|
|
Evoluční resyntéza kombinačních obvodů
Pták, Ondřej ; Schwarz, Josef (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá kombinačními číslicovými obvody a jejich optimalizací. Nejprve jsou představeny hlavní úrovně abstrakce používané při návrhu kombinačních číslicových obvodů. Následně jsou prozkoumány různé metody pro optimalizaci kombinačních číslicových obvodů. Další část této práce je věnována především evolučním algoritmům, jejich společným rysům a variantám: genetickým algoritmům, evolučním strategiím, evolučnímu programování a genetickému programování. Podrobně je popsána varianta genetického programování nazývaná kartézské genetické programování (CGP) a využití CGP v různých oblastech, zejména při syntéze či optimalizaci kombinačních číslicových obvodů. Také jsou představeny některé modifikace CGP a problém škálovatelnosti evolučního návrhu obvodů. V navazující části je popsána metoda pro evoluční resyntézu kombinačních číslicových obvodů. Nejprve je popsán návrh, zejména způsob dělení obvodu na podobvody, poté implementační detaily a nakonec experimenty s touto metodou a jejich výsledky.
|
|
|
Využití regresních metod pro predikci dopravy
Vaňák, Tomáš ; Korček, Pavol (oponent) ; Petrlík, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá možnostmi predikce dopravní situace na makroskopické úrovni s využitím údajů naměřených pomocí dopravních senzorů. Těmito senzory mohou být indukční smyčky, radarové detektory nebo kamery. Práce se zaměřuje na problematiku predikce dojezdových dob automobilů. V rámci diplomové práce byla navržena a implementována metoda dojezdových dob. Navržená metoda byla otestována pomocí dat z reálného provozu. Prvním cílem práce bude seznámení s metodami predikce, které budou využívány. Hlavním cílem práce je využít získaných znalostí k navržení a implementaci aplikace, která bude predikovat požadované dopravní veličiny.
|
|
|
Koevoluce kartézských genetických algoritmů a neuronových sítí
Kolář, Adam ; Král, Jiří (oponent) ; Zbořil, František (vedoucí práce)
Cílem práce bylo ověřit možnost spojení metod kartézského genetického programování a neuronových sítí. Výsledek práce reprezentuje sada experimentů s úlohami vyvažování tyče, průchodu agenta bludištěm a detekce buňek rakoviny prsu, provedených za pomocí implementované knihovny. Použil jsem jak nepřímé, tak přímé zakódování dopředné i rekurentní sítě. Zaměřil jsem se na nalezení nejlepší konfigurace výpočtu, detekci přeučování jedinců během evoluce, míru robustnosti řešení a možnosti stimulace řešení pomocí fitness funkce. Zjistil jsem, že obecně nejlépe konvergují řešení s nižšími hodnotami parametru n_c a n_r a jsou také méně náchylné k přeučování. Úpravami fitness funkce jsem evolvoval kontrolér, který redukoval rozkmit vyvažované tyče. Klasifikátor buňek rakoviny rozpoznával korektně více než 98% vzorků, čímž překonal většinu srovnávaných metod. Podařilo se také navrhnout model bludiště, ve kterém agent úspěšně plnil vícekrokové úlohy.
|
|
|
Akcelerace evolučního návrhu obvodů na úrovni tranzistorů na platformě Zynq
Mrázek, Vojtěch ; Sekanina, Lukáš (oponent) ; Vašíček, Zdeněk (vedoucí práce)
Cílem této práce je návrh a realizace hardwarové jednotky umožňující automatickou syntézu integrovaných obvodů na úrovni tranzistorů. Práce je rozdělena na dvě části. První, teoretická část, se věnuje metodám návrhu obvodů s MOSFET tranzistory a problematice evolučních algoritmů. Dále rozebírá aktuální výsledky výzkumu v této oblasti a navazuje popisem nového přístupu evolučního návrhu a optimalizace číslicových obvodů na úrovni tranzistorů. Následující část se zabývá popisem hardwarové jednotky, která tuto novou metodu akceleruje na obvodu Zynq integrující procesor ARM a programovatelnou logiku. Funkčnost metody je prezentována na optimalizaci vícevstupých obvodů. Hardwarová jednotka byla využita v evolučním návrhu dvou a třívstupých hradel.
|
|
|
Koevoluční algoritmus pro úlohy založené na testu
Hulva, Jiří ; Sekanina, Lukáš (oponent) ; Drahošová, Michaela (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá využitím koevoluce při řešení symbolické regrese. Symbolická regrese se používá pro zjištění matematického vztahu, který aproximuje naměřená data. Lze ji provádět pomocí genetického programování - metody ze skupiny evolučních algoritmů inspirovaných evolučními procesy v přírodě. Koevoluce pracuje s několika vzájemně působícími evolučními procesy. V této práci je popsán návrh a implementace aplikace, která dokáže provádět symbolickou regresi pomocí koevoluce pro úlohy založené na testu. Testy jsou generovány novou metodou, která umožňuje dynamicky měnit počet trénovacích vektorů potřebných k ohodnocení kandidátních řešení. Funkčnost aplikace byla ověřena na pěti testovacích úlohách. Výsledky byly porovnány s koevoluční metodou pracující s fixním počtem trénovacích vektorů. U tří úloh nalezla nová metoda řešení požadované kvality během menšího počtu generací, většinou ale bylo potřeba provést více vyčíslení trénovacích vektorů.
|
|
|
Užití genetického programování v návrhu digitálních obvodů
Hejtmánek, Michal ; Bidlo, Michal (oponent) ; Gajda, Zbyšek (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo nastudování evolučních algoritmů a jejich využití pro návrh digitálních obvodů. Především jsem se zaměřil na genetické programování a jeho rozdílný způsob zacházení se stavebními bloky ve srovnání s genetickým algoritmem. Na základě těchto dvou přístupů jsem vytvořil a odzkoušel hybridní metodu návrhu obvodů. Tato metoda využívá šíření schemat podle genetického algoritmu pro problémy řešené genetickým programováním. U složitějších obvodů dosahuje vyšší úspěšnosti návrhu i rychlejší konvergence k řešení než obecný algoritmus genetického programování.
|
|
|
Nástroj pro analýzu záznamů o průběhu evoluce číslicového obvodu
Kapusta, Vlastimil ; Bidlo, Michal (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato diplomová práce popisuje stochastické optimalizační algoritmy inspirované přírodou, které využívají populaci jedinců - konkrétně evoluční algoritmy. Blíže je popsáno genetické programování a jeho varianta - kartézské genetické programování. Dále se práce zaměřuje na analýzu a vizualizaci záznamů o průběhu evoluce číslicového obvodu. Byly zmapovány existující nástroje pro vizualizaci průběhu evoluce obvodů. Protože nebyl nalezen vyhovující nástroj, který by umožnil komplexní analýzu průběhu evoluce obvodů, byla pro tento účel navržena sada analytických funkcí. Navržené funkce byly implementovány ve formě interaktivního nástroje s grafickým uživatelským rozhraním v jazyce Java. Vytvořená aplikace byla detailně popsána a poté použita k analýze zvolených evolučních záznamů.
|
|
|
Evoluční návrh pro aproximaci obvodů
Dvořáček, Petr ; Vašíček, Zdeněk (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
V posledních letech klademe stále větší důraz na energetickou úspornost integrovaných obvodů. Můžeme vytvořit aproximační obvody, které nesplňují specifikovanou logickou funkci, a které jsou cíleně navrženy ke snížení velikosti, doby odezvy a příkonu. Tyto nepřesné obvody lze využít v mnoha aplikacích, kde lze tolerovat chyby, obzvláště v aplikacích ve zpracování signálů a obrazu, počítačové grafiky a strojového učení. Tato práce popisuje evoluční přístup k návrhu aproximačních aritmetických obvodů a dalších složitějších obvodů. Díky paralelnímu výpočtu fitness byl evoluční návrh osmibitových násobiček urychlen až 170 krát oproti standardnímu přístupu. Pomocí inkrementální evoluce byly vytvořeny různé aproximační aritmetické obvody. Vyvinuté obvody byly použity v různých typech detektorů hran.
|
|
|
Koevoluce obrazových filtrů a prediktorů fitness
Trefilík, Jakub ; Hrbáček, Radek (oponent) ; Drahošová, Michaela (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá využitím principů koevoluce pro návrh obrazových filtrů. Evoluční algoritmy se pro vývoj obrazových filtrů ukazují jako velmi výhodná metoda. Použitím koevoluce prediktorů fitness vnášíme do evolučního návrhu procesy, které vzájemným ovlivňováním populace kandidátních filtrů s populací prediktorů fitness dokáží zrychlit konvergenci řešení. Prediktor fitness je malá podmnožina množiny trénovacích vektorů a používá se k přibližnému určení fitness kandidátních filtrů. V této práci je pro evoluci prediktorů fitness využito nepřímé kódování, které reprezentuje matematický výraz, pomocí něhož jsou vybírány trénovací vektory použité pro vyhodnocení fitness kandidátních filtrů. Tento přístup byl experimentálně vyhodnocen v úloze evolučního návrhu náhodného impulzního šumu a šumu typu sůl a pepř pro různé intenzity šumu a také v úloze návrhu detektoru hran. Ukázalo se, že pomocí tohoto přístupu prediktory fitness přizpůsobují počet použitých trénovacích vektorů pro vyhodnocení kandidátního filtru souběžně s řešením úlohy a tím snižují výpočetní náročnost evolučního návrhu obrazových filtrů.
|
|
|
Souběžné učení v koevolučních algoritmech
Wiglasz, Michal ; Dobai, Roland (oponent) ; Drahošová, Michaela (vedoucí práce)
Kartézské genetické programování je druh genetického programování, ve kterém jsou kandidátní programy reprezentovány jako orientované acyklické grafy. Bylo ukázáno, že je možné evoluci kartézských programů urychlit použitím koevoluce, kde se ve druhé populaci vyvíjí prediktory fitness. Prediktory fitness slouží k přibližnému určení kvality kandidátních řešení. Nevýhodou koevolučního přístupu je nutnost provést mnoho časově náročných experimentů pro určení nejvýhodnější velikosti prediktoru pro daný problém. V této práci je představena nová reprezentace prediktorů fitness s plastickým fenotypem, založená na principech souběžného učení v evolučních algoritmech. Plasticita fenotypu umožňuje odvodit různé fenotypy ze stejného genotypu. Díky tomu je možné adaptovat velikost prediktoru na současný průběh evoluce a obtížnost řešeného problému. Navržený algoritmus byl implementován v jazyce C a optimalizován pomocí vektorových instrukcí SSE2 a AVX2. Z experimentů vyplývá, že použitím plastického fenotypu lze dosáhnout srovnatelné kvalitních obrazových filtrů jako u standardního CGP při kratší době běhu programu (průměrné zrychlení je 8,6násobné) a zároveň odpadá nutnost hledání nejvýhodnější velikosti prediktoru jako u koevoluce s prediktory s fixní velikostí.
|
host ::
RSS.