The Cyborg Astrobiologist: Testing a Novelty-Detection Algorithm on Two Mobile Exploration Systems at Rivas Vaciamadrid in Spain and at the Mars Desert Research Station in Utah

(ABRIDGED) In previous work, two platforms have been developed for testing computer-vision algorithms for robotic planetary exploration (McGuire et al. 2004b,2005; Bartolo et al. 2007). The wearable-computer platform has been tested at geological and astrobiological field sites in Spain (Rivas Vaciamadrid and Riba de Santiuste), and the phone-camera has been tested at a geological field site in Malta. In this work, we (i) apply a Hopfield neural-network algorithm for novelty detection based upon color, (ii) integrate a field-capable digital microscope on the wearable computer platform, (iii) test this novelty detection with the digital microscope at Rivas Vaciamadrid, (iv) develop a Bluetooth communication mode for the phone-camera platform, in order to allow access to a mobile processing computer at the field sites, and (v) test the novelty detection on the Bluetooth-enabled phone-camera connected to a netbook computer at the Mars Desert Research Station in Utah. This systems engineering and field testing have together allowed us to develop a real-time computer-vision system that is capable, for example, of identifying lichens as novel within a series of images acquired in semi-arid desert environments. We acquired sequences of images of geologic outcrops in Utah and Spain consisting of various rock types and colors to test this algorithm. The algorithm robustly recognized previously-observed units by their color, while requiring only a single image or a few images to learn colors as familiar, demonstrating its fast learning capability.Comment: 28 pages, 12 figures, accepted for publication in the International Journal of Astrobiolog

Universal Science of Mind: Can Complexity-Based Artificial Intelligence Save the World in Crisis?

While practical efforts in the field of artificial intelligence grow exponentially, the truly scientific and mathematically exact understanding of the underlying phenomena of intelligence and consciousness is still missing in the conventional science framework. The inevitably dominating empirical, trial-and-error approach has vanishing efficiency for those extremely complicated phenomena, ending up in fundamentally limited imitations of intelligent behaviour. We provide the first-principle analysis of unreduced many-body interaction process in the brain revealing its qualitatively new features, which give rise to rigorously defined chaotic, noncomputable, intelligent and conscious behaviour. Based on the obtained universal concepts of unreduced dynamic complexity, intelligence and consciousness, we derive the universal laws of intelligence applicable to any kind of intelligent system interacting with the environment. We finally show why and how these fundamentally substantiated and therefore practically efficient laws of intelligent system dynamics are indispensable for correct AI design and training, which is urgently needed in this time of critical global change towards the truly sustainable development

A Posture Sequence Learning System for an Anthropomorphic Robotic Hand

The paper presents a cognitive architecture for posture learning of an anthropomorphic robotic hand. Our approach is aimed to allow the robotic system to perform complex perceptual operations, to interact with a human user and to integrate the perceptions by a cognitive representation of the scene and the observed actions. The anthropomorphic robotic hand imitates the gestures acquired by the vision system in order to learn meaningful movements, to build its knowledge by different conceptual spaces and to perform complex interaction with the human operator

Proceedings / 17. Workshop Computational Intelligence [Elektronische Ressource] : Dortmund, 5. - 7. Dezember 2007

Dieser Tagungsband enthält die Beiträge des 17. Workshops „Computational Intelligence“ des Fachausschusses 5.14 der VDI/VDE-Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) und der Fachgruppe „Fuzzy-Systeme und Soft-Computing“ der Gesellschaft für Informatik (GI), der vom 5. – 7. Dezember 2007 im Haus Bommerholz bei Dortmund stattfindet. Der GMA-Fachausschuss 5.14 „Computational Intelligence“ entstand 2005 aus den bisherigen Fachausschüssen „Neuronale Netze und Evolutionäre Algorithmen“ (FA 5.21) sowie „Fuzzy Control“ (FA 5.22). Der Workshop steht in der Tradition der bisherigen Fuzzy-Workshops, hat aber seinen Fokus in den letzten Jahren schrittweise erweitert. Die Schwerpunkte sind Methoden, Anwendungen und Tools für • Fuzzy-Systeme, • Künstliche Neuronale Netze, • Evolutionäre Algorithmen und • Data-Mining-Verfahren sowie der Methodenvergleich anhand von industriellen und Benchmark-Problemen. INHALTSVERZEICHNIS T. Fober, E. Hüllermeier, M. Mernberger (Philipps-Universität Marburg): Evolutionary Construction of Multiple Graph Alignments for the Structural Analysis of Biomolecules G. Heidemann, S. Klenk (Universität Stuttgart): Visual Analytics for Image Retrieval F. Rügheimer (OvG-Universität Magdeburg): A Condensed Representation for Distributions over Set-Valued Attributes T. Mrziglod (Bayer Technology Services GmbH, Leverkusen): Mit datenbasierten Technologien und Versuchsplanung zu erfolgreichen Produkten H. Schulte (Bosch Rexroth AG, Elchingen): Approximationsgenauigkeit und dynamisches Fehlerwachstum der Modellierung mit Takagi-Sugeno Fuzzy Systemen C. Burghart, R. Mikut, T. Asfour, A. Schmid, F. Kraft, O. Schrempf, H. Holzapfel, R. Stiefelhagen, A. Swerdlow, G. Bretthauer, R. Dillmann (Universität Karlsruhe, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH): Kognitive Architekturen für humanoide Roboter: Anforderungen, Überblick und Vergleich R. Mikut, C. Burghart, A. Swerdlow (Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Universität Karlsruhe): Ein Gedankenexperiment zum Entwurf einer integrierten kognitiven Architektur für humanoide Roboter G. Milighetti, H.-B. Kuntze (FhG IITB Karlsruhe): Diskret-kontinuierliche Regelung und Überwachung von Robotern basierend auf Aktionsprimitiven und Petri-Netzen N. Rosemann, W. Brockmann (Universität Osnabrück): Kontrolle dynamischer Eigenschaften des Online-Lernens in Neuro-Fuzzy-Systemen mit dem SILKE-Ansatz A. Hans, D. Schneegaß, A. Schäfer, S. Udluft (Siemens AG, TU Ilmenau): Sichere Exploration für Reinforcement-Learning-basierte Regelung Th. Bartz-Beielstein, M. Bongards, C. Claes, W. Konen, H. Westenberger (FH Köln): Datenanalyse und Prozessoptimierung für Kanalnetze und Kläranlagen mit CI-Methoden S. Nusser, C. Otte, W. Hauptmann (Siemens AG, OvG-Universität Magdeburg): Learning Binary Classifiers for Applications in Safety-Related Domains W. Jakob, A. Quinte, K.-U. Stucky, W. Süß, C. Blume (Forschungszentrum Karlsruhe GmbH; FH Köln, Campus Gummersbach) Schnelles Resource Constrained Project Scheduling mit dem Evolutionären Algorithmus GLEAM M. Preuß, B. Naujoks (Universität Dortmund): Evolutionäre mehrkriterielle Optimierung bei Anwendungen mit nichtzusammenhängenden Pareto-Mengen G. Rudolph, M. Preuß (Universität Dortmund): in mehrkriterielles Evolutionsverfahren zur Bestimmung des Phasengleichgewichts von gemischten Flüssigkeiten Y. Chen, O. Burmeister, C. Bauer, R. Rupp, R. Mikut (Universität Karlsruhe, Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg): First Steps to Future Applications of Spinal Neural Circuit Models in Neuroprostheses and Humanoid Robots F. Hoffmann, J. Braun, T. Bertram, S. Hölemann (Universität Dortmund, RWTH Aachen): Multikriterielle Optimierung mit modellgestützten Evolutionsstrategien S. Piana, S. Engell (Universität Dortmund): Evolutionäre Optimierung des Betriebs von rohrlosen Chemieanlagen T. Runkler (Siemens AG, CT IC 4): Pareto Optimization of the Fuzzy c–Means Clustering Model Using a Multi–Objective Genetic Algorithm H. J. Rommelfanger (J.W. Goethe-Universität Frankfurt am Main): Die Optimierung von Fuzzy-Zielfunktionen in Fuzzy (Mehrziel-) LPSystemen - Ein kritischer Überblick D. Gamrad, D. Söffker (Universität Duisburg-Essen): Formalisierung menschlicher Interaktionen durch Situations-Operator- Modellbildung S. Ritter, P. Bretschneider (FhG AST Ilmenau): Optimale Planung und Betriebsführung der Energieversorgung im liberalisierten Energiemarkt R. Seising (Medizinische Universität Wien): Heinrich Hertz, Ludwig Wittgenstein und die Fuzzy-Strukturen - Eine kleine „Bildergeschichte“ zur Erkenntnisphilosophie J. Limberg, R. Seising (Medizinische Universität Wien): Sequenzvergleiche im Fuzzy-Hypercube M. Steinbrecher, R. Kruse (OvG-Universität Magdeburg): Visualisierung temporaler Abhängigkeiten in Bayesschen Netzen M. Schneider, R. Tillmann, U. Lehmann, J. Krone, P. Langbein, U. Stark, J. Schrickel, Ch. Ament, P. Otto (FH Südwestfalen, Airbus Deutschland GmbH, Hamburg, TU Ilmenau): Künstliches Neuronales Netz zur Analyse der Geometrie von großflächig gekrümmten Bauteilen C. Frey (FhG IITB Karlsruhe): Prozessdiagnose und Monitoring feldbusbasierter Automatisierungsanlagen mittels selbstorganisierender Karte