Kybernetik Einführung

Transkript

1 Kybernetik Einführung Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik Tel.: (+49) 731 / mohamed.oubbati@uni-ulm.de

2 Einführung Was ist Kybernetik? Der Begriff Kybernetik wurde im 1948 vom Mathematiker Norbert Wiener eingeführt. Kybernetik leitet sich vom griechischen Wort kybernetes ab und bedeutet Steuermann. Norbert Wiener ( )

3 Was ist Kybernetik? Grundidee Es gibt Funktionsweisen in Lebewesen und Maschinen, die ein gemeinsames Muster haben, das man mathematisch analysieren kann. Rückkopplung Buch Cybernetics: or Control and Communication in the Animal and the Machine. (Wiener, 1948)

4 Was ist Kybernetik? Definitions Agent: brain, software, controller, robot, Environment: physical body, machine, physical or social environments, virtual environment,..(system)

5 Was ist Kybernetik? Let s consider an agent...

6 Was ist Kybernetik? Let s consider the agent in a complex environment.

7 Was ist Kybernetik? This agent has to achieve a goal goal

8 Was ist Kybernetik? The agent acts on the environment.

9 Was ist Kybernetik? The environment reacts by returning information about the effects of that action (feedback).

10 Was ist Kybernetik? The agent measures difference between environmental state and the goal, detects error, corrects its action and acts again. Because real environments are usually changing, contain disturbances, noise,...

11 Was ist Kybernetik? Repeat until the achievement of the goal! Rückkopplung

12 Was ist Kybernetik? Bespiele Thermoregulation beim Menschen = Brain = Body

13 Was ist Kybernetik? Bespiele Thermoregulation beim Menschen Soll-Temperatur (37 C) äußere Einflüsse (z.b. Hitze, Kälte) innere Einflüsse (z.b. Sport, Arbeit,..) Ausgleichsmechanismen (z.b. Schwitzen, ) Körpertemperatur

14 Was ist Kybernetik? Bespiele Erziehung = Erzieher = Versuchsperson

15 Was ist Kybernetik? Bespiele Erziehung Erziehungsziel Erzieher Erziehungssituation Erziehungsberatung Versuchsperson äußere Einflüsse (z.b. die Gesellschaft) innere Einflüsse (z.b. eigene Personalität)

16 Was ist Kybernetik? Bespiele Markt = Unternehmen = Kunden

17 Was ist Kybernetik? Bespiele Markt Kunden Anpassung & Handlung Zielunternehmen (Wachstum) Unternehmen äußere Einflüsse Anforderungen (Markt- Beobachtung) Konkurrenz

18 Was ist Kybernetik? Bespiele Kochen = die Frau = das Essen

19 Was ist Kybernetik? Bespiele Kochen

20 Was ist Kybernetik? Bespiele Kochen

21 Was ist Kybernetik? Kybernetik ermöglicht, die Rückkopplung in unterschiedlichen Systemen mit denselben mathematischen Methoden zu untersuchen.

22 Was ist Kybernetik? Kybernetik Vision Es gibt 1. Ein Agent 2. Ein Ziel 3. Eine Umgebung Die Kybernetik untersucht (optimiert) die Interaktion zwischen dem Agent und der Umgebung, um das Ziel zu erreichen.

23 Kybernetik Vision Beispiel: Das Auto Das Auto

24 Kybernetik Vision Beispiel: Das Auto Die Benutzersicht

25 Kybernetik Vision Beispiel: Das Auto Die Technikersicht

26 Kybernetik Vision Beispiel: Das Auto Fahrer Auto Umwelt Die Kybernetiker-Sicht

27 Neurobotik Robotics at Ulm University Institut für Neuroinformatik

28 Neurobotik Robotics at Ulm University Neurobotik activities are located at the intersection of neurosciences and robotics.

29 Neurobotik Robotics at Ulm University Infrastruktur - 2 Labs: O27 /1101 und O27/ Rechner - 10 Notebooks - 7 Roboter - eine Werkstatt

30 Neurobotik Robotics at Ulm University Research We perform research on robot-environment interaction using recurrent neural networks, reinforcement learning and modelling, to develop robots with lifelong learning capabilities. Environment Actor-Critic Design System Identification

31 Neurobotik Robotics 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.

32 Was wir in diserer Vorlesung lernen wollen.

33 Was wir lernen wollen Systeme und ihre Eigenschaften Rückkopplung Systemidentifikation Braitenberg Vehikel

34 Organisatorisches

35 Organisatorisches Ort und Zeit Vorlesung Dozent: Dr. Mohamed Oubbati Di. 16:00-18:00 Raum: O27/2203 Übung Übungsleitung: Dr. Mohamed Oubbati Do. 16:00-18:00 Raum: O27/2203 & Robotik Lab O27/124.

36 Organisatorisches Übungen Um einen Übungsschein zu erwerben muss man an allen Übungen teilnehmen (Mind. 70% in der Theorie). Der Übungsschein ergibt eine Notenstufe besser in der Prüfung (Bonus). Beispiel: Note in der Prüfung= 1.7 Note mit Bonus= 1.3

37 Organisatorisches Prüfung Es wird eine schriftliche Prüfung am Ende des Semesters geben.

38 Organisatorisches 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!