Interactive exploration of neural networks in Python. 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments

Transkript

1 Studienprojekte Sommersemester 2014 Interactive exploration of neural networks in Python 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments, Mercator Research Group Structure of Memory Faculty of Psychology

2 Vorstellung Wer wir sind» SFB-Arbeitsgruppe im Bereich Computational Neuroscience» Simulation von neuronalen Netzwerken um zu verstehen, welches Verhalten von bestimmten neuronalen Netzen verursacht wird um zu verstehen, welche neuronalen Netze bestimmtes Verhalten hervorrufen können» Fokus liegt auf Funktionen und die Netzwerkarchitektur des Hippocampus (hauptsächlich am Beispiel der Ratte und des Menschen) 2

3 Interactive exploration of neural networks in Python Motivation» Hypothesengetriebenes Arbeiten ist gut...»... aber manche Entdeckungen, Entwicklungsschritte lassen sich darüber nicht erreichen» manchmal hilft ein spielerischer, explorativer Umgang mit komplexen Systemen, um einen qualitativen Eindruck des Systems zu bekommen Zusammenhänge, Eigenschaften zu entdecken, die sonst versteckt bleiben würden 3

4 Interactive exploration of neural networks in Python Bisherige Arbeiten» Interaktive Umgebung zum Visualisieren und Interagieren mit einem neuronalen Netzwerk in Matlab 4

5 Interactive exploration of neural networks in Python Bisherige Arbeiten» Interaktive Umgebung zum Visualisieren und Interagieren mit einem neuronalen Netzwerk in Matlab 5

6 Interactive exploration of neural networks in Python Bisherige Arbeiten» Pyka M and Cheng S (2013) Pattern association and consolidation emerges from connectivity properties between cortex and hippocampus, PLoS ONE 6

7 Interactive exploration of neural networks in Python Ziel des Studienprojektes» Entwicklung einer GUI, um neuronale Netzwerke in Python untersuchen zu können GUI ähnlich zu den Vorgaben in Matlab Basierend auf NEST (Library für neuronale Netzwerke in Python) Parallelisierungssupport von NEST nutzen optional: Umgestaltung der GUI zur Laufzeit erlauben 7

8 Interactive exploration of neural networks in Python Anforderungen» Python (NEST)» Software Engineering» Linux» vielleicht Blender als Prototyping-Umgebung!? 8

9 Interactive exploration of neural networks in Python Was Ihr lernen könnt» Python (NEST)» Neurowissenschaftliche Perspektive auf neuronale Netzwerke Inspiration für Abeit im Bereich Künstliche Intelligenz» Parallelisierung 9

10 Interactive exploration of neural networks in Python Eckdaten» Anzahl der Teilnehmer: 2-4» Zielgruppe: Bachelor- und Masterstudenten Organisation:» Teilnehmerspezifische Zielsetzung des Projekts» Wöchentlicher Review des Fortschritt» Abgabe des Codes mit kurzer Dokumentation 10

11 Interactive exploration of neural networks in Python Eckdaten» Beginn: ab sofort» Ende: 18. Juli

12 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Motivation» physischer Roboter zwei Motoren 8 Distanzsensoren 1 VGA Kamera» Steuerung über einfache Kommandos, u.a. aus C Python Matlab 12

13 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Motivation bestimmte Hippocampus-Modelle werden unter Berücksichtigung realistischer Sensorund Motoreigenschaften entwickelt 13

14 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Bisherige Arbeiten zum schnelleren Prototypen gibt es bereits einen virtuellen E-PuckRoboter 14

15 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Bisherige Arbeiten» Blender Game Engine» Blender interne Physik-Engine aber:» nicht korrekte physikalische Eigenschaften des E-Puck» keine Tools zum Erfassen / Auswerten des Verhaltens 15

16 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Ziel des Studienprojektes» Physikalische Eigenschaften zwischen echtem und virtuellen E-Puck abgleichen» Parametrisierung der Eigenschaften implementieren» Tools zum Visualisieren und Auswerten der Pfaddaten und der internen Zustände des E-Pucks entwickeln 16

17 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Anforderungen» Python» Blender» E-Puck 17

18 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Was Ihr lernen könnt» Techniken und Tools zur Generierung von 3D-Inhalten» Verwendung von Physik-Engines» Eine Möglichkeit 3D-Apps für Android-Devices zu schreiben 18

19 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Eckdaten» Anzahl der Teilnehmer: 2-4» Zielgruppe: Bachelor- und Masterstudenten Organisation:» Teilnehmerspezifische Zielsetzung des Projekts» Wöchentlicher Review des Fortschritt» Abgabe des Codes mit kurzer Dokumentation 19

20 3-d simulation of the e-puck robot in virtual environments Eckdaten» Beginn: ab sofort» Ende: 18. Juli

21 Letztes Studienprojekt A computational model of the cortex-hippocampus loop» 4 Teilnehmer» Das Projekt hat eine langfristige Perspektive» Jetzt: 1 Studentische Hilfskraft 2 Bachelorarbeiten 21