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392256 Evolutionäre Algorithmen (V) (SoSe 2012)

Inhalt, Kommentar

Evolutionäre Algorithmen sind Optimierungsverfahren, die von Evolutionsprozessen in der Natur inspiriert sind. Sie sind nicht unbedingt sehr schnell, aber robust und können gut bei Problemen
eingesetzt werden, über deren Eigenschaften wenig bekannt ist. Sie werden heute z.B. eingesetzt zur Optimierung des Luftwiderstands von Bauteilen, zum Design elektronischer Schaltungen, im Rahmen der
Forschung zum Künstlichen Leben und bei Optimierungsproblemen in der Bioinformatik.

Inhalte der Vorlesung:
• Natürliche Evolutionsprozesse als Inspiration für evolutionäre Algorithmen
• Einführung und Vergleich verschiedener grundlegender evolutionärer Algorithmen (genetische Algorithmen, Evolutionsstrategien, ...) und ähnlicher Algorithmen, die vom Phänomen der Schwarmintelligenz inspiriert sind (Ameisenkolonie-Optimierung, Schwarmalgorithmen, ...)
• Untersuchung verschiedener Mutations- und Rekombinationsoperatoren sowie Selektionstechniken
• Theoretische Analyse evolutionärer Algorithmen: Modellierung als Markovprozess, Fitnesslandschaften, Schema-Theorem, No free lunch-Theorem
• Systematische Ansätze zur Parametereinstellung bei evolutionären Algorithmen
• Visualisierung des Evolutionsprozesses
• Vorgehensweise bei praktischer Anwendung evolutionärer Algorithmen

Inhalte der Übungen:
• Eigene Implementation einfacher evolutionärer Algorithmen
• Bearbeiten eines Anwendungsproblems mithilfe eines Softwarepakets für evolutionäre Algorithmen (z.B. EvA2, http://ra.cs.uni-tuebingen.de/software/EvA2/)
• Vergleich verschiedener Algorithmen und Parametereinstellungen mithilfe von Standard-Softwarepaketen, Auswertung der Experimente

Die Einrichtung eines Moduls "Künstliche Evolution", in dessen Rahmen im nächsten Semester ein Praktikum "Evolutionäre Algorithmen in Virtuellen Welten" angeboten werden soll, wird angestrebt. Im Rahmen dieser Vorlesung/Übung erworbenen Punkte könnten dann auf das Modul angerechnet werden.

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse

• Grundkenntnisse in Algorithmen und Datenstrukturen
• Grundkenntnisse der Programmierung in C, C++ oder Java
• Grundlegende Vertrautheit mit mathematischer Notation (normalerweise werden die Konzepte aber eher intuitiv und praktisch eingeführt)
• Zugang zu einem Computer, auf dem die benötigten Programme installiert werden können.

Literaturangaben

Die Vorlesung basiert größtenteils auf dem Buch “Evolutionäre Algorithmen” von Carsten Weicker (Teubner-Verlag, 2. Auflage 2007), das aus dem Netz der Universität Bielefeld kostenlos unter http://www.springerlink.com/books heruntergeladen werden kann.

Lehrende

Termine (Kalendersicht )

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Klausuren

Datum Uhrzeit Format / Raum Kommentar

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Fachzuordnungen

Studiengang/-angebot Gültigkeit Variante Untergliederung Status Sem. LP  
Bioinformatik und Genomforschung / Bachelor (Einschreibung bis SoSe 2011) Individueller Ergänzungsber Wahl 6. 5 unbenotet /benotet  
Bioinformatik und Genomforschung / Master (Einschreibung bis SoSe 2012) Individueller Ergänzungsb Wahl 2. 5 unbenotet /benotet  
Informatik / Bachelor (Einschreibung bis SoSe 2011) Nebenfach Wahl 6. 5 unbenotet /benotet  
Intelligente Systeme / Master (Einschreibung bis SoSe 2012) Individuelle Ergänzung Wahl 2. 5 unbenotet /benotet  
Kognitive Informatik / Bachelor (Einschreibung bis SoSe 2011) Individueller Ergänzungsb Wahl 6. 5 unbenotet /benotet  
Naturwissenschaftliche Informatik / Bachelor (Einschreibung bis SoSe 2011) Individueller Ergänzungsbereic Wahl 6. 5 unbenotet /benotet  
Naturwissenschaftliche Informatik / Diplom (Einschreibung bis SoSe 2004) allgem.HS Wahl  
Naturwissenschaftliche Informatik / Master (Einschreibung bis SoSe 2012) Individuelle Ergänzung Wahl 2. 5 unbenotet /benotet  
Konkretisierung der Anforderungen

Portfolio aus Übungsaufgaben (Bestehensgrenze 50% der erreichbaren Punkte) und Abschlussklausur (90 min.). Die Übungsaufgaben im Rahmen des Portfolios werden 14-tägig ausgegeben. Die Abschlussklausur bezieht sich auf den Stoff der Vorlesung und der Übung.

Lernraum
Teilnehmer*innen
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Änderungen/Aktualität der Veranstaltungsdaten
Sonstiges