Információ-ábrázolás

A tantárgy angol neve: Information Representation

Adatlap utolsó módosítása: 2010. május 4.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök informatikus szak, MSc képzés
Villamosmérnöki szak, MSc képzés
Kognitív infokommunikáció mellékszakirány

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VITMM272   2/1/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Baranyi Péter Zoltán,
4. A tantárgy előadója

 Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
 Dr. Baranyi Péter tudományos tanácsadó BME-TMIT
 Dr. Kóczy T. László egyetemi tanár BME-TMIT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

A BSc képzésben megszerzett matematikai alapismeretekre.

 

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

Befejezett BSc.

 

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja, hogy áttekintse az információ-ábrázolásban használt klasszikus és modern modellezési technikákat és koncepciókat egészen Hilbert sejtésétől kezdve. Megalapozó matematikai tudást kíván adni a későbbi „Kognitív informatikai modellezés”, és a „Kognitív infokommunikáció alkalmazásai” című tantárgyakhoz. A tárgy olyan szemléletet mutat be és eszközöket ismertet, melyeknek fő jellemzője, hogy az információt uniform és automatikus módon ábrázolja és kezelje. A tárgy vizsgálja, hogy ezekben a módszerekben miként lehet az analitikus és a numerikus tulajdonságokat kvázi szétválasztani és külön kezelni. Ennek célja az, hogy úgy tudjuk a feladatokat megfogalmazni és az információt ábrázolni, hogy annak feldolgozása számítógéppel uniform módon legyen megfogalmazható minimális emberi intuíciót igényelve. 

8. A tantárgy részletes tematikája

- Az információ-ábrázolás klasszikus és modern módszereinek összehasonlítása.

- A matematikai modellezési és közelítési technikák fejlődésének és az alkalmazott számítástudományi eszközöknek az áttekintés Hilbert 13. hipotézisétől napjainkig.

- Áttekintése és vizsgálata az univerzális approximátorok tulajdonságaitnak az analitikus jellegű approximációs technikáktól indulva, az erre épülő lágy számítástudományi eszközökig.

- Ismertése a Kolmogorov-féle univerzális approximátoroknak, a Gábor Dénes-féle nemlineáris szűrőkre épülő és tanítható modellezési technikáknak, valamint más lágy-számítástudományi eszközöknek az információ-ábrázolás szempontjából. Külön foyelmet fordítunk a tenzorszorzat-modellekre.

- Vizsgálat arra, hogy jelentős szemléletváltozásnak lehetünk tanúi a mérnöki modellezésben és feladat-ábrázolásban. Ezzel kapcsolatban részletesen tanulmányozzuk, hogy a precíz analitikus leírást támogató szemléletek mellett hogyan jelentek meg a szemcsés szerkezetű közelítési módszerek.

- Megvizsgáljuk hogy ezek a módszerek hogyan felelnek meg az uniformitásnak, a számítógépes és automatikus feldolgozhatóságnak. A megoldhatóság fogalmát is ennek megfelelően tágítjuk.

- A tantárgy vizsgálja, hogy milyen esetekben fontosabb a pontos közelítés, és mikor fontosabb a pontos szerkezeti és strukturális felépítése az ábrázolandó információnak.

- A tananyag példákat mutat az információk ábrázolásában megjelenő szemcsés szerkezetre épülő módszerekre és ahhoz tartozó uniform ábrázolási célokra, ami az információ-ábrázolás új generációját jelenti.

- További példákon keresztül ismerteti a tantárgy a fentiekben említett változásokat, nevezetesen, hogy a mai számítástechnikai eszközök hatására előtérbe került az uniformitás, a feladat-független ábrázolás és automatizált megoldás a mérnöki feladatok igen tág osztályában. Itt konkrétan a politopikus és tenzorszorzat-modelleket vizsgáljuk.

- A tantárgy megmutatja, hogy az információ-ábrázolás jóságát, feldolgozhatóságát és komplexitás közötti összefüggéseit hogyan lehet figyelembe venni szemcsés szerkezetekben.

- Áttekintjük a szinguláris értékfelbontás alapú módszereket.

- A tantárgy példákat mutat arra, hogy miként lehet modellezés során az analitikus és numerikus jelleget elválasztani, akár „black-box” modellezések esetén is, itt elsősorban a tenzorszorzat-modellek kanonikus alakját vizsgáljuk.

- A tantárgy, példaként, egy négypropelleres vezető nélküli helikopter irányítási kérdéseit és azzal kapcsolatos információkat ábrázolja különböző szemcsés szerkezetű reprezentációkban, majd megmutatja, hogy ettől függően eltérő megoldások léteznek a helikopter stabil irányítására.

- Megvizsgáljuk, hogy hogyan találjuk meg a megoldásokat uniform és számítógéppel automatizált egyszerűen módón kihasználva a szemcsés szerkezet előnyeit.

 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás
10. Követelmények
  • A szorgalmi időszakban: 1 zárthelyi dolgozat sikeres megírása az aláírás megszerzésének feltétele
  • A vizsgaidőszakban: írásbeli vagy szóbeli vizsga (létszámtól függően).
  • Elővizsga: nincs.
11. Pótlási lehetőségek

Zárthelyi pótlása a szorgalmi időszakban.

12. Konzultációs lehetőségek

Megbeszélés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Folyamatban van egy magyar nyelvű tankönyv elkészítése. Jelenleg hosszabb-rövidebb részek állnak rendelkezésre, ezt a hallgatók letölthetik az internetről. A tankönyv az alábbi tanulmányokra épül:

  1. P. Baranyi: „Tensor-Product Model-Based Control of Two-Dimensional Aeroelastic System”, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 29., No. 2., March-April,  2006, pp. 391-400.
  2. P. Baranyi, A. R. Várkonyi-Kóczy, Y. Yam and R. J. Patton: “Adaption of TS Fuzzy Models without Complexity Expansion: HOSVD based approach”, IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, Vol. 54, No. 1, February, 2005, pp. 52-60.
  3. P. Baranyi, P. Korondi, R. J. Patton and H. Hashimoto: "Trade-off Between Approximation Accuracy and Complexity for TS fuzzy Models" Asian Journal of Control, Vol. 6. No. 1, issue 21, March, 2004, pp. 21-33.
  4. P. Baranyi, D. Tikk, Y. Yam and R. J. Patton: “From Differential Equations to PDC Controller Design via Numerical Transformation”, Computers in Industry, Elsevier Science, Vol. 51., 2003, pp. 281-297.

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra  42
Félévközi készülés órákra  10
Felkészülés zárthelyire  17
Házi feladat elkészítése    -
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása    3
Vizsgafelkészülés  48
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
 Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
 Dr. Baranyi Péter tudományos tanácsadó BME-TMIT
 Dr. Kóczy T. László egyetemi tanár BME-TMIT
 Dr. Petres Zoltán ösztöndíjas BME-TMIT