Evoluční hardware - Lukáš Sekanina a kol.
Evoluční hardware
365 Kč
Při nákupu nad 999 Kč máte poštovné zdarma

Evoluční hardware

Od automatického generování patentovatelných invencí k sebemodifikujícím se strojům

Nakladatel
Academia, 2010

Nástup průmyslové revoluce umožnil, aby stroje za člověka převzaly značnou část fyzicky namáhavé práce. S rozvojem počítačů začínají stroje přebírat i intelektuálně náročnější činnosti. V tomto procesu hraje významnou roli umělá inteligence...

Čti víc

365 Kč

Vyprodané

Zadejte e-mail a my vám dáme vědět, jakmile bude kniha dostupná.

Proč nakupovat na Martinus.cz?
  • poštovné zdarma k objednávkám od 999 Kč
  • více než 2500 výdejních míst
  • záložky ke každému nákupu

Doporučené tituly a kolekce

Více o knize

Nástup průmyslové revoluce umožnil, aby stroje za člověka převzaly značnou část fyzicky namáhavé práce. S rozvojem počítačů začínají stroje přebírat i intelektuálně náročnější činnosti. V tomto procesu hraje významnou roli umělá inteligence. Jednou z jejích nejdynamičtěji rozvíjejících se oblastí jsou evoluční algoritmy, které se inspirují biologickým fenoménem evoluce. Evoluce běžící v počítači umožňuje vytvářet řešení pro celou řadu problémů, které jsou označovány jako obtížné a pro jejichž vyřešení je třeba invence a kreativita. Za pomoci evolučních algoritmů byly automatizovaně vygenerovány například nové programy, elektronické obvody, antény, optické systémy nebo i umělecké artefakty. V mnoha případech můžeme přímo hovořit o automatizovaném generování patentovatelných inovací. Počítač využívající evoluční algoritmy začíná významně konkurovat kvalifikovanému a kreativnímu inženýru-návrháři, který by dokonce mohl časem i ztratit zaměstnání! Tato monografie shrnuje současný stav výzkumu a aplikací v oblasti evolučního hardwaru. Jedná se zejména o elektronické obvody, které jsou bez zásahu člověka automatizovaně vytvářeny, modifikovány, adaptovány a opravovány podle potřeb konkrétní aplikace. Kromě teoretického výkladu je kniha doplněna ukázkami typických aplikací, mezi kterými například najdeme kontrolér umělé končetiny, který se adaptuje na konkrétního pacienta, anténu vypadající jako keř použitou ve vesmírné misi ST5, obvody schopné sebeopravy, pokud se dostanou do prostředí s extrémní teplotou, roboty řízené kontrolérem sestaveným z kapalných krystalů nebo systém pro automatizovaný návrh bezpečnostních protokolů pro bezdrátové senzorové sítě.
Čti víc
Našli jste v našem obsahu nějaké nepřesnosti?
Dejte nám o tom vědět.

Máte o knize více informací než je na této stránce nebo jste našli chybu? Budeme vám velmi vděční, když nám pomůžete s doplněním informací na našich stránkách.

Počet stran
328
Vazba
pevná vazba
Rozměr
156×232 mm
Hmotnost
699 g
ISBN
9788020017291
Rok vydání
2010
Edice
Gerstner
Naše katalogové číslo
79050
Jazyk
čeština
Nakladatel
Academia

Recenze

Jak se vám kniha líbila?

5,0 / 5

1 hodnocení

1
0
0
0
0

Vladimír Kvasnická
29.5.2011
Názor čitateľa
Zamyslenie sa nad knihou Lukáša Sekaninu a kolektív: Evoluční hardware. Od automatického generování patentovatelných invencí k sebemodifikujícím se strojům. ACADEMIA, Praha, 2009, 321 str.

Pred nedávnom vyšla v prominentnom pražskom vydavateľstve ACADEMIA zaujímavá kniha “Evoluční hardware”. Vedúcim autorom tejto publikácie je prof. Lukáš Sekanina z brnianskej Fakulty informačných technológii VUT. Jedná sa o extrémne zaujímavú publikáciu, ktorá prezentuje výsledky informatických odborov založených na metafore Darwinovej evolučnej teórie. Pre informatikov už evolúciu nie je len zaujímavou hypotézou vývoja života na Zemi, ale stáva sa inžinierskou pracovnou metódou riešenia zložitých optimalizačných problémov a návrhu elektronických obvodov, bez ktorých moderné počítače sú nemysliteľné. Čo je prekvapujúce na použití evolučného princípu k návrhu elektronických súčiastok – obvodov je jeho inovatívnosť a kreativita. Takto boli navrhnuté obvody s neočakávanou a vysoko originálnou architektúrou, ktorá je pre „ľudského“ návrhára len veľmi ťažko pochopiteľná a interpretovateľná pomocou jednoduchých pravidiel. Preto už v priamo v názve recenzovanej knihy sa hovorí o „patentovateľných invenciách“. získané riešenia sú vysoko originálne a neočakávané.
Táto zaujímavá oblasť modernej informatiky, ktorá sa nazýva „evolučné algoritmy“ bola vytvorená už pred viac ako 30 rokmi informatikom Johnom Hollandom z Michiganskej univerzity, ktorý v r. 1976 publikoval knihu Adaptácia v prírodných a umelých systémoch. Evolučné algoritmy sú založené na predstave populácie abstraktných chromozómov (ktoré sú reprezentované približnými riešeniami daného optimalizačného problému), pričom každý chromozóm - riešenie je podľa jeho kvality popísaný číselnou veličinou nazývanou zdatnosť (fitnes). Chromozómy sa v populácii spontánne rozmnožujú (kopírujú s malými chybami), pričom pravdepodobnosť reprodukcie riešenia je úmerná jeho zdatnosti, čiže chromozómy s vysokou zdatnosťou sa častejšie reprodukujú ako tie, čo majú zdatnosť malú. Tento jednoduchý reprodukčný proces s prvkami prirodzeného výberu sa neustále opakuje, pričom v populácii sa začnú množiť – prevládať tie chromozómy, ktoré majú vysokú zdatnosť, t. j. reprezentujú kvalitné riešenie, ktoré môže byť totožne s optimálnym riešením, alebo je mu veľmi blízke. Tento extrémne jednoduchý, neustále sa opakujúci, výpočtový proces tvorí základ evolučných algoritmov. Môžeme konštatovať, že evolučné algoritmy sú naplnením idey evolučného biológa Sewalla Wrighta (spoluzakladateľa neodarvinizmu) a významného súčasného filozofa Daniela Dennetta, ktorí charakterizovali Darwinovu evolúciu ako algoritmus – univerzálnu metódu schopnú riešiť zložité optimalizačné a adaptačné úlohy.
Tak v Darwinovej evolúcii, ako aj v evolučných algoritmoch, náhoda hrá významnú úlohu. Pri popise evolučného algoritmu sme uviedli, že chromozómy sa pri reprodukčnom procese kopírujú s malými chybami. Tieto chyby zanášajú do evolučného procesu určitý chaos, čo je jav v klasických výpočtových algoritmoch len ťažko predstaviteľný a interpretovateľný. Základným prvkom klasických algoritmov je ich striktná determinovanosť na základe výsledkov získaných v predchádzajúcich etapách algoritmu, nič nie je ponechané na náhodu. V evolučných algoritmoch je náhodnosť priamo organickou súčasťou algoritmu. Táto skutočnosť existencie náhodnosti sa interpretuje tak, že zvyšuje pravdepodobnosť získania optimálneho riešenia. Spontánne chyby pri reprodukčnom procese sú v evolučnom algoritme potrebné pre rozšírené prehľadávanie vhodných riešení. Tiež hovoríme, že tieto chyby – mutácie vnášajú do evolúcie inovatívnosť a kreativitu, získané riešenie je veľmi blízke optimálnemu riešeniu a vykazuje obvykle prvky evidentnej inovatívnosti, ktoré v pôvodných riešeniach sa nevyskytovali. Niekedy sa v teórii evolučných systémoch používa maxima: „evolúcia prebieha na hrane chaosu“. Čo to znamená? Nech parameter popisujúci chaos v evolúcii je pravdepodobnosť výskytu mutácie v reprodukčnom procese. Táto pravdepodobnosť musí byť vyvážená, tak akurát. Ak je malá, potom evolúcia je pomalá, ak je moc veľká, potom sa evolúcia zvrhne na náhodne hľadanie optimálneho riešenia. V obidvoch prípadoch to znamená vlastne zánik evolúcie. Preto hovoríme, že pravdepodobnosť mutácie pri reprodukčnom procese musí byť presne vyvážená. Dostatočne veľká, aby evolúcia bola rýchla, ale musí byť aj dostatočne mala, aby sa evolúcia nezvrhla na náhodný proces, t. j. evolúcia prebieha na hrane chaosu.
Aplikácie prezentované v Sekaninovej knihe Evoluční hardware nám umožňujú konštatovať, že počítače využívajúce evolučné algoritmy začínajú významne konkurovať inžinierovi – návrhárovi, ktorý rieši klasickými „deterministickými“ metódami rozsiahle optimalizačné problémy alebo navrhuje zložité elektronické obvody. Tiež poskytuje zaujímavý pohľad na výskyt kreatívneho a inovatívneho myslenia pri riešení zložitých problémov. Kreativity v tomto prístupe nie je efemérny proces inšpirácie („bozkania múzou“), ale ako sme už uviedli, jej hlavnou zložkou sú náhodné procesy mutácie riešení. T. j. nemá význam hľadať v kreativite nejaké jednoduché podmienky a pravidlá, ktoré keď budeme dodržiavať, tak sa isto staneme kreatívnymi. Čo zapadá do tohto pohľadu na kreativitu ako na náhodný proces je, že pomocou analógií a znalosti predchádzajúcej histórie priebehu algoritmu môžeme niekedy tento proces kreativity podstatne urýchliť. Ako poznamenal chemik a biológ Luis Pasteur, „náhoda pomáha len pripraveným“.
Čo povedať na záver tejto recenzie? Použitie metafory Darwinovej evolúcie v informatike je veľkou výzvou pre informatikov pracujúcich v umelej inteligencii a kognitívnej vede, kde evolučné algoritmy tvoria teoretický základ pre simuláciu evolúcie v multiagentových systémoch (informatický názov pre sociálne systémy), pričom tento prístup umožňuje simuláciu a štúdium takých javov, akými sú kooperácia, komunikácia, vznik sociálnych noriem a štruktúr, kolektívna pamäť, a mnohé iné fenomény a koncepcie sociálnych vied. Pomocou evolučných algoritmov sa neriešia už len inžinierske problémy nášho reálneho sveta typu návrhu nových elektronických obvodov s vysokým stupňom inovatívnosti, ale významne zasahujú do humanitných a sociálnych vied. Tieto aplikácie nemajú len inžiniersko – aplikačnú dimenziu, ale majú aj zaujímavé filozoficko-biologické konnotácie a pozadie.
Čti víc

O autorech/autorkách

Čti víc
Čti víc

„Tak jako nemáš jíst jen pro chuť, tak nesmíš číst jen pro zábavu.“

John Ruskin