Difference between revisions of "BSc: NetworkDynamicModelsAnalysisAndManagement"

From IU
Jump to navigation Jump to search
(Created page with "= <span style="color:red;">Название дисциплины</span> = : '''Квалификация выпускника''': <span style="color:red;">бакалавр/ма...")
 
Line 1: Line 1:
  +
= Агентные модели и динамика сетевых систем =
−
= <span style="color:red;">Название дисциплины</span> =
  
−
: '''Квалификация выпускника''': <span style="color:red;">бакалавр/магистр</span>
 +
: '''Квалификация выпускника''': бакалавр
−
: '''Направление подготовки''': __________________
 +
: '''Направление подготовки''': 09.03.01 - “Информатика и вычислительная техника”
−
: '''Направленность (профиль) образовательной программы''': <span style="color:red;">(Указывается направленность (профиль) образовательной программы</span>
 +
: '''Направленность (профиль) образовательной программы''': Математические основы ИИ
−
: '''Программу разработал(а)''': __________________
 +
: '''Программу разработал(а)''': Парсегов С.Э., Проскурников А.В.
   
 
== 1. Краткая характеристика дисциплины ==
  
== 1. Краткая характеристика дисциплины ==
  +
: Изучение дисциплины обеспечивает формирование и развитие компетенций обучающихся в области динамики многоагентных моделей и сетевых управляемых систем, связанных с ними вопросов теории графов и линейной алгебры, а также применения указанных тем для решения прикладных задач в рамках профессиональной деятельности. В ходе освоения дисциплины обучающиеся осваивают язык и понятия теории многоагентных систем, описываемых дифференциальными и разностными уравнениями, и принципы их исследования. В курсе вводятся базовые понятия теории графов - типы связности графов, сильно связные компоненты, циклы, матрицы Кирхгофа-Лапласа, спектры и рассматривается их связь с теорией неотрицательных матриц и марковскими цепями. Рассматриваются группы агентов, описываемых моделями порядка 1 и алгоритмы достижения консенсуса, основанные на методе последовательных усреднений, рассматриваются приложения таких систем в моделировании социальных процессов, задачах управления мобильными агентами, связь с задачами оптимизации и динамикой электрических цепей. Рассматриваются также алгоритмы синхронизации для динамических систем второго и высших порядков.
−
Изучение дисциплины обеспечивает формирование и развитие компетенций обучающихся в области <span style="color:red;">(указывается область изучаемой дисциплины. Например: программного обеспечения и его разработки; робототехники и т.д.)</span>, их применение для решения различных прикладных задач в рамках профессиональной деятельности. В ходе освоения дисциплины обучающиеся рассматривают <span style="color:red;">(краткое описание содержания дисциплины)</span>.
  
   
 
== 2. Перечень планируемых результатов обучения ==
  
== 2. Перечень планируемых результатов обучения ==
  +
: '''Целью освоения дисциплины''' является формирование представлений о принципах организации групп взаимодействующих агентов и других сетевых систем, существующих в природе или созданных искусственно, знакомство с общими подходами к их проектированию и исследованию.
−
: '''Целью освоения дисциплины''' ...
  
   
  +
: '''Задачами дисциплины''' являются изучение принципов и подходов к анализу поведения сетевой системы в зависимости от структурных свойств ее графа и динамики узлов сети (агентов), выбору подходящего метода исследования, а также изучение примеров сетевых и многоагентных систем, возникающих в социологии, робототехнике, энергетике и компьютерных науках.
−
: '''Задачами дисциплины''' вляются ... <span style="color:red;">(перечислить задачи дисциплины, например: изучение принципов организации подсистем обработки естественного языка для различных прикладных задач и тенденций развития лингвистических ресурсов в сфере интеллектуальных информационных технологий и т.д.).</span>
  
   
 
=== Общая характеристика результата обучения по дисциплине ===
  
=== Общая характеристика результата обучения по дисциплине ===
−
: '''Знания:''' сформированы систематические знания ...
 +
: '''Знания:''' обучающийся получил систематические знания в следующих областях:<br>
  +
*Основные свойства графов и ассоциированных с ними матриц;
−
<span style="color:red;">(информация, которой обладает обучающийся в определенных областях, полученная в процессе обучения, то есть это информация для осуществления какой-либо деятельности (действия))</span>
  
  +
*Типовые модели координированного взаимодействия агентов в дискретном и непрерывном времени (социальная динамика, движение мобильных агентов, распределенное оценивание в сенсорных сетях);
  +
*Критерии сходимости алгоритмов последовательного усреднения в дискретном и непрерыв-
  +
ном времени, достижение этими алгоритмами консенсуса;
  +
*Достижение синхронизации в сетях агентов второго и высших порядков - критерии во временной и частотной области;
  +
*Приложения консенсусных алгоритмов к вычислениям, матричному анализу и теории сетей: меры центральности, свойства марковских цепей.
   
−
: '''Умения:''' сформированы умения ...
 +
: '''Умения:''' обучающийся развил умения в следующих направлениях:<br>
  +
*Построение матриц смежности, инцидентности и Лапласа произвольного (ориентированного либо неориентированного) графа, вычисление сильно связных компонент графа и исследование их апериодичности;
−
<span style="color:red;">(предполагает целенаправленное выполнение действий, по изученной информации)</span>
  
  +
*Ранжирование вершин графа - вычисление различных мер центральности;
  +
*Использование алгебраических критериев консенсуса и синхронизации в группах однотипных агентов, исследование скорости сходимости к консенсусу или синхронной траектории;
  +
*Применение консенсусных критериев для синтеза алгоритмов усреднения в сенсорных сетях и управления формациями мобильных агентов.
   
−
: '''Навыки (владения):''' сформировано владение навыками ...
 +
: '''Навыки (владения):''' обучающийся овладел следующими навыками:<br>
  +
*Выбор наиболее эффективного и удобного критерия исследования достижимости консенсуса (алгебраического или графового),
−
<span style="color:red;">(автоматизированные устойчивые умения выполнять определенную работу, то есть действие выполняется без контроля сознания, автоматически)</span>
  
  +
*Нахождение значения консенсуса для систем с небольшим числом агентов.
  +
*Aнализ структуры (графа) многоагентной системы, исходя из ее математической модели
  +
*Исследование поведения однородной марковской цепи, исходя из свойств ее графа
  +
*Выбор наиболее эффективного и удобного критерия исследования многоагентной или сетевой системы в непрерывном и дискретном времени Вычисление консенсусного значения (либо синхронной траектории) для группы агентов, описываемых заданной линейной моделью.
  +
*Синтез алгоритмов синхронизации для группы однотипных агентов с моделью произвольного порядка.
   
 
== 3. Структура и содержание дисциплины ==
  
== 3. Структура и содержание дисциплины ==
−
<span style="color:red;">(Указываются: 1) порядковый номер раздела (количество разделов зависит от содержания Вашей дисциплины); 2) наименования разделов дисциплины; 3) темы указанных разделов (количество тем в каждом разделе зависит от содержания Вашей дисциплины)</span>
  
 
{| class="wikitable" style="width:70%;"
  
{| class="wikitable" style="width:70%;"
 
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
  
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
−
| style="width:10%" | №<br>п/п
 +
| style="width:5%" | №<br>п/п
 
| style="width:30%" | Наименование раздела <br> дисциплины
  
| style="width:30%" | Наименование раздела <br> дисциплины
−
| style="width:60%" | Содержание дисциплины по темам
 +
| style="width:65%" | Содержание дисциплины по темам
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| style="text-align:center;" | 1. || Многоагентные системы и динамические сети
−
| style="text-align:center;" | 1. || || &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>
  
  +
|
  +
*Понятие агента и многоагентной системы в различных областях знания
  +
*Математические модели в естественных науках: модели Висека, модели биологических формаций (модель BOIDS Рейнольдса, модель стаи Какера-Смейла), сети осцилляторов (Курамото, нейроны), модели популяций, экологические системы
  +
*Многоагентные системы в инженерных науках, сети сенсоров, связанные электрические цепи и генераторы.
  +
 
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| style="text-align:center;" | 2. || Основные понятия теории графов, связь с матричным анализом.
−
| style="text-align:center;" | 2. || || &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>
  
  +
|
  +
*Граф связей многоагентной системы
  +
*Ориентированные и неориентированные графы. Основные понятия.
  +
*Ориентированные и неориентированные графы. Пути, маршруты и циклы. Связность, компоненты связности, остовные деревья и леса в графе.
  +
*Матрицы, ассоциированные с графом: инцидентности, смежности и Кирхгофа-Лапласа. Нагруженные графы. Ядро матрицы Лапласа и лесная размерность, теорема Гершгорина и расположение спектра.
  +
*Неотрицательные матрицы и их графы. Теорема Перрона-Фробениуса. Степень матрицы и маршруты заданной длины. Неприводимость, примитивность, апериодичность матрицы в терминах графа.
  +
*Масштабируемые графы и их свойства
  +
 
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| style="text-align:center;" | 3. ||Меры центральности, марковские цепи и случайные блуждания по графу
−
| style="text-align:center;" | 3. || || &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>
  
  +
|
  +
*Марковская цепь как случайное блуждание на графе. Свойства цепи в терминах графа.
  +
*Стационарное распределение марковской цепи (собственный вектор Перрона-Фробениуса) как мера центральности, идея ранжирования (высший ранг имеют те, на кого ссы-
  +
лаются высокоранговые вершины). Другие меры центральности (примеры).
  +
*Задача PageRank: интерпретация в терминах блуждания по графу гиперссылок, регуляризация уравнения ранжирования
  +
 
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| style="text-align:center;" | 4. || Консенсусные алгоритмы и сетевые модели социального влияния
−
| style="text-align:center;" | 4. || || &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>
  
  +
|
  +
*Модель Френча-Харари-ДеГроота и модель Абельсона. Критерии консенсуса и сходимости.
  +
*Вычисление консенсусного значения. Влиятельность социального агента по Френчу: другая интерпретация меры центральности, задаваемой собственным вектором.
  +
*Модели Фридкина-Джонсена и Тейлора. Связь с PageRank, центральность Фридкина • Дальнейшее развитие: нелинейные модели с ограниченным доверием, отрицательные взаимодействия между агентами.
  +
 
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| style="text-align:center;" | 5. ||Приложения к сенсорным сетям и мобильным роботам
−
| style="text-align:center;" | 5. || || &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>
  
  +
|
  +
*Вычисление среднего значения сетью сенсоров, задача о выборе весов.
  +
*Задача циклического преследования.
  +
*Задача равноудаленного расположения на отрезке, удерживающее управление (containment control).
  +
*Задача о создании пространственной формации мобильных агентов.
  +
*Локализация спектра для специальных графов (иерархические формации)
  +
 
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| style="text-align:center;" | 6. || Синхронизация в сетях агентов с динамикой второго и высших порядков
−
| style="text-align:center;" | ... || || &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;-<br>
  
  +
|
  +
*Критерии устойчивости и синхронизации сети однотипных агентов в пространстве состояний.
  +
*Примеры: агенты второго порядка в непрерывном и дискретном времени. Алгоритмы синхронизации с измерением абсолютной и относительной скорости.
  +
*Критерий Поляка-Цыпкина: условие устойчивости и синхронизации в частотном времени. Сравнение с критерием Найквиста. Области устойчивости и синхронизации, обобщенная частотная переменная.
  +
*Синтез алгоритмов синхронизации - различные подходы (линейные матричные неравенства, линейно-квадратичная оптимизация)
  +
 
|}
  
|}
   
Line 48: Line 97:
 
{| class="wikitable" style="width:70%;"
  
{| class="wikitable" style="width:70%;"
 
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
  
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
−
| style="width:10%" | №<br>п/п
 +
| style="width:5%" | №<br>п/п
 
| style="width:30%" | Наименование раздела<br>дисциплины (модуля)
  
| style="width:30%" | Наименование раздела<br>дисциплины (модуля)
−
| style="width:60%" | Перечень рассматриваемых тем (вопросов)<br><span style="color:red;">(Указываются ВСЕ задания для практических занятий по разделам дисциплины подробно в соответствии с темами)</span>
 +
| style="width:65%" | Перечень рассматриваемых тем (вопросов)
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | 1. || ||
 +
| style="text-align:center;" | 1. || Многоагентные системы и динамические сети
  +
|
  +
*Для системы (1, консенсус) в дискретном времени проведите моделирование, убедитесь, что достигается среднее значение начальных условий для различных начальных условий.
  +
*Для системы (2, отрезок/ RC-цепочки) покажите, что добавление новых агентов в систему сохраняет основное свойство: разность предельных состояний соседних по номерам агентов остается постоянной.
  +
*Промоделируйте сеть идентичных связанных осцилляторов Курамото. Убедитесь, что если рассогласование между начальными фазами не превосходит π, то достигается синхронизация
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | 2. || ||
 +
| style="text-align:center;" | 2. || Основные понятия теории графов, связь с матричным анализом
  +
|
  +
Для пяти ориентированных и пяти неориентированных графов (число вершин 3, 4, 5, 7, 10)
  +
*Исследуйте связность графа, найдите сильно связные компоненты, исследуйте их периодичность.
  +
*Постройте матрицы смежности, инцидентности и Лапласа (Кирхгофа).
  +
*Найдите собственные вектора и собственные числа матриц Лапласа. Подтвердите выводы о связности графов на основе анализа спектральных свойств их матриц Лапласа
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | 3. || ||
 +
| style="text-align:center;" | 3. || Меры центральности, марковские цепи и случайные блуждания по графу
  +
|
  +
*Для заданной цепи Маркова постройте нагруженный граф переходов. Сопоставьте свойства цепи (возвратные и невозвратные состояния, классы связанных возвратных состояний, неразложимость, регулярность) и свойства графа. Вычислите стационарное распределение цепи.
  +
*Для графа социальной сети Zachary Karate Club вершинами посчитайте различные меры центральности: степени вершин, PageRank, eigenvector (с единичной матрицей весов).<br>
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | 4. || ||
 +
| style="text-align:center;" | 4. || Консенсусные алгоритмы и сетевые модели социального влияния
  +
|
  +
*Для графов из предыдущего раздела постройте динамические модели Абельсона и Тейлора. Для произвольных начальных условий постройте траектории систем, решив соответствующие системы уравнений, и исследуйте предельное состояние (если существует).
  +
*Найдите наиболее влиятельного агента в каждой из моделей.
  +
*Промоделируйте модель Хегсельманна-Краузе с идентичными агентами. Покажите, что при близких начальных мнениях достигается консенсус, а на произвольных начальных данных возможен как консенсус, так и кластеризация
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | 5. || ||
 +
| style="text-align:center;" | 5. || Приложения к сенсорным сетям и мобильным роботам
  +
|
  +
*Для заданного графа найдите набор весов, обеспечивающий схождение к среднему консенсусу. Найдите скорость сходимости.
  +
*Промоделируйте алгоритм размещения на отрезке в 3-мерном пространстве для агентов с динамикой первого порядка в дискретном времени и в непрерывном времени. Найдите скорость сходимости алгоритмов.
  +
*Промоделируйте алгоритм удерживающего управления (containment control) c 3 фиксированными лидерами в вершинах треугольника на плоскости
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | ... || ||
 +
| style="text-align:center;" | 6. || Синхронизация в сетях агентов с динамикой второго и высших порядков
  +
|
  +
*Для задачи циклического преследования на плоскости с агентами типа "двойной интегратор"а с измеряемой абсолютной скоростью введите матрицу поворота и найдите критический угол, при котором нарушается сходимость при заданном значении коэффициента усиления по скорости
  +
*Для 5 агентов заданного вида в пространстве состояний и заданного неориентированного графа синтезируйте алгоритм синхронизации.
  +
*Постройте на комплексной плоскости множества устойчивости и синхронизации для агентов с передаточной функцией второго порядка
  +
 
|}
  
|}
−
'''Текущий контроль успеваемости обучающихся по дисциплине:'''
  
   
  +
'''Текущий контроль успеваемости обучающихся по дисциплине:'''
−
<span style="color:red;">(К формам текущего контроля можно отнести собеседование, коллоквиум, тест, контрольную работу, лабораторную работу, эссе, реферат и иные творческие работы.)</span>
  
 
{| class="wikitable" style="width:70%;"
  
{| class="wikitable" style="width:70%;"
 
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
  
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
 
| style="width:5%" | №<br>п/п
  
| style="width:5%" | №<br>п/п
−
| style="width:20%" | Наименование раздела<br>дисциплины
 +
| style="width:20%" | Наименование раздела дисциплины
−
| style="width:25%" | Форма текущего контроля<br><br><span style="color:red;">(выберите соответствующие формы контроля)</span>
 +
| style="width:20%" | Форма текущего контроля
  +
| style="width:55%" | Материалы текущего контроля
−
| style="width:50%" | Материалы текущего контроля<br><br><span style="color:red;">(Указываются ВСЕ ЗАДАНИЯ/ВОПРОСЫ текущего контроля успеваемости обучающихся по разделам дисциплины подробно в соответствии с требованиями)</span>
  
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
 
| style="text-align:center;" | 1.
  
| style="text-align:center;" | 1.
  +
| Нейросетевая обработка видео
  +
| Проверка выполнения домашних заданий
 
|
 
|
  +
Практическое задание:<br>
−
| style="text-align:center;" | <span style="color:red;">Проверка выполнения домашних заданий;<br>Устный / письменный опрос;<br>Тестирование (письменное или компьютерное);<br>Эссе;<br>Доклад;<br>Защита проекта; Коллоквиум;<br>Проверка разработки отдельных частей кода программного продукта и другие формы текущего контроля, используемые Вами на занятиях</span>
  
  +
Реализация и обучение нейронной сети для задачи устранения размытия в видео
−
| Например:
  
−
Устный / письменный опрос:<br>-<br>-<br>-<br>...<br>
  
−
Тематика групповых проектов:<br>-<br>-<br>-<br>...<br>
  
−
Темы докладов:<br>-<br>-<br>-<br>...<br>
  
−
Тематика эссе:<br>-<br>-<br>-<br>...<br>
  
−
Задания, в том числе, для групповых проектов:<br>-<br>-<br>-<br>...<br>
  
−
Тестирование (письменное или компьютерное):<br>-<br>-<br>-<br>...<br><br>
  
−
Проверка разработки отдельных частей кода программного продукта.
  
   
−
Другие формы текущего контроля, используемые Вами на занятиях<br>-<br>-<br>-<br>...<br>
  
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
 
| style="text-align:center;" | 2.
  
| style="text-align:center;" | 2.
  +
| Введение в реконструкцию 3D-сцен
−
|
  
  +
| Проверка выполнения домашних заданий
−
| style="text-align:center;" | <span style="color:red;">Проверка выполнения домашних заданий;<br>Устный / письменный опрос;<br>Тестирование (письменное или компьютерное);<br>Эссе;<br>Доклад;<br>Защита проекта; Коллоквиум;<br>Проверка разработки отдельных частей кода программного продукта и другие формы текущего контроля, используемые Вами на занятиях</span>
  
 
|
 
|
  +
Практическое задание:<br>
  +
Создание панорамы
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
 
| style="text-align:center;" | 3.
  
| style="text-align:center;" | 3.
  +
| Атаки на методы оценки визуального качества изображений/видео
−
|
  
  +
| Проверка выполнения домашних заданий
−
| style="text-align:center;" | <span style="color:red;">Проверка выполнения домашних заданий;<br>Устный / письменный опрос;<br>Тестирование (письменное или компьютерное);<br>Эссе;<br>Доклад;<br>Защита проекта; Коллоквиум;<br>Проверка разработки отдельных частей кода программного продукта и другие формы текущего контроля, используемые Вами на занятиях</span>
  
 
|
 
|
  +
Практическое задание:<br>
  +
Реализация нескольких методов атак на методы оценки визуального качества изображений/видео<br>
  +
**FGSM<br>
  +
**UAP
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
 
| style="text-align:center;" | 4.
  
| style="text-align:center;" | 4.
  +
| Методы защиты от атак на методы оценки визуального качества изображений/видео
−
|
  
  +
| Проверка выполнения домашних заданий
−
| style="text-align:center;" | <span style="color:red;">Проверка выполнения домашних заданий;<br>Устный / письменный опрос;<br>Тестирование (письменное или компьютерное);<br>Эссе;<br>Доклад;<br>Защита проекта; Коллоквиум;<br>Проверка разработки отдельных частей кода программного продукта и другие формы текущего контроля, используемые Вами на занятиях</span>
  
 
|
 
|
  +
Практическое задание:<br>
  +
Необходимо реализовать методы защиты метрики Linearity на свое усмотрение.
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
 
| style="text-align:center;" | 5.
  
| style="text-align:center;" | 5.
  +
| Карты внимания (салиентность)
−
|
  
  +
| Проверка выполнения домашних заданий
−
| style="text-align:center;" | <span style="color:red;">Проверка выполнения домашних заданий;<br>Устный / письменный опрос;<br>Тестирование (письменное или компьютерное);<br>Эссе;<br>Доклад;<br>Защита проекта; Коллоквиум;<br>Проверка разработки отдельных частей кода программного продукта и другие формы текущего контроля, используемые Вами на занятиях</span>
  
 
|
 
|
  +
Практическое задание:<br>
  +
Реализация и обучение нейронной сети для задачи предсказания карт внимания
  +
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
−
| style="text-align:center;" | ... || || ||
 +
| style="text-align:center;" | 6.
  +
| Архитектура трансформера в задачах компьютерного зрения. ViT и DETR
  +
| Проверка выполнения домашних заданий
  +
|
  +
Практическое задание:<br>
  +
Разработка алгоритма детекции продуктов на полках магазина
  +
 
|}
  
|}
  +
 
'''Контрольные вопросы для подготовки к промежуточной аттестации:'''
  
'''Контрольные вопросы для подготовки к промежуточной аттестации:'''
−
{| class="wikitable" style="width:70%;"
  
−
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
  
−
| style="width:10%" | №<br>п/п
  
−
| style="width:25%" | Наименование <br> раздела дисциплины
  
−
| style="width:65%" | Вопросы
  
−
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 1. || ||
  
−
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 2. || ||
  
−
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 3. || ||
  
−
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 4. || ||
  
−
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 5. || ||
  
−
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | ... || ||
  
−
|}
  
−
'''Вопросы/Задания к промежуточной аттестации в устной/письменной форме:'''
  
   
  +
Промежуточная аттестация проводится на основе рейтинга, сформированного по результатам текущей аттестации в течение семестра.
−
<span style="color:red;">(Указываются ВСЕ ЗАДАНИЯ/ВОПРОСЫ для промежуточной аттестации.)</span>
  
   
−
1.<br>2.<br>3.<br>...<br>48.<br>49.<br>50.<br>...
  
 
=== Перечень учебно-методического обеспечения дисциплины ===
  
=== Перечень учебно-методического обеспечения дисциплины ===
 
Список основной литературы:
  
Список основной литературы:
  +
*Computer Vision: Algorithms and Applications, 2nd ed. Richard Szeliski, The University of Washington.
  +
*Gonzalez and. Richard E. Woods' Digital Image Processing, Fourth Edition
  +
*Carion, Nicolas, et al. "End-to-end object detection with transformers." European conference on computer vision. Cham: Springer International Publishing, 2020.
  +
*Dosovitskiy, Alexey, et al. "An image is worth 16x16 words: Transformers for image recognition at scale." arXiv preprint arXiv:2010.11929 (2020).
   
 
Список дополнительной литературы:
  
Список дополнительной литературы:
  +
*An Introduction to 3D Computer Vision Techniques and Algorithms Boguslaw Cyganek and J. Paul Siebert
−
=== Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины ===
  
  +
*Computational Photography Mastering New Techniques for Lenses, Lighting, and Sensors Jack Tumblin
−
<span style="color:red;">(Указываются рекомендации для обучающихся, которые раскрывают суть их работы при различных видах деятельности в рамках освоения дисциплины. Данные рекомендации должны охватывать работу с лекционным материалом, подготовку и работу во время проведения семинарских занятий, самостоятельную работу, подготовку к текущему контролю и промежуточной аттестации)</span>
  
  +
*Ватолин, Д. С. Методы сжатия изображений : учебное пособие / Д. С. Ватолин. — 2-е изд. — Москва : ИНТУИТ, 2016. — 196 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100646
   
  +
−
<span style="color:red;">(Выберите соответствующие виды учебных занятий, которые используются при изучении Вашей дисциплины)</span>
  
  +
=== Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины ===
 
{| class="wikitable" style="width:80%;"
  
{| class="wikitable" style="width:80%;"
−
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#FF0000; font-weight:bold;"
 +
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
 
| style="width:20%" | Вид учебных<br>занятий/деятельности
  
| style="width:20%" | Вид учебных<br>занятий/деятельности
 
| style="width:80%" | Деятельность обучающегося
  
| style="width:80%" | Деятельность обучающегося
 
|-
 
|-
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Лекция
 +
| style="vertical-align:middle; text-align:center;" | Лекция
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Написание конспекта лекций: кратко, схематично, последовательно фиксировать основные положения лекции, выводы, формулировки, обобщения; помечать важные мысли, выделять ключевые слова, термины. Обозначить вопросы, термины или другой материал, который вызывает трудности, пометить и попытаться найти ответ в рекомендуемой литературе. Если самостоятельно не удается разобраться в материале, необходимо сформулировать вопрос и задать преподавателю на консультации, во время семинарского (практического) занятия.
 +
| style="vertical-align:middle; text-align:left;" | Написание конспекта лекций: кратко, схематично, последовательно фиксировать основные положения лекции, выводы, формулировки, обобщения; помечать важные мысли, выделять ключевые слова, термины. Обозначить вопросы, термины или другой материал, который вызывает трудности, пометить и попытаться найти ответ в рекомендуемой литературе. Если самостоятельно не удается разобраться в материале, необходимо сформулировать вопрос и задать преподавателю на консультации, во время семинарского (практического) занятия.
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Практическое (семинарское) занятие
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | При подготовке к семинарскому (практическому) занятию необходимо проработать материалы лекций, основной и дополнительной литературы по заданной теме. На основании обработанной информации постараться сформировать собственное мнение по выносимой на обсуждение тематике. Обосновать его аргументами, сформировать список источников, подкрепляющих его.<br>Во время семинарского (практического) занятия активно участвовать в обсуждении вопросов, высказывать аргументированную точку зрения на проблемные вопросы. Приводить примеры из источниковой базы и научной и/или исследовательской литературы.
  
 
|-
  
|-
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Устный/письменный опрос
 +
| style="vertical-align:middle; text-align:center;" | Практическое (семинарское) занятие
  +
| style="vertical-align:middle; text-align:left;" | При подготовке к семинарскому (практическому) занятию необходимо проработать материалы лекций, основной и дополнительной литературы по заданной теме. На основании обработанной информации постараться сформировать собственное мнение по выносимой на обсуждение тематике. Обосновать его аргументами, сформировать список источников, подкрепляющих его.<br>Во время семинарского (практического) занятия активно участвовать в обсуждении вопросов, высказывать аргументированную точку зрения на проблемные вопросы. Приводить примеры из источниковой базы и научной и/или исследовательской литературы.
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Отвечать, максимально полно, логично и структурировано, на поставленный вопрос. Основная цель – показать всю глубину знаний по конкретной теме или ее части.
 
 
|-
  
|-
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Реферат
 +
| style="vertical-align:middle; text-align:center;" | Самостоятельная работа
  +
| style="vertical-align:middle; text-align:left;" | Самостоятельная работа состоит из следующих частей: 1) чтение учебной, справочной, научной литературы; 2) повторение материала лекций; 3) составление планов устных выступлений; 4) подготовка видеопрезентации. При чтении учебной литературы нужно разграничивать для себя материал на отдельные проблемы, концепции, идеи. Учебную литературу можно найти в электронных библиотечных системах, на которые подписан АНО Университет Иннополис.
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Поиск источников и литературы, составление библиографии. При написании реферата рекомендуется использовать разнообразные источники, монографии и статьи из научных журналов, позволяющие глубже разобраться в различных точках зрения на заданную тему. Изучение литературы следует начинать с наиболее общих трудов, затем следует переходить к освоению специализированных исследований по выбранной теме. Могут быть использованы ресурсы сети «Интернет» с соответствующими ссылками на использованные сайты.<br>Если тема содержит проблемный вопрос, следует сформулировать разные точки зрения на него. Рекомендуется в выводах указать свое собственное аргументированное мнение по данной проблеме. Подготовить презентацию для защиты реферата.
  
 
|-
  
|-
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Эссе
 +
| style="vertical-align:middle; text-align:center;" | Разработка отдельных частей кода
  +
| style="vertical-align:middle; text-align:left;" | Разработать часть кода, исходя из поставленной задачи и рекомендаций преподавателя. При выполнении работы рекомендуется обращаться к материалам лекций и семинарских (практических) занятий. Если возникают затруднения, необходимо проконсультироваться с преподавателем.
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Написание прозаического сочинения небольшого объема и свободной композиции, выражающего индивидуальные впечатления и соображения по конкретному поводу или вопросу и заведомо не претендующего на определяющую или исчерпывающую трактовку предмета. При работе над эссе следует четко и грамотно формулировать мысли, структурировать информацию, использовать основные понятия, выделять причинно-следственные связи. Как правило эссе имеет следующую структуру: вступление, тезис и аргументация его, заключение. В качестве аргументов могут выступать исторические факты, явления общественной жизни, события, жизненные ситуации и жизненный опыт, научные доказательства, ссылки на мнение ученых и др.
 
 
|-
  
|-
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Подготовка к промежуточной аттестации
 +
| style="vertical-align:middle; text-align:center;" | Выполнение домашних заданий и групповых проектов
  +
| style="vertical-align:middle; text-align:left;" | Для выполнения домашних заданий и групповых проектов необходимо получить формулировку задания от преподавателя и убедиться в понимании задания. При выполнение домашних заданий и групповых проектов необходимо проработать материалы лекций, основной и дополнительной литературы по заданной теме.
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | При подготовке к промежуточной аттестации необходимо проработать вопросы по темам, которые рекомендуются для самостоятельной подготовки. При возникновении затруднений с ответами следует ориентироваться на конспекты лекций, семинаров, рекомендуемую литературу, материалы электронных и информационных справочных ресурсов, статей.<br>Если тема вызывает затруднение, четко сформулировать проблемный вопрос и задать его преподавателю.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Практические (лабораторные) занятия
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Практические занятия предназначены прежде всего для разбора отдельных сложных положений, тренировки аналитических навыков, а также для развития коммуникационных навыков. Поэтому на практических занятиях необходимо участвовать в тех формах обсуждения материала, которые предлагает преподаватель: отвечать на вопросы преподавателя, дополнять ответы других студентов, приводить примеры, задавать вопросы другим выступающим, обсуждать вопросы и выполнять задания в группах. Работа на практических занятиях подразумевает домашнюю подготовку и активную умственную работу на самом занятии. Работа на практических занятиях в форме устного опроса заключается прежде всего в тренировке навыков применять теоретические положения к самому разнообразному материалу. В ходе практических занятий студенты работают в группах для обсуждения предлагаемых вопросов.
 
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Самостоятельная работа
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Самостоятельная работа состоит из следующих частей: 1) чтение учебной, справочной, научной литературы; 2) повторение материала лекций; 3) составление планов устных выступлений; 4) подготовка видеопрезентации. При чтении учебной литературы нужно разграничивать для себя материал на отдельные проблемы, концепции, идеи. Учебную литературу можно найти в электронных библиотечных системах, на которые подписан АНО Университет Иннополис.
 
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Видеопрезентация
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Подготовка видеопрезентаций по курсу. Видеопрезентации могут быть сделаны на любую тему, затронутую в ходе курса. Темы должны быть заранее согласованы с преподавателем. Видеопрезентации продолжительностью около 5 минут (300 секунд) должны быть подготовлены в группах, определяемых преподавателем. Несмотря на то, что это групповая работа, должен явно присутствовать вклад каждого члена группы.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Доклад
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Публичное, развернутое сообщение по определенной теме или вопросу, основанное на документальных данных. При подготовке доклада рекомендуется использовать разнообразные источники, позволяющие глубже разобраться в теме. Учебную литературу можно найти в электронных библиотечных системах, на которые подписан АНО Университет Иннополис.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Дискуссия
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Публичное обсуждение спорного вопроса, проблемы. Каждая сторона должна оппонировать мнение собеседника, аргументируя свою позицию.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Контрольная работа
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | При подготовке к контрольной работе необходимо проработать материалы лекций, семинаров, основной и дополнительной литературы по заданной теме.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Тестирование (устное/письменное)
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | При подготовке к тестированию необходимо проработать материалы лекций, семинаров, основной и дополнительной литературы по заданной теме. Основная цель тестирования – показать уровень сформированности знаний по конкретной теме или ее части.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Индивидуальная работа
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | При выполнение индивидуальной работы необходимо взять задание у преподавателя, ознакомиться с требованиями к выполнению работы, изучить поставленную проблему, найти решение проблемы. Если самостоятельно не удается разобраться в материале, необходимо сформулировать вопрос и задать преподавателю на консультации, во время семинарского (практического) занятия. Оформить результаты работы.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Разработка отдельных частей кода
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Разработать часть кода, исходя из поставленной задачи и рекомендаций преподавателя. При выполнении работы рекомендуется обращаться к материалам лекций и семинарских (практических) занятий. Если возникают затруднения, необходимо проконсультироваться с преподавателем.
  
−
|-
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:center; color:red;" | Выполнение домашних заданий и групповых проектов
  
−
| style="vertical-align:middle; text-align:left; color:red;" | Для выполнения домашних заданий и групповых проектов необходимо получить формулировку задания от преподавателя и убедиться в понимании задания. При выполнение домашних заданий и групповых проектов необходимо проработать материалы лекций, основной и дополнительной литературы по заданной теме.
  
 
|}
  
|}
  +
 
=== Методы и технологии обучения, способствующие формированию компетенции ===
  
=== Методы и технологии обучения, способствующие формированию компетенции ===
−
<span style="color:red;">(Указываются все используемые преподавателем методы и технологии обучения)</span>
  
 
{| class="wikitable"
  
{| class="wikitable"
 
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
  
|- style="vertical-align:middle; text-align:center; background-color:#EAECF0; color:#202122; font-weight:bold;"
 
| Методы и технологии обучения, способствующие формированию компетенции
  
| Методы и технологии обучения, способствующие формированию компетенции
 
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
|- style="vertical-align:middle; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  +
| Информационно-коммуникационная технология, проектная технология, технология проблемного обучения, традиционные технологии, модульные технологии, технология интегрированного обучения
−
| &nbsp;
  
−
|}
  
−
<span style="color:red;">Например:</span>
  
−
{| class="wikitable" style="width:80%;"
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center; width:5%;" | 1.
  
−
| style="width:20%;" | Информационно – коммуникационная технология
  
−
| style="width:75%;" | &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 2.
  
−
| Технология развития критического мышления
  
−
| Основные методические приемы развития критического мышления
  
−
# Прием «Кластер»
  
−
# Таблица
  
−
#Учебно-мозговой штурм
  
−
#Интеллектуальная разминка
  
−
#Зигзаг, зигзаг -2
  
−
#Прием «Инсерт»
  
−
#Эссе
  
−
#Приём «Корзина идей»
  
−
#Приём «Составление синквейнов»
  
−
#Метод контрольных вопросов
  
−
#Приём «Знаю../Хочу узнать…/Узнал…»
  
−
#Круги по воде
  
−
#Ролевой проект
  
−
#Да – нет
  
−
#Приём «Чтение с остановками»
  
−
#Приём «Взаимоопрос»
  
−
#Приём «Перепутанные логические цепочки»
  
−
#Приём «Перекрёстная дискуссия»
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 3.
  
−
| Проектная технология
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 4.
  
−
| Технология проблемного обучения
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 5.
  
−
| Кейс – технология
  
−
| К методам кейс-технологий, активизирующим учебный процесс, относятся:
  
−
*метод ситуационного анализа (Метод анализа конкретных ситуаций, ситуационные задачи и упражнения; кейс-стадии)
  
−
*метод инцидента;
  
−
*метод ситуационно-ролевых игр;
  
−
*метод разбора деловой корреспонденции;
  
−
*игровое проектирование;
  
−
*метод дискуссии.
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 6.
  
−
| Технология интегрированного обучения
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 7.
  
−
| Педагогика сотрудничества
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 8.
  
−
| Технологии уровневой дифференциации
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 9.
  
−
| Групповая технология
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 10.
  
−
| Традиционные технологии (классно-урочная система)
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 11.
  
−
| Здоровьесберегающие технологии
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 12.
  
−
| Игровая технология
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 13.
  
−
| Модульная технология
  
−
|
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| style="text-align:center;" | 14.
  
−
| Технология мастерских
  
−
| &nbsp;
  
−
|- style="vertical-align:top; text-align:left; background-color:#F8F9FA; color:#202122;"
  
−
| &nbsp;
  
−
| и др.
  
−
| &nbsp;
  
 
|}
  
|}

Revision as of 20:30, 3 April 2024

Агентные модели и динамика сетевых систем

Квалификация выпускника: бакалавр
Направление подготовки: 09.03.01 - “Информатика и вычислительная техника”
Направленность (профиль) образовательной программы: Математические основы ИИ
Программу разработал(а): Парсегов С.Э., Проскурников А.В.

1. Краткая характеристика дисциплины

Изучение дисциплины обеспечивает формирование и развитие компетенций обучающихся в области динамики многоагентных моделей и сетевых управляемых систем, связанных с ними вопросов теории графов и линейной алгебры, а также применения указанных тем для решения прикладных задач в рамках профессиональной деятельности. В ходе освоения дисциплины обучающиеся осваивают язык и понятия теории многоагентных систем, описываемых дифференциальными и разностными уравнениями, и принципы их исследования. В курсе вводятся базовые понятия теории графов - типы связности графов, сильно связные компоненты, циклы, матрицы Кирхгофа-Лапласа, спектры и рассматривается их связь с теорией неотрицательных матриц и марковскими цепями. Рассматриваются группы агентов, описываемых моделями порядка 1 и алгоритмы достижения консенсуса, основанные на методе последовательных усреднений, рассматриваются приложения таких систем в моделировании социальных процессов, задачах управления мобильными агентами, связь с задачами оптимизации и динамикой электрических цепей. Рассматриваются также алгоритмы синхронизации для динамических систем второго и высших порядков.

2. Перечень планируемых результатов обучения

Целью освоения дисциплины является формирование представлений о принципах организации групп взаимодействующих агентов и других сетевых систем, существующих в природе или созданных искусственно, знакомство с общими подходами к их проектированию и исследованию.
Задачами дисциплины являются изучение принципов и подходов к анализу поведения сетевой системы в зависимости от структурных свойств ее графа и динамики узлов сети (агентов), выбору подходящего метода исследования, а также изучение примеров сетевых и многоагентных систем, возникающих в социологии, робототехнике, энергетике и компьютерных науках.

Общая характеристика результата обучения по дисциплине

Знания: обучающийся получил систематические знания в следующих областях:
  • Основные свойства графов и ассоциированных с ними матриц;
  • Типовые модели координированного взаимодействия агентов в дискретном и непрерывном времени (социальная динамика, движение мобильных агентов, распределенное оценивание в сенсорных сетях);
  • Критерии сходимости алгоритмов последовательного усреднения в дискретном и непрерыв-

ном времени, достижение этими алгоритмами консенсуса;

  • Достижение синхронизации в сетях агентов второго и высших порядков - критерии во временной и частотной области;
  • Приложения консенсусных алгоритмов к вычислениям, матричному анализу и теории сетей: меры центральности, свойства марковских цепей.
Умения: обучающийся развил умения в следующих направлениях:
  • Построение матриц смежности, инцидентности и Лапласа произвольного (ориентированного либо неориентированного) графа, вычисление сильно связных компонент графа и исследование их апериодичности;
  • Ранжирование вершин графа - вычисление различных мер центральности;
  • Использование алгебраических критериев консенсуса и синхронизации в группах однотипных агентов, исследование скорости сходимости к консенсусу или синхронной траектории;
  • Применение консенсусных критериев для синтеза алгоритмов усреднения в сенсорных сетях и управления формациями мобильных агентов.
Навыки (владения): обучающийся овладел следующими навыками:
  • Выбор наиболее эффективного и удобного критерия исследования достижимости консенсуса (алгебраического или графового),
  • Нахождение значения консенсуса для систем с небольшим числом агентов.
  • Aнализ структуры (графа) многоагентной системы, исходя из ее математической модели
  • Исследование поведения однородной марковской цепи, исходя из свойств ее графа
  • Выбор наиболее эффективного и удобного критерия исследования многоагентной или сетевой системы в непрерывном и дискретном времени Вычисление консенсусного значения (либо синхронной траектории) для группы агентов, описываемых заданной линейной моделью.
  • Синтез алгоритмов синхронизации для группы однотипных агентов с моделью произвольного порядка.

3. Структура и содержание дисциплины

№
п/п 		Наименование раздела
дисциплины 		Содержание дисциплины по темам
1. Многоагентные системы и динамические сети
  • Понятие агента и многоагентной системы в различных областях знания
  • Математические модели в естественных науках: модели Висека, модели биологических формаций (модель BOIDS Рейнольдса, модель стаи Какера-Смейла), сети осцилляторов (Курамото, нейроны), модели популяций, экологические системы
  • Многоагентные системы в инженерных науках, сети сенсоров, связанные электрические цепи и генераторы.
2. Основные понятия теории графов, связь с матричным анализом.
  • Граф связей многоагентной системы
  • Ориентированные и неориентированные графы. Основные понятия.
  • Ориентированные и неориентированные графы. Пути, маршруты и циклы. Связность, компоненты связности, остовные деревья и леса в графе.
  • Матрицы, ассоциированные с графом: инцидентности, смежности и Кирхгофа-Лапласа. Нагруженные графы. Ядро матрицы Лапласа и лесная размерность, теорема Гершгорина и расположение спектра.
  • Неотрицательные матрицы и их графы. Теорема Перрона-Фробениуса. Степень матрицы и маршруты заданной длины. Неприводимость, примитивность, апериодичность матрицы в терминах графа.
  • Масштабируемые графы и их свойства
3. Меры центральности, марковские цепи и случайные блуждания по графу
  • Марковская цепь как случайное блуждание на графе. Свойства цепи в терминах графа.
  • Стационарное распределение марковской цепи (собственный вектор Перрона-Фробениуса) как мера центральности, идея ранжирования (высший ранг имеют те, на кого ссы-

лаются высокоранговые вершины). Другие меры центральности (примеры).

  • Задача PageRank: интерпретация в терминах блуждания по графу гиперссылок, регуляризация уравнения ранжирования
4. Консенсусные алгоритмы и сетевые модели социального влияния
  • Модель Френча-Харари-ДеГроота и модель Абельсона. Критерии консенсуса и сходимости.
  • Вычисление консенсусного значения. Влиятельность социального агента по Френчу: другая интерпретация меры центральности, задаваемой собственным вектором.
  • Модели Фридкина-Джонсена и Тейлора. Связь с PageRank, центральность Фридкина • Дальнейшее развитие: нелинейные модели с ограниченным доверием, отрицательные взаимодействия между агентами.
5. Приложения к сенсорным сетям и мобильным роботам
  • Вычисление среднего значения сетью сенсоров, задача о выборе весов.
  • Задача циклического преследования.
  • Задача равноудаленного расположения на отрезке, удерживающее управление (containment control).
  • Задача о создании пространственной формации мобильных агентов.
  • Локализация спектра для специальных графов (иерархические формации)
6. Синхронизация в сетях агентов с динамикой второго и высших порядков
  • Критерии устойчивости и синхронизации сети однотипных агентов в пространстве состояний.
  • Примеры: агенты второго порядка в непрерывном и дискретном времени. Алгоритмы синхронизации с измерением абсолютной и относительной скорости.
  • Критерий Поляка-Цыпкина: условие устойчивости и синхронизации в частотном времени. Сравнение с критерием Найквиста. Области устойчивости и синхронизации, обобщенная частотная переменная.
  • Синтез алгоритмов синхронизации - различные подходы (линейные матричные неравенства, линейно-квадратичная оптимизация)

4. Методические и оценочные материалы

Задания для практических занятий:

№
п/п 		Наименование раздела
дисциплины (модуля) 		Перечень рассматриваемых тем (вопросов)
1. Многоагентные системы и динамические сети
  • Для системы (1, консенсус) в дискретном времени проведите моделирование, убедитесь, что достигается среднее значение начальных условий для различных начальных условий.
  • Для системы (2, отрезок/ RC-цепочки) покажите, что добавление новых агентов в систему сохраняет основное свойство: разность предельных состояний соседних по номерам агентов остается постоянной.
  • Промоделируйте сеть идентичных связанных осцилляторов Курамото. Убедитесь, что если рассогласование между начальными фазами не превосходит π, то достигается синхронизация
2. Основные понятия теории графов, связь с матричным анализом

Для пяти ориентированных и пяти неориентированных графов (число вершин 3, 4, 5, 7, 10)

  • Исследуйте связность графа, найдите сильно связные компоненты, исследуйте их периодичность.
  • Постройте матрицы смежности, инцидентности и Лапласа (Кирхгофа).
  • Найдите собственные вектора и собственные числа матриц Лапласа. Подтвердите выводы о связности графов на основе анализа спектральных свойств их матриц Лапласа
3. Меры центральности, марковские цепи и случайные блуждания по графу
  • Для заданной цепи Маркова постройте нагруженный граф переходов. Сопоставьте свойства цепи (возвратные и невозвратные состояния, классы связанных возвратных состояний, неразложимость, регулярность) и свойства графа. Вычислите стационарное распределение цепи.
  • Для графа социальной сети Zachary Karate Club вершинами посчитайте различные меры центральности: степени вершин, PageRank, eigenvector (с единичной матрицей весов).
4. Консенсусные алгоритмы и сетевые модели социального влияния
  • Для графов из предыдущего раздела постройте динамические модели Абельсона и Тейлора. Для произвольных начальных условий постройте траектории систем, решив соответствующие системы уравнений, и исследуйте предельное состояние (если существует).
  • Найдите наиболее влиятельного агента в каждой из моделей.
  • Промоделируйте модель Хегсельманна-Краузе с идентичными агентами. Покажите, что при близких начальных мнениях достигается консенсус, а на произвольных начальных данных возможен как консенсус, так и кластеризация
5. Приложения к сенсорным сетям и мобильным роботам
  • Для заданного графа найдите набор весов, обеспечивающий схождение к среднему консенсусу. Найдите скорость сходимости.
  • Промоделируйте алгоритм размещения на отрезке в 3-мерном пространстве для агентов с динамикой первого порядка в дискретном времени и в непрерывном времени. Найдите скорость сходимости алгоритмов.
  • Промоделируйте алгоритм удерживающего управления (containment control) c 3 фиксированными лидерами в вершинах треугольника на плоскости
6. Синхронизация в сетях агентов с динамикой второго и высших порядков
  • Для задачи циклического преследования на плоскости с агентами типа "двойной интегратор"а с измеряемой абсолютной скоростью введите матрицу поворота и найдите критический угол, при котором нарушается сходимость при заданном значении коэффициента усиления по скорости
  • Для 5 агентов заданного вида в пространстве состояний и заданного неориентированного графа синтезируйте алгоритм синхронизации.
  • Постройте на комплексной плоскости множества устойчивости и синхронизации для агентов с передаточной функцией второго порядка

Текущий контроль успеваемости обучающихся по дисциплине:

№
п/п 		Наименование раздела дисциплины Форма текущего контроля Материалы текущего контроля
1. Нейросетевая обработка видео Проверка выполнения домашних заданий

Практическое задание:
Реализация и обучение нейронной сети для задачи устранения размытия в видео

2. Введение в реконструкцию 3D-сцен Проверка выполнения домашних заданий

Практическое задание:
Создание панорамы

3. Атаки на методы оценки визуального качества изображений/видео Проверка выполнения домашних заданий

Практическое задание:
Реализация нескольких методов атак на методы оценки визуального качества изображений/видео

    • FGSM
    • UAP
4. Методы защиты от атак на методы оценки визуального качества изображений/видео Проверка выполнения домашних заданий

Практическое задание:
Необходимо реализовать методы защиты метрики Linearity на свое усмотрение.

5. Карты внимания (салиентность) Проверка выполнения домашних заданий

Практическое задание:
Реализация и обучение нейронной сети для задачи предсказания карт внимания

6. Архитектура трансформера в задачах компьютерного зрения. ViT и DETR Проверка выполнения домашних заданий

Практическое задание:
Разработка алгоритма детекции продуктов на полках магазина

Контрольные вопросы для подготовки к промежуточной аттестации:

Промежуточная аттестация проводится на основе рейтинга, сформированного по результатам текущей аттестации в течение семестра.

Перечень учебно-методического обеспечения дисциплины

Список основной литературы:

  • Computer Vision: Algorithms and Applications, 2nd ed. Richard Szeliski, The University of Washington.
  • Gonzalez and. Richard E. Woods' Digital Image Processing, Fourth Edition
  • Carion, Nicolas, et al. "End-to-end object detection with transformers." European conference on computer vision. Cham: Springer International Publishing, 2020.
  • Dosovitskiy, Alexey, et al. "An image is worth 16x16 words: Transformers for image recognition at scale." arXiv preprint arXiv:2010.11929 (2020).

Список дополнительной литературы:

  • An Introduction to 3D Computer Vision Techniques and Algorithms Boguslaw Cyganek and J. Paul Siebert
  • Computational Photography Mastering New Techniques for Lenses, Lighting, and Sensors Jack Tumblin
  • Ватолин, Д. С. Методы сжатия изображений : учебное пособие / Д. С. Ватолин. — 2-е изд. — Москва : ИНТУИТ, 2016. — 196 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100646


Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Вид учебных
занятий/деятельности 		Деятельность обучающегося
Лекция Написание конспекта лекций: кратко, схематично, последовательно фиксировать основные положения лекции, выводы, формулировки, обобщения; помечать важные мысли, выделять ключевые слова, термины. Обозначить вопросы, термины или другой материал, который вызывает трудности, пометить и попытаться найти ответ в рекомендуемой литературе. Если самостоятельно не удается разобраться в материале, необходимо сформулировать вопрос и задать преподавателю на консультации, во время семинарского (практического) занятия.
Практическое (семинарское) занятие При подготовке к семинарскому (практическому) занятию необходимо проработать материалы лекций, основной и дополнительной литературы по заданной теме. На основании обработанной информации постараться сформировать собственное мнение по выносимой на обсуждение тематике. Обосновать его аргументами, сформировать список источников, подкрепляющих его.
Во время семинарского (практического) занятия активно участвовать в обсуждении вопросов, высказывать аргументированную точку зрения на проблемные вопросы. Приводить примеры из источниковой базы и научной и/или исследовательской литературы.
Самостоятельная работа Самостоятельная работа состоит из следующих частей: 1) чтение учебной, справочной, научной литературы; 2) повторение материала лекций; 3) составление планов устных выступлений; 4) подготовка видеопрезентации. При чтении учебной литературы нужно разграничивать для себя материал на отдельные проблемы, концепции, идеи. Учебную литературу можно найти в электронных библиотечных системах, на которые подписан АНО Университет Иннополис.
Разработка отдельных частей кода Разработать часть кода, исходя из поставленной задачи и рекомендаций преподавателя. При выполнении работы рекомендуется обращаться к материалам лекций и семинарских (практических) занятий. Если возникают затруднения, необходимо проконсультироваться с преподавателем.
Выполнение домашних заданий и групповых проектов Для выполнения домашних заданий и групповых проектов необходимо получить формулировку задания от преподавателя и убедиться в понимании задания. При выполнение домашних заданий и групповых проектов необходимо проработать материалы лекций, основной и дополнительной литературы по заданной теме.

Методы и технологии обучения, способствующие формированию компетенции

Методы и технологии обучения, способствующие формированию компетенции
Информационно-коммуникационная технология, проектная технология, технология проблемного обучения, традиционные технологии, модульные технологии, технология интегрированного обучения
Retrieved from "https://eduwiki.innopolis.university/index.php?title=BSc:_NetworkDynamicModelsAnalysisAndManagement&oldid=9336"