Vorlesung: Selbst-organisierende, eingebettete Systeme - Details

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Allgemeine Informationen

Veranstaltungsname Vorlesung: Selbst-organisierende, eingebettete Systeme
Veranstaltungsnummer INF-0215
Semester SS 2024
Aktuelle Anzahl der Teilnehmenden 53
erwartete Teilnehmendenanzahl 24
Heimat-Einrichtung Softwaretechnik
Veranstaltungstyp Vorlesung in der Kategorie Lehre
Erster Termin Montag, 15.04.2024 09:00 - 10:30, Ort: (2013 N)
Art/Form Vorlesung
Voraussetzungen Die Veranstaltung wird erst ab dem 5. Semester empfohlen.
Leistungsnachweis Schriftliche Prüfung nach dem Ende der Vorlesungszeit
Veranstaltung findet in Präsenz statt / hat Präsenz-Bestandteile Ja
Hauptunterrichtssprache deutsch
Literaturhinweise Floreano, D., & Mattiussi, C. (2008). Bio-inspired artificial intelligence: theories, methods, and technologies. MIT press.
https://baibook.epfl.ch/
Sonstiges Die Digicampus-Veranstaltung für die Übung existiert nur zu Verwaltungszwecken und zur Angabe der Termine. Sie brauchen sich dort nicht extra anzumelden. Alle Dateien werden hier in der Veranstaltung für die Vorlesung hochgeladen. Die Organisation des Übungsbetriebs erfolgt in der ersten Übung.
ECTS-Punkte 6

Räume und Zeiten

(2013 N)
Montag: 09:00 - 10:30, wöchentlich (12x)

Modulzuordnungen

Kommentar/Beschreibung

Zukünftige eingebettete Softwaresysteme sind von einer stärkeren Vernetzung geprägt, deren Handhabbarkeit Techniken erfordert, die über das klassische Repertoire der Softwareentwicklung hinausgehen. Dies bewirkt vor allem eine Ablösung von manueller hin zu autonomerer Verwaltung der Systeme - man denke an autonom erkundende Roboterschwärme, intelligente Versorgungsnetze oder flexible Produktionsanlagen.

Die Natur ist voll von Systemen, die eine hohe Robustheit durch Adaptivität und Selbstorganisation aufweisen. Die Vorlesung "Selbst-organisierende, eingebettete Systeme" vermittelt Kenntnisse über Beispiele aus der Biologie, Physik und anderen Bereichen sowie ingenieurstechnische Anwendungen ebendieser.

Eine zentrale Frage ist hierbei:
Wie lassen sich ähnliche Prinzipien in der Entwicklung leistungsfähiger Softwaresysteme nutzbar machen?


Für die Modellierung und Konstruktion adaptiver Systeme in der Informatik ergeben sich dadurch neue Herausforderungen:
Vernetzung von heterogenen, eigennützigen Systemen (z.B. Energiewirtschaft) und Design von verteilten Entscheidungsfindungsmechanismen.
Modellierung von Unsicherheit und robuste Entscheidungsfindung
Entscheidungsfindung in Kollektiven
Im Verlauf der Veranstaltung werden verschiedene Beispiele (u.a. Roboterschwärme, Kristallwachstum, Ameisenalgorithmen, Bienenstock, Boids) für derartige Systeme vorgestellt.

Schließlich wird ein Hauptaugenmerk auf die grundlegende Vermittlung von technischen Kompetenzen in der Algorithmik gelegt, die den Studierenden sowohl in ihrer Berufslaufbahn als auch in anderen Wissenschaftsdisziplinen nützlich sind.


In praktischen Übungsaufgaben werden die Prinzipien dann von den Studenten in Kleingruppen selbst umgesetzt. Neben der Entwicklung eines entsprechenden Systems aus der Aufgabenstellung wird dabei insbesondere die Analyse des Systemverhaltens und die Auswirkungen kleiner Änderungen im Vordergrund stehen. Die Prüfung erfolgt schriftlich am Ende des Semesters.

Lernziele:

Kollektive adaptive Systeme kennenlernen
Prinzipien von verschiedenen Selbst-Organisationsmechanismen verstehen
Implementierung von praktischen Anwendungen

Voraussichtliche Inhalte:

Komplexe Systeme
Zelluläre Automaten
Genetische Algorithmen
Ameisenalgorithmen
Stigmergie und Schwärme
Naturinspirierte Synchronisationsverfahren
Schwarmrobotik
weiterführende Inhalte

Anmelderegeln

Diese Veranstaltung gehört zum Anmeldeset "Zeitgesteuerte Anmeldung: Selbst-organisierende, eingebettete Systeme".
Folgende Regeln gelten für die Anmeldung:
  • Die Anmeldung ist möglich ab 04.03.2024, 00:00.