Bieżące wystąpienia i publikacje naukowe

Większość moich ostatnich publikacji dostępna jest jedynie w języku angielskim. Przy niektórych publikacjach poniżej umieściłem ich streszczenie w języku polskim

  1. GPU-based Tuning of Quantum-Inspired Genetic Algorithm for a Combinatorial Optimization Problem
    (w języku angielskim )
    R.Nowotniak, J. Kucharski
    Abstract: This paper concerns efficient parameters tuning (meta-optimization) of a state-of-the-art metaheuristic, Quantum-Inspired Genetic Algorithm (QIGA), in a GPU-based massively parallel computing environment (NVidia CUDATMtechnology). A novel approach to parallel implementation of the algorithm has been presented. In a block of threads, each thread transforms a separate quantum individual or different quantum gene; In each block, a separate experiment with different population is conducted. The computations have been distributed to eight GPU devices, and over 400x speedup has been gained in comparison to Intel Core i7 2.93GHz CPU. This approach allows efficient meta-optimization of the algorithm parameters. Two criteria for the meta-optimization of the rotation angles in quantum genes state space have been considered. Performance comparison has been performed on combinatorial optimization (knapsack problem), and it has been presented that the tuned algorithm is superior to Simple Genetic Algorithm and to original QIGA algorithm.
    Opublikowane w Bulletin of The Polish Academy of Sciences: Technical Sciences,
    Vol. 60, No. 2, 2012, ISSN 0239-7528
    artykuł (PDF) z Biuletynu
  2. Metaoptymalizacja kwantowo inspirowanych algorytmów ewolucyjnych w Polskiej Infrastrukturze Gridowej PL-GRID
    R.Nowotniak
    Abstrakt: Przeprowadzone badania dotyczą metaoptymalizacji kwantowo inspirowanych algorytmów ewolucyjnych (ang. Quantum-Inspired Evolutionary Algorithms, QIEA) z wykorzystaniem zasobów obliczeniowych Polskiej Infrastruktury Gridowej PL-GRID. Występujące w algorytmach QIEA dodatkowe elementy losowości, inspirowane systemami kwantowymi, oraz związane z nimi liczne parametry wpływają istotnie na efektywność tych algorytmów w zadaniach optymalizacji numerycznej i kombinatorycznej. Automatyczny dobór wartości parametrów możliwy jest za pomocą nowoczesnych technik metaoptymalizacji, wiążących się jednak ze znacznym kosztem obliczeniowym.
    Opublikowane w materiałach konferencyjnych
    II Wyjazdowej Sesji Naukowej Doktorantów Politechniki Łódzkiej, Rogów 2012, ISBN 978-83-7283-490-4
    abstrakt z bookletu konferencyjnego
  3. GPU-based Tuning of Quantum-Inspired Genetic Algorithm for a Combinatorial Optimization Problem
    (w języku angielskim )
    R.Nowotniak, J. Kucharski
    Abstract: This paper concerns efficient parameters tuning (meta-optimization) of a state-of-the-art metaheuristic, Quantum-Inspired Genetic Algorithm, in a GPU-based massively parallel computing environment (NVidia CUDA™ technology). A novel approach to parallel implementation of the algorithm has been presented. The computations have been distributed to eight GPU devices, and over 400x speedup has been gained. This approach allows efficient meta-optimization of the algorithm which has been demonstrated on combinatorial optimization (knapsack problem).
    Published in Proceedings of the XIV International Conference SYSTEM MODELING and CONTROL
    czerwiec 27-29, 2011, ISSN 978-83-927875-1-8
    artykuł (PDF) w materiałach konferencyjnych (w języku angielskim )
    prezentacja (PDF) z konferencji
  4. Implementacja metaheurystyk przeszukiwania w środowisku obliczeń masowo równoległych na kartach graficznych
    R.Nowotniak, J. Kucharski
    Abstrakt: W artykule zostały przedstawione szczegóły implementacji kwantowo inspirowanego algorytmu genetycznego (QIGA) w środowisku obliczeń masowo równoległych na procesorach kart graficznych. W odróżnieniu od wielu dotychczasowych opracowań, prezentujących implementacje algorytmów ewolucyjnych w środowiskach obliczeń równoległych, w niniejszym artykule zostało zaproponowane nowatorskie podejście do implementacji algorytmu ewolucyjnego. Zrównoleglenie algorytmu zostało wykonane na dwóch poziomach: poszczególne osobniki w populacji lub poszczególne geny są przetwarzają przez osobne wątki w blokach, a w poszczególnych blokach przeprowadzany jest proces ewolucji populacji o tych samych lub różnych parametrach. Obliczenia zostały rozdzielone na osiem jednostek GPU, co pozwoliło na uzyskanie ponad 400-krotnego przyśpieszenia algorytmu w stosunku do sekwencyjnej implementacji w języku ANSI C na pojedynczym rdzeniu procesora Intel Core i7 2.93GHz. Poprawność implementacji została zweryfikowana poprzez analizę statystyczną otrzymanych wyników. Zaproponowane podejście pozwala przyśpieszyć badanie dowolnych metaheurystyk prze-szukiwania.
    Konferencja Przetwarzanie i analiza sygnałów w systemach wizji i sterowania, Słok 2011
    artykuł (PDF) z materiałów konferencyjnych (w języku angielskim )
    prezentacja i poster z konferencji
  5. Modelling Reality In Visual Python (w języku angielskim )
    R.Nowotniak, C.Draus, M. Nowak, G.Rybak
    Abstract: In summer semester of the academic year 2010/2011, the course entitled “Programming in Scripting Languages” was given in Computer Engineering Department. In the course laboratories, Python[2] programming language was used, and the attending students have created various projects in Visual Python. The students projects were created in partial fulfilment of the requirements for receiving a credit for the laboratories. Based on the students projects, the present paper concerns modelling reality, visualizing real-world phenomena and writing simple educational games in Visual Python.
    Referat zaprezentowany na konferencji INotice 2011, Słok 2011, ISBN 978-83-7283-407-2
    artykuł (PDF) z materiałów konferencyjnych
    prezentacja oraz animacja z konferencji
  6. Kwantowo inspirowane algorytmy ewolucyjne w zadaniach optymalizacji i przeszukiwania
    R.Nowotniak
    Abstrakt: Tematyka prowadzonych badań dotyczy nowej klasy metod sztucznej inteligencji, czerpiących inspirację zarówno z ewolucji biologicznej, jak i ze zjawisk charakterystycznych dla systemów informatyki kwantowej. Rozwój badań nad tego typu technikami hybrydowymi – kwantowo inspirowanymi algorytmami ewolucyjnymi – obejmuje ostatnią dekadę, a metody te są aktualnie na świecie przedmiotem intensywnych prac. Informatyka kwantowa dostarcza bowiem cennego źródła inspiracji do tworzenia nowych metod heurystycznych, w których dodatkowe elementy losowości, inspirowane unikalnymi zjawiskami kwantowymi (superpozycja stanów, kwantowy paralelizm, interferencja, amplitudy prawdopodobieństwa), wprowadzają „nowy wymiar” do algorytmu ewolucyjnego. […]
    Opublikowane w materiałach konferencyjnych
    I Wyjazdowej Sesji Naukowej Doktorantów Politechniki Łódzkiej, ISBN 978-83-7283-411-9
    abstrakt (PDF) z bookletu konferencyjnego
    moja prezentacja (PDF) z Sesji Naukowej (w języku angielskim )
  7. Meta-optimization of Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm (w języku angielskim )
    (Metaoptymalizacja kwantowo inspirowanego algorytmu ewolucyjnego)
    R.Nowotniak, J. Kucharski
    Abstract: In this paper, a meta-optimization algorithm, based on Local Unimodal Sampling (LUS), has been applied to tune selected parameters of Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm for numerical optimization problems coded in real numbers. Tuning of the following two parameters has been considered: crossover rate and contraction factor. Performance landscapes of the algorithm meta-fitness have been approximated and numerical experiments have been conducted on four high-dimensional optimization problems. The tuned algorithm outperformed the algorithm with initially proposed parameters in the conducted experiments.
    Opublikowane w materiałach konferencyjnych
    XVII International Conference on Information Technology Systems, ISBN 978-83-7283-378-5
    artykuł (PDF) w materiałach konferencyjnych
    prezentacja (i dwie animacje) oraz screencast
  8. Building Blocks Propagation in Quantum-Inspired Genetic Algorithm (w języku angielskim )
    (Propagacja bloków budujących w kwantowo inspirowanych algorytmie genetycznym)
    R.Nowotniak, J. Kucharski
    Abstrakt: W artykule została przedstawiona analiza propagacji bloków budujących w kwantowo inspirowanych algorytmie genetycznym, należącym do nowej klasy metaheurystyk przeszukiwania, czerpiących inspirację zarówno z ewolucji biologicznej jak i z ewolucji unitarnej układów kwantowych. Została wprowadzona zmienna losowa, odpowiadająca liczbie chromosomów kwantowych, pasujących do wybranego schematu, oraz zostały obliczone podstawowe miary tej zmiennej. Wyniki uzyskane dla testowego problemy zostały porównane z klasycznym algorytmem genetycznym. W artykule zostało również zaprezentowane, w jaki sposób wybrane binarne chromosomy kwantowe „pokrywają” dziedzinę wybranej jednowymiarowej funkcji celu.
    preprint (PDF) z Zeszytów Naukowych „Automatyka”, Wydawnictwo AGH, 2010, ISSN 1429-3447
    prezentacja i poster z konferencji Przetwarzanie i analiza sygnałów w systemach wizji i sterowania
    SŁOK 2010
  9. Survey of Quantum-Inspired Evolutionary Algorithms (w języku angielskim )
    (Przegląd kwantowo inspirowanych algorytmów ewolucyjnych)
    R.Nowotniak
    Abstrakt: Niniejszy artykuł przeglądowy dotyczy nowej klasy metaheurystyk przeszukiwania, czerpiących inspirację zarówno z ewolucji biologicznej jak i z ewolucji unitarnej układów kwantowych. W pierwszej części artykułu zostały przedstawione podstawowe idee leżące u podstaw kwantowo inspirowanych algorytmów ewolucyjnych. Druga część artykułu ma charakter przeglądu literatury w tym obszarze oraz przedstawia aktualny stan wiedzy.
    Opublikowane w materiałach konferencyjnych Forum Innowacji Młodych Badaczy, ISSN 2082-4831
    artykuł (PDF ) w materiałach konferencyjnych
    prezentacja z konferencji
  10. Comparison of Algorithms for Simultaneous Localization and Mapping Problem for Mobile Robot (w języku angielskim )
    (Porównanie wybranych algorytmów w zadaniach lokalizacji robota mobilnego)
    S.Jeżewski, M. Łaski, R. Nowotniak
    Abstrakt: W artykule zostało przedstawione porównanie wybranych algorytmów w zadaniu lokalizacji w przestrzeni robota mobilnego. Poddane analizie zostały wyniki uzyskane przez cztery ogólne metaheurystyki przeszukiwania: klasyczny algorytm genetyczny, metoda roju cząstek oraz dwa kwantowo inspirowane algorytmy genetyczne. Wyniki zostały porównane z klasyczną, analityczną metodą Iterative Closest Points, wykorzystywaną często do rozwiązywania rozważanego w artykule problemu. We wszystkich eksperymentach została wykorzystana taka sama funkcja celu, utworzona w oparciu o algorytm Iterative Closest Points. Rozważono dwa warianty zagadnienia lokalizacji: problem lokalizacji lokalnej oraz globalnej. Obydwa zagadnienia mają krytyczne znaczenie w prawidłowym funkcjonowaniu autonomicznego robota mobilnego.
    preprint (PDF) z Zeszytów Naukowych „Automatyka”, Wydawnictwo AGH, 2010, ISSN 1429-3447
    poster z konferencji Przetwarzanie i analiza sygnałów w systemach wizji i sterowania
    SŁOK 2010
  11. Quantum-Inspired Evolutionary Algorithms (w języku angielskim )
    R. Nowotniak
    5-minutowa prezentacja z seminarium doktoranckiego Katedry Informatyki Stosowanej PŁ
    20 stycznia 2010
  12. Zastosowanie kwantowych algorytmów genetycznych do selekcji cech
    Ł. Jopek, R. Nowotniak, M. Postolski, L. Babout, M. Janaszewski
    Abstrakt: Przedmiotem artykułu jest zagadnienie selekcji cech, używanych przez klasyfikator minimalnoodległościowy k-NN w procesie segmentacji obrazów. Selekcja cech została potraktowana jako problem dwukryterialnej optymalizacji kombinatorycznej, której celem jest znalezienie takiego podzbioru cech punktów obrazu, który pozwala na zadowalającą segmentację w możliwie krótkim czasie. Zaproponowano funkcję oceny jakości podzbiorów cech, uwzględniającą dwa kryteria: czas potrzebny na obliczenie wartości cech oraz uzyskiwaną jakość segmentacji. W artykule porównano trzy populacyjne metody heurystyczne: klasyczny algorytm genetyczny oraz jego dwie modyfikacje, czerpiące inspirację z systemów informatyki kwantowej: QiGA (ang. Quantum-Inspired Genetic Algorithm) oraz GAQPR (ang. Genetic Algorithm with Quantum Probability Representation). W artykule przedstawiono wyniki otrzymane dla segmentacji tekstury sztucznej oraz tekstury tomograficznej.
    artykuł (PDF) z Zeszytów Naukowych „Automatyka”, Wydawnictwo AGH, 2009, ISSN 1429-3447
    prezentacja i poster z konferencji Przetwarzanie i analiza sygnałów w systemach wizji i sterowania
    SŁOK 2009
  13. Wykorzystanie metod ewolucyjnych w projektowaniu algorytmów kwantowych
    R. Nowotniak
    prezentacja
    (PDF) na seminarium Katedry Informatyki Stosowanej (treść wystąpienia)
    poster z konferencji XVI International Conference on Information Technology Systems
    1 października 2008
  14. Wykorzystanie metod ewolucyjnych w projektowaniu algorytmów kwantowych
    R. Nowotniak
    praca magisterska (PDF)
    Streszczenie: Przedmiotem niniejszej pracy magisterskiej są obliczenia kwantowe oraz systemy hybrydowe, łączące metody ewolucyjne sztucznej inteligencji i informatykę kwantową. W pracy został przedstawiony model obliczeń kwantowych, wykorzystujący kwantowe bramki logiczne. Zaproponowano model obiektowy dla obliczeń kwantowych, na podstawie którego została stworzona biblioteka qclib, pozwalająca na symulację pracy komputera kwantowego. Za jej pomocą zaimplementowano podstawowe algorytmy kwantowe: algorytm Grovera, protokół teleportacji kwantowej, kodowanie supergęste i generowanie stanów splątanych. Zostały przedstawione podstawowe trudności, związane z projektowaniem obliczeń kwantowych, oraz możliwości wykorzystania metod ewolucyjnych sztucznej inteligencji w kontekście projektowania obliczeń tego rodzaju. Zaprezentowano wykorzystanie prostego oraz zmodyfikowanego algorytmu genetycznego przy projektowaniu operatorów unitarnych, a tak że wykorzystanie programowania genetycznego przy projektowaniu całych obwodów kwantowych. Niektóre możliwe podejścia zostały zilustrowane eks perymentami numerycznymi.
    1 lipca 2008
  15. Teleportacja kwantowa
    R. Nowotniak
    prezentacja z zebrania Sekcji Informatyki Kwantowej Koła Naukowego, Instytut Informatyki PŁ
    9 stycznia 2008
  16. Algorytm Grovera
    R. Nowotniak
    prezentacja
    na seminarium Instytutu Informatyki PŁ
    13 listopada 2007
  17. Informatyka kwantowa
    R. Nowotniak
    prezentacja, poster i treść mojego wystąpienia na konferencji
    XV International Conference on Information Technology Systems
    26 października 2007
  18. Algorytm Grovera
    R. Nowotniak
    prezentacja z zebrania Sekcji Informatyki Kwantowej Koła Naukowego, Instytut Informatyki PŁ
    24 października 2007
  19. Obliczenia kwantowe w Numerical Python
    R. Nowotniak
    prezentacja
    z zebrania Sekcji Informatyki Kwantowej Koła Naukowego, Instytut Informatyki PŁ
    10 października 2007
  20. Kwantowa kooperacja
    R. Nowotniak
    prezentacja z zebrania Sekcji Informatyki Kwantowej Koła Naukowego, Instytut Informatyki PŁ
    17 maja 2007
  21. Języki programowania kwantowego
    R. Nowotniak
    prezentacja z zebrania Sekcji Informatyki Kwantowej Koła Naukowego, Instytut Informatyki PŁ
    3 stycznia 2007