Modellierung und Simulation / UbiComp
Klausur Fragen SS 2014 4. Semester
Klausur Fragen SS 2014 4. Semester
Kartei Details
| Karten | 132 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Informatik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 08.07.2014 / 08.07.2017 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/modellierung_und_simulation_ubicomp
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Was entspricht bei einem Evolutionärem Algorithmus einem Gen?
- Die Eingabeparameter definieren in ihrer Verschiedenheit den Genpool. Dann sind die Werte der Parameter die Verschiedenen Gene
Was bezeichnet man im Zusammenhang mit künzlicher Intelligenz als Expertenwissen?
Lose Anfragen werden in konkrete Problemstellungen Umformuliert.
Sollwertfolge, Störkompensation, Robustheit, Übergangsverhalten
Was ist der Unterschied zwischen Forward und Inverse Kinematics. Nennen Sie jeweils ein Beispiel.
Bei forward sind die Winkel gegeben und die Position ist gesucht.
Man möchte anhand der Position und Orientierung die Winkel des
Roboterarms herausfinden.
Bei inverse ist die Position gegeben und die Winkel gesucht.
Bestimmung des Armwinkels eines Roboters.
Was ist ein Partikel? Was ist ein Partikelsystem?
Ein Partikel ist teil eines Partikelsystem. Dort agieren Sie gemeinsam obwohl sie
eigene Eigenschaften haben. Das einzelne Partikel interessiert nicht.
Nennen und erläutern Sie fünf Charakteristika von Partikeln.
Position, Lebensdauer, Farbe, Bewegung, Form, Größe
Welche Bewegungsformen von Partikeln kennen Sie? Beschreiben Sie sie und geben Sie jeweils ein konkretes Anwendungsbeispiel.
Suchen und fliehen Explosion (fliehen) Zauberstab (suchen)
Folgen und meiden Rakete (folgen)
Flußfeld Simulation in der Elektrotechnik
Partikel selbst Rakete
Was ist ein Testdatensatz?
Man hat einen Testdatensatz, welcher dem neuronalen Netz immer wieder zugeführt wird, damit dieses die Fehler reduzieren kann
Welche beiden Methoden haben Sie kennen gelernt, um Expertenwissen in für ein technisches System nutzbar zu machen?
Neuronales Netz
Evolutionärer Algorithmus
Was modelliert ein künstliches Neuronales Netz? Welche Elemente werden in das Modell übernommen, welche fallen im Prozess der Modellierung weg?
Die Nervenzellvernetzung
Parallelverarbeitung wird nicht übernommen
Physiologischen Vorgänge werden nicht simmuliert
Was ist der Unterschied zwischen überwachtem und unüberwachtem Lernen?
Bei überwachtem lernen wird ein zu lernendes Muster eingegeben und mit der Ausgabe verglichen. Auf Grund des Fehlers werden die Gewichte beim
nächsten Durchgang verändert.
Das Unüberwachte Lernen erfolgt ausschließlich durch Eingabe der zu lernenden Muster. Das Neuronale Netz verändert sich entsprechend den Eingabemustern von selbst.
Was ist ein Feed-Forward-Netz? Nennen Sie zwei Beispiele.
Wird beim überwachtet lernen eingesetzt.
Beschreiben Sie den Aufbau eines Multilayer Perceptrons.
Man weiß nicht was ein Neuron speichert
Aus der Lernphase in die Anwendungsphase
Es gibt viele Eingaben, mehrere innere Schichten und mehrere Ausgaben (eine mehr als Eingaben)
Welche Netzfunktion hat ein Perceptron? Welche Aktivierungsfunktion hat es?
TBA
Welche Netzfunktion hat ein Multilayer Perceptron? Welche Aktivierungsfunktion hat es?
TBA
Was beschreibt die Fehlerfunktion eines Neuronalen Netzes?
Es ermittelt den Fehler welcher auftritt zwischen Input und Output. Aufgrund des Fehlers muss werden die Gewichte angepasst.
Nennen Sie drei Beispiele aus der Praxis für die Anwendung von Neuronalen Netzen. Geben Sie an, was die Eingabe ist, und was die Ausgabe, und beschreiben Sie, wie ein Testdatensatz erstellt werden kann.
Was beschreiben die folgenden Elemente in einem Evolutionären Algorithmus
o Das Genom
o Eine Generation
o Eine Rekombination
o Eine Mutation
o Die Selektion
o Die Fitness
2. In welchen Fällen setzt man einen Evolutionären Algorithmus zur Lösungsfindung ein? Welche Kriterien muss die Aufgabenstellung erfüllen?
Was bedeutet der Begriff „Ubiquitous Computing“?
Allgegenwärtiges Computing
Pervasives Computing
Woher stammt die Idee für „Ubiquitous Computing“?
Mark Weiser
Was ist die grundliegende Vision bei „Ubiquitous Computing“?
Computer unsichtbar für den Nutzer machen
Natürlich in den Alltag einfügen
Computer allgegenwärtig machen
Viele Computer dienen einer Person
Was sind nach Mark Weiser die Grundprinzipien des „Ubiquitous Computing“?
The purpose of a computer is to help you do something else
The best computer is a quiet, invisible Servant
The more you can do by intuition the smarter you are; the computer should extend your unconscious
Technology should create calm
Was sind besondere Merkmale ubiquitärer Systeme?
Komplementäre Ausprägung
Kognitive Einbettung
Dezentralisierung von Daten und deren Verarbeitung
Was bedeutet „Calm Technology“?
Umgang mit Informationstechnologie soll ruhig und angenehm sein
Informationen möglichst schon durch periphere Wahrnehmung kommunizieren
Sollte Aufmerksamkeit nur auf sich ziehen, wenn es wirklich erforderlich ist
Wechsel zwischen Aufmerksamkeit und Peripherie sollte angenehm sein
Welche Technologien bilden wesentliche Grundlagen für Ubiquitäre Systeme?
Hardware:
Miniaturisierung
Drahtlose Netzwerke
Verbesserte Eingabegeräte
Verbesserte Displays
Sensoren
Energieverbrauch
Software:
Softwareplattformen
Spezielle Algorithmen und Verfahren
Fertigung:
Neue Materialien
Was ist eine App?
Vom Benutzer installierbare Anwendungen
Begriff durch Apple geprägt und seit dem fast nur im mobilen Kontext verwendet
Welche besonderen Eigenschaften haben Betriebssysteme für mobile Anwendungen?
Ausgerichtet auf grundlegende Probleme von Mobilgeräten
Unterstützung für spezielle Anwendungsfälle mobiler Geräte
Unterstützung für Apps
Welches sind die drei verbreitetsten mobilen Plattformen?
iOS
Android
Windows Phone / Windows Mobile
Welche gängigen Technologien ermöglichen plattformübergreifende Entwicklung für mehrere mobile Plattformen?
HTML5
Adobe AIR
JAVA
CLR (Common Language Runtime)
.NET
Mono
Welche wesentlichen Kriterien für die Plattformauswahl haben Sie kennengelernt?
Reichweite der Plattform
Effizienz der Plattform bei der Entwicklung
Performance der Plattform
Qualität der Dokumentation
Erwarteter Ertrag /
-Kosten für Veröffentlichung (Abgaben an Google / Apple etc.)
Was sind Intertialsensoren?
Sensoren zur Messung von Beschleunigung und Drehrate
Ermöglichen Bestimmung von Lage und Position
Bis zu 6 Freiheitsgrade
Was ist die physikalische Grundlage von Intertialsensoren?
Trägheitskräfte
Welche Sensoren finden sich typischerweise in einem Trägheitsnavigationssystem?
Beschleunigungssensoren
Drehratensensoren
Welche Intertialsensoren finden sich typischerweise in einem Mobiltelefon?
Beschleunigungssensoren
Gyroskope
Welches grundlegende Problem entsteht bei der Lage‐ und Positionsbestimmung über Intertialsensoren?
Es wird nur eine relative Position bestimmt
Langfristige Akkumulation von Fehler (Drift)
Welche Arten von Beschleunigungssensoren gibt es und wie funktionieren diese?
Piezoelektronische Sensoren:
Basierend auf piezoelektrischem Effekt (Auftreten einer elektrischen Spannung an Festkörper bei Verformung)
Einfache Sensorkonstruktion
Zylinder aus piezoelektrischen Material (Quarz, Keramik)
Am Zylinder befestigte Masse
Masse deformiert Zylinder bei Beschleunigung
Relativ geringe Empfindlichkeit
Piezoresistive Sensoren:
Basierend auf piezoresistivem Effekt (Material ändert elektrischen Widerstand bei Druck oder Zug (Tritt bei jedem Material auf, besonders stark bei Halbleitern))
Verschiedene Sensorkonstruktionen
An federndem Steg aufgehängte Masse
a. Piezowiderstände im Steg
b. Masse biegt Steg bei Beschleunigung
An Dehnungsmessstreifen befestige Masse
a. Beschleunigung dehnt Streifen
Größere Empfindlichkeit als piezoelektrische Sensoren
Hall-Effekt Beschleunigungssensoren:
Basierend auf Hall-Effekt (Auftreten einer Spannung, wenn senkrecht zu einem bandförmigen stromdurchflossenen Leiter ein äußeres Magnetfeld angelegt wird)
Sensoren bestehen aus Hall-Sensor und auf Feder gelagertem Dauermagnet
Beschleunigung wirkt auf Dauermagnet
a. Änderung des Magnetfelds wird über die Hall-Spannung gemessen
Wärmeübertragungsbasierte Beschleunigungssensoren:
Basierend auf Wärmeübertragung (Messbare Abkühlung einer Wärmequelle durch einen kälteren Nachbarkörper)
Sensoren bestehen aus Wärmequelle und beweglicher kalter Masse
Beschleunigung wird auf kalte Masse
a. Wärmequelle kühlt entsprechend der Entfernung schneller oder langsamer ab
Kapazitive Beschleunigungssensoren:
Basierend auf Prinzip des Plattenkondensators
Typischer Weise eine bewegliche Kondensatorplatte zwischen zwei fixen
Spannung proportional zur Plattenverschiebung
Hohe Genauigkeit
Auf der Erde auch als Lagesensor nutzbar
Was ist ein Gyroskop und wie funktioniert es?
Um drei Achsen beweglicher, rotierender Kreisel
Kreisel behält Lage im Raum bei Drehung des Instruments bei
Ermöglicht Richtungsbestimmung und –stabilisierung
Verwendung des Begriffs oft auch für Drehratensensoren ohne echten Kreisel
Welche grundlegenden Probleme haben klassische Gyroskope?
Mechanische Probleme
Kreiseldrift
Gimbellock
Teuer, schwer, groß
Wie funktioniert ein Vibrationskreisel?
Sensor zur Erfassung von Drehung
Entspricht dem Prinzip der Schwingkölbchen bei Insekten
Vibrationsebene bleibt bei Drehung erhalten
Corioliskraft verzerrt Schwingung bei Drehung
Realisierung z.B. durch schwingenden Quarz
Messung piezoelektrisch oder kapazitiv
Keine wirklich beweglichen Teile
Welche beiden grundlegenden Technologien für Bildsensoren haben Sie kennengelernt?
CCD
CMOS
Welche grundlegenden Eigenschaften von Bildsensoren haben Sie kennengelernt?
Auflösung
Empfindlichkeit
Dynamikbereich
Uniformität
Verschlussmöglichkeit
Geschwindigkeit
Bauform
Umgebungsbedingungen
Strombedarf
Verlässlichkeit
Was ist die grundlegende Funktionsweise eines CMOS‐Sensors?
3 übereinanderliegende Fotoelemente pro Pixel
Licht unterschiedlicher Wellenlänge dringt unterschiedlich tief in den Chip ein
Kein Farbfilter erforderlich
Kein Tiefpassfilter erforderlich
