KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Proseminar:„Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung“
2
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
3
Formale Anforderungen
Vortrag15 MinutenPowerPoint oder LaTeX (Vorlage auf WWW-Seite)Blockveranstaltung
Schriftliche Ausarbeitung5 Seiten, zweispaltigLaTeX (Vorlage auf WWW-Seite)PDF und LaTeX-Sourcen an Betreuer
Anwesenheitspflicht bei allen Veranstaltungen
Jörg Fischer
4
Ablauf des Seminars
Themenauswahl
Themen an Betreuer gebunden
Recherche
Empfohlene Literatur
Eigenständige Recherche
Ausarbeitung
Vortrag
Jörg Fischer
5
Meilensteine
Themenauswahl (heute)
AusarbeitungVorstellung des Themas undGliederung (Di. 12. November)Erste ausformulierte Fassung (Di. 26. November)Endgültige Fassung (Di. 10. Dezember)
VortragVortragsfolien erste Fassung (Di. 14. Januar)Vortrag Anfang Februar
Jörg Fischer
6
Benotung
50% der Note für die Ausarbeitung
50% der Note für die Präsentation
Leistungspunkte 3
Deadlines sind hart
Plagiate führen zu sofortigem Ausschluss
Jörg Fischer
7
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
8
Unüberwachtes Lernen: Clustering-Verfahren
Aufgabenstellung
Einarbeitung in das Themengebiet
Erarbeitung und Gegenüberstellung der Vor- und Nachteile verschiedener Clustering-Verfahren
Betreuer:
Matthias Richter, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungCluster-Verfahren dienen zur Entdeckung von
Strukturen in großen Datenmengen. Sie werden unter anderem eingesetzt um neue, unbekannte Zusammenhänge aufzudecken, Unregelmäßig- keiten in den Daten zu finden sowie zur Daten- komprimierung.
9
Dense Tracking and Mapping (DTAM)
Tasks
Summarize the state-of-art in modern shape-from-motion methods
Understand the critical features of DTAM algorithm
Compare DTAM to other methods based on qualitative/quantitative metrics
Advisor: Dr. Alexey Pak, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
DescriptionData from a moving camera allow one to determine the scene
geometry and at the same time track the camera motion. Instead of relying on sparse image features, modern algorithms exploit all available pixels and optimize the global quality metric in real time.
10
Grenzen der menschlichen Wahrnehmung in der Gesichtswiedererkennung
Aufgabenstellung
Erreichen eines grundsätzlichen Verständnisses über automatisierte Gesichtswiedererkennungsverfahren
Herausarbeiten der Grenzen eines menschlichen Beobachters im Vergleich zur automatisierten Lösung
Betreuer:
Herr Christian Herrmann, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungIn der Praxis müssen sich automatisierte
Gesichtswiedererkennungssysteme gegenüber menschlichen Beobachtern behaupten, um ihren Einsatz zu rechtfertigen. Die Kenntnis der Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit ist daher wichtig. ¿
?¿?
¿?
11
Exploration vs. Exploitation in Maschinenlernen und Spieltheorie
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungEine zunächst unbekannte Umwelt (Spiel) wird erkundet
(exploration) um das gewonnene Wissen zur Erreichung von Zielen einzusetzen (exploitation). Es stellt sich die Frage, wie viele Ressourcen für die Erkundung gegenüber der Ausnutzung eingesetzt werden sollen.
[1] Osugi, Thomas, Deng Kim, and Stephen Scott. "Balancing exploration and exploitation: A new algorithm for active machine learning." Data Mining, Fifth IEEE International Conference on. IEEE, 2005.[2] Auer, Peter, et al. "Gambling in a rigged casino: The adversarial multi-armed bandit problem." Foundations of Computer Science, 1995. Proceedings., 36th Annual Symposium on. IEEE, 1995.
Zur Optimierung dieses Tradeoffs sollen zwei Ansätze aus dem Maschinenlernen [1] und der algorithmischen Spieltheorie [2] gegenübergestellt werden.
AufgabenstellungEinarbeitung in zwei Ansätze für den Ressourceneinsatz für Erkundung und Ausnutzung einer Umwelt (Spiel)Gegenüberstellung der beiden Ansätze in der Ausarbeitung
BetreuerHerr Julius Pfrommer, [email protected]
12
Detektion des Grundprimitivs bei strukturellen Texturen
Aufgabenstellung
Einarbeitung in das Thema
Erarbeitung und Gegenüberstellung der verschiedenen Verfahren zur Primitvdetektion
Betreuer:
Herr Markus Vogelbacher, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungTexturen sind zweidimensional ausgeprägte Strukturen,
die eine gewisse deterministische oder statistische Regelmäßigkeit aufweisen. Bei strukturellen Texturen sind dabei ein Elementarmuster/Primitiv und ein festes örtliches Anordnungsschema zu erkennen. Die Detektion des Primitivs stellt einen wesentlichen Bestandteil der Analyse dieses Texturtyps dar.
13
Anwendbarkeit von Conceptual Clustering im Bereich der semantischen Wissensmodellierung
Aufgabenstellung
Literaturrecherche zum Thema Conceptual Clustering.Ein Schwerpunkt soll dabei im Bereich COBWEWB [2] liegen
Aufarbeitung und Zusammenfassung der relevanten Literatur
Betreuer:
Dipl.-Inform. Achim Kuwertz, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungAm Lehrstuhl IES werden Ansätze entwickelt, um die
semantischen Modellierung einer relevanten Umgebung für kognitive Systeme zu ermöglichen. Dabei spielen Konzepte eine wichtige Rolle. Diese repräsentieren Klassen von relevanten Objekten und sind in Hierarchien angeordnet. Ein Ziel der aktuellen Forschung ist die adaptive Erweiterung bzw. Anpassung solcher Hierarchien. Conceptual Clustering stellt einen für diesen Bereich relevanten Ansatz des maschinellen Lernens dar und soll hier näher betrachtet werden.
Referenzen:[1] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Conceptual_clustering (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Concept_tree.png)[2] Fisher, Douglas H. (1987). “Knowledge acquisition via incremental conceptual clustering". Machine Learning 2 (2): 139–172
Quelle [1]
14
Stereo-Rekonstruktion
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die Grundlagen der Stereorekonstruktion
Spezifikation eines geeigneten Algorithmus zur Tiefenschätzung
Betreuerin:
Miriam Ruf, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungBilder, die von zwei versetzten Kameras
aufgenommen werden, sind eine gängige Methode, um räumliche Tiefen zu messen. Dazu werden Korrespondenzen zwischen den Bildern gesucht, und dann mithilfe von Informationen über die Kamerapositionen Tiefen geschätzt.
15
Lagebestimmung eines mobilen Agenten
Aufgabenstellung
Einarbeiten in die Problemstellung und dessen Anwendungsbereiche
Erarbeitung und Verständnis des Algorithmus zur Berechnung der Lage in geschlossener Form
Darlegen von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes
Betreuer:
Jannik Steinbring, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungHäufig möchte sich ein mobiler Agent anhand von Land-
marken in seiner Umgebung lokalisieren. Mithilfe von ver-rauschten Messungen dieser Landmarken relativ zu seiner aktuellen Lage und dem Wissen um die Positionen dieser Landmarken in der Welt, kann er seine eigne Lage in der Welt effizient berechnen.
16
Schnelle Berechnung des „Nearest Neighbour“
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungBetrachtet wird das Problem der Lageschätzung eines
ausgedehnten Objektes, gegeben eine Menge von gemessenen Oberflächenpunkten. Gesucht wird die Lage, die den Abstand zwischen dem Objekt und diesen Punkten minimiert. Aus diesem Grund ist es wichtig, effiziente Algorithmen zu betrachten, die den nächsten Nachbarn von einem gemessenen Punkt zu dem Objekt bestimmen können.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in den „Nearest Neighbour“-algorithmus
Darstellung des Stands der Technik
Darstellung von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes
Betreuer:
Antonio Zea, [email protected]
17
Zeitkontinuierliche Optimale Regelung
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die optimale Regelung
Erarbeitung des Hamilton-Verfahrens zur Lösung des Minimierungsproblems
Darstellung von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes
Betreuer:
Maxim Dolgov, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungOptimale Regelung ist ein optimierungsbasiertes
Regelungs-verfahren, bei dem die Performance des geregelten Systems mittels einer Kostenfunktion bewertet wird. Der Reglerentwurf erfolgt dann so, dass diese Kostenfunktion ein globales Minimum annimmt. Für zeitkontinuierliche Systeme stellt das Hamilton-Verfahren eine wichtige Methode zur Lösung dieser Aufgabe dar.
18
Systemidentifikation mittels Subspace Identification
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungBei der Systemidentifikation geht es darum Struktur und
Parameter eines vorhandenen Systems auf der Grundlage von Systeminputs und -outputs zu bestimmen. Ein verbreiteter Ansatz zur Systemidentifikation von linearen Systemen ist das Subspace-Identification.
input-outputdata
state and observability matrix
system model
STEP 1
STEP 2
Aufgabenstellung
Einarbeiten in die Grundlagen zu linearen Systeme und der Systemidentifikation
Einarbeiten in das Verfahren der „Subspace Identification“
Betreuer:
Christof Chlebek, [email protected]
19
Richtungsstatistik
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die Richtungsstatistik anhand von„Topics in Circular Statistics“ (Jammalamadaka, Sengupta, 2001)
Überblick über die grundlegenden Ideen der Richtungsstatistik
Vorstellen der relevanten Wahrscheinlichkeitsverteilungen
Betreuer:
Herr Gerhard Kurz, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungKonventionelle statistische Verfahren lassen sich für reelle
Größen einsetzen, sind aber ungeeignet, um periodische Größen oder Richtungen zu verarbeiten. Zu diesem Zweck existiert ein spezielles Teilgebiet der Statistik, die sogenannte Richtungsstatistik (directional statistics), welche in dieser Arbeit betrachtet werden soll. Richtungsstatistik hat beispielsweise Anwendungen in der Geologie, Medizin und in der Bioinformatik.
20
Bias-aware Kalman filters
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die Problemstellung, Kalman-Filter und Messunsicherheiten
Vergleich verschiedener Ansätze
Betreuer:
Benjamin Noack, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
ThemenbeschreibungDas Kalman-Filter ist eines der bekanntesten Schätzverfahren,
um dynamisch aus verrauschten Daten Informationen zu gewinnen.
Systematische Messabweichungen, z.B. durch einen falsch kalibrierten Sensor, sind hierbei schwierig zu berücksichtigen.
Mehrere Ansätze zur Behandlung dieser Fehler sollen vorgestellt und bewertet werden.
Kalman-Filter
21
Nichtlineare Regelung mittels „Feedback Linearization“
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die regelungstechnischen Grundbegriffe und die Regelung nichtlinearer Systeme
Einarbeitung in die grundsätzliche Methode der Feedback-Linearisierung
Betreuer:
Jörg Fischer, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Themenbeschreibung„Feedback Linearization“ ist eine Methode, die zur Regelung
nichtlinearer Systeme eingesetzt wird. Wenn anwendbar, führt das Verfahren zur sehr guten Ergebnissen und wird daher standardmäßig zur Regelung elektrischer Antriebe eingesetzt.
22
ThemenverteilungUnüberwachtes Lernen: Clustering-Verfahren
Dense Tracking and Mapping (DTAM)
Grenzen der menschlichen Wahrnehmung in der Gesichtswiedererkennung
Exploration vs. Exploitation in Maschinenlernen und Spieltheorie
Detektion des Grundprimitivs bei strukturellen Texturen
Anwendbarkeit von Conceptual Clustering im Bereich der semantischen Wissensmodellierung
Stereo-Rekonstruktion
Lagebestimmung eines mobilen Agenten
Schnelle Berechnung des „Nearest neighbour“
Zeitkontinuierliche Optimale Regelung
Systemidentifikation mittels Subspace Identification
Richtungsstatistik
Bias-aware Kalman filters
Nichtlineare Regelung mittels „Feedback Linearization“
Themen werden nach der Reihenfolge der Anmeldung verteilt
<<
Jörg Fischer
23
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
24
Form der Ausarbeitung
Ausarbeitung ist wissenschaftliche Arbeit
Keine Umgangssprache
Keine erste Person
Verwendete Literatur referenzieren (Literaturverzeichnis)
Zitate kennzeichnen und referenzieren (mit Seitenangabe)
Konsistenz
Einheitliche Verwendung von Symbolen
Einheitliche Verwendung von Fachtermini
Abkürzungen erklären (nur gebräuchliche verwenden)
Jörg Fischer
25
Grafiken in Ausarbeitung
Pixelgrafiken sinnvoll skalierenAuf Qualität der eingebundenen Bilder achtenBeschriftung in Sprache der AusarbeitungGraphen vollständig beschriftenAuch Grafiken müssen korrekt referenziert werdenAuf jede Grafik im Text Bezug nehmen
Jörg Fischer
26
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
27
Inhalt eines Vortrages
Vor dem Vortrag zu beachten:
Wer hört zu?
Welches Wissen kann vorausgesetzt werden?
Was ist das Ziel des Vortrages?
Welche Informationen sollen „hängenbleiben“?
Wissenschaftlicher Vortrag = keine Umgangssprache
Jörg Fischer
28
Vortragslänge
Zeitbeschränkung beachten! (15 Min.)
Aber: Vortrag sollte auch nicht zu kurz sein
Viele Informationen Wenig Zeit
Konzentration auf das Wesentliche
Jörg Fischer
30
Gestaltung von Folien (I)
Vorlage verwenden
Klare, einheitliche Gestaltung (Konsistenz)
Wenige Punkte pro Folie (nur Schlagworte)
Jeden Punkt auf einer Folie ansprechen
Jörg Fischer
31
Plant
Controller
ActuatorSensor
Network Network
Gestaltung von Folien (II)
Grafiken und Bilder benutzen, falls möglich
Farben
Verdeutlichung von Zusammenhängen
Achtung: Farben haben auch Symbolwerte
Rahmen
Name des Vortragenden
Seitenzahl
Animationen, Seitenübergänge, etc. gut wenn sinnvoll
Jörg Fischer
, ansonsten weglassen
32
Folien – Schriftarten und -größen8 Punkt
12 Punkt
18 Punkt20 Punkt24 Punkt28 Punkt
32 Punkt36 Punkt40 Punkt
Dieser Text istzu klein.
8 Punkt
12 Punkt
18 Punkt20 Punkt
24 Punkt28 Punkt32 Punkt36 Punkt40 Punkt
Serifenlose Schrift (links)
mind. 18 Punkt
Jörg Fischer
33
Folien – Negatives Beispiel (I)
34
Folien – Negatives Beispiel (II)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-100
-50
0
50
100
150
200
Jörg Fischer
35
Vortragsstil
Frei und flüssig sprechen
Reaktionen der Zuhörer beachten
Seitlich neben der Projektionsfläche stehen (freie Sicht)
An der Projektionsfläche erklären
Vortrag planen und üben
Jörg Fischer
36
Probleme bei Beamer-Präsentationen
Kompatibilität mit dem Vortragsrechner
PowerPoint:
Nicht-Standard-Schriftarten? TrueType-Schriftarten einbetten
Open Office / LateX:
PDF generieren
Videos oft problematisch
Vorher auf Vortragsrechner testen
Jörg Fischer
DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT!