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Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
KybernetikEinführung
24. 04. 2012
Mohamed OubbatiInstitut für Neuroinformatik
Tel.: (+49) 731 / 50 [email protected]
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
Kybernetik leitet sich vom griechischen Wort kybernetes ab und bedeutet Steuermann.
Norbert Wiener (1894-1964 )
Der Begriff Kybernetik wurde im 1948 vom Mathematiker Norbert Wiener eingeführt.
Einführung
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Es gibt Funktionsweisen in Lebewesen und Maschinen, die ein gemeinsames Muster haben, das man mathematisch analysieren kann.
Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine. (Wiener, 1948)
Buch
„Rückkopplung“
Was ist Kybernetik?
Grundidee
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
Definitions
• Agent: brain, software, controller, robot, …
• Environment: physical body, machine, physical orsocial environments, virtual environment,..(System)
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Let’s consider an agent...
Was ist Kybernetik?
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Let’s consider the agent in a complex environment.
Was ist Kybernetik?
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
This agent has to achieve a goal
goal
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
The agent acts on the environment.
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
The environment reacts by returning informationabout the effects of that action (feedback).
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
The agent measures difference betweenenvironmental state and the goal, detects ‘error’, corrects its action and acts again.
Because real environments are usually changing, contain disturbances, noise,...
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
Repeat until the achievement of the goal !
Rückkopplung
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik? Bespiele
Thermoregulation beim Menschen
= Brain
= Body
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
innere Einflüsse(z.B. Sport, Arbeit,..)
äußere Einflüsse(z.B. Hitze, Kälte)
Körpertemperatur
Soll-Temperatur (37°C)
Ausgleichsmechanismen(z.b. Schwitzen,…)
Was ist Kybernetik? Bespiele
Thermoregulation beim Menschen
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik? Bespiele
= Erzieher
= Versuchsperson
Erziehung
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Erzieher
Versuchsperson
Erziehungsziel
ErziehungsberatungErziehungssituation
äußere Einflüsse(z.b. die Gesellschaft)
innere Einflüsse(z.b. eigene Personalität)
Was ist Kybernetik? Bespiele
Erziehung
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik? Bespiele
= Unternehmen
= Kunden
Markt
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Unternehmen
Kunden
Anforderungen (Markt-Beobachtung)
Konkurrenz
äußere Einflüsse
Anpassung & Handlung
Zielunternehmen(Wachstum)
Was ist Kybernetik? Bespiele
Markt
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik? Bespiele
= die Frau
= das Essen
Kochen
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik? Bespiele
Kochen
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik? Bespiele
Kochen
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Kybernetik ermöglicht, die Rückkopplungin unterschiedlichen Systemen mit denselben mathematischen Methoden zu untersuchen.
Was ist Kybernetik?
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was ist Kybernetik?
Kybernetik Vision
Es gibt
1. Ein Agent
2. Ein Ziel
3. Eine Umgebung
Die Kybernetik untersucht (optimiert) die Interaktionzwischen dem Agent und der Umgebung, um das Ziel zu erreichen.
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Kybernetik Vision – Beispiel: Das Auto
Das Auto
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Die Benutzersicht
Kybernetik Vision – Beispiel: Das Auto
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Die Technikersicht
Kybernetik Vision – Beispiel: Das Auto
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Kybernetik Vision – Beispiel: Das Auto
Fahrer Auto Umwelt
Die Kybernetiker-Sicht
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NeurobotikRobotics at Ulm UniversityInstitut für Neuroinformatik
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
NeurobotikRobotics at Ulm University
Neurobotik activities are located at the intersection of neurosciences and robotics.
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NeurobotikRobotics at Ulm University
- 2 Labs: O27 /1101 und O27/124
- 10 Rechner
- 10 Notebooks
- 7 Roboter
- eine Werkstatt
Infrastruktur
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
NeurobotikRobotics at Ulm University
We perform research on robot-environment interaction using recurrentneural networks, reinforcement learning and modelling, to develop robotswith lifelong learning capabilities.
Research
Environment
Actor-Critic DesignSystem
Identification
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
NeurobotikRobotics at Ulm University
Teaching
• Einführung in die Robotik (V+Ü, 2+2 SWS, 6 LP)
• Kybernetik (V+Ü 2+2 SWS, 6 LP)
• Robotik Projekt (Praktika, Bachelor, Master, Diplomarbeit)
Die Studenten werden theoretische und praktische Übungen (auf realen Robotern) durchführen, um den Stoff der Vorlesungen zu vertiefen.
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was wir in diserer Vorlesung lernen wollen.
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Was wir lernen wollen
• Systeme und ihre Eigenschaften
• Rückkopplung
• Systemidentifikation
• Braitenberg Vehikel
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Ort und Zeit
VorlesungDozent: Dr. Mohamed OubbatiDi. 16:00 - 18:00Raum: O27/2203
ÜbungÜbungsleitung: Dr. Mohamed OubbatiDo. 16:00 - 18:00Raum: O27/2203 & Robotik Lab O27/124.
Organisatorisches
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Übungen
Um einen Übungsschein zu erwerben muss man an allenÜbungen teilnehmen (Mind. 70% in der Theorie).
Beispiel: Note in der Prüfung= 1.7
Note mit Bonus= 1.3
Der Übungsschein ergibt eine Notenstufe besser in der Prüfung (Bonus).
Organisatorisches
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Prüfung
Es wird eine schriftliche Prüfung am Ende des Semesters geben.
Organisatorisches
Dr. Oubbati, Kybernetik (Neuroinformatik, Uni-Ulm) Einführung SoSe12
Projekt Robotik(Masterarbeit, Diplomarbeit, Bachelor, Praktika)
Die wichtigsten Themen sind recurrent neural networks, Regelungsprobleme, Navigation, und Einsatz neuronaler Netze und Reinforcement Learning in der Robotik. Zudem lernen die Studenten Im Rahmen eines Projekts, eine schriftliche Ausarbeitung zu erstellen (Projektbericht, Poster) und es in einem Vortrag zu präsentieren.
Sie können jeder Zeit anfangen...einfach bei mir melden!
Organisatorisches