7/30/2019 Informatia s
1/47
InformatieEnergie-Materie Florin Munteanu
Nuanele raiunii umane pot contribui la raiunea
global a umanitii pentru constituirea unui modelontologic care s explice mai corect lumea material is ndrume tiina spre noi explorri i cunoatereriguroas.
Blaga
7/30/2019 Informatia s
2/47
Mihai DraganescuMember of the Romanian AcademyHead of the SP Group at RACAI
The Depths of ExistenceScience of Mind
The brain is a peculiar device:- It has mind and consciousness.- It is a computing, but also a non-computinginformation processor.
Biology, neuroscience (neurobiology and neural circuits),physics, molecular nanometric science, quantum mechanics,informatics, artificial intelligence, cognitive science,psychology, philosophy of science, complex adaptive systemsand others are necessary for the study of the brain. The brainis a problem of interdisciplinary science
(Draganescu 1999)
7/30/2019 Informatia s
3/47
Sisteme Inteligente
Informatia
Un sistem inteligent invata cum sa
actioneze pentru a atinge obiectivele
7/30/2019 Informatia s
4/47
INFORMATII
DATE
CUNOSTIINTETACITE EXPLICITE
EXPERIENTA
ACTIUNE
HAR, TALENT
PRINCIPII
CONCEPTE
PROCEDEE
CUNOASTEREINTERNALIZARE EXTERNALIZARE
SOCIALIZARE COMBINARE
INTELEPCIUNE
7/30/2019 Informatia s
5/47
Date:- Un set de simboluri (in stiinta computationala datelesunt invariantii primari);
- In sociologie, datele sunt marturiile investigatorilor,rezultatul chestionarelor;
- Sunt stimuli senzoriali care ii percepem prinsimturile noastre.
- Cuvntul "date" este de obicei folosit cu referirelanregistrri codate pentru utilizarea n calculator
- Cel mai simplu element care poate fi recunoscut
ca un element distinct al unei clase de lucruridefinite de un atribut specific, pentru o unitatede msur si cu o precizie de msurare data[Landry & Rush, 1970;].
7/30/2019 Informatia s
6/47
INFORMATIA:
- Este coninutul bazei de date (n sisteme de calcul)- Este legat de sensul sau de inteniauman.- Este un mesaj folosit de ctre un expeditor pentru
a reprezenta unul sau mai multe concepte ntr-unproces de comunicare, destinate ssporeasc
cunotinele in destinatari.- Un set de semne semnificative, care are capacitatea
de a materializa/crea cunotine ...- Sunt date care au fost transformate ntr-o form care
devine semnificativa pentru destinatar- Este un concept multi-stratificat, cu radacini latine(`INFORMA '= a da o form), referire la ontologiagreaci epistemologie
7/30/2019 Informatia s
7/47
CUNOASTEREA:- Este impachetata n om; ar fi capacitatea deanelege, explica i de a negocia concepte, aciunileiinteniile.- Este o informaie care a fost metabolozatacorespunzator de ctre utilizator.- Este ceea ce a fostnelesi evaluat de
ctre subiectul cunosctor.- Este structurata i organizat a de catre informaii,care s-a dezvoltat n interiorul unui sistem cognitiv saucare face parte din patrimoniul cognitiv al unei
persoane;- Este informaie cu mai mult context i inelegere,probabil cu adugarea de norme pentrua extinde definiiii pentru a permiteinferene.
7/30/2019 Informatia s
8/47
Cunoaterea este maimult decat informaie,
dar
mai putin decat
INTELEPCIUNEA
7/30/2019 Informatia s
9/47
- Ce tip de senzori si cum trebuiesc ei plasati pentrua putea surprinde Informatia in sistemenaturale?
- Cum putem identifica pattern-uri in fluxuri
continue de date, fara preconcepte, informatiipreliminare?
- Cum putem surprinde interactiuni in sistemeierarhizate, cand nu avem un model apriori
7/30/2019 Informatia s
10/47
Despre Sisteme
Sisteme in bucla deschisa
Sisteme cu feedback
-Masura
-Memorie-Comparatie - decizie
L. Cauzala
Legatura Informationala
(sisteme teleonomice)
7/30/2019 Informatia s
11/47
concept
constrangeri
control
reglare
date, coduri,pattern,
proceduri
instructiuni,
Studiul - fluxurilor de energie si materie- streaming de informatii
Studiul generarii, propagarii, decodificarii
mesajelor purtate de fluxuri energo-materiale) -infodinamica
O profunda bifurcatie
Perceptie
Reprezentare
Cunostiinte
Semnificatii Cunoastere
intelepciune,
Procesor semantic
comunicatie
PASIV
ACTIV
REACTIE
SEMNAL
SEMNIFICATIE
7/30/2019 Informatia s
12/47
semnal
purtatoare
Modulare
+
LEGATURA ENERGO-MATERIALACONTINUA
7/30/2019 Informatia s
13/47
LEGATURA INFORMATIONALA DIGITALA; CODATA
7/30/2019 Informatia s
14/47
Morfogeneza structurare crestere calitativa
Dezvoltare - crestere cantitativa, omotetica ce conserva forma
A1 < A2 < A3
B1 < B2 < B3
t1 < t2 < t3
A1/B2 = A2/B2=..ct
Calitativ vs. Cantitativ
7/30/2019 Informatia s
15/47
Suntem scufundati intr-o lumece fluctueaza la scari diferite si incare incercam sa identificamceva stabil, INVARIANTI
Aspecte, forme, arhetipuri
ABORDAREA CALITATIVAdefineste clase de obicete,proprietati si diferente fara araspunde insa intrebarii CAT? Cu
cat este mai > sau < sau?
Stiinta incepe de-acolo de unde se poateMASURA (abordare CANTITATIVA )
Evaluarea cantitativa presupuneasocierea unei masuri in modsimplist a unei CIFRE - ce exprima
rezultatul unei comparatii cu o marimeetalon (o unitate de masura).
Perimetrul = PI* D; D=2 * R; 6.28..*453
Cifra 453
7/30/2019 Informatia s
16/47
Sa facem distinctie intre cifra si Numar (in acceptiunea vechilor greci:exemplu 2numarul masura a/b=2; (jumatate) , dualitate
Joaca cu numere a fascinat dintotdeauna Omenirea!
NUMERE SISTEME DE NUMERATIE (baza 10 s-a generalizat darcalculatorul lucreaza in baza 2)
Numere Naturale, Intregi, fractionare, rationale, irationale,complexe, transcendente.
Numere pare, impare, prime.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
1 2 4 8 16 32 64 128 256
X=(1.2; 1.4; 1.6; 3)
Y=x2+x+1; y1=3.64; y2=4.36, y3=5.16; y4=7.00; y5=8.04;..
7/30/2019 Informatia s
17/47
Z=f(x,y)
Z=ct
Z=Int(x2+y2)
y5=8.04;..
Conditie legata o calitate
a numarului: par / impar
x
y
Mx=14.23; y=9.3
Coordonate ecran (I.j)
Z=asociat
Z=290.472
PAR
Conventie: punct la coordonatele ecran i,j
7/30/2019 Informatia s
18/47
7/30/2019 Informatia s
19/47
7/30/2019 Informatia s
20/47
Saexperimentam
7/30/2019 Informatia s
21/47
17 martie 2009
Automatul Celular
Un punct de plecare inintelegerea constructiei unei
retele neuronale
7/30/2019 Informatia s
22/47
Putina istorie Finite difference approximations to differential equations began
to emerge in the early 1900s and were fairly well known by the1930s.
Despite a very simple construction, nothing like general cellularautomata appear to have been considered before about the1950s.
Around 1947 ..The best-known way in which cellular automatawere introduced (and which eventually led to their name) wasthrough work by John von Neumann in trying to develop an
abstract model ofself-reproduction in biology - a topic whichhad emerged from investigations in cybernetics.
The first of these was John von Neumann's self-reproducingautomaton, the second, Martin Gardner's popularization ofJohn Conway's Game ofLife , the third, Stephen Wolfram's
classification of automata
http://www.wolframscience.com/nksonline/index/names/search.cgi?SearchIndex=von%20Neumann%2C%20Johnhttp://www.wolframscience.com/nksonline/index/names/search.cgi?SearchIndex=von%20Neumann%2C%20John7/30/2019 Informatia s
23/47
O incercare de definitieRudy Rucker and John Walker
http://www.fourmilab.ch/cellab/
is specifically called a cellular automaton when itis 1) parallel, 2) local, and 3) homogeneous. (1) Parallelismmeans that the individual cell updates
are performed independently of each other. That is, wethink of all of the updates being done at once.
(2) Localitymeans that when a cell is updated, its newcolor value is based solely on the old color values of
the cell and of its nearest neighbors. (3) Homogeneitymeans that each cell is updated
according to the same rules. Typically the color valuesof the cell and of its nearest eight neighbors arecombined according to some logico-algebraic formula,or are used to locate an entry in a preset lookup table.
http://www.mathcs.sjsu.edu/faculty/rucker/http://www.fourmilab.ch/http://www.fourmilab.ch/http://www.mathcs.sjsu.edu/faculty/rucker/7/30/2019 Informatia s
24/47
Automatul Celular 1D
0 1 0 1 1 0 1 0
1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0
Lege
(0 1 0 1 1 0 1 0) binar = 90 in baza 10
=> Legea
90
7/30/2019 Informatia s
25/47
Exemple (64 celule, frontierainchisa, o celula activa)
7/30/2019 Informatia s
26/47
7 05 2012
Automate Celulare2D
7/30/2019 Informatia s
27/47
Metoda relaxarii si automatul
celular
Derivata unei functii f in punctul xse poate aproxima ca raportul diferentelor
finite:
( ) ( ) ( / 2) ( / 2)sau
df f f x x f x f x x f x x
dx x x x
Sa folosim cea de a doua exprimare pentru a evalua derivata a doua
2( / 2) ( / 2)
22
( ) ( ) 2 ( )x x x x
df df
dx dxd f d df f x x f x x f x
dx dx dx x x
Daca facem asta si pe directia y, si construim o grilapatrata(Dx=Dy=D), obtinem aproximatia operatorului lui Laplace
7/30/2019 Informatia s
28/47
continuare
2
2
( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 4 ( , )( , )
f x y f x y f x y f x y f x yf x y
operatorul lui Laplace
Ecuatia lui Laplace este echivalenta cu:2
0f
1
( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )4
f x y f x y f x y f x y f x y
1
1( , ) ( 1, ) ( 1, ) ( , 1) ( , 1)
4t tf i j f i j f i j f i j f i j
la fiecare iteratie valoarea fiecarei celule esteinlocuita cu media aritmetica a valorilor
vecinilor (pastrand in acelasi timp valorilecerute la frontiera)
7/30/2019 Informatia s
29/47
Discretizare in spatiu
Retea (patrata, triunghiulara, hexagonala, oarecare)
Fiecare nod al retelei este un punct de masura (o
entitate caracterizata de anumiti parametrii, ocelula a carei stare se modifica in timp dependent
de starea vecinilor)
Problema frontierei (celule cu proprietati speciale)
IterareS(i,j)|
t+1=F(S(i-1,j),S(i+1,j),S(i,j-1),S(I,j+1), S(I,j))|
t
7/30/2019 Informatia s
30/47
Proiect de an la un liceu din Canada
Bloc motor al uneimotociclete Kawasaki 125cc
1984
7/30/2019 Informatia s
31/47
Automatul celular 2D
Retea rectangulara de (NxM) celule S(k+1)=F(T(k),S(k))
q11 q12 q13
q21 q22 q23
q31 q32 q33
Q=
Q={0,1, 0;1,-4,1;0,1,0}
Q={1,4, 1;4,-20,4;1,4,1}
T= Ax+B, unde A=Tdivx (partea intreaga); B=Tmod x (restul)
Daca x=2 (mod 2) => regula de paritate deci
S(I,j)|t+1=(1-B(ij))*(S(ij+1))|t
7/30/2019 Informatia s
32/47
Q =| 2 1 2 ; 1 0 1 ; 2 1 2|
7/30/2019 Informatia s
33/47
7/30/2019 Informatia s
34/47
AC- generator de numere
W=S(I,j); W(n)
7/30/2019 Informatia s
35/47
Automate celulare -
experimentehttp://mathworld.wolfram.com/CellularAutomaton.html
http://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdf
http://mathworld.wolfram.com/CellularAutomaton.htmlhttp://mathworld.wolfram.com/CellularAutomaton.htmlhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://www.complex-systems.com/pdf/01-5-5.pdfhttp://mathworld.wolfram.com/CellularAutomaton.htmlhttp://mathworld.wolfram.com/CellularAutomaton.html7/30/2019 Informatia s
36/47
Automat Celularmodel Per Bak
7/30/2019 Informatia s
37/47
CRITICALITATE AUTOORGANIZATA
- acumularea evenimentelor in structura sistemului va duce laaparitia unei stari critice robuste de la care un eveniment minor
poate trece nevazut sau poate conduce la o catastrofa
Generarea de avalanse de evenimente
7/30/2019 Informatia s
38/47
Modelul BTW (Bak, Tang, Wiesenfeld 1988)
este un automat celular bidimensional definit pe o reteapatrata discreta
Sistemul este incarcat aleator cu sarcini elementare(granule in termenii lui Per Bakmodelul movilei denisip)
O celula devine instabila daca
sarcina pe care o suporta estemai mare de 4 granule. In acestmoment se declanseaza unproces de relaxare paralela,realizat prin distribuireasarcinii (a granulelor) pana
cand nici o celula nu mai este instare critica.
Iesirea din sistem este numarulgranulelor ce parasesc suprafatasistemului
IN
OUT
Si l l i d
7/30/2019 Informatia s
39/47
Starea critica este robusta
Nici un eveniment nupoate fi asa de mare incat sascoata sistemul din starea critica
Sistemul acumuleaza istorie
Reproductibilitate minima sauImposibila
Un eveniment minor poate duce laefecte catastrofale catastrofa este
intrinseca sistemului
Evenimentele se succed dupa olege putere abordare prinGeometria fractala, teoria haosului
Experiment numeric
Simularea procesului de
AUTOORGANIZARE
Modelul BTW (Bak, Tang, Wiesenfeld 1988)
7/30/2019 Informatia s
40/47
Cutia NEAGRA vs. Cutia
ALBACunoastem:
intrarile
frontiera
iesirile
Starea la un moment data fiecarei celule
subsistem,
Putem studia:
- Cum sa masuram marimi locale simarimi globale
- procesele de auto-organizare, decomportare in stare critica, precritica,normala
-unde putem plasa senzorii pentru a puteaobtine informatii suplimentare
( , g, 9 )
este un automat celular bidimensional definit pe o reteapatrata discreta
7/30/2019 Informatia s
41/47
G(t)=Sum(mi)
ni
mi
statistics
Log(ni)
Log(mi)
Ni ~
miD
Modelul BTW (Bak, Tang, Wiesenfeld 1988)
este un automat celular bidimensional definit pe o reteapatrata discreta
7/30/2019 Informatia s
42/47
Putem descoperi in functionareasimularii noi proprietati, noi metodologiide abordare in cercetarea sistemelorcomplexe reale
Tr timpul de viata al avalansei T i
Time-tick (ceas intern)
Ti = Timp scurs inaintea startuluiunei avalanse
Tr = durata unei avalanse evaluatein numar de tacti elementari time tick
Ni = no. of modificar de stare alecelulelor pe durata unei avalanse
Ts = timpul pana cand o avalansaeste observabila din exteriorulsistemuluientropie =
*
CR
Modelul BTW (Bak, Tang, Wiesenfeld 1988)
este un automat celular bidimensional definit pe o reteapatrata discreta
Complex Dynamics and self-organized criticality
C. Suteanu, C.Ioana,E.Cretu, F.MunteanuJurnal of Technical Physics, 38, 2, 345-348, 1997
7/30/2019 Informatia s
43/47
Celule modificate ireversibil de o
avalansa
Celule afectate de avalansadar care se reantorc la starea
initiala de dinainte deavalansa
Celule ce nuparticipa la
proces
Un fenomenAscuns este el siadevarat?
p S
Sqrt(S)~P1/D
Modelul BTW (Bak, Tang, Wiesenfeld 1988)
este un automat celular bidimensional definit pe o reteapatrata discreta
7/30/2019 Informatia s
44/47
Sensibilitate ridicata la conditiiinitiale
Aceeasi istorie dar cu evolutii diferite in
functie de locul de initializare aexcitatiei
Sensibilitate ridicata la istorie
Comportare diferita pentru aceeasiexcitatie localizata in momente diferite
de istorie istoria se schimba continuuprin mici evenimente locale ce nu pot fi
Modelul BTW (Bak, Tang, Wiesenfeld 1988)
este un automat celular bidimensional definit pe o reteapatrata discreta
7/30/2019 Informatia s
45/47
Inteligenta Artificiala & ViataArtificiala
Inteligenta Materiei
7/30/2019 Informatia s
46/47
Inteligenta Materiei
Adaptare la context SI
controlul Contextului?
Diagramamorfologica
7/30/2019 Informatia s
47/47
Multumesc pentru atentie
Top Related