Bio-inspired Machine Intelligence

• Applicant: Professor Dr. Marc Ebner
• Subject Area: Theoretical Computer Science
• Term: from 2008 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 59000922

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Bei der Entwicklung von Algorithmen für die Bildverarbeitung ist es oft sinnvoll, das biologische Vorbild genau zu betrachten. Im Bereich der Objekterkennung sind einige sehr erfolgreiche Algorithmen tatsächlich sehr einfach aufgebaut und können auch auf die Arbeitsweise des menschlichen visuellen Systems abgebildet werden. Das visuelle System des Menschen ist Produkt der natürlichen Evolution. Daher ist es sehr lohnend sich mit der natürlichen Evolution zu beschäftigen. Zudem ist die natürliche Evolution das einzige Verfahren, das nachweislich intelligentes Verhalten produziert hat. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung von Algorithmen, die vergleichbar zur menschlichen Wahrnehmungsleistung sind. Im Rahmen des Projekts wurde ein berechenbares Modell für die Farbwahrnehmung weiterentwickelt. Das Modell war in der Lage zu erklären, warum die Farbwahrnehmung sich verbessert, wenn sich ein betrachtetes Objekt bewegt. In einer Kooperation mit Stuart Hameroff wurde ein pulsierendes Neuron unter Berücksichtigung von Spaltverbindungen zu benachbarten Neuronen modelliert. Ein Netzwerk aus derartigen Neuronen ist geeignet, eine Figur/Grund Separation durchzuführen. Zudem wurde ein adaptives, selbst-lernendes Bildverarbeitungssystem aufgebaut. Dieses System erzeugt mit Hilfe von Genetischer Programmierung automatisch Detektoren für das größte bewegte Objekt in einer Videosequenz.

Publications

• GPU Color Constancy. Journal of Graphics, GPU, and Game Tools, Vol. 13. 2008, Issue 4, pp. 35-51.
  Marc Ebner
  
• Multiobjective Evolution of a Fuzzy Controller in a Sewage Treatment Plant. GECCO '08 Proceedings of the 10th annual conference on Genetic and evolutionary Computation, Atlanta, GA, USA, 2008, pp. 535-536.
  Patrick Stalph, Marc Ebner, Martin Michel, Bernd Pfaff, Roland Benz
  
• A Real-Time Evolutionary Object Recognition System. In: Genetic Programming: Proceedings of the 12th European Conference, EuroGP 2009, Tübingen, Germany, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 5481. 2009, pp 268-279.
  Marc Ebner
  
• Algorithmen für die Farbbildverarbeitung. Technik in Bayern, VDI, Vol. 13. 2009, Jan./Feb., pp. 36-37.
  Marc Ebner
  
• Color Constancy Based on Local Space Average Color. Machine Vision and Applications, Vol. 20. 2009, Issue 5, pp 283-301.
  Marc Ebner
  
• Engineering of Computer Vision Algorithms Using Evolutionary Algorithms. In: J. Blanc-Talon, W. Philips, D. Popescu, and P. Scheunders (eds) Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems, ACIVS 2009, Mercure Chateau Chartrons, Bordeaux, France, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 5807. 2009, pp. 367-378.
  Marc Ebner
  
• Evolving Driving Controllers Using Genetic Programming. In: IEEE Symposium on Computational Intelligence and Cames, Milano, Italy, IEEE, September 2009, pp. 279-286.
  Marc Ebner, Thorsten Tiede
  
• Optimierung von Fuzzy-Logic-Reglereinstellungen. Wasserwirtschaft Wassertechnifc, No. 6. 2009, pp. 51-54.
  Martin Michel, Marc Ebner, Patrick Stalph, Roland Benz
  
• Evolutionary parameter optimization of a fuzzy controller which is used to control a sewage treatment plant. Water Science & Technology — WST, Vol. 61. 2010, No 1, pp 53–66.
  Marc Ebner, Patrick Stalph, Martin Michel, Roland Benz
  
• Evolving Object Detectors with a GPU Accelerated Vision System. In G. Tempesti, A. M. Tyrrell and J. F. Miller, editors. Proceedings of the 9th Intemational Conference on Evolvable Systems - From Biology to Hardware 6-8 Sept. 2010, York, UK, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 6274. 2010, pp 109-120.
  Marc Ebner
  
• Towards Automated Learning of Object Detectors. In: C. Di Chio et al. (eds) Proceedings of the European Conference on the Applications of Evolutionary Computation, EvoApps 2010, Part I. Turkey, Istanbul, April 2010. Lecture Notes in Computer Science, Vol. 6024.2010, pp 231-240.
  Marc Ebner
  
• A Computational Model for Conscious Visual Perception and Figure/Ground Separation. In: F. Babiloni and A. Fred and J. Filipe, H. Gamboa (eds). Proceedings of the Intemational Conference on Bio-Inspired Systems and Signal Processing, Rome, Italy, 2011, pp. 112-118.
  Marc Ebner, Stuart Hameroff
  
• A Computational Model of Robust Figure/Ground Separation. In: Pei-Yuan Qian and Son V. Nghiem (eds). Proceedings of the Third Intemational Conference on Bioinformatics, Biocomputational Systems and Biotechnologies,(BIOTECHNO 2011) Venice, Italy, 2011, pp. 67-72.
  Marc Ebner, Stuart Hameroff
  
• Applications of Evolutionary Computation. Proceedings, Part I. EvoComplex, EvoGames, EvoIASP, Evolntelligence, Evo-Num, EvoSTOC, Torino, Italy, Springer, Berlin, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 6624. 2011.
  Ceciha Di Chio, Stefano Cagnoni, Carlos Cotta, Marc Ebner, Aniko Ekart, Anna I. Espareia-Alcazar, Juan J. Merelo, Ferrante Neri Mike Preuß, Hendrik Richter, Julian Togelius and Georgios N. Yannakakis
  
• Lateral information processing by spiking neurons - A theoretical model of the neural correlate of consciousness. Computational Intelligence and Neuroscience, Vol. 2011 (2011), Article ID 247879.
  Marc Ebner, Stuart Hameroff