Enginyeria Informàtica
Curs 2011-2012


Novetats

 


[ Horaris ] [ Consultes ] [ Objectius ] [ Avaluació ] [ Temari ] [ Bibliografia ] [ Apunts] [ Pràctiques ] [ Problemes] [ Treballs ] [ Exàmens] [ Notes ]


Horaris

 

Crèdits

Aula i Horari

Teoria

3.0

Q4/1013

Dimecres

16:00-18:00h

Problemes

1.5

Q4/1013

Dijous

17:00-18:00h

Tutories

1.5

Q4/1013

Dimarts

17:00-18:00h

Pràctiques

1.0

Laboratori UPIIA - Q5/1012 (veure secció pràctiques)

 


Consultes

 

Professor

Despatx i Horaris

E-mail

Teoria

Tutories

Jordi Gonzàlez

QC-1038

Dimecres

13:00-14:00h

QC-1038

Dijous

16:00-17:00h

Jordi.Gonzalez@uab.cat

Problemes

Marc Serra

 

 

mserra@cvc.uab.cat

 

Pràctiques

 

Bhaskar Chakraborty

Jordi Gonzàlez

Marco Pedersoli

Marc Serra

 

  • Marco, Bhaskar: pràctiques i 2ª.

  • Marc: pràctiques 3ª i 4ª.

  • Jordi: grups Bolognia

 

marcopede@cvc.uab.cat

bhaskar@cvc.uab.cat

 

 


Objectius

El concepte de bioinformàtica neix de la unió de dues carreres científiques diferents: biologia i informàtica. Tot i la seva aparent divergència, des de mitjans del segle XX es va començar a percebre que ambdues ciències tenien un subjecte fonamental i comú: la informació i el seu procés. Així, al llarg dels anys la intersecció entre biologia i informàtica ha donat peu a l’aparició de dues disciplines complementàries.

Els sistemes bioinspirats corresponen a aquell seguit de tècniques inspirades en el procés d’informació que fan els éssers vius i que s’implementen sobre ordinadors moderns per solucionar problemes i processar informació (e.g. xarxes neurals, algorismes genètics, etc.). D’altra banda, la biologia computacional consisteix en l’aplicació de tècniques computacionals per modelar sistemes vius o extraure’n informació, i està prenent una creixent rellevància amb l’eclosió de les noves tècniques de biologia molecular i de la biotecnologia.

Els estudis del funcionament del cervell han donat lloc a una nova concepció de procés d’informació que, encara que va ser desenvolupada als anys 50 i 60, ha estat durant els anys 80 quan ha tingut més repercussió des del punt de vista tecnològic amb el desenvolupament i aplicació de les xarxes neuronals artificials, les quals estan inspirades en el funcionament de les xarxes neuronals biològiques. Avui en dia hi ha moltes aplicacions realitzades total o parcialment amb xarxes neuronals. Així, als darrers anys, s'han realitzat gran quantitat d'estudis que han suposat la base teòrica de les xarxes neurals.

L'objectiu d'aquest curs és donar les bases teòriques i pràctiques suficients per a poder entendre i aplicar les xarxes neurals a problemes reals d'enginyeria que es podrien resoldre eficientment amb la seva utilització. Per tant, veurem el funcionament i la aplicació dels models de xarxes neurals més utilitzats actualment.

El curs es completarà amb algunes xerrades sobre temes de recerca i aplicacions relacionades amb les xarxes neurals. També es donaran seminaris sobre temes de Bioinformàtica, aprofundint en els aspectes del sistema genètic, el sistema nerviós i el sistema visual humà.

Links interessants sobre la biotecnologia com a sortida professional:

 


Mètodes d’avaluació

 


Temari

1.      Introducció a la bioinformàtica

o    Què aporta la informàtica a la biomedecina com a ciència ?

o    Què aporta la informàtica a la biomedecina com a tecnologia ?

o    Què aporta la biomedecina a la informàtica ?

2.  Biologia computacional: la nova bioinformàtica

o    Éssers vius i processament d’informació

o    El dogma central de la biologia: transcripció i traducció

o    Regulació genètica

o    Bioinformàtica: genòmica i proteòmica

o    Alineament de seqüències: problemàtica i aproximacions

3.      El sistema nerviós i el cervell humà

o    Introducció al cervell humà .

o    Les neurones .

o    La Bomba Sodi-Potassi .

4.      Fonaments de xarxes neurals

o    Models neuronal.

o    Xarxes neurals (artificials).

o    Models de xarxes neurals més utilitzats.

o    Xarxes de McCulloch-Pitts.

o    Caracterització d'una xarxa neural.

o    Algorisme d'aprenentatge de Hebb.

5.      Perceptrons

o    El Perceptron.

o    Algorisme d'aprenentatge del Perceptron.

o    Algorisme d'aprenentatge de l'Adaline (LMS).

o    Teorema de convergència del Perceptron.

o    Aspectes pràctics.

6.      Backpropagation

o    Introducció.

o    Senyal de sortida i error.

o    Regla delta generalitzada.

o    Algorisme Backpropagation.

o    Notes i Eleccions.

o    Aplicacions.

o    Problemes i Variacions.

7.      Xarxes competitives

o    Introducció.

o    Maxnet.

o    El barret mexicà.

o    Xarxa competitiva bàsica.

o    Xarxes de Kohonen.

8.      Xarxes associatives

o    Introducció.

o    Xarxes de Hopfield.

9.      Xarxes RBF

o    Introducció.

o    Arquitectura.

o    Algorisme simple.

o    RBF Vs. MLP(BP).

10.      Xarxes ART: Adaptive Resonance Theory

o    Introducció.

o    Arquitectura.

o    Algorisme.

 


Bibliografia

  •     K. Mehrotra et al., Elements of Artificial Neural Networks. MIT Press, 1997.

  •     Simon Haykin, Neural Networks. A comprehensive foundation. Prentice Hall, 1999.

  •     Christopher Bishop, Neural networks for pattern recognition. Clarendon press, Oxford, 1995

  •  


    Apunts i transparències

    Apunts de teoria (pdf, 1.4 Mb)

    Dimecres, 21 de Setembre: Què és la Bioinformàtica


    Dimecres, 28 de Setembre: El sistema nerviós i el cervell humà


    Dijous, 29 de Setembre: Models de xarxes neurals


    Dimecres, 5 d'Octubre: Xerrada del Mario Huerta de l'Institut de Biotecnologia i Biomedicina


    Dimecres, 19 d'Octubre: El Perceptró


    Dimecres, 26 d'Octubre: Backpropagation

    Dimecres, 16 de Novembre: Xarxes competitives i Xarxes associatives


    Dimecres, 23 de Novembre: Radial Basis Functions i Xarxes ART



    Pràctiques

    Només per als alumnes que esculleixin l'itinerari Chicago, es realitzen al Laboratori de la UPIIA (Q5/1012) en 4 sessions de 2.5h amb Matlab. Les pràctiques són d'assistència obligatòria. Si no s'hi pot assistir per motius laborals, s'haurà d'entregar un justificant del treball conforme no es pot assistir a les hores de pràctiques. En tal cas, s'haurà d'entregar la pràctica feta juntament amb memòria d'aquesta el dilluns mateix de la setmana de pràctiques.

    Avaluació de les pràctiques

    Per aprovar les practiques es requereix:

    Els alumnes que tinguin les practiques aprovades de l'any passat i vulguin convalidar-les, que enviïn un mail a poal@cvc.uab.es.

    Grups de pràctiques

    En el PSG (http://neptu.uab.es/PSG/Login.do), es crearan 18 grups per l'itinerari de Chicago de 2 alumnes màxim (Chicago 01 -Chicago 18), 6 grups per cada horari de pràctiques disponibles.

    Teniu fins al dia 12 d'Octubre a les 23:55 per inscriure-us.

    S'obriran 4 entregues de pràctiques amb dates d'entrega: 25/11/11 00:00, 16/12/11 00:00, 23/12/11 00:00, i 20/01/12 00:00 .

    1

    Dimarts de 15:30 a 18:00h

    15 de Novembre, 29 de Novembre, 13 de Desembre, i 10 de Gener

    2

    Dimecres de 11:00 a 13:30h

    16 de Novembre, 30 de Novembre, 14 de Desembre, i 11 de Gener

    3

    Dijous de 11:00 a 13:30h

    17 de Novembre, 1 de Desembre, 15 de Desembre, i 12 de Gener



    Enunciats de les pràctiques

    Pràctica 

    Títol 

    Aprenentatge de xarxes d'una capa

    Implementació i Anàlisi de l'Algorisme Backpropagation 

    Xarxes SOM

    Detection of promoter sequences using a SOM neural network


    Arxius de suport

    Introducció al Matlab (HTML+PDF,  zip, 172 Kb) * Important Obligatori llegir el manual de Matlab en html abans de venir a pràctiques (el pdf es optatiu),

    Arxius de suport Pràctica 1 (zip, 94 Kb)

    Arxius de suport Pràctica 2 (zip, 301 Kb)

    Arxius de suport Pràctica 3 (zip, 74 Kb)

    Arxius de suport Pràctica 4 (zip, 30 Kb)

    Material Auxiliar Pràctica 4 (zip, 1,72 Kb) (Funcions SOM de la pràctica 3)

     


    Enunciats de Problemes

    S'avisara a classe de teoria la data d'inici de les classes de problemes dels dijous.

    Enunciats de problemes 1 (pdf, 199 Kb)

    Enunciats de problemes 2 (pdf, 76 Kb)

    Enunciats de problemes 3 (pdf, 109 Kb)

    Enunciats de problemes 4 (pdf, 50 Kb)

     


    Treballs

    Exemple de treballs:

    Assignació de treballs a dia 24 d'Octubre del 2011:

     


    Exàmens

    Exàmens de l'itinerari Chicago d'anys anteriors (rar, 744 Kb)

     


    Notes

     


    Darrera Modificació: 01/09/2011

    Departament de Ciències de la Computació
    Universitat Autònoma de Barcelona
    Escola d'Enginyeria, Edifici Q
    08193 Bellaterra (Barcelona)
    Catalunya - Spain