stringtranslate.com

Информационная инженерия

Информационная инженерия — это инженерная дисциплина, которая занимается созданием, распространением, анализом и использованием информации, данных и знаний в системах. [1] [2] [3] [4] [5] Эта область впервые стала опознаваемой в начале 21-го века.

Пример обнаружения объекта (знака «Стоп») в компьютерном зрении.
Обнаружение объекта для знака «Стоп»

Компоненты информационной инженерии включают в себя больше теоретических областей, таких как машинное обучение , искусственный интеллект , теория управления , обработка сигналов и теория информации , а также больше прикладных областей, таких как компьютерное зрение , обработка естественного языка , биоинформатика , вычисления медицинских изображений , хемоинформатика , автономная робототехника , мобильная робототехника и телекоммуникации . [1] [2] [5] [6] [7] Многие из них берут начало в компьютерной инженерии , а также в других отраслях техники, таких как электротехника , информатика и биоинженерия .

Пример кластеризации в машинном обучении.
Пример кластеризации в машинном обучении

Область информационной инженерии в значительной степени основана на математике, в частности на теории вероятностей , статистике , исчислении , линейной алгебре , оптимизации , дифференциальных уравнениях , вариационном исчислении и комплексном анализе .

Информационные инженеры часто [ требуется ссылка ] имеют степень в области информационной инженерии или смежной области и часто являются частью профессиональной организации , такой как Институт инженерии и технологий или Институт измерений и контроля . [8] [9] [10] Они работают практически во всех отраслях промышленности из-за широкого использования информационной инженерии.

История

В 1980-х/1990-х годах термин «информационная инженерия» относился к области разработки программного обеспечения, которая в 2010-х/2020-х годах стала известна как « инженерия данных» . [11]

Элементы

Машинное обучение и статистика

Машинное обучение — это область, которая включает в себя использование статистических и вероятностных методов, позволяющих компьютерам «учиться» на данных без явного программирования. [12] Наука о данных включает в себя применение машинного обучения для извлечения знаний из данных.

Подразделы машинного обучения включают глубокое обучение , контролируемое обучение , неконтролируемое обучение , обучение с подкреплением , полуконтролируемое обучение и активное обучение .

Причинно-следственные связи — еще один связанный компонент информационной инженерии.

Теория управления

Теория управления относится к управлению ( непрерывными ) динамическими системами с целью избежания задержек, перерегулирования или нестабильности . [13] Информационные инженеры, как правило, больше сосредоточены на теории управления, чем на физическом проектировании систем управления и схем (что, как правило, относится к электротехнике).

Подразделы теории управления включают классическое управление , оптимальное управление и нелинейное управление .

Обработка сигнала

Обработка сигналов относится к генерации, анализу и использованию сигналов , которые могут принимать различные формы, такие как изображение , звук , электричество или биология. [14]

Пример применения обработки изображений в рентгенографии.
Пример того, как двумерное преобразование Фурье может быть использовано для удаления нежелательной информации из рентгеновского снимка.

Теория информации

Теория информации изучает анализ, передачу и хранение информации. Основные подобласти теории информации включают кодирование и сжатие данных . [15]

Компьютерное зрение

Компьютерное зрение — это область, которая занимается тем, что позволяет компьютерам понимать изображения и видеоданные на высоком уровне. [16]

Обработка естественного языка

Обработка естественного языка связана с тем, чтобы компьютеры понимали человеческие (естественные) языки на высоком уровне. Обычно это означает текст , но также часто включает обработку и распознавание речи . [17]

Биоинформатика

Биоинформатика — это область, которая занимается анализом, обработкой и использованием биологических данных. [18] Обычно это такие темы, как геномика и протеомика , а иногда также включает в себя вычисления медицинских изображений .

Хеминформатика

Хемоинформатика — это область, которая занимается анализом, обработкой и использованием химических данных. [19]

Робототехника

Робототехника в информационной инженерии в основном фокусируется на алгоритмах и компьютерных программах, используемых для управления роботами . Таким образом, информационная инженерия имеет тенденцию больше фокусироваться на автономных, мобильных или вероятностных роботах. [20] [21] [22] Основные подобласти, изучаемые информационными инженерами, включают управление , восприятие , SLAM и планирование движения . [20] [21]

Инструменты

В прошлом некоторые области информационной инженерии, такие как обработка сигналов, использовали аналоговую электронику , но в настоящее время большая часть информационной инженерии выполняется с помощью цифровых компьютеров . Многие задачи в информационной инженерии могут быть распараллелены , и поэтому в настоящее время информационная инженерия выполняется с использованием центральных процессоров , графических процессоров и ускорителей искусственного интеллекта . [23] [24] Также был интерес к использованию квантовых компьютеров для некоторых подобластей информационной инженерии, таких как машинное обучение и робототехника . [25] [26] [27]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "2009 лекция | Прошлые лекции | Лекция Тьюринга BCS/IET | События | BCS – The Chartered Institute for IT". www.bcs.org . Получено 11 октября 2018 г. .
  2. ^ ab Брэди, Майкл (2009). «Информационная инженерия и ее будущее». Институт инженерии и технологий, лекция Тьюринга . Получено 4 октября 2018 г.
  3. ^ Робертс, Стивен. "Введение в информационную инженерию" (PDF) . Oxford Information Engineering . Получено 4 октября 2018 г. .
  4. ^ "Department of Information Engineering, CUHK". www.ie.cuhk.edu.hk . Архивировано из оригинала 15 мая 2021 г. Получено 3 октября 2018 г.
  5. ^ ab "Информационная инженерия | Факультет инженерии". www.eng.cam.ac.uk . 5 августа 2013 г. Получено 3 октября 2018 г.
  6. ^ "Информационная инженерия Главная/Домашняя страница". www.robots.ox.ac.uk . Получено 3 октября 2018 г. .
  7. ^ "Информационная инженерия". warwick.ac.uk . Получено 3 октября 2018 г. .
  8. ^ "Academic Partners and Affiliates 2017/2018 – The IET". www.theiet.org . Архивировано из оригинала 4 октября 2018 г. Получено 3 октября 2018 г.
  9. ^ "Электронная и информационная инженерия – Имперский колледж Лондона". Times Higher Education (THE) . Архивировано из оригинала 3 октября 2018 года . Получено 3 октября 2018 года .
  10. ^ "Аккредитация обучения студентов бакалавриата MEng | CUED". teaching.eng.cam.ac.uk . Получено 3 октября 2018 г. .
  11. ^ Блэк, Натан (15 января 2020 г.). «Что такое инженерия данных и почему она так важна?». QuantHub . Получено 31 июля 2022 г.
  12. ^ Бишоп, Кристофер (2007). Распознавание образов и машинное обучение . Нью-Йорк: Springer-Verlag New York Inc. ISBN 978-0387310732.
  13. ^ Nise, Norman (2015). Проектирование систем управления . Wiley. ISBN 978-1118170519.
  14. ^ Лайонс, Ричард (2010). Понимание цифровой обработки сигналов . Prentice Hall. ISBN 978-0137027415.
  15. ^ Обложка, Томас (2006). Элементы теории информации . Wiley-Interscience. ISBN 978-0471241959.
  16. ^ Дэвис, Эмлин (2017). Компьютерное зрение: принципы, алгоритмы, приложения, обучение . Academic Press. ISBN 978-0128092842.
  17. ^ Джурафски, Дэниел (2008). Обработка речи и языка . Prentice Hall. ISBN 978-0131873216.
  18. ^ Lesk, Arthur (2014). Введение в биоинформатику . Oxford University Press. ISBN 978-0199651566.
  19. ^ Лич, Эндрю (2007). Введение в хемоинформатику . Springer. ISBN 978-1402062902.
  20. ^ ab Siegwart, Roland (2011). Введение в автономные мобильные роботы . MIT Press. ISBN 978-0262015356.
  21. ^ ab Келли, Алонзо (2013). Мобильная робототехника . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1107031159.
  22. ^ Трун, Себастьян (2005). Вероятностная робототехника . MIT Press. ISBN 978-0262201629.
  23. ^ Баркер, Колин. «Как графический процессор стал сердцем искусственного интеллекта и машинного обучения». ZDNet . Получено 3 октября 2018 г.
  24. ^ Кобелус, Джеймс. «Powering artificial intelligence: The burst of new AI hardware accelerators». InfoWorld . Получено 3 октября 2018 г.
  25. ^ Виттек, Питер (2014). Квантовое машинное обучение . Academic Press. ISBN 978-0128100400.
  26. ^ Шульд, Мария (2018). Контролируемое обучение с квантовыми компьютерами . Springer. ISBN 978-3319964232.
  27. ^ Тандон, Пратик (2017). Квантовая робототехника . Morgan & Claypool Publishers. ISBN 978-1627059138.