Proseminar: „ Anthropomatik : Von der Theorie zur Anwendung“
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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Proseminar:„Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung“
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2
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
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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
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Ablauf des Seminars
ThemenauswahlThemen an Betreuer gebunden
RechercheEmpfohlene LiteraturEigenständige Recherche
Ausarbeitung
Vortrag
Jörg Fischer
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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
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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
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7
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
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Unüberwachtes Lernen: Clustering-Verfahren
AufgabenstellungEinarbeitung in das ThemengebietErarbeitung 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.
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Dense Tracking and Mapping (DTAM)
TasksSummarize the state-of-art in modern shape-from-motion methodsUnderstand the critical features of DTAM algorithmCompare 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.
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Grenzen der menschlichen Wahrnehmung in der Gesichtswiedererkennung
AufgabenstellungErreichen eines grundsätzlichen Verständnisses über automatisierte GesichtswiedererkennungsverfahrenHerausarbeiten 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. ¿
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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.Aufgabenstellung
Einarbeitung 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]
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Detektion des Grundprimitivs bei strukturellen Texturen
AufgabenstellungEinarbeitung in das ThemaErarbeitung 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.
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Anwendbarkeit von Conceptual Clustering im Bereich der semantischen Wissensmodellierung
AufgabenstellungLiteraturrecherche zum Thema Conceptual Clustering.Ein Schwerpunkt soll dabei im Bereich COBWEWB [2] liegenAufarbeitung 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]
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Stereo-Rekonstruktion
AufgabenstellungEinarbeitung in die Grundlagen der StereorekonstruktionSpezifikation 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.
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Lagebestimmung eines mobilen Agenten
AufgabenstellungEinarbeiten in die Problemstellung und dessen AnwendungsbereicheErarbeitung und Verständnis des Algorithmus zur Berechnung der Lage in geschlossener FormDarlegen 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.
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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.
AufgabenstellungEinarbeitung in den „Nearest Neighbour“-algorithmusDarstellung des Stands der TechnikDarstellung von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes
Betreuer:Antonio Zea, [email protected]
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Zeitkontinuierliche Optimale Regelung
AufgabenstellungEinarbeitung in die optimale RegelungErarbeitung des Hamilton-Verfahrens zur Lösung des MinimierungsproblemsDarstellung 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.
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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
AufgabenstellungEinarbeiten in die Grundlagen zu linearen Systeme und der SystemidentifikationEinarbeiten in das Verfahren der „Subspace Identification“
Betreuer:Christof Chlebek, [email protected]
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Richtungsstatistik
AufgabenstellungEinarbeitung in die Richtungsstatistik anhand von„Topics in Circular Statistics“ (Jammalamadaka, Sengupta, 2001)Überblick über die grundlegenden Ideen der RichtungsstatistikVorstellen 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.
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Bias-aware Kalman filters
AufgabenstellungEinarbeitung in die Problemstellung, Kalman-Filter und MessunsicherheitenVergleich 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
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Nichtlineare Regelung mittels „Feedback Linearization“
AufgabenstellungEinarbeitung in die regelungstechnischen Grundbegriffe und die Regelung nichtlinearer SystemeEinarbeitung 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.
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ThemenverteilungUnüberwachtes Lernen: Clustering-VerfahrenDense Tracking and Mapping (DTAM)Grenzen der menschlichen Wahrnehmung in der GesichtswiedererkennungExploration vs. Exploitation in Maschinenlernen und SpieltheorieDetektion des Grundprimitivs bei strukturellen TexturenAnwendbarkeit von Conceptual Clustering im Bereich der semantischen WissensmodellierungStereo-Rekonstruktion
Lagebestimmung eines mobilen AgentenSchnelle Berechnung des „Nearest neighbour“Zeitkontinuierliche Optimale RegelungSystemidentifikation mittels Subspace IdentificationRichtungsstatistikBias-aware Kalman filters Nichtlineare Regelung mittels „Feedback Linearization“
Themen werden nach der Reihenfolge der Anmeldung verteilt
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Jörg Fischer
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Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
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Form der AusarbeitungAusarbeitung ist wissenschaftliche Arbeit
Keine UmgangsspracheKeine erste PersonVerwendete Literatur referenzieren (Literaturverzeichnis)Zitate kennzeichnen und referenzieren (mit Seitenangabe)
KonsistenzEinheitliche Verwendung von Symbolen Einheitliche Verwendung von Fachtermini
Abkürzungen erklären (nur gebräuchliche verwenden)
Jörg Fischer
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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
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Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Jörg Fischer
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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
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28
Vortragslänge
Zeitbeschränkung beachten! (15 Min.)
Aber: Vortrag sollte auch nicht zu kurz sein
Viele Informationen Wenig Zeit
Konzentration auf das Wesentliche
Jörg Fischer
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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
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Plant
Controller
ActuatorSensor
Network Network
Gestaltung von Folien (II)
Grafiken und Bilder benutzen, falls möglichFarben
Verdeutlichung von ZusammenhängenAchtung: Farben haben auch Symbolwerte
RahmenName des VortragendenSeitenzahl
Animationen, Seitenübergänge, etc. gut wenn sinnvoll
Jörg Fischer
, ansonsten weglassen
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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 Punkt24 Punkt28 Punkt32 Punkt36 Punkt40 Punkt
Serifenlose Schrift (links) mind. 18 Punkt
Jörg Fischer
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33
Folien – Negatives Beispiel (I)
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34
Folien – Negatives Beispiel (II)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-100
-50
0
50
100
150
200
Jörg Fischer
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35
Vortragsstil
Frei und flüssig sprechen Reaktionen der Zuhörer beachtenSeitlich neben der Projektionsfläche stehen (freie Sicht)An der Projektionsfläche erklärenVortrag planen und üben
Jörg Fischer
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Probleme bei Beamer-Präsentationen
Kompatibilität mit dem VortragsrechnerPowerPoint: Nicht-Standard-Schriftarten? TrueType-Schriftarten einbettenOpen Office / LateX: PDF generierenVideos oft problematisch Vorher auf Vortragsrechner testen
Jörg Fischer
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DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT!