2007
műszaki
Rák Ádám
FPGA-n implementált, sztochasztikus bitfolyam alapú, programozható neurális hálózat
Témavezető:
Dr. Cserey György
Összefoglaló
Napjainkban a robotika egyik fontos kérdése olyan szabályzási és vezérlési algoritmusok tervezése, melyek tanulásra képesek és előnyösen alkalmazhatóak a különféle célokra történő megvalósításokban. Célunk egy olyan speciális célhardveren történő periférikus neurális vezérlés megvalósítása volt, melynek implementációjában az egyes alacsony szintű mozgások robosztus működése mellett, a vezérlési lépések igen rövid válasz-időt igényeljenek. Ezt általában számítógép és robot közötti kapcsolattal nehéz biztosítani. Ugyanakkor minél több lokális vezérlés valósul meg, annál több számítási kapacitás jut a magasabbszintű vezérlésre és a szenzorok adatainak feldolgozására. Alacsony szintű vezérlés alatt értjük az olyan gyors válaszokat, melyek például az egyensúly megtartásához szükségesek, vagy azokat, melyek használatával elkerülhetőek a magasabb szintű vezérlés latenciájából keletkező oszcillációk. A sebesség és helyoptimalizálás érdekében érdemes minél kisebb áramköri megvalósítást választani. A rendelkezésre álló korszerű technológiák közül mikrovezérlős vagy FPGA alapú megoldás jöhet számításba. A neurális vezérlés megvalósítása esetén egy mikrovezérlő nem ad megfelelő számítási sebességet. Ugyanakkor egy FPGA azonban bizonyos komplexitáson belül, optimális párhuzamos feldolgozás mellett, tetszőleges logikai áramkört meg tud valósítani. A neurális hálózat FPGA-n történő megvalósítása sztochasztikus bitfolyam segítségével történt, mert kevés áramköri elem szükséges hozzá. Két érték szorzása ebben az esetben csupán egy ÉS kapu, és az idegháló súlyaként szolgáló, konstans értékű adatfolyam előállításához csak egy look-up table (LUT) szükséges. A sztochasztikus neuronhálót FPGA demó panelen valósítottuk meg, a referencia adatfolyamokat pedig shift regiszteres pszeudo véletlenszám generátorokkal állítottuk elő. Ezekből LUT-ok segítségével kaptuk a súlyokat. Megfelelő architektúrában ezek a LUT-ok működés közben programozhatóak, így a háló újrakonfigurálható az FPGA újraprogramozása nélkül.
A megvalósított technológia felhasználható robotok alacsony szintű vezérléséhez, illetve azok szenzoradatainak előfeldolgozásához. Ezenfelül mivel működés közben programozható ezért az FPGA-n, a neurális háló mellé történő, egyszerű mikrovezérlő implementálásával, egy chipben, nagy sebességgel megoldható a tanítási algoritmus vagy a genetikus algoritmus lefuttatása.
Rák Ádám
Rák Ádám
Mivel kezdettől célom volt, hogy doktoráljak, ezért tudatosan arra használtam a TDK adta lehetőséget, hogy ráhangolódjak a tudományos munkára. Több esetben a TDK dolgozat nálam előfutára volt a nemzetközi folyóirat cikknek az adott témában. Ekkor ismertem meg témavezetőmet, aki a TDK után a diploma és a doktori munkámban is témavezetőm lett. Így a TDK nagyban segített elindulni pályámon.
Curriculum Vitae
Gimnáziumi éveimet a Miskolci Fényi Gyula Jezsuita Gimnáziumban töltöttem 1996-2004-ig. Műszaki Informatika diplomámat a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Karán szereztem 2009-ben. Ugyanebben az évben barátaimmal közösen megalapítottuk a StreamNovation Kft.-t egyetemi spin-off kereteken belül, a tématerületei a cégnek a párhuzamos rendszerek (főleg GPU) köré csoportosulnak. Azóta is ott dolgozom. 2014-ben doktori fokozatot szereztem a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Multidiszciplináris Műszaki és Természettudományi Doktori Iskolában.
Dr. Cserey György
Dr. Cserey György
Dr. Cserey György Gábor, 2007-től a Pázmány Péter Katolikus Egyetemen dolgozik és vezeti az Érzékelő robotika labort. Jelenleg egyetemi docens. Oktatási, kutatási és fejlesztési tevékenységet folytat. Ph.D. fokozatát 2006-ban a PPKE ITK-n szerezte Infobionikából. 2003 április és 2004 június között a Notre Dame-i egyetemen (USA), mint kutató doktorandusz dolgozott. 2010-ben Bolyai Kutatási ösztöndíjat nyert, 2012-ben a Nemzeti Kiválóság Program keretében Magyary Zoltán Kutatási Ösztöndíjat kapott. Irányítása alatt hallgatói eddig 21 TDK dolgozatot adtak be, melyből OTDK helyezést ért el 11 dolgozat. A konzultált TDK dolgozatok eredményeként 11 elfogadott nemzetközi publikáció is született. 2004-2011 között a PPKE ITK TDT titkára, később elnöke, évente szervezi a kari TDK konferenciát, a 2011 évi XXX. Jubileumi OTDK Informatika Tudományi Szekciónak ügyvezető elnöke volt. Önálló laboratórium és szakdolgozat/diploma munka során több, mint 70 BSc-MSc hallgatót konzultált, melyek közül eddig 16-an doktoranduszként folytatták tanulmányaikat. Témavezetettjei közül 5-en Ph.D. fokozatot szereztek. Kutdiák mentor tevékenység keretében több középiskolás diákot mentorált. Legutóbb 2018-ban Vas Zsófia Alexa a Tudományos Diákkörök XVIII. Kárpát-medencei Konferenciájának döntőjére jutott ki és ott különdíjat nyert. Több OKA pályázatot nyert el és sikerrel valósította meg hallgatóinak aktív részvételével tehetségműhely, TDK, OTDK és középiskolai tehetséggondozó tábor szervezését.