Transcript KIT PPT Master

Proseminar:
„Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung“
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
2
Jörg Fischer
Formale Anforderungen
Vortrag
15 Minuten
PowerPoint oder LaTeX (Vorlage auf WWW-Seite)
Blockveranstaltung
Schriftliche Ausarbeitung
5 Seiten, zweispaltig
LaTeX (Vorlage auf WWW-Seite)
PDF und LaTeX-Sourcen an Betreuer
Anwesenheitspflicht bei allen Veranstaltungen
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Jörg Fischer
Ablauf des Seminars
Themenauswahl
Themen an Betreuer gebunden
Recherche
Empfohlene Literatur
Eigenständige Recherche
Ausarbeitung
Vortrag
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Jörg Fischer
Meilensteine
5
Themenauswahl
(heute)
Ausarbeitung
Vorstellung des Themas und
Gliederung
Erste ausformulierte Fassung
Endgültige Fassung
(Di. 12. November)
(Di. 26. November)
(Di. 10. Dezember)
Vortrag
Vortragsfolien erste Fassung
Vortrag
(Di. 14. Januar)
Anfang Februar
Jörg Fischer
Benotung
50% der Note für die Ausarbeitung
50% der Note für die Präsentation
Leistungspunkte 3
Deadlines sind hart
Plagiate führen zu sofortigem Ausschluss
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Jörg Fischer
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
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Jörg Fischer
Unüberwachtes Lernen: Clustering-Verfahren
Themenbeschreibung
Cluster-Verfahren dienen zur Entdeckung von
Strukturen in großen Datenmengen. Sie werden unter
anderem eingesetzt um neue, unbekannte
Zusammenhänge aufzudecken, Unregelmäßigkeiten in den Daten zu finden sowie zur Datenkomprimierung.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in das Themengebiet
Erarbeitung und Gegenüberstellung der Vor- und
Nachteile verschiedener Clustering-Verfahren
Betreuer:
Matthias Richter, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Dense Tracking and Mapping (DTAM)
Description
Data 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.
Tasks
Summarize the state-of-art in modern shape-from-motion methods
Understand the critical features of DTAM algorithm
Compare DTAM to other methods based on qualitative/quantitative metrics
Advisor: Dr. Alexey Pak, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Grenzen der menschlichen Wahrnehmung in
der Gesichtswiedererkennung
Themenbeschreibung
In 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.
?
=
Aufgabenstellung
Erreichen eines grundsätzlichen Verständnisses über
automatisierte Gesichtswiedererkennungsverfahren
Herausarbeiten der Grenzen eines menschlichen
Beobachters im Vergleich zur automatisierten Lösung
?
=
=
Betreuer:
Herr Christian Herrmann, [email protected]
10
?
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Exploration vs. Exploitation in Maschinenlernen
und Spieltheorie
Themenbeschreibung
Eine 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.
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
Betreuer
Herr Julius Pfrommer, [email protected]
[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.
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Detektion des Grundprimitivs bei strukturellen
Texturen
Themenbeschreibung
Texturen 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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in das Thema
Erarbeitung und Gegenüberstellung der
verschiedenen Verfahren zur Primitvdetektion
Betreuer:
Herr Markus Vogelbacher, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Anwendbarkeit von Conceptual Clustering im
Bereich der semantischen Wissensmodellierung
Themenbeschreibung
Am 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.
Aufgabenstellung
Literaturrecherche zum Thema Conceptual Clustering.
Ein Schwerpunkt soll dabei im Bereich COBWEWB [2] liegen
Aufarbeitung und Zusammenfassung der relevanten Literatur
Betreuer:
Dipl.-Inform. Achim Kuwertz, [email protected]
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
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Quelle [1]
Stereo-Rekonstruktion
Themenbeschreibung
Bilder, 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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die Grundlagen der
Stereorekonstruktion
Spezifikation eines geeigneten
Algorithmus zur Tiefenschätzung
Betreuerin:
Miriam Ruf, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Lagebestimmung eines mobilen Agenten
Themenbeschreibung
Häufig möchte sich ein mobiler Agent anhand von Landmarken in seiner Umgebung lokalisieren. Mithilfe von verrauschten 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.
Aufgabenstellung
Einarbeiten in die Problemstellung und dessen
Anwendungsbereiche
Erarbeitung und Verständnis des Algorithmus
zur Berechnung der Lage in geschlossener Form
Darlegen von Vor- und Nachteilen dieses
Ansatzes
Betreuer:
Jannik Steinbring, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Schnelle Berechnung des „Nearest Neighbour“
Themenbeschreibung
Betrachtet 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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in den „Nearest Neighbour“-algorithmus
Darstellung des Stands der Technik
Darstellung von Vor- und Nachteilen
dieses Ansatzes
Betreuer:
Antonio Zea, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Zeitkontinuierliche Optimale Regelung
Themenbeschreibung
Optimale 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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die optimale Regelung
Erarbeitung des Hamilton-Verfahrens zur Lösung des
Minimierungsproblems
Darstellung von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes
Betreuer:
Maxim Dolgov, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Systemidentifikation mittels
Subspace Identification
Themenbeschreibung
Bei 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.
Aufgabenstellung
Einarbeiten in die Grundlagen zu
linearen Systeme und der
Systemidentifikation
Einarbeiten in das Verfahren der
„Subspace Identification“
input-output
data
STEP 1
state and observability
matrix
STEP 2
system model
Betreuer:
Christof Chlebek, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Richtungsstatistik
Themenbeschreibung
Konventionelle 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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die Richtungsstatistik anhand von
„Topics in Circular Statistics“ (Jammalamadaka, Sengupta, 2001)
Überblick über die grundlegenden Ideen der Richtungsstatistik
Vorstellen der relevanten Wahrscheinlichkeitsverteilungen
Betreuer:
Herr Gerhard Kurz, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Bias-aware Kalman filters
Themenbeschreibung
Das 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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die Problemstellung,
Kalman-Filter und Messunsicherheiten
Vergleich verschiedener Ansätze
Betreuer:
Benjamin Noack, [email protected]
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Kalman-Filter
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Nichtlineare Regelung mittels
„Feedback Linearization“
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.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in die regelungstechnischen
Grundbegriffe und die Regelung
nichtlinearer Systeme
Einarbeitung in die grundsätzliche
Methode der Feedback-Linearisierung
Betreuer:
Jörg Fischer, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Themenverteilung
Unüberwachtes Lernen: Clustering-Verfahren
Dense Tracking and Mapping (DTAM)
Grenzen der menschlichen Wahrnehmung in der
Gesichtswiedererkennung
Exploration vs. Exploitation in Maschinenlernen und Spieltheorie
Detektion des Grundprimitivs bei strukturellen Texturen
Anwendbarkeit von Conceptual Clustering
im Bereich der semantischen Wissensmodellierung
Stereo-Rekonstruktion
Lagebestimmung eines mobilen Agenten
Schnelle Berechnung des „Nearest neighbour“
Zeitkontinuierliche Optimale Regelung
Systemidentifikation mittels Subspace Identification
Richtungsstatistik
Bias-aware Kalman filters
Nichtlineare Regelung mittels „Feedback Linearization“
Themen werden nach der Reihenfolge der Anmeldung verteilt
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Jörg Fischer
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
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Jörg Fischer
Form der Ausarbeitung
Ausarbeitung ist wissenschaftliche Arbeit
Keine Umgangssprache
Keine erste Person
Verwendete Literatur referenzieren (Literaturverzeichnis)
Zitate kennzeichnen und referenzieren (mit Seitenangabe)
Konsistenz
Einheitliche Verwendung von Symbolen
Einheitliche Verwendung von Fachtermini
Abkürzungen erklären (nur gebräuchliche verwenden)
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Jörg Fischer
Grafiken in Ausarbeitung
Pixelgrafiken sinnvoll skalieren
Auf Qualität der eingebundenen Bilder achten
Beschriftung in Sprache der Ausarbeitung
Graphen vollständig beschriften
Auch Grafiken müssen korrekt referenziert werden
Auf jede Grafik im Text Bezug nehmen
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Jörg Fischer
Ablauf
Formale Randbedingungen
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
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Jörg Fischer
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
27
Jörg Fischer
Vortragslänge
Zeitbeschränkung beachten! (15 Min.)
Aber: Vortrag sollte auch nicht zu kurz sein
Viele Informationen
Wenig Zeit
Konzentration auf das Wesentliche
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Jörg Fischer
Gestaltung von Folien (I)
Vorlage verwenden
Klare, einheitliche Gestaltung (Konsistenz)
Wenige Punkte pro Folie (nur Schlagworte)
Jeden Punkt auf einer Folie ansprechen
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Jörg Fischer
Gestaltung von Folien (II)
Grafiken und Bilder benutzen, falls möglich
Farben
Verdeutlichung von Zusammenhängen
Achtung: Farben haben auch Symbolwerte
Rahmen
Name des Vortragenden
Seitenzahl
Animationen, Seitenübergänge, etc. gut wenn sinnvoll, ansonsten weglassen
Controller
Network
Network
Sensor
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Plant
Actuator
Jörg Fischer
Folien – Schriftarten und -größen
8 Punkt
12 Punkt
18 Punkt
8 Punkt
12 Punkt
20 Punkt
18 Punkt
20 Punkt
24 Punkt
28 Punkt
24 Punkt
32 Punkt
36 Punkt
40 Punkt
28 Punkt
32 Punkt
36 Punkt
40 Punkt
 Serifenlose Schrift (links)
 mind. 18 Punkt
32
Jörg Fischer
Dieser Text
ist
zu klein.
Folien – Negatives Beispiel (I)
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Folien – Negatives Beispiel (II)
200
150
100
50
0
-50
-100
34
1
2
3
4
5
6
7
Jörg Fischer
8
9
10
Vortragsstil
Frei und flüssig sprechen
Reaktionen der Zuhörer beachten
Seitlich neben der Projektionsfläche stehen
(freie Sicht)
An der Projektionsfläche erklären
Vortrag planen und üben
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Jörg Fischer
Probleme bei Beamer-Präsentationen
Kompatibilität mit dem Vortragsrechner
PowerPoint:
Nicht-Standard-Schriftarten?
 TrueType-Schriftarten einbetten
Open Office / LateX:
 PDF generieren
Videos oft problematisch
 Vorher auf Vortragsrechner testen
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Jörg Fischer
DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT!