Transcript Folien

Proseminar
„Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung“
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu
Übersicht
Formale Randbedingungen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Formale Anforderungen
Schriftliche Ausarbeitung
5 Seiten, zweispaltig
LaTeX (Vorlage auf der Homepage)
PDF an Betreuer
Vortrag
Erfolgreiche schriftliche Ausarbeitung ist Voraussetzung
15 Minuten mit anschließender Diskussion
PowerPoint oder LaTeX (Vorlage auf der Homepage)
In zwei Blockveranstaltungen (Anwesenheitspflicht!)
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Ablauf des Seminars
Themenauswahl
Themen an Betreuer gebunden
Im Onlineportal für das Proseminar anmelden
Innerhalb der nächsten drei Wochen
Recherche
Empfohlene Literatur
Eigenständige Recherche
Ausarbeitung
Vortrag
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Meilensteine
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Themenauswahl
(heute)
Ausarbeitung
Vorstellung des Themas und Gliederung
Erste ausformulierte Fassung
Endgültige Fassung
(Di., 10. Mai)
(Di., 31. Mai)
(Di., 21. Juni)
Vortrag
Erste Version
Endgültige Fassung
Vortrag
(Di., 5. Juli)
(Di., 12. Juli)
Mitte Juli
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Benotung
2/3 der Note für wissenschaftliches Arbeiten und die schriftliche Ausarbeitung
1/3 der Note für die Präsentation
Anrechenbarkeit: 3 LP
Deadlines sind hart
Plagiate führen zu sofortigem Ausschluss
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Übersicht
Formale Randbedingungen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
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)
LaTeX „richtig“ benutzen (siehe Vorlage)
Es lohnt sich, LaTeX jetzt (vernünftig) zu lernen!
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Erste Gliederung
Grobe Struktur / Aufbau der Ausarbeitung (und des Vortrags)
Sortieren der eigenen Gedanken / des gelesenen Materials
Soll Kommunikation mit Betreuer erleichtern
Name und Reihenfolge der Abschnitte
Nur ein paar Stichpunkte für jeden Abschnitt
Eventuell prägnante Formeln
Keine ausformulierten Sätze!
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Beispielhafte Gliederung
I Einleitung
Kontext / Anwendungsgebiete
Eventuell Aufbau vom Rest der Ausarbeitung
II Problemstellung
Wenn möglich, erst ab hier Formeln
III Lösungen
A Erster Ansatz
B Zweiter Ansatz
IV Gegenüberstellung / Vergleich
Vor- / Nachteile etc.
V Zusammenfassung und Ausblick
Noch einmal kurz wiederholen, was behandelt wurde
1, 2 Sätze pro Abschnitt (ohne Einleitung)
Fazit: Welche Variante besser? Warum? Welche sollte daher bevorzugt
werden? Wo liegen noch offene Probleme?
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Grafiken in Ausarbeitung
Wenn möglich, Vektorgrafiken verwenden
Falls doch Pixelgrafiken, diese sinnvoll skalieren
Auf Qualität der verwendeten Bilder achten
Beschriftung in Sprache der Ausarbeitung
Graphen vollständig beschriften (Achsen!)
Auch Grafiken müssen korrekt referenziert werden
Auf jede Tabelle, Grafik, etc. im Text Bezug nehmen
Unterschriften von Tabellen, Grafiken, etc. in ganzen Sätzen (Punkte!)
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Übersicht
Formale Randbedingungen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
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
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
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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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Vortragsgliederung
Beginn
Beginnen mit Titel und Gliederungsübersicht (ca. 2 Folien)
Einleitung und Motivation (1-2 Folien)
Hauptteil
Schluss
Zusammenfassung und Ausblick (1-2 Folien)
Mit einem Dank für die Aufmerksamkeit schließen
Faustregel: Mind. mit 1 bis 1,5 Minuten pro Folie rechnen
=> Möglichst nicht mehr als 10 inhaltliche Folien für euren Vortrag
Hängt aber auch vom Vortragsstil ab!
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Gestaltung von Folien (I)
Vorlage verwenden
Klare, einheitliche Gestaltung (Konsistenz)
Wenige Punkte pro Folie (nur Schlagworte)
Jeden Punkt auf einer Folie ansprechen
Nie mit einer ganz leeren Folie beginnen
Keine „Doppelüberschriften“
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Gestaltung von Folien (II)
Viele Grafiken und Bilder benutzen
So wenig Formeln wie möglich, so viele wie nötig
Farben
Verdeutlichung von Zusammenhängen
Achtung: Farben haben auch Symbolwerte
Rahmen
Name des Vortragenden
Seitenzahl
Animationen, etc. gut wenn sinnvoll, ansonsten weglassen
Controller
Network
Network
Sensor
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Plant
Actuator
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Folien – Schriftarten und -größen
8 Punkt
8 Punkt
12 Punkt
12 Punkt
18 Punkt
18 Punkt
20 Punkt
20 Punkt
24 Punkt
24 Punkt
28 Punkt
32 Punkt
36 Punkt
40 Punkt
Serifenlose Schrift (links)
28 Punkt
32 Punkt
36 Punkt
40 Punkt
Dieser Text
ist
zu klein.
Mind. 18 Punkt
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Folien – Negatives Beispiel (I)
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Folien – Negatives Beispiel (II)
200
150
100
50
0
-50
-100
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Vortragsstil
Frei und flüssig sprechen
Zuschauer ansehen
Reaktionen der Zuhörer beachten
Seitlich neben der Projektionsfläche stehen (freie Sicht)
Hände nicht in den Taschen
An der Projektionsfläche erklären
Vortrag planen und üben
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Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Teilnehmerliste
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1
Oliver Karrenbauer
2
Robin Schmucker
3
Fabian Kotyrba
4
Fei Chen
5
Dennis Weigelt
6
Rafael Kübler da Silva
7
Benno Ommerborn
8
Jonas Fehrenbach
9
10
Sebastian Hennig
Felix Boltz
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Variationsrechnung
Themenbeschreibung
Viele physikalische Probleme wie z.B. Brechung
lassen sich als ein Optimierungsproblem formulieren und anschließend mit Variationsansätzen lösen. Da die Variationsrechnung auch
für technische Problemstellungen, bspw. optimale
Regelung, angewandt wird, soll sie im Rahmen
dieses Proseminars vorgestellt werden.
Aufgabenstellung
Erarbeitung der Grundmethodik
Methoden für Probleme mit unterschiedlichen
Randbedingungen
Methoden für Probleme mit Beschränkungen
Betreuer:
Maxim Dolgov, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Wikipedia, Zátonyi Sándor
Numerische Verfahren zur Lösung gewöhnlicher
Differenzialgleichungen 1. Ordnung
Themenbeschreibung
Das Verhalten dynamischer Systeme kann durch
Differenzialgleichungen (DGL) beschrieben werden.
Möchte man ein solches nun lösen, z.B. zur
Simulation des Systems, werden i.d.R. numerische
Verfahren benötigt. In diesem Proseminar sollen
Verfahren für Anfangswertprobleme von gewöhnlichen
DGLs erster Ordnung vorgestellt werden.
Aufgabenstellung
Grundlagen für numerisches Lösen von DGLs
erarbeiten
Explizites Eulerverfahren, Runge-Kutta-Verfahren
und andere vorstellen
Vor- und Nachteile der Verfahren untersuchen
Aus: Engeln-Müllges, Niederdrenk, Wodicka
„Numerik-Algorithmen“, Springer, 2011
Betreuer:
Jannik Steinbring, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Segmentation in Point Clouds
Topic Description
Segmentation in point clouds describes the
process of finding objects with certain
characteristics in a scene. In many cases,
the form and number of objects may be
unknown. A common scenario, especially in
robotics, is to find all objects above a given
plane, for example, a table.
Tasks
•
Research the state of the art for
algorithms that deal with this scenario.
•
Explain
related
techniques
and
theoretical concepts.
Supervisor:
Antonio Zea, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
pointclouds.org
Value- und Policy-Iteration for POMDPs
Themenbeschreibung
Planung und Regelung unter Unsicherheit ist ein wichtiges
Problem in Robotik und Automation. Eine große
Herausforderung stellen Systeme, bei denen der Zustand
nicht direkt zugänglich ist und in einem ersten Schritt
rekonstruiert werden muss. Dies führt zu partiell
beobachtbaren markov’schen Entscheidungsprozessen
(POMDPs).
Planung unter Unsicherheit
Aufgabenstellung
Ziel
Sensoren
Messbereich
Aufarbeitung des POMDP Problems
Herausarbeiten der Funktionsweise und
Unterschiede von Value- und Policy-Iteration
Verständliche Vorstellung der Ergebnisse
?
Betreuer:
Christof Chlebek, [email protected]
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Agent
Unsicherheit
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Numerische Integrationsverfahren
Themenbeschreibung
Extrem viele Verfahren, gerade in der Zustandschätzung,
beruhen auf der numerischen Berechnung von Integralen,
da analytische Lösungen schwer bis gar nicht berechnet
werden können oder nur diskrete Daten gegeben sind. In
diesem Proseminar sollen verschiedene Ansätze zur
numerischen Lösung von Integralen erarbeitet und
vorgestellt werden.
Aufgabenstellung
Erarbeiten verschiedener Quadraturformeln
Erarbeiten zugehöriger Fehlerabschätzungen
Erarbeiten von adaptiven Verfahren
Vergleich der vorgestellten Verfahren
Betreuer:
Martin Pander, [email protected]
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Wikipedia
Sensor Planning for Visual Inspection
Topic Description
Each visual inspection setup requires the usage of special
sensors and illuminations. Sensor planning in this concept
is meant to find the optimum geometrical and optical
configuration of the setup so that the inspection
performance is optimized. According to the inspection
goal and the technique used, different metrics are used to
evaluate and optimize an inspection.
Tasks:
Studying and categorization of different approaches to sensor
planning
Analysis of different evaluation metrics
Person in Charge:
Mahsa Mohammadikaji, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Semantic sensor data processing
for real-time situation awareness
Topic Description
Robots perceive their environment through installed sensor
network and perform actions based on feasible plan in real-time.
Conversion of sensor data to symbolic representation helps in
formalizing the enviroment and subsequent (logical) planning.
Semantic senor data processing aims at semantic annotation,
reasoning and dealing with uncertainty of the streaming sensor
data for better understanding of the current sitaution.
Tasks:
Literature survey and choosing a framework for semantic stream reasoning
with non-trivial (Description Logic and/or Fuzzy Logic) reasoning
Demonstration of a use case
Person in Charge:
Ankush Meshram, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Methoden des Optical Computings zur
Bestimmung der Lichttransportmatrix
Themenbeschreibung
Für das dargestellte Kamera-/Projektorsystem gilt 𝐤 = 𝐒 ⋅ 𝐩
für die Entstehung des Kamerabildes 𝐤 bei Projektion von 𝐩.
Die Lichttransportmatrix 𝐒 enthält die Informationen der Szene,
ist jedoch hochgradig redundant und bei gängigen Projektorund Sensorauflösungen im Rechner schlecht handhabbar
(> 1012 Elemente).
Das Ergebnis von Multiplikationen von 𝐒 mit beliebigen
Projektionsvektoren 𝐩 lässt sich jedoch „in die Optik auslagern“.
Eine geschickt gewählte Basis 𝐏 = {𝐩1 , … , 𝐩𝑛 } ermöglicht es,
interessante Teile von 𝐒 zu rekonstruieren. Dadurch lassen sich
Informationen über die Szene gewinnen und beispielsweise
auch für die automatische Sichtprüfung nutzen.
K
P
Aufgabenstellung:
Überblick über Verfahren zur Erfassung / Approximation der
Lichttransportmatrix 𝐒.
Beispiele zur weiteren Verwendung von 𝐒.
Betreuer:
Johannes Meyer, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Szene
Compressive Sensing for Image Reconstruction
Description
Compressive Sensing (CS) deals with the problem of an
underdetermined linear system. It relies on the sparsity and
incoherence of the signal for its recovery. As a farily new
paradigm, it has great potential in various practical settings, such
as computatonal photography.
Targets
Literature review of compressive sensing in a holistic way
Detailed analysis of one selected CS algorithm (e.g. TVAL3)
and/or comparison between two CS algorithms (e.g. BP vs. MP)
Supervisor:
Ding Luo, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Situationserkennung im Operationssaal
Themenbeschreibung:
In der modernen Medizin spielen Assistenzfunktionen, z.B.
zur Unterstützung bei chirurgischen Eingriffen, eine
zunehmende Rolle. Um eine zielgerichtete Unterstützung zu
ermöglichen, muss die Situation im Operationssaal durch ein
Assistenzsystem erkannt und mit einem zuvor bekannten
Ablaufmodell der Operation abgeglichen werden.
In der Literatur finden sich hierzu u.a. regelbasierte- oder
auch probabilistische Ansätze (HMM, Bayessche Netze, etc.).
Aufgabenstellung:
Literaturrecherche zum Thema Situationserkennung im
Operationssaal
unter
dem
Aspekt
eines
Phasenabgleichs
Exemplarische Modellierung ausgewählter Verfahren an
einem Minimalbeispiel
Betreuer:
Dipl.-Inform. Patrick Philipp, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Latent Dirichlet Allocation
Themenbeschreibung
Latent Dirichlet Allocation (LDA) ist ein generatives
statistisches Modell zur Beschreibung von Dokumenten:
Dokumente sind eine Mischung verschiedener zugrundeliegender Themen, welche wiederum aus bestimmten
Wörtern bestehen. Ein LDA-Modell wird unüberwacht aus
einer großen Menge von Dokumenten gelernt. Dieses
Modell kann einerseits zur Erzeugung neuer Texte,
andererseits zur Cluster-Analyse und Klassifikation von
Dokumenten (z.B. Spamerkennung) verwendet werden.
Aufgabenstellung
Einarbeitung in Training und der Inferenz mit LDA
Erklärung typischer Anwendungsfälle
Betreuer:
Matthias Richter, [email protected]
Quelle: Blei et al. “Latent Dirchlet Allocation”, JMLR 3 (2003)
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Künstliche Neuronale Netze zur Analyse
von räumlich-zeitlichen Daten
Themenbeschreibung
Künstliche Neuronale Netzte z.B. in Form von Convolutional Neural
Networks (CNN) oder Recurrent Neural Networks (RNN) werden im
Bereich Deep Learning beispielsweise zur Klassifizierung von
Bildern verwendet. Diese Verfahren können jedoch auch zur
Analyse von räumlich-zeitlichen Daten, wie z.B. Trajektorien von
Schiffen oder Fahrzeugen im Straßenverkehr benutzt werden um
das Verhalten dieser Objekte zu klassifizieren.
Aufgabenstellung
Fundierte Literaturrecherche zur Aufarbeitung
des Stand der Forschung und Technik in der Analyse
räumlich-zeitlicher Daten mit neuronalen Netzen
Exemplarische Modellierung herausstechender
Ansätze
Betreuer
Mathias Anneken, [email protected]
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Active Learning of Parameterized Skills
Themenbeschreibung
Die Autoren von [1] haben das Ziel automatisiert Fähigkeiten zu erlernen
um beliebige Aufgaben aus einer gegebenen parametrischen Klasse von
Aufgaben zu lösen. Die Erzeugung von Messwerten ist jedoch mit Kosten
verbunden. Daher wird Active Learning eingesetzt um gezielt solche
„Experimente“ zu erzeugen, welche die Performanz der erzeugten Policy
möglichst effizient verbessern.
Aufgabenstellung
Hintergrundrecherche zu Active Learning (AL) und
Reinforcement Learning (RL)
Auswertung der Referenz [1] zur Anwendung von AL und
RL auf das Erlernen von Fähigkeiten
Betreuer
Julius Pfrommer, [email protected]
Die zu lernende Fähigkeit aus [1]
[1] Silva, Bruno D., George Konidaris, and Andrew Barto. "Active learning
of parameterized skills." Proceedings of the 31st International
Conference on Machine Learning (ICML-14). 2014.
Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung
Übersicht
Formale Randbedingungen
Hinweise zur Ausarbeitung
Hinweise zum Vortrag
Vorstellung der Themen
Verteilung der Themen
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Proseminar Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung