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teaching:mfe:ia [2011/03/08 17:24]
stuetzle
teaching:mfe:ia [2011/03/23 17:06]
mdorigo
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 to the implementation of this library will be studied. The to the implementation of this library will be studied. The
 library will also be tested in terms of robustness and performance library will also be tested in terms of robustness and performance
-as compared with the previous existing solutions.+as compared with the previous existing solutions ​coming from other technological platforms (Java, PHP, ...). This memoire will be a follow up of a previous memoire
  
  
   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]] ​   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]] ​
 +
 +===== Développer un programme informatique permettant une analyse statistique en vue de  l'​évaluation d'un module psychothérapeutique. =====
 +
 +Ce mémoire se fera en collaboration avec l'​équipe médicale du centre pour l'​anorexie et la boulimie de l'​hôpital Erasme. Il consistera en l'​analyse informatisée des données récoltées lors d'​entretiens avec le patient et sa famille au cours du traitement. ​
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 +  * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]] ​
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 ===== Etude et réalisation orientée objet d'une cellule minimale ===== ===== Etude et réalisation orientée objet d'une cellule minimale =====
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 Le MFE consistera en un développement orienté objet d'une Le MFE consistera en un développement orienté objet d'une
 cellule biologique minimale avec son métabolisme chimique interne, un génome cellule biologique minimale avec son métabolisme chimique interne, un génome
-élémentaire et sa membrane. Cette cellule devra être capable+élémentaire et sa membrane. L'​idée est de réaliser le logiciel minimal capable de simuler un organisme vivant. Cette cellule devra être capable
 de croître et de spontanément se dupliquer. Il fera suite de croître et de spontanément se dupliquer. Il fera suite
-à un MFE déjà ​réalisé il y a deux ans.+à une succession de MFE déjà ​réalisés ces dernières années.
  
  
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 ===== Etude de la topologie de réseaux de musiciens de Jazz ===== ===== Etude de la topologie de réseaux de musiciens de Jazz =====
  
-De plus en plus de scientifiques sont convaincus qu’une même topologie de réseaux (c'​est-à-dire la manière dont les nœuds en sont connectés) se retrouve dans de nombreux réseaux, pourtant extraits de réalités très diverses (Web, Internet, réseaux sociaux, biologiques,​ épidémiques). Cette topologie leur conférerait des propriétés intéressantes comme une plus grande robustesse ou une communication réduite entre les nœuds. Il est possible de construire un réseau de musiciens de Jazz connectant deux musiciens dès lors qu’ils ont joué sur un même disque. Le MFE consistera en un développement logiciel ayant pour but la réalisation automatique de ces réseaux de musiciens à partir de documentations sur les disques téléchargés automatiquement de sites de vente en ligne. ​+De plus en plus de scientifiques sont convaincus qu’une même topologie de réseaux (c'​est-à-dire la manière dont les nœuds en sont connectés) se retrouve dans de nombreux réseaux, pourtant extraits de réalités très diverses (Web, Internet, réseaux sociaux, biologiques,​ épidémiques). Cette topologie leur conférerait des propriétés intéressantes comme une plus grande robustesse ou une communication réduite entre les nœuds. Il est possible de construire un réseau de musiciens de Jazz connectant deux musiciens dès lors qu’ils ont joué sur un même disque ​ou participé à un même concert. Le MFE consistera en un développement logiciel ayant pour but la réalisation automatique de ces réseaux de musiciens à partir de documentations sur les disques ​ou les concerts ​téléchargés automatiquement de sites de vente en ligne. ​Le mémorant devra réaliser un logiciel capable d'​extraire ces informations sur le Web et ensuite exploitera un ensemble d'​outils existant lui permettant d'​étudier la topologie du réseau ainsi obtenue.  ​
  
   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]
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 ===== Mise au point d’un système automatique de génération de code à partir d’un diagramme d’état-transition ===== ===== Mise au point d’un système automatique de génération de code à partir d’un diagramme d’état-transition =====
  
-Le diagramme d’état-transition représente le cycle de vie d’un objet, de sa naissance à sa disparition,​ en suivant les différents états par lesquels cet objet transite. Il est par exemple très largement mis à l’œuvre dans la modélisation des procédures parlementaires (l’évolution des décrets de loi). C’est le cas dans plusieurs parlements belges avec lesquels IRIDIA collabore. Le MFE étudiera la possibilité d’une génération automatique de code fidèle à ces diagrammes et tout ce qui les compose.+Le diagramme d’état-transition représente le cycle de vie d’un objet, de sa naissance à sa disparition,​ en suivant les différents états par lesquels cet objet transite. Il est par exemple très largement mis à l’œuvre dans la modélisation des procédures parlementaires (l’évolution des décrets de loi). C’est le cas dans plusieurs parlements belges avec lesquels IRIDIA collabore. Le MFE étudiera la possibilité d’une génération automatique de code fidèle à ces diagrammes et tout ce qui les compose. Le code généré respectera le design pattern d'​état associant une classe à chaque état possible. Des problèmes tels les états compositionnels ou les transitions s'​effectuant simultanément seront étudiés
  
   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]
 ===== Mise au point d’un langage de modélisation de systèmes biologiques inspiré des diagrammes de classe et d'​état/​transition UML ===== ===== Mise au point d’un langage de modélisation de systèmes biologiques inspiré des diagrammes de classe et d'​état/​transition UML =====
  
-En général, les biologistes par manque de formation recourent très difficilement à la programmation des systèmes qu'ils étudient. Nous souhaitons les assister en mettant à leur disposition un langage qualitatif de modélisation sur base des diagrammes de classe et d'​état/​transition UML. Ce langage pourrait finalement aboutir à une forme exécutable,​ par une génération de code Java appropriée et son exécution. Le système sera mis au point en collaboration avec des immunologistes avec lesquels IRIDIA entretient des collaborations suivies depuis très longtemps. ​+En général, les biologistes par manque de formation recourent très difficilement à la programmation des systèmes qu'ils étudient. Nous souhaitons les assister en mettant à leur disposition un langage qualitatif de modélisation sur base des diagrammes de classe et d'​état/​transition UML. Ce langage pourrait finalement aboutir à une forme exécutable,​ par une génération de code Java appropriée et son exécution. Le système sera mis au point en collaboration avec des immunologistes ​internationnaux ​avec lesquels IRIDIA entretient des collaborations suivies depuis très longtemps. Ainsi l'​idée est de créer un langage de simulation de systèmes biologique qualitatif et graphique qui soit bien plus facile d'​utilisation pour les biologistes que les langages de programmation actuels
  
   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]
 ===== Comparaison via la simulation informatique d'une économie de marché de nature concurrentielle et une autre plus redistributive===== ===== Comparaison via la simulation informatique d'une économie de marché de nature concurrentielle et une autre plus redistributive=====
  
-Les économistes nous assènent à l'envi que l'​économie se doit d'​être compétitive et parfaitement concurrentielle. Est-ce si vrai ? L'​économie de marché ne peut-elle exister que sur un mode concurrentiel pour assurer au mieux le bonheur du plus grand nombre d'​agents économiques ? Nous adresserons cette question par l'​entremise de modèles économiques multi-agents mettant en présence des producteurs,​acheteurs,​ consommateurs et vendeurs, et les faisant se comporter d'​abord sur un monde compétitif (économie de marché de type enchère) et ensuite aléatoire. Nous étudierons ​  la manière dont le bien-être cumulé par les agents consommateur est distribué parmi eux. +Les économistes nous assènent à l'envi que l'​économie se doit d'​être compétitive et parfaitement concurrentielle. Est-ce si vrai ? L'​économie de marché ne peut-elle exister que sur un mode concurrentiel pour assurer au mieux le bonheur du plus grand nombre d'​agents économiques ? Nous adresserons cette question par l'​entremise de modèles économiques multi-agents mettant en présence des producteurs,​acheteurs,​ consommateurs et vendeurs, et les faisant se comporter d'​abord sur un monde compétitif (économie de marché de type enchère) et ensuite aléatoire. Nous étudierons ​  la manière dont le bien-être cumulé par les agents consommateur est distribué parmi eux. Ce mémoire fait suite à un mémoire réalisé par un étudiant de Solvay l'​année passée et donc il pourra repartir d'un logiciel existant
  
   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]   * Contact : [[http://​code.ulb.ac.be/​iridia.people.php?​id=1|Hugues Bersini (IRIDIA)]]
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 +
 +===== Stochastic Local Search heuristics for solving NP-complete puzzles. ======
 +
 +This project is about single player games (puzzles) and the design of algorithms for tackling hard combinatorial optimisation problems. ​
 +Example puzzles are: [[http://​en.wikipedia.org/​wiki/​Light_Up|Light Up]], [[http://​en.wikipedia.org/​wiki/​Mastermind_(board_game)|Mastermind]],​ [[http://​en.wikipedia.org/​wiki/​Minesweeper_(video_game)|Minesweeper]],​ etc.
 +
 +The student will learn how to design and implement a Stochastic Local Search algorithm to solve NP-complete puzzles. The student will also learn how to analyse the performaces of the algorithm and perform statistically sound comparisons with the other algorithms available in literature.
 +
 +Required skills: good knowledge of C or C++ programming. ​
 +
 +
 +  * Contacts : 
 +    * [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~stuetzle|Thomas Stuetzle (IRIDIA)]] ​
 +    * [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~fmascia|Franco Mascia (IRIDIA)]] ​  
 +
 +
 +/*
  
 ===== Swarm robotics using the e-puck platform ===== ===== Swarm robotics using the e-puck platform =====
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 */ */
  
-===== Self-organized task allocation in swarm robotics ​=====+===== Experiments with the e-puck robot and the IRIDIA TAM =====
  
-Swarm robotics is an innovative branch of collective robotics that aims at designing robot behaviors by taking inspiration from social animalssuch as ants and bees. "Task allocation"​ in such robotic swarms is the problem of "who is doing what job and when?" Obviouslythis problem ​of assigning jobs to a whole swarm robots can be very difficult, especially when using many robots that cannot communicate ​with each other on a global level.+At IRIDIAwe are conducting many experiments with the e-puck  
 +robot and a task abstraction devicethe IRIDIA TAM. The topic of the 
 +master thesis would be integrate the TAM with the e-puck robot and our 
 +simulation environment,​ ARGoS. The final goal is to have the TAM tested 
 +in real-robot experiments.
  
-The goal of the project ​is to implement new algorithms for solving this problem on the e-Puck robot and run extensive experiments with this robot in various environmentsThe project will involve experimentation ​with about 30 real e-PucksThe project is tightly connected to the research in swarm robotics carried out at IRIDIA. +The subject is practical and requires a dedicated student that is able 
- +to program ​in C++A possible candidate should be willing to work with 
-Required skills: ​The candidates should be acquainted with C/C++ programming and have a working ​knowledge of the English ​language.+hardware and real robotsAdditionally, ​the candidate must be very 
 +motivated and creative. The working language ​is English.
  
   * Contacts: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Arne Brutschy, Giovanni Pini (IRIDIA)   * Contacts: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Arne Brutschy, Giovanni Pini (IRIDIA)
  
-===== Studying collaboration ​between flying robots and ground-based robots =====+===== Collaboration ​between flying robots and ground-based robots =====
  
-In previous studies, it has been shown that multiple ground-based robots ​can autonomously form various patterns by attaching to each otherThese robots ​used simple rule sets and local communication to form pre-defined or random patterns. In this thesis, ​the student will study how flying ​robots ​can collaborate ​with ground-based robots ​to select ​and control the pattern formation process. The student will implement the results of his study and various other algorithms that would facilitate such a collaborationIn order to gain a sound understanding of the matter, the student will first study and benchmark collaboration techniques used in existing robotic systems including flying and ground-based robots.+Current research in self-assembling ​robots ​mainly focuses on systems composed of identical (i.e., homogeneous) ​robots. In this thesis, ​however, we consider a system composed of robots with varying capabilities and different sensors. In particular, we consider a heterogeneous self-assembling system composed of both ground-based robots and flying robots. The ground-based robots can respond to various ​task contingencies by autonomously connecting to each other and forming collective structuresThe flying robots can use their large field of view (from their elevated positions) ​to assist ​the ground-based robots ​in their tasks.
  
-possible candidate student must be very motivated, ​ready to invest extra hours into the thesis, and have a good grasp of C++.  The working ​ language is English.+In this thesis, the student will focus on the flying robots in the system. The student will explore how the flying robots can i) run internal simulations on possible ​connections between the ground-based robots to determine the response structure to a task and ii) apply machine learning techniques to let the flying robot use previous, successful experiences to learn about tasks and their possible response structures. ​ The results of the study can be tested on real flying and ground-based robots. 
 + 
 +Concrete ideas will be developed together with the student. A candidate student must be very motivated, ​independent,​ have a good knowledge of machine learning techniques, and have a good grasp of C++. The working language is English. ​
  
   * Contacts: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Nithin Mathews (IRIDIA)   * Contacts: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Nithin Mathews (IRIDIA)
  
-===== Adaptive ​collective ​alignment with a swarm of e-puck robots ​=====+===== Recruitment strategies for collective ​decision making in swarm robotics ​=====
  
-Flocking is a fascinating behavior that birds are able to achieve without a leader or a common frame of referenceMoreover, in some cases, the group goes in the correct direction even if only a small proportion ​of the group knows the goal directionThis allows birds to avoid a predator even if only a subset of the flock sees it. We want to study one of the most interesting aspects of this mechanism, that is how a group can align collectively to common direction and change this direction over time according ​to some stimuli perceived only by small minority of individuals.+Studies of ants and bees have led to different models ​of collective 
 +decision making methods in social insectsSwarms ​of cooperating 
 +robots also have to find consensus decisions and thus face similar 
 +problems as social insectsIt is an interesting research question ​if 
 +the biological models can be applied ​to create decentralized and 
 +robust decision making methods for swarms ​of robots. More precisely, 
 +we assume ​that robots are able to estimate their confidence 
 +about their own decision. Thus, if a group of robots is unsure about a 
 +decision they shall recruit more robots into the decision process ​to 
 +assure ​certain quality in the overall decision.
  
-The goal of this project is to apply a methodology,​ so far studied only in simulation, to the e-puck ​robotsin order to tackle ​the adaptive collective alignment problemgroup of e-pucks has to reach consensus ​and turn to a common random heading direction, using a common light source as reference pointFurthermore,​ when an obstacle is perceived by a small minority ​of the group, consensus should ​be achieved in order to align to a new direction which allows ​them to avoid the obstacle.+The goal of this master thesis ​project is to study different 
 +recruitment strategies for decision making ​in swarms of robots. The 
 +following application scenario will be implemented. A group 
 +of robots need to classify an object ​in order to operate on it. 
 +Through its sensors ​the single robots can classify an object with a 
 +certain accuracyThis opinion can then be shared in a group to reach 
 +consensus. ​If the individual robot'​s opinions differ strongly from the 
 +one of other 
 +robots or the robots do not have the necessary skills/​sensors they 
 +might not be able to reach final decision. In this case they can 
 +recruit other robots and involve ​them in the decision making process.
  
-Required skills: ​The candidates should be acquainted with C/C++ programming and have a working knowledge of the English language.+Required skills: ​the candidates should be acquainted with C/C++ 
 +programming and have a working knowledge of the English language.
  
- +* Contact: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, ​Manuele BrambillaAlexander Scheidler ​(IRIDIA)
-  ​* Contact: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, ​Eliseo FerranteAli Emre Turgut ​(IRIDIA)+
  
 ===== Scalable aggregation in swarm robotics without global information or environmental clues ===== ===== Scalable aggregation in swarm robotics without global information or environmental clues =====
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   * Contact: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Eliseo Ferrante, Ali Emre Turgut (IRIDIA)   * Contact: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Eliseo Ferrante, Ali Emre Turgut (IRIDIA)
  
-===== A comparison of decision-making strategies for adaptive foraging in swarm robotics ===== 
- 
-Group of social insects are able to efficiently find the (shortest) path to the a food source and even to differentiate between the quality of two food sources. Studies with ants showed that this mechanism is driven by the perception of stimuli from chemical substances like pheromone. Moreover ants are able to collectively modify their choices if there are changes in the environment,​ that is, if a source becomes better than another. These ideas have been a source of inspiration for several algorithms in swarm robotics which solves a similar problem (retrieval of objects) by using different types of stimuli such as the encounter rate of objects. 
- 
-The goal of this project is to perform a study on how to solve a foraging task in which robots have to choose between staying at the nest or go foraging for different energy sources. The optimal strategy might change over time. What happens if all the robots go to the best source? Will these "​traffic jams" slow the process? Is it possible to avoid this problem? What if source quality changes over time? The study will be conducted only in simulation and will concern comparing different approaches and different metrics to measure stimuli. 
- 
-Required skills: The candidates should be acquainted with C++ programming and have a working knowledge of the English language. 
- 
-  * Contact: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Eliseo Ferrante, Manuele Brambilla (IRIDIA) 
  
 ===== Kaleidoscope:​ Creating temporal motion patterns in a swarm of robots ===== ===== Kaleidoscope:​ Creating temporal motion patterns in a swarm of robots =====
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- +===== Automatic fitness function definition in evolutionary robotics =====
  
 +Evolutionary robotics is a fascinating approach to the design of robot controllers that takes inspiration from natural evolution.
 +
 +In order to obtain a robot that is able to perform a desired task, the evolutionary robotics approach considers a population of robots that evolves in time. Each robot is characterized by a genotype that defines somehow its behavior. Each robot is evaluated according to a fitness function that measures the ability of the robot to perform the desired task. Robots with a low fitness are eliminated. Robots with a high fitness remain in the population and generate offsprings -- e.g., robots with a similar genotype obtained via mutation and/or cross-over. Through this process, generation by generation, the evolutionary robotics approach is able to obtain robots that present higher and higher fitness and that are therefore able to perform the desired task more and more effectively.
 +
 +One of the main open problems in evolutionary robotics is that the definition of an appropriate fitness function is a very complex, labor-intensive,​ and time-consuming activity that requires the attention of an expert researcher.
 +
 +The goal of this master thesis is to devise an automatic method to define a fitness function in order to obtain a robot that is able to perform a desired task. This automatic method will be based on machine learning and metaheuristic algorithms. In particular, it will draw ideas from the fields of reinforcement learning and of on-line adaptation of parameters in optimization algorithms.
 +
 +Required skills: The candidates should be acquainted with C/C++ programming and have a working knowledge of the English language.
 + 
 +* Contact: [[http://​iridia.ulb.ac.be/​~mbiro|Mauro Birattari]],​ Marco Dorigo, Vito Trianni (IRIDIA) ​
  
 ===== Simulation et optimisation de trafic routier ===== ===== Simulation et optimisation de trafic routier =====
 
teaching/mfe/ia.txt · Last modified: 2024/07/01 16:15 by stuetzle