam v oblasti robotiky. Existuje viacero prístupov, ako sa vysporiadať s touto úlohou. Jednou z možností je inšpirácia správaním prirodzených skupín jednotlivcov - kŕdle vtákov, roje včiel a pod. Na seminári bude prezentovaná metóda koordinácie skupiny autonómnych mobilných robotov za účelom pokrytia priestoru (získanie prvotných informácií o priestore) a následne jeho monitorovania. Ide o novú, biologicky inšpirovanú metódu, ktorá vychádza z algoritmov PSO (Particle Swarm Optimization), ACO (Ant Colony Optimization) a VBF (Virtual Bird Flocking). Táto metóda má oproti iným, centralizovaným princípom riadenia skupiny mobilných robotov, viacero výhod, z ktorých najvýznamnejšie sú robustnosť, distribuovanosť, adaptívnosť a flexibilita. Metóda je testovaná jednak simulačne, pomocou vyvinutého nástroja VERA a jednak na skupine troch mobilných lego-robotov.

9. seminár

(Pondelok 29.04.2013 o 0:00)

Ing. Marcel Kvaššay (Ústav informatiky SAV, Bratislava) , domovská stránka

Kauzálna analýza a jej použitie pri analýze simulačných dát

Kauzálna analýza je v súčasnosti aktívnou témou v oblasti kognitívnej vedy a umelej inteligencie s dôležitými aplikáciami v štatistike, ekonomike, epidemiológii a spoločenských vedách. Prezentovaná metóda vychádza predovšetkým z princípov formulovaných Judea Pearlom v knihe "Causality - Models, Reasoning, and Inference" (Cambridge Unversity Press 2000). Naším cieľom je adaptovať túto metódu pre použitie v novej aplikačnej oblasti - pri analýze dát zo simulácií ľudského správania s cieľom odhaliť príčiny rôznych foriem emergentného správania komplexných simulačných modelov.

10. seminár

(Pondelok 06.05.2013 o 0:00)

Mgr. Martin Čajági (KAI FMFI UK) , domovská stránka

Hierarchia v komplexných sieťach

V prednáške ukážeme niekoľko počítačových modelov rastúcich komplexných sietí, ktoré majú hierarchickú bezškálovú štruktúru. Analyzujeme procesy rastu siete, ktoré v konečnom dôsledku vytvoria hierarchickú bezškálovú štruktúru. Ukážeme dva kompletné analyticky riešitelné minimalistické modely komplexných sietí s hierarchickou bezškálovou štruktúrou.

11. seminár

(Pondelok 13.05.2013 o 0:00)

RNDr. Marek Nagy, PhD. (Katedra aplikovanej informatiky FMFI UK) , domovská stránka

Počítačové spracovanie reči v procese výučby čítania detí

Vo svojej prezentácii predstavím projekt Multimediálna čítanka (MMČ, www.mmcitanka.sk). Prvotným cieľom bolo zozbierať zvukové vzorky detí pre potreby trénovania počítačového rozpoznávania reči. Deti vytvárali príbehy, ktoré narozprávali a posielali. V súčasnosti však MMČ naberá charakter aktívnej podpory pri výučbe čítania na I.stupni ZŠ. Princípy spracovania príspevkov sa rozšírili o prvky kontroly správneho čítania a sledovania čitateľských parametrov.