Curs 2014-15

Percepció i Cognició Audiovisual

Titulació:	Codi:	Tipus:
Grau en Enginyeria Informàtica	21481	Optativa
Grau en Enginyeria Telemàtica	22585	Optativa
Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals	21611	Obligatòria 2n curs

 

Crèdits ECTS:

4

Dedicació:

100 hores

Trimestre:

3r

 

Departament:	Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
Coordinador:	Gustavo Deco
Professorat:	Gustavo Deco, Andrea Insabato i Beatriz Jobst
Idioma:	castellà
Horari:
Campus:	Campus de la Comunicació - Poblenou

 

Presentació de l'assignatura

L'assignatura de Percepció i Cognició Audiovisual està ubicada al 3er trimestre del 2on curs dels estudis de grau d'Enginyeria Informàtica, de Sistemes Audiovisuals i de Telemàtica.

L'objectiu d'aquesta assignatura és fer un curs introductori a aquells algoritmes elementals de l'aprenentatge de màquines inspirats per la biologia -més concretament per la neurociència-. Concretament, la primera part del curs consistirà en una breu introducció a la biologia dels sistemes visual i auditiu de l'esser humà, així com un dels models neuronals més bàsics. Alguns d'aquests coneixements serviran de base i d'inspiració per al disseny d'algoritmes que pretenen implementar parcialment algunes tasques elementals dels sistemes visual i auditiu, com per exemple la classificació, identificació i segregació d'objectes visuals i auditius. Aquestes tasques són la base de la percepció i la cognició. La metodologia de treball es basa en dos grans blocs: les classes de teoria, i les sessions de seminari i de pràctiques de laboratori on s'experimentarà amb alguns dels conceptes exposats al llarg de les sessions teòriques de l'assignatura.

Aquesta assignatura té una part important de continguts teòrics (fisiologia dels sistemes auditiu i visual, models neuronals, algoritmes d'aprenentatge) però també és fonamental l'aplicació d'aquests coneixements a problemes concrets relacionats amb la percepció i la cognició audiovisual. La resolució d'aquests exercicis requereix el domini d'instruments matemàtics (com ara l'àlgebra lineal, el càlcul en una i en diverses variables i la probabilitat) i la programació.

 

Prerequisits

Per tal d'assolir amb èxit les competències proposades a l'assignatura de Percepció i Cognició Audiovisual és requereix tenir assolits els següents continguts:

Càlcul: Cal tindre assolits els conceptes de derivada, gradient, problemes d'optimització. A més a més dels conceptes bàsics assolits en equacions diferencials.

Estadística: Nocions bàsiques de probabilitat i estadística.

Programació: Coneixements bàsics de programació i de Matlab ja que serà el programa que s'emprarà per a la realització de les pràctiques, és el contingut més important per realitzar les pràctiques.

Biologia: Tot i que es farà un repàs dels conceptes com cèl.lules i fisiologia tant del sistema auditiu com audiovisual es recomana tenir una idea bàsica dels mateixos.

 

Competències

Competències transversals

Competències específiques

Instrumentals 1. Capacitat d'anàlisi i síntesi. 2. Resolució de problemes. 3. Capacitat d'organitzar i planificar. 4. Capacitat d'abstracció. 5. Raonament crític Interpersonals 1.Treball en equip Sistèmiques 1. Habilitats d'investigació. 2. Capacitat per aprendre nous conceptes teòrics. 3. Habilitat per treballar de forma conjunta. 4. Aplicació pràctica dels coneixements teòrics.

1. Conèixer els fonaments biològics que permeten la cognició i percepció, així com una noció bàsica de la fisiologia del còrtex cerebral humà. 2. Entendre el funcionament d'una neurona. 3. Conèixer els principals models neuronals. 4. Entendre la motivació biològica dels algoritmes d'aprenentatge. 5. Conèixer els principals algoritmes d'aprenentatge. 6. Entendre els principals models basats en el sistema visual humà. 7. Comprendre els principals models basats en el sistema auditiu humà.

 

Avaluació

L'avaluació de l'assignatura contemplarà les següents tasques/activitats:

- Pràctiques de Laboratori (PR): aquestes sessions són fonamentals per a l’adquisició de les competències plantejades a l’assignatura. Es faran 4 pràctiques (totes amb el mateix pes sobre l’avaluació). La mitjana computarà un 50% de la nota final. Cal tenir en compte que no s’agafarà cap pràctica lliurada fora de termini i que cal presentar les 4 donat que no són recuperables. Última pràctica s'avaluarà oralment, mitjançant una exposició oral de la mateixa. La nota final es podrà veure modificada per les observacions del professor/a durant les classes. És a dir es valorarà l'actitud en classe i el comportament. Per a poder presentar-se a l’examen de juny cal treure un mínim de 5 en la mitjana de les pràctiques i tenir-les totes presentades.

- Seminaris (S): Durant les sessions de seminari es faran activitats relacionades amb les pràctiques que s'entregaran el mateix dia de la classe. La seva valoració anirà junt amb la nota de cada pràctica.

- Examen Convocatòria Juny (EJ) : aquest examen és de caràcter obligatori i té un pes del 50%. Per a fer mitjana cal treure, com a mínim un 5. Serà un examen oral.

Qualificació Convocatòria Juny = 0.5 * EJ + 0.5 * PR

-Convocatòria Juliol (CJ): en aquesta convocatòria es possible recuperar la part teòrica (corresponent a l’examen de juny, JT). De la nota de pràctiques sols és recuperable la última pràctica (PR2)

Qualificació Convocatòria de Juliol = 0.5* JT + 0.5* PR2

 

Continguts

Tema 1: Fonaments biològics i models neuronals

Tema 2: Algoritmes d'aprenentatge

Tema 3: Percepció i cognició visual

Tema 4: Percepció i cognició auditiva

 

Metodologia

Com s’ha presentat anteriorment l’assignatura compta amb classes de diferent tipus: teoria, seminaris i pràctiques de laboratori.

A continuació es presenten el detall de cada un:

- Sessions de teoria: Durant aquestes sessions el professor exposarà els continguts fonamentals de l'assignatura. Per tal de fer més comprensible alguns aspectes es faran servir exemples tant visuals com auditius com per exemples vídeos.

- Sessions de seminari: Durant les sessions de seminari s'exosaràn els continguts especifics relacionats amb les pràctiques i es treballaran exemples d’alguns dels algoritmes i models exposats a les sessions de teoria. Aquestes sessions ajudaran a l’estudiantat a preparar millor les pràctiques de laboratori on s’implementaran part d’ aquests algoritmes i models.

- Pràctiques de laboratori: Tal i com s’ha dit anteriorment les pràctiques de laboratoris tenen un paper fonamental a l'assignatura. Durant aquestes sessions s'implementaran amb ordinador alguns dels algoritmes desenvolupats a les classes de teoria i seminaris. Aquests programes s'hauran d'entregar junt amb un informe sobre el treball realitzat. El professorat facilitarà un guió per a l’elaboració d’aquests informes i donarà suport per a la resolució de dubtes que sorgeixin. Tot i que el professor no te la obligació de trobar els errors en els codis, en cas que no funcionin correctament. De manera aleatòria el professorat de laboratori agafarà codis desenvolupats per l’estudiantat per a executar-los durant les sessions de laboratori. Així com fer preguntes del mateix.

Taula d'activitats (la pot posar, COMPLETA, directament el professor a l'Aula Global de l'Assignatura ABANS de començar el trimestre) 

	Activitats a l'aula			Activitats fora de l'aula	Avaluació
Temes	Grup gran	Grup mitjà	Grup petit
Teoria	x				0-10
Seminari: neurona integrate-and-fire		x			0-10
Pràctica: neurona integrate-and-fire		x			0-10
Seminari: perceptron i regressiò lineal		x			0-10
Pràctica: perceptron i regressiò lineal		x			0-10
Seminari: multi/layer perceptron		x			0-10
Pràctica: multi/layer perceptron		x			0-10
Seminari: filtres de Gabor		x			0-10
Pràctica: reconeixement visual		x			0-10
						Total:

 

Recursos

o Introduction to Theory of Neural Computation (Herz et al)

o Foundations of Cellular Neurophysiology. Johnston and Wu (MIT)

o Computational Neuroscience of Vision. Rolls and Deco (Oxford)

o Biophysics of Computation. C. Koch