Copyright (c) 2004-2020 text & photos: Jarmo T. Alander all rights reserved
lipas.uwasa.fi/~TAU/AUTO3120:
AUTO3120 EVOLUUTIOLASKENTA /EVOLUTIONARY COMPUTING
5 op / 5 cu
Vastuuopettaja / Course contact teacher: Jarmo AlanderJärjestetäänkö/Running: Fall 2017
Maalaisjärkeä vai kaupunkilaisviisautta:
Ohjelmointi on K(0/1)VAA! / Programming is N(0/1)B!
Noteboard
If you want to have an exam for this course,
please contact prof. Jarmo Alander.
Lukujärjestys / timetable
Tarkemmat tiedot (päivitykset) kurssien ajoista yms löytyvät /
More information (updated) about the courses:
Asio Lukkarista/ from Asio Lukkari.
LINKKI AUTOallakkaan
link↗
Lyhyesti / briefly
Kurssi käsittelee evluutioperiaatteen ja muiden vastaavien heuristiikkojen
soveltamista optimointiin.
Kurssin AUTO3120 Kvanttilaskenta osuus käsittelee
kvanttimekaniikan periaatteiden hyödyntämistä optimointi- ja etsintätehtävien
ratkaisemiseen periaatteellisella eli teoreettisella tasolla.
Mikäli kvantti-ilmiöt pystytään valjastamaan laskentatehtäviin, avaa se
aivan uusia ja huikeita mahdollisuuksia ratkaista tehtäviä, jotka
näyttävät olevan nopeimmillekin digitaalisille tietokoneille mahdottomia.
Kurssia suositellaan kaikille vaikeiden suunnittelu- ja optimointitehtävien
parissa työskenteleville sekäö niille joita kiinnostaa laskennan ja informaation teoreettiset
aspektit.
Kurssi sopii erityisen hyvin täydentämään
tietotekniikan, tekoälyn, ja softcomputing alueiden opintoja.
Myös tietoliikenteen (salaus ja informaatioteoria), matematiikan ja fysiikan
opintojen täydentäjäksi kurssi sopii hyvin.
The course AUTO3120 Evolutionary Computing deals with
optimisation methods based on evolution and similar phenomena in nature.
Quantum computing part of the course deals with optimisation and search
using quantum mechanics principles.
The course is recommended for everyone
who are interested in nature, physics, optimisation, search, and computing.
The course is especially useful as part of telecommunication,
artificial intelligence, optimisation, and
soft computing studies.
During the last decades there has been interest to use
and apply quantum mechanics principles for information and
information processing.
If quantum phenomena can be applied to information processing in real world cases,
it opens totally new possibilities to solve difficult optimisation and
search problems.
The benefits of quantum computing include:
- true parallel processing,
- fast processing,
- low energy comsumption (reversible processes),
- natural interface to basic physical processes, and
- may be useful also for basic physics research,
which mean that they can be potentially applied to solve a wide variety of
search and optimisation problems with minimum effort and extreme speed.
The drawbacks of quantum computing methods include:
- difficulty of implementation, and
- thus much development work needed.
Osaamistavoitteet / Learning outcome
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa:
- selittää kvanttilaskennan periaatteet ja soveltaa niitä yklsinkertaisten tehtävien ratkaisemiseen
- soveltaa Dirakin notaatiota
- operoida unitaarisilla matriiseilla ja kuvata niillä laskentaa
- tuntee alan tärkeimät lähteet
- suunnitella, toteuttaa, testata ja raportoida yksinkertaisen kvanttilaskennan simulointisovelluksen
Sisältö/ Contents
Katso luennot.
/
See the slides.
Luennot (kalvot) / Lectures (slides)
link↗
Esitiedot / Preliminary courses
Ohjelmointitaito. Mielellään Soft computing ja Geneettiset algoritmit sekä lineaarialgebra
ja integraalimuunnokset.
Basic programming skills. Preferrably Soft computing and Genetic algorithms.
Linear algebra and integral transformations.
Tentti / Examination
AUTO-kursseihin kuuluu pääsääntöisesti kaksi osaa / As a rule, there are two parts to pass an AUTO course:
- Tentti / Examination
- Harjoitustyö / Laboratory work
Ylimääräisiä tenttejä voi pyytää opettajalta /
Extra exams can be applied from the teacher of the course:
AUTOtentti sivun avulla / by webpage.
Oppikirjat / Text books
Luentokalvot / Lecture slides (above)
Oppikirjat / Textbooks for Quantum Computing part
- Colin P. Williams, Explorations in Quantum Computing,
Springer-Verlag, 2nd edition, 2011. Suositeltavan selkeä esitys.
- Mika Hirvensalo, "Quantum Computing",
Springer-Verlag, Berlin, 2001
References to quantum computing:
- P. Walther et al, "Experimental one-way quantum computing",
Nature, 434()169-176, 10. March 2005.
- List of tutorials
- Under construction...
Laskuharjoitukset / Exercises
Syksy/Fall 2016:
Harjoitus /Exercise 1: harj16-1.pdf
Harjoitus /Exercise 2: harj16-2.pdf
Harjoitus /Exercise 3: harj16-3.pdf
Harjoitus /Exercise 4: harj16-4.pdf
Harjoitus /Exercise 5: harj16-5.pdf
Harjoitus /Exercise 6: harj16-6.pdf
soon available:
Harjoitus /Exercise 7: harj16-7.pdf
Harjoitus /Exercise 8: harj16-8.pdf
Vanhoja laskuharjoituksia / Old exercises
Syksy/Fall 2015:
Harjoitus /Exercise 1: harj15-1.pdf
Harjoitus /Exercise 2: harj15-2.pdf
Harjoitus /Exercise 3: harj15-3.pdf
Harjoitus /Exercise 4: harj15-4.pdf
Harjoitus /Exercise 5: harj15-5.pdf
Harjoitus /Exercise 6: harj15-6.pdf
Harjoitus /Exercise 7: harj15-7.pdf
Harjoitus /Exercise 8: harj15-8.pdf
Syksy/Fall 2013:
Harjoitus /Exercise 1: harj13-1.pdf
Harjoitus /Exercise 2: harj13-2.pdf
Harjoitus /Exercise 3: harj13-3.pdf
Harjoitus /Exercise 4: harj13-4.pdf
Harjoitus /Exercise 5: harj13-5.pdf
Harjoitus /Exercise 6: harj13-6.pdf
Harjoitus /Exercise 7: harj13-7.pdf
Harjoitus /Exercise 8: harj13-8.pdf
Harjoitustyö / Lab work
Yleisesti harjoitustöiden tehtävänä on mm.
- antaa opiskelijoille mahdollisuus soveltaa teoriaa käytäntöön ja
siten syventää oppimista
- harjoituttaa itsenäisempään työskentelyyn kuin tenttiin lukeminen on
- antaa mahdollisuuden omien ideoiden toteuttamiseen
eli kaikkiaan valmentamaan suunnittelun ja tuotekehityksen tehtäviin.
Käytännössä AUTOmaation harjoitustyöt tehdään ns. problem based learning (PBL)
-menetelmällä eli niissä opitaan käytännön tehtäviä ratkomalla luentoja
syvällisemmin perustaitoja.
Oulun yliopisto: PBL
/
In general the purpose of laboratory work includes, but is not limited to
- give the student the opportunity to apply theory and thus deepen learning
- give the student more freedom than the exam
- give the student the opportunity to develop his/her own ideas
i.e. to prepare the student for product design and development work.
In practise the labworks of AUTOmation are done by the famous problem based learning (PBL)
approach, which gives the student an excellent opportunity to learn basic skills by doing.
Wikipedia: PBL
Harjoitustyöaiheita / Lab work topics
Lähialueiden kursseja / related courses
Seuraavassa listaa kursseista, jotka ovat jotenkin "sukua" tälle kurssille.
/
Next a list of courses that are somehow linked to the topic of this course.
AUTOkurssit / AUTO courses:
Muiden oppiaineiden suositeltavia kursseja:
Recommended courses from other subjects:
Mitä hel... / What FAQ?
Aktiviteetteja / activities
Links
Tulevaisuus / Future
By 2020 the dimensions of logic gates are of the order of one atom.
That means that the quantum effects are bound to influence future
digital electronics and computing.
Kiitokset / acknowledgements
Olli Kanniainen for scanning Mellberg.
