Algoritmy a struktury neuropočítačů

Přednášející:

Jana Tučková (gar.)

Cvičící:

Jana Tučková (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Cílem předmětu je seznámení se základními principy a možností aplikací neuronové informační technologie při zpracování signálu. Pozornost je věnována úvodu do teorie umělých neuronových sítí, výběru a optimalizaci struktury a výběru dat. Podrobněji jsou probírány otázky zpracování řečového signálu a aplikace neuronových sítí při analýze, rozpoznání a syntéze řeči. Stručně se zabývá některými aplikacemi neuronových sítí v biomedicínském inženýrství.V počítačově seminárních cvičeních studenti získají zkušenosti s používáním Matlabu, a to Neural Network Toolboxu, a vybraných specializovaných programů.

Požadavky:

Samostatná úloha - vytvoření vlastního m-souboru v Matlabu, obhajoba způsobu řešení úlohy.

Osnova přednášek:

1. Neuronové sítě - historie, biologické a umělé neuronové sítě, jejich využití pro zpracování signálu. Modely neuronu, aktivační funkce.

2. Principy učení umělých neuronových sítí. Samoorganizující se sítě (SOM), Kohonenovy mapy.

3. SOM s učitelem, U-matice, LVQ klasifikátor.

4. Vícevrstvé sítě s učením zpětného šíření chyby (BPG).

5. Základní učení BPG a jeho modifikace.

6. Optimalizace struktury, klestění neuronové sítě, výběr vstupních dat.

7. Základní pojmy z fonetiky, charakteristiky mluvené řeči.

8. Metody rozpoznání řeči, aplikace neuronových sítí při rozpoznání řeči.

9. Princip syntézy řeči, typy syntezátorů,modelování prozodie.

10. Aplikace neuronových sítí při syntéze řeči a modelování prozodie.

11. Aplikace neuronových sítí v biomedicíně, problémy klasifikace.

12. Asociativní paměti, Hopfieldovy sítě, ART sítě.

13. Speciální struktury (CNN, TDNN, Wavelet sítě, fuzzy-neuronové sítě). Genetické algoritmy.

14. Ostatní aplikace neuronových sítí.

Osnova cvičení:

1. Úvod, základy NN-Toolboxu pro MATLAB, informace o samostatných úlohách.

2. Základní funkce UNS, perceptron, ADALINE, MADALINE, LMS pravidlo.

3. Samoorganizující se sítě, SOM s učitelem, U-matice. SOM Toolbox.

4. Kohonenovy mapy. LVQ algoritmy - NN Toolbox, MATLAB.

5. Vrstevnaté neuronové sítě. Zadání samostatných úloh.

6. Algoritmy modifikovaného učení BPG.

7. Experimenty s programovým systémem Speech Laboratory - 1.část.

8. Experimenty s programovým systémem Speech Laboratory - 2.část. Konzultace k samostatné úloze.

9. Odevzdání a prezentace tezí samostatné úlohy - kontrola.

10. Optimalizace neuronové sítě klestěním. Konzultace k samostatné úloze.

11. Experimentování s parametry neuronové sítě. Konzultace k samostatné úloze.

12. Experimenty s programovým systémem ASSOM. Konzultace k samostatné úloze.

13. Konzultace k samostatné úloze.

14. Odevzdání samostatné úlohy, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Tučková, J.: Úvod do teorie a aplikací umělých neuronových sítí. Skripta FEL ČVUT v Praze, vydavatelství ČVUT, 2005, ISBN 80-01-02800-3.

2. Novák, M. a kol.: Umělé neuronové sítě, teorie a aplikace. C.H.Beck, Praha 1998, ISBN 80-7179-732-6.

3. Šnorek, M., Jiřina, M.: Neuronové sítě a neuropočítače. Skripta ČVUT, Praha 1996.

4. Knihovna SOM Toolbox 2.0. www.cis.hut.fi/projects/somtoolbox/download.

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14+4

Typ cvičení: s, c

Předmět je nabízen také v anglické verzi.

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost T2:A4-405 Tučková J. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Dejvice Laborator
Út	místnost T2:A4-405 Tučková J. 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 1) Dejvice Laborator
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika - elektronické systémy- strukturované studium (povinný předmět)