Lecture: Bio-Inspired Artificial Intelligence / Bioinspirierte Künstliche Intelligenz

News/Aktuelles

• First registration period/Erste Anmeldephase (STiNE): 01.09.2016 - 22.09.2016 (13:00h), and for first semester students: 10.10.2016 - 13.10.2016 (16:00h)
• For this course we use the MIN-CommSy - all participants will be affirmed after the first lecture.

General Information/Allgemeine Informationen
LV-Nummer:	64-275
Lecturer:	Prof. Stefan Wermter
Period:	Thu/Do 10-12
Room:	D-220
Credit Hours	2 SWS, 3 ETCS
Examination:	Written! (Klausur)
Language:	English/Deutsch with English Material
Module:	IAF-NI1, InfM-BAI, Wahlbereich, freier Wahlbereich

Contents/Inhalte

Nature, biology and cognition have already solved simple and complex problems in natural forms of computing. Intelligence emerges from cells, individual embodiment, and learning as well as through interaction between individuals within a society. This lecture covers novel and exciting bio-inspired intelligent systems. They range on the one hand from cellular systems up to sophisticated hybrid systems, and on the other hand from evolutionary up to interactive learning systems. The main focus is on methods, which are inspired by biological or human abilities and their application in computational systems and humanoid robots.
Topics are:

• Cellular systems
• Evolutionary systems
• Processing in brain-inspired spiking neural architectures
• Fuzzy systems
• Bio-inspired vision
• Neuro-cognitive sound and language processing
• Collective systems and swarm intelligence
• Interaction modelling for cognitive robotics and bio-inspired robotics
• Interaction modelling for cognitive robotics

Die Natur, die Biologie und die Kognition haben bereits einfache und komplexe Probleme in natürlichen Formen der Berechnung gelöst. Intelligenz entsteht aus Zellen, individueller Gestalt der Körper, Lernen und schließlich durch Interaktion zwischen Individuen einer Gesellschaft. Diese Vorlesung behandelt neue vielversprechende biologisch-inspirierte intelligente Systeme. Diese reichen einerseits einerseits von der zellulären Ebene bis hin zu anspruchsvollen hybriden Systemen und andererseits von evolutionären bis hin zu interaktiv lernenden Systemen. Schwerpunkte sind dabei Verfahren, die angelehnt sind an biologische oder menschliche Fähigkeiten und deren Einsatz in Informatikystemen sowie humanoiden Robotern.
Themen sind u.a:

• Zelluläre Systeme
• Evolutionäre Systeme
• Verarbeitung in Gehirn-inspirierten Neuronalen Spiking-Architekturen
• Fuzzy Systeme
• Bioinspirierte Bildverarbeitung
• Neuro-Kognitive Ton- und Sprachverarbeitung
• Kollektive Systeme und Schwarmintelligenz
• Interaktionsmodellierung kognitiver Roboter und bioinspirierte Robotik

Objective/Lernziel

The objective of this lecture is to gain a deeper understanding of the scientific investigation and utilisation of intelligent system behaviour in nature by:

• Learning of principles of biological intelligent strategies
• Critical analysis of relevant characteristics
• Implementation into computer models in intelligent systems and robots

Das Lernziel dieser Veranstaltung ist ein vertieftes Verständnis der wissenschaftlichen Untersuchung und Nutzbarmachung von intelligentem Systemverhalten in der Natur durch:

• Erlernen von Prinzipien biologischer intelligenter Strategien
• Kritischer Analyse der relevanten Charakteristiken
• Umsetzung in Computermodelle in intelligenten Systemen und Robotern

Procedure/Vorgehen

Based on biological theories and neuroscientific evidence the lecture will cover bio-inspired artificial intelligent systems and their modelling. Therefore in particular the development of bio-inspired computer models for problems such as automated development, agent communication as well as image- and language processing will be discussed. Moreover an appreciation for bio-inspired representations which are significant for computational modelling will be established. In the accompanying integrated seminar we will also cover practical utilisations and applications.

Ausgehend von biologischen Theorien und neurowissenschaftlichen Erkenntnissen werden in der Vorlesung bio-inspirierte intelligente Systeme und deren Modellbildung vermittelt. Dazu werden insbesondere die Entwicklung bioinspirierter Computermodelle für Problemstellungen wie beispielsweise der automatischen Entwicklung, der Agentenkommunikation und der Bild- oder Sprachverarbeitung behandelt und das Verständnis für die in der Modellierung wichtigen bio-inspirierten Wissensrepräsentationen aufgebaut. Im begleitenden Seminar werden ferner praxisbezogene Themen und Anwendungen betrachtet.

Literature/Literatur

• Floreano, D., Mattiussi, C. Bio-inspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies. MIT Press, 2008.
• Eberhart, R.C., Shi, Y. Computational Intelligence: Concepts to Implementations. Elsevier/Morgan Kaufmann, 2007.

Material

The material for this course can be found within the MIN-CommSy portal:
Informatik-CommSy: WTM: Bio-inspired Artificial Intelligence WS2016/17

Examination Hints/Prüfungshinweise

Binding requirement: Lecture and seminar 'Bio-Inspired Artificial Intelligence' can be selected exclusively either as module InfM-BAI or as part of the module Integrated Application Subject Neuro-Informatics (not to be used twice).

Verbindliche Vorrausetzung: Vorlesung und Seminar 'Bio-Inspired Artificial Intelligence' können entweder als Modul InfM-BAI oder als Teil des Moduls Integrierten Anwendungsfaches Neuroinformatik gewählt werden (Doppelverwendung nicht möglich).