systemy inteligentne w automatyce i robotyce · 2020. 3. 25. · sztuczna inteligencja nauka o...
TRANSCRIPT
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
Warszawa, 13 października 2010
SYSTEMY INTELIGENTNE W AUTOMATYCE I ROBOTYCE
STAN I KIERUNKI ROZWOJU W KRAJU
Józef Korbicz
Uniwersytet Zielonogórski
Instytut Sterowania i Systemów Informatycznychwww.issi.uz.zgora.pl
PlanWprowadzenie
Tematyka badań� Teoria
� Zastosowania
Projekty badawcze� Międzynarodowe
� Krajowe
Monografie
Rozwój kadry� Habilitacje
� Doktoraty
Czasopisma, konferencje i seminaria
Podsumowanie
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
2 Warszawa, 13 października 2010
Sztuczna inteligencja
� Nauka o maszynach realizujących zadania, które wymagają inteligencji, gdy są wykonywane
przez człowieka (M.Minsky)
� Dziedzina informatyki dotycząca metod i technik wnioskowania symbolicznego przez
komputer oraz symbolicznej reprezentacji wiedzy stosowanej podczas takiego wnioskowania(E. Feigenbaum)
� Obejmuje rozwiązywanie problemów sposobami wzorowanymi na naturalnych działaniach i
procesach poznawczych człowieka za pomocą symulujących je programów komputerowych(R.J. Schalkoff)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
3 Warszawa, 13 października 2010
Sztuczna inteligencja (cd.)
� Nauka obejmująca zagadnienia: logiki rozmytej, obliczeń ewolucyjnych, sieci neuronowych,
sztucznego Ŝycia i robotyki
� Dział informatyki, którego przedmiotem jest badanie reguł rządzących inteligentnymi
zachowaniami człowieka, tworzenie modeli formalnych tych zachowań i – w rezultacie –
programów komputerowych symulujących te zachowania
� Dział informatyki zajmujący się rozwiązywaniem problemów, które nie są efektywnie
algorytmizowalne
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
4 Warszawa, 13 października 2010
Inteligencja obliczeniowa
Rozwiązywanie róŜnych problemów sztucznej inteligencji z wykorzystaniem
komputerów wykonujących obliczenia numeryczne
Techniki obliczeń inteligentnych tzw. „miękkich obliczeń”:
� Sieci neuronowe
� Logika rozmyta
� Algorytmy ewolucyjne
� Zbiory przybliŜone
� Zmienne niepewne
� Metody probabilistyczne
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
5 Warszawa, 13 października 2010
Praktyczne zastosowania SI
� Automatyka i robotyka
� Diagnostyka procesów i medyczna
� Maszynowe tłumaczenie tekstów
� Przetwarzanie mowy i języka naturalnego
� Rozpoznawanie obrazów i pisma
� Systemy ekspertowe
� Eksploracja danych
� Sztuczne Ŝycie
� …….
� i wiele innych przykładów
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
6 Warszawa, 13 października 2010
Zastosowania w automatyce i robotyce
� Automatyka
Modelowanie procesów: sieci neuronowe i neuronowo-rozmyte, logika rozmyta
Regulatory rozmyte i neuronowe
Estymacja zmiennych stanu: obserwatory neuronowe i rozmyte
� Robotyka
Uczenie maszynowe, np. ewolucyjny system uczenia
Rozpoznawanie i klasyfikacja (sieci neuronowe i neuronowo-rozmyte, logika rozmyta)
� Diagnostyka procesów
Modelowanie procesów: sieci neuronowe i neuronowo-rozmyte, logika rozmyta
Klasyfikatory neuronowe i rozmyte
Diagnostyczne systemy doradcze: mechanizm wnioskowania (logika rozmyta), baza wiedzy (sieci neuronowe, logika rozmyta, algorytmy ewolucyjne)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
7 Warszawa, 13 października 2010
Sieci neuronoweZalety
� nie wymagają postaci analitycznej procesów
� posiadają zdolność:
uczenia się (samodostrajania parametrów)
uogólniania wiedzy
� doskonały aproksymator nieliniowych funkcji
Wady
� brak efektywnych metod automatycznego projektowania sieci
� wymagają reprezentatywnych danych uczących
� struktura „czarna skrzynka”: brak widocznego związku parametrów sieci
z parametrami procesu/problemu
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
8 Warszawa, 13 października 2010
Logika rozmyta
Zalety
� transparentna reprezentacja problemu, np. reguły: Jeśli … to…
� lingwistyczna reprezentacja w postaci zbiorów rozmytych, np. duŜe ciśnienie
� przetwarzanie wiedzy jakościowej i ilościowej
� ekstrakcja reguł z danych przez eksperta lub automatycznie
� reprezentacja niepewności danych
Wady
� brak moŜliwości uczenia, dostrajania parametrów
� szybki wzrost złoŜoności obliczeniowej wraz ze wzrostem liczby zbiorów
rozmytych
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
9 Warszawa, 13 października 2010
Tematyka badań: Teoria
� Sztuczne sieci neuronowe (R. Tadeusiewicz, AGH; S. Osowski, PW; L. Rutkowski, PCz; J. Korbicz, UZ; W. Duch, UMK; E. Rafajłowicz, PWr)
� Systemy rozmyte (J. Kacprzyk IBS; A. Piegat, ZUT; J. Kluska, PRz;
L. Rutkowski, PCz; J.M. Kościelny, PW; A. Pieczyński, UZ )
� Systemy neuronowo-rozmyte (J. Łęski, PSl; D. Rutkowska, PCz)
� Inteligencja obliczeniowa (L. Rutkowski, PCz; R.Tadeusiewicz, AGH;
J.Korbicz, UZ; P. Szczepaniak, PŁ)
� Algorytmy ewolucyjne (J. Arabas, PW; A. Obuchowicz, UZ; R. Śmierzchalski, PG)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
10 Warszawa, 13 października 2010
Tematyka badań: Zastosowania
� Systemy rozmyte w automatyce (J. Kacprzyk, IBS; A. Piegat, ZUT; J.M. Kościelny, PW; J. Kluska, PRz)
� Modelowanie procesów (SN, LR) w regulacji predykcyjnej (P. Tatjewski, PW)
� Robotyka:
autonomia, symulacja i modelowanie robotów mobilnych (PIAP, PŁ)
uczenie przez wzmocnienie w optymalizacji sterowników robotów
(A. Pacut, PW)
� Systemy wizyjne, śledzenia, analizy i interpretacji gestów wykonywanych rękami
(M. Wysocki, PRz)
� Diagnostyka:
procesów (J.M. Kościelny, PW; J. Korbicz, UZ)
układów elektrycznych (S. Osowski, PW)
medyczna (R. Tadeusiewicz, AGH; S. Osowski, PW; L. Rutkowski, PCz; ,J. Korbicz, UZ, P. Szczepaniak, PŁ )
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
11 Warszawa, 13 października 2010
Tematyka badań: Zastosowania
� Prognozowanie szeregów czasowych (S. Osowski, PW)
� Metody sztucznej inteligencji w sterowaniu statkiem (R. Śmierzchalski, PG; J. Lisowski, AM)
� Monitorowanie jakości produkcji – inteligentne karty kontrolne
(E. Rafajłowicz, PWr)
� Automatyka budynków inteligentnych (PWr, AGH)
� Inteligentne systemy modelowania oraz wspomagania decyzji na potrzeby sterowania i
złoŜonych układów rzeczywistych (J. Józefczyk, J. Swiątek, PWr)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
12 Warszawa, 13 października 2010
Tematyka badań: Zastosowania
� Automatyczne rozpoznawanie:
obrazów (R.Tadeusiewicz; AGH; L. Rutkowski, PCz, P. Szczepaniak, PŁ)
mowy polskiej (R.Tadeusiewicz, AGH)
� Komputerowe rozumienie obrazów (R. Tadeusiewicz, AGH)
� Rozpoznawanie i przetwarzanie obrazów przemysłowych (E. Rafajlowicz, PWr)
� Przetwarzanie obrazów barwnych (B. Smołka, H. Palus, PŚl)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
13 Warszawa, 13 października 2010
WdroŜenia (przykłady)
� WdroŜenie systemu AMandD w PKN ORLEN dla układu destylacji próŜniowej na instalacji
Hydroodsiarczania Pozostałości PróŜniowej (HOG)
Detekcja uszkodzeń - zastosowanie modeli rozmytych i neuronowych
Lokalizacja uszkodzeń – wnioskowanie rozmyte.
Dekompozycja obiektu – algorytmy genetyczne
J.M. Kościelny, PW, 2007-2008
� System komputerowy do wspomagania diagnostyki stanów patologicznych w leczeniu
nowotworów
Wojskowy Instytut Medyczny, Warszawa
S. Osowski, PW, 2008-2010
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
14 Warszawa, 13 października 2010
Międzynarodowe projekty badawcze
� Rozwój inteligentnych technik w modelowaniu, sterowaniu i optymalizacji złoŜonych systemów wytwarzania
L. Rutkowski, PCz: Grant polsko-singapurski, 2008-2010
� Rozwój badań nad technologiami neuro-komputerowymi w zadaniach diagnostyki medycznej i technicznej
L. Rutkowski, PCz: Grant polsko-rosyjski, 2006-2009
� Innovative intelligent data analysis and computational paradigms for industry and healthcare
L. Rutkowski: FNP TEAM, 2010-2014
� LIREC, Roboty i interaktywni towarzysze Ŝycia
K. Tchoń, PWr: 7. PR UE, 2008-2012
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
15 Warszawa, 13 października 2010
Międzynarodowe projekty badawcze (cd.)
� Blind signal processing combined with the finite and boundary element methods for the
modeling of the human head and EEG signals characterization
S. Osowski, PW: FRP RIKEN, Japonia, 2006-2008
� TALOS, Transportable autonomous patrol for land border surveillance system
M. Andrzejczak, PIAP: 7. PR UE, 2008-2012
� Tool for systemic risk analysis and secure mediation of data exchanged across linked CI
information infrastructures MICIE
R. Kłoda, PIAP: PR UE, 2008-2011
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
16 Warszawa, 13 października 2010
Krajowe projekty badawcze (wybrane)
� DIASTER, Inteligentny system diagnostyki i wspomagania sterowania procesów przemysłowych
Konsorcjum – J.M. Kościelny (koordynator), J. Korbicz, P. Tatjewski, K. Janiszowski, L. Trybus, W. Cholewa, W. Moczulski: projekt rozwojowy, MNiSzW,
2007-2009
� Efektywne algorytmy optymalizującego sterowania predykcyjnego z modelami neuronowymi i rozmytymi procesów nieliniowych
P.Tatjewski, PW: MNiSzW, 2009-2011
� Sterowanie tolerujące uszkodzenia w nieliniowych układach automatyki
J. Korbicz, UZ: MNiSzW, 2007-2010
� Modyfikacje i warianty ewolucyjnej metody planowania ścieŜek przejść obiektu ruchomego
R. Śmierzchalski, PG: MNiSzW, 2010-2012
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
17 Warszawa, 13 października 2010
Krajowe projekty badawcze (wybrane, cd.)
� Metody i algorytmy podejmowania decyzji i sterowania w systemach złoŜonych z niepewną
reprezentacją wiedzy
J. Józefczyk, PWr: MNiSzW, 2005-2008
� Diagnostyka maszyn i urządzeń elektrycznych przy zastosowaniu sztucznych sieci neuronowych
S. Osowski, PW: projekt zamawiany MNiSzW, 2004-2007
� System wizyjny monitorowania ciągłych procesów produkcyjnych
E. Rafajłowicz, PWr: MNiSzW, 2007-2009
� Automatyczne rozpoznawanie wypowiedzi w języku migowym na podstawie sekwencji
wizyjnych
M. Wysocki, PRz: MNiSzW, 2009-2011
� Zastosowanie algorytmów wykorzystujących inteligencję roju w problemach sterowania
J. Kabziński, PŁ: MNiSzW, 2007-2009
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
18 Warszawa, 13 października 2010
Monografie (wybrane)
� Metody i techniki sztucznej inteligencji
L. Rutkowski: PWN, 2009 (wyd. II)
Computational Intelligence. Methods and Techniques
Springer, 2008� Sieci neuronowe do przetwarzania informacji
S. Osowski: OW PW, 2006 (wyd. II)
� Sieci neuronowe
W. Duch, J. Korbicz, L. Rutkowski, R. Tadeusiewicz (Red.): AOW, 2000
� Fuzzy Modeling and Control
A. Piegat: Springer, 2001
Nieczetkoje Modelirowanije i Uprawlenije
BINOM, Moskwa, 2008Modelowanie i sterowanie rozmyte
AOW EXIT, 2003 (wyd.II)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
19 Warszawa, 13 października 2010
Monografie (wybrane)
� Systemy neuronowo-rozmyteJ.Łęski: WNT, 2008
� Analytical Methods in Fuzzy Modeling and ControlJ. Kluska: Springer, 2009
� Diagnostyka procesów. Modele, metody sztucznej inteligencji, zastosowaniaJ.Korbicz, J.M. Kościelny, Z. Kowalczuk, W. Cholewa (Red.): WNT, 2002Fault Diagnosis. Models, Artificial Intelligence, Applications
Springer, 2004
� Modelowanie, diagnostyka i sterowanie nadrzędne procesami. Implementacja w systemie DiaSterJ.Korbicz, J.M. Kościelny (Red.): WNT, 2009Modeling, Diagnosis and Process Control. Implementation in the DiaSter System
Springer, 2010
� Advanced Control of Industrial ProcessesP. Tatjewski: Springer, 2007Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych
AOW Exit, 2002
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
20 Warszawa, 13 października 2010
Monografie (wybrane)� Obliczenia inteligentne, szybkie przekształcenia i klasyfikatory
P. Szczepaniak: Oficyna Wydawnicza Exit, 2004
� Ubiquitous Cardiology – Emerging Wireless Telemedical Application
P. Augustyniak, R. Tadeusiewicz: IGI Global,New York, 2009
� Modern Computational Intelligence Methods for the Interpretation of Medical Images
M. Ogiela, R.Tadeusiewicz: Springer, 2008
� Wybrane zagadnienia identyfikacji statycznych systemów złoŜonych
J. Swiątek: OW PWr, 2009
� Knowledge-Based Intelligent System Advancements: Systemic and Cybernetic ApproachesJ. Józefczyk, D.Orski (Eds.): IGI Global, 2011
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
21 Warszawa, 13 października 2010
Rozwój kadry: habilitacje
� Identification of nonlinear systems using neural networks and polynomial models
A. Jańczak: Uniwersytet Zielonogórski, 2005 (Springer)
� Modelling and Estimation Strategies for Fault Diagnosis of Non-linear Systems
M. Witczak: Uniwersytet Zielonogórski, 2007 (Springer)
� Artificial Neural Networks for the Modelling and Fault Diagnosis of Technical Processes
K. Patan: Uniwersytet Zielonogórski, 2008 (Springer)
� Nowe algorytmy rekonstrukcji obrazu z projekcji z zastosowaniem sieci neuronowych typu Hopfielda
R. Cierniak: IBIB PAN, 2009 (AOW Exit)
� Zagadnienie interpretowalności wiedzy i dokładności działania systemów rozmytych
K. Cpałka: IBS PAN, 2010 (AOW Exit)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
22 Warszawa, 13 października 010
Rozwój kadry: habilitacje (cd.)
� Rozmyte systemy decyzyjne w zadaniach z ograniczoną wiedzą
R. Nowicki: IBS PAN, 2010 (AOW Exit)� Adaptacyjne przetwarzanie obrazów w czasie rzeczywistym dla wizyjnych systemów
kognitywnych
B. Kwolek: Politechnika Śląska, 2009� Dynamizm adaptacji ewolucyjnych metod fenotypowych
I. Karcz-Dulęba: Politechnika Wrocławska, 2010� Synteza wielowymiarowych układów sterowania precyzyjnego ruchem statku z
wykorzystaniem wybranych metod projektowania układów odpornych
W. Gierusz: AM w Gdyni, 2007� Wybrane zagadnienia przetwarzania obrazów barwnych
H. Palus: Politechnika Śląska, 2007
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
23 Warszawa, 13 października 2010
Rozwój kadry: doktoraty (wybrane)
� Wielowymiarowe sieci ortogonalne do modelowania układów dynamicznych
H. Halawa: Politechnika Wrocławska, 2009
� Identyfikacja dynamicznych systemów złoŜonych z wykorzystaniem sieci neuronowych
J. Drapała: Politechnika Wrocławska, 2009
� System for Cancer Diagnosis Based on Support Vector Machines and Neural Networks
M. Kusy: Politechnika Rzeszowska , 2008
� System wizyjny dla wspomagania nawigacji robota mobilnego
M. Zachara: AGH, 2008
� Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych oraz metod rankingowych do planowania trasy
statku z napędem hybrydowym
J. Szłapczyńska: AM w Gdyni, 2009
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
24 Warszawa, 13 października 2010
Rozwój kadry: doktoraty (wybrane)
� Algorytmy genetyczne i sieci neuronowe w zagadnieniach selekcji najwaŜniejszych elementów informacji zawartych w danych pomiarowych
R. Siroic: Politechnika Warszawska, 2009
� Zastosowanie algorytmów wykorzystujących inteligencję roju w problemach sterowania
J. Kacerka: Politechnika Łódzka, 2009
� System optymalizacji bieŜącej punktu pracy procesów technologicznych inspirowany działaniem układu immunologicznego
K. Wojdan: Politechnika Warszawska, 2009
� Analiza głębi sceny z zastosowaniem rekurencyjnych sieci neuronowych opartych na architekturze Hopfielda
Ł. Laskowski: Politechnika Częstochowska, 2009
� Metodyka modelowania neuronowego w diagnostyce procesów z uwzględnieniem elementów teorii chaosu
P. Przystałka: Politechnika Slaska w Gliwicach, 2009
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
25 Warszawa, 13 października 2010
Czasopisma naukowe: JCR
� International Journal of Applied Mathematics and Computer Science (AMCS)
Uniwersytet Zielonogórski/Lubuskie Towarzystwo Naukowe, JCR: IF = 0.684
� Bulletin of the Polish Academy of Sciences – Technical SciencesJCR: IF = 0.626
� Control and Cybernetics
Instytut Badań Systemowych PAN, JCR: IF = 0.378
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
26 Warszawa, 13 października 2010
Czasopisma naukowe
� Archives of Control Sciences
Komitet Automatyki i Robotyki PAN, Gliwice
� Systems Science
Politechnika Wrocławska
� JAMRIS – Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów (PIAP), Warszawa
� Journal of Applied Computer Scince
Politechnika Łódzka
� Journal of Artificial Intelligence and Soft Computing Research
Politechnika Częstochowska (nowe czasopismo od 2011)
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
27 Warszawa, 13 października 2010
Konferencje naukowe
� International Conference on Artificial Intelligence and Soft Computing, ICAISC
Politechnika Częstochowska: L. Rutkowski, co dwa lata
� InŜynieria Wiedzy i Systemy Ekspertowe
Politechnika Wrocławska: A. Grzech, co trzy lata
� Systems Science
Politechnika Wrocławska we współpracy z Coventry University (UK) oraz University ofNevada w Las Vegas, (USA), cyklicznie co roku przez partnerów
� Algorytmy Ewolucyjne i Metody Optymalizacji Globalnej
Politechnika Warszawska: J. Arabas, corocznie
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
28 Warszawa, 13 października 2010
Konferencje naukowe (cd.)
� Krajowa Konferencja Automatyki, KKAKomitet Automatyki i Robotyki PAN, co trzy lata
� Diagnostyka Procesów i Systemów, DPS Politechnika Warszawska, Uniwersytet Zielonogórski i Politechnika Gdańska, co dwa lata
� Methods and Models in Automation and Robotics, MMARZachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, corocznie
� System Modelling Control, SMCPolitechnika Łódzka, co dwa lata
� Inteligentne Systemy BudynkowePolitechnika Wrocławska, od 2009 roku
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
29 Warszawa, 13 października 2010
Seminaria naukowe
� Obliczenia inteligentne w nowoczesnej automatyce
Uniwersytet Zielonogórski, Sekcja Systemów Inteligentnych KAiR PAN, Polski Oddział IEEE – Control System Society, 2008
� Obliczenia Inteligentne i ich zastosowania
Uniwersytet Zielonogórski, Sekcja Systemów Inteligentnych KAiR PAN, Polski Oddział IEEE – Computational Intelligence Society, 2005
� Zastosowanie sztucznej inteligencji do sterowania statkiem
Akademia Morska w Gdyni, Sekcja Systemów Inteligentnych KAiR PAN, 2006
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
30 Warszawa, 13 października 2010
Podsumowanie
� Metody obliczeń inteligentnych - integracja
� Systemy obliczeniowe oraz technologie sprzętowe
� Automatyka i robotyka - dane uczące, problem?
� Integracja metod sztucznej inteligencji i metod analitycznych
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
31 Warszawa, 13 października 2010
Dziękuję
Józef Korbicz Komitet Automatyki i Robotyki PAN/Sekcja Systemów Inteligentnych
32 Warszawa, 13 października 2010