Teaching
IAF: Neuro-Informatics / Neuroinformatik
Winter Semester 2015/2016 - Summer Semester 2016
News/Aktuelles
- First registration period/Erste Anmeldephase (STiNE): 13.02.17 09:00h - 03.03.16 13:00h
|
|
General Information/Allgemeine Informationen |
| LV-Nummer: |
64-416 |
| Coordinator: |
Prof. Stefan Wermter, Dr. Stefan Heinrich |
| Credit Hours |
9 + 9 ECTS/6 + 6 SWS |
| Language: |
English/Deutsch |
| Module: |
InfM-NI |
| Examination: |
All students will be examined in one verbal exam at WTM for each IAF module NI1 and NI2 at the end of the respective semester. The examinations include questions about General Psychology (NI1) and Bio-psychology (NI2), which are close to the questions of the written exams in the respective psychology lecture.
Please keep in mind: Passing the respective seminar (seminar paper and seminar talk) is the necessary to finish each module. |
|
Neuroinformatik II
|
| Lecture |
Biopsychologie |
Bruns |
WS, Wed 10-12 Mon 14-16 (2nd w.) |
Audimax 1, Erzwiss H |
| Lecture |
Neural Networks
|
Wermter |
SS, Thu 10-12 |
D-220 |
| Integrated Seminar |
Neural Networks
|
Weber, Wermter |
SS, As a block |
D-220 |
Contents/Inhalte
The application of progressive technologies in the field of medicine, computer sciences, robotics and psychology yielded the establishment of new fields of research such as cognitive neuro-science or neuro-morphic engineering. Those fields of research and findings motivate the use of profound bio-inspired models in the context of artificial intelligence on the one hand and improve our understanding of the human brain on the other. While the approximation to human behaviour and the integration into intelligent systems requires algorithmic consideration concerning learning strategy and architecture, neural networks allow for an impressive amount of sensori-motor and cognitive behaviour and system performance.
| The first module of the integrated application subject Neuro-Informatics covers biological and artificial intelligent systems - on the one hand ranging from cellular systems up to complex systems, consisting of hybrid architectures, and on the other hand ranging from evolutionary developing up to communicative and interactive learning systems. Fundamental basics of general psychology provide important knowledge about cognitive capabilities of humans. In contrast the focus in computer science is set on methods, which are inspired by biological or human abilities, and their application in artificial systems like humanoid robots. |
|
|
The second module will provide a focus on knowledge processing with neuronal networks and thus provide the fundamentals to participate in research in a supervised manner. On the one hand, for this purpose bio-psychological knowledge about the human neuroanatomy will be deepened and connections between abilities and physiological proceedings will be traced. On the other hand, computer science will offer a comprehensive insight into artificial neuronal networks and its application and integration in hybrid neuronal and symbolic knowledge based systems. |
Der Einsatz fortschreitender Technologien in Bereichen der Medizin, Informatik, Robotik und der Psychologie haben die Etablierung neuer Forschungsrichtungen wie der kognitiven Neurowissenschaften, oder des Neuromorphic Engineering hervorgebracht. Diese Forschungsrichtungen und Erkenntnisse motivieren den Einsatz fundierter bioinspirierter Modelle im Kontext der Künstlichen Intelligenzeinerseits und verbessern unser Verständnis über das menschliche Gehirn andererseits. Während die Annäherung an menschliches Verhalten und die Integration in intelligente Systeme algorithmische Überlegungen hinsichtlich der Lernstrategien und Architektur erfordert, ermöglichen Neuronale Netzwerke eine beeindruckende Menge von sensormotorischem und kognitivem Verhalten und Systemperformanz.
Das erste Modul des integrierten Anwendungsfachs Neuroinformatik behandelt biologische und künstliche intelligente Systeme einerseits von zellulärer Ebene bis hin zu komplexen Systemen bestehend aus hybriden Architekturen und andererseits von sich evolutionär entwickelnden bis hin zu kommunizierenden interaktiv lernenden Systemen. Grundlagen aus der Allgemeinen Psychologie bieten dabei ein wichtiges Verständnis über kognitive Fähigkeiten des Menschen, während die Informatik Schwerpunkte setzt bei Verfahren, die angelehnt sind an biologische oder menschliche Fähigkeiten und deren Einsatz in künstlichen Systemen wie humanoiden Robotern.
Im zweiten Modul soll in der Wissensverarbeitung mit neuronalen Netzen an die aktuelle Forschung herangeführt werden und den Studierenden somit die Voraussetzung gegeben werden, angeleitet an der Forschung teilzunehmen. Einerseits werden dazu in der Biopsychologie Grundkenntnisse der menschlichen Neuroanatomie vertieft und Zusammenhänge zwischen Fähigkeiten und physiologischen Vorgängen hergestellt. Andererseits liefert die Informatik einen umfassenden Einblick in künstliche neuronale Netze und deren Verwendung und Integration in hybride neuronale/symbolische wissensbasierte Systeme.
|
|
Objective/Lernziel
The IAF will cover the information processing in the human brain and its transfer in biological plausible models and algorithmic systems. The main goal is to learn about intelligent systems and to abstract to artificial intelligent systems step by step.
With cognitive-psychological foundations specific neuronal and symbolic-neuronal hybrid systems will be covered. The main goal is to learn to model complex cognitive capabilities and to integrate them in intelligent systems. Crucial interrelation of neuro-psychology and computer science will be evaluated and deepened in the seminars.
Behandelt wird die Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn und deren Umsetzung in biologisch plausible Modelle und algorithmische Verfahren. Somit wird Schritt für Schritt die Abstraktion hin zu künstlichen intelligenten Systemen erlernt.
Mit einer kognitiv-psychologischen Fundierung werden spezielle neuronale und symbolisch-neuronale hybride Systeme kennengelernt. Das Ziel ist es, komplexe kognitive Fähigkeiten zu modellieren und in intelligente Systeme integrieren zu können. Wichtige Zusammenhänge aus Neuropsychologie und Informatik werden dabei selbständig erarbeitet und in den Seminaren vertieft.
Procedure/Vorgehen
The IAF consists of several interesting courses, which can be taken within STiNE if you already have signed for the IAF before. Each semester the students should participate in one lecture from the psychology department and one lecture plus one integrated seminar from the WTM group. In terms of the examination, every semester counts as a module, which means that there will be an exam covering all three courses together at the end of the semester.
Das integrierte Anwendungsfach besteht aus verschiedenen interessanten Vorlesungen und integrierten Seminaren, die (über STiNE) einzeln belegt werden können, wenn das IAF zuvor gewählt wurde. In jedem Semester gilt es eine Vorlesung in der Psychologie und eine Vorlesung + Integriertes Seminar bei WTM zu besuchen. Für die Prüfungungen stellt jedes Semester ein Modul dar - es wird also am Ende des Semesters über alle drei Veranstaltungen gemeinsam geprüft.
Hints about the language/Hinweise zur Sprache
The international alignment of education gets more and more important for industry, business and research. In order to prepare students for this, we offer the modules either in English or in German. This will be discussed with the students in the first lecture.
Eine internationale Ausrichtung der Ausbildung wird von immer größerer Bedeutung in Wissenschaft und Industrie. Um die Studierenden bei dieser Ausrichtung zu unterstützen, bieten wir die Vorlesung in Englisch oder Deutsch an. Dies wird mit den Studierenden in der ersten Vorlesung besprochen.
Literature/Literatur
Allgemeine Psychologie:
- Müsseler, J. (Hrsg.). Allgemeine Psychologie. Spektrum Heidelberg, 2008.
- Engelkamp, J. & Zimmer, H. D. Lehrbuch der Kognitiven Psychologie. Hogrefe Göttingen, 2006.
Bio-inspired Artificial Intelligence:
- Floreano, D., Mattiussi, C. Bio-inspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies. MIT Press, 2008.
- Eberhart, R.C., Shi, Y. Computational Intelligence: Concepts to Implementations. Elsevier/Morgan Kaufmann, 2007.
- Kosko B. Neural networks and fuzzy systems: A dynamical systems approach to machine intelligence. Prentice-Hall, Inc, 1992.
Biopsychologie:
- Pinel / Pauli (Hrsg): Biopsychologie, 6. aktualisierte Auflage. Pearson, 2007.
- Kirschbaum C. Kompendium Biopsychologie von A bis Z. Springer Verlag Heidelberg, 2008.
Neural Networks:
- Haykin S. Neural networks and learning machines. Prentice Hall, 2008.
- Wermter S., Sun R. Hybrid Neural Systems. Springer Verlag, Heidelberg, 2000. Online accessible
- Rojas R. Neural Networks. Springer Verlag, Berlin, 1996.
