13821 - Künstliche Intelligenz im Ingenieurwesen - Grundlagen und Werkzeuge Modulübersicht

Modulnummer: 13821
Modultitel:Künstliche Intelligenz im Ingenieurwesen - Grundlagen und Werkzeuge
  Artificial Intelligence in Engineering - Basics and Tools
Einrichtung: Fakultät 6 - Architektur, Bauingenieurwesen und Stadtplanung
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Bleicher, Achim
  • Prof. Dr. rer. nat. habil. Fügenschuh, Armin
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: sporadisch nach Ankündigung
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls besitzen die Studierenden einen Überblick über Werkzeuge aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) zur Lösung ingenieurwissenschaftlicher Probleme sowie der Grundlagen zu diesem interdisziplinären Bereich. Sie haben einen weitreichenden Überblick über die Methoden aus dem Bereich der KI und der mathematischen Optimierung.
 
Sie können bewerten für welche Art von ingenieurwissenschaftlichen Problemstellungen welche KI-Methoden zur Anwendung kommen können. Sie verfügen über grundlegende Kenntnisse zur Anwendung einiger Werkzeuge sowie für die Beschreibung und Lösung verschiedener interdisziplinärer Problemstellungen. Sie haben die Fähigkeit, neben den fertigen Tools auch eigene Algorithmen entwickeln und anwenden zu können. Sie haben Einblicke zum aktuellen Einsatz von Methoden und Werkzeugen aus dem Bereich der KI in verschiedenen Anwendungsfeldern des allgemeinen Ingenieurwesens.
Sie können die erlernten Fähigkeiten für die Lösung von neuartigen Problemstellungen in verschiedensten Anwendungsbereichen der späteren Praxis einsetzen und damit zum Wissenstransfer beitragen.
Inhalte:Die behandelten Themen im Überblick:
  • Überblick über die Grundlagen der mathematischen Optimierung und der künstlichen Intelligenz
  • Einführung für die Anwendung von KI im Ingenieurwesen
Die Inhalte sind im Detail:
  • Überblick über Methoden der mathematischen Optimierung
  • Überblick über Methoden der künstlichen Intelligenz und des Machine Learning
  • Einführung zur Herleitung von eigenen Algorithmen bzw. eigene Implementierung
  • Grundkonzepte zur Modellierung verschiedener Aufgabentypen mittels parametrischer Modellierung zur Generierung großer Datenmengen (Big Data)
  • Behandlung aktueller interdisziplinärer Beispiele aus dem Ingenieurwesen
  • Parametrische Modellierung mit der Software Grasshopper
  • Generierung von Lösungsräumen / Ergebnisdatenwolken
  • Anwendung von KI-Toolboxen in Grasshopper
  • Anwendung von KI-Toolboxen mit Python 
Empfohlene Voraussetzungen:
  • Grundkenntnisse in einer beliebigen Programmiersprache
  • Kenntnis des Stoffes der Module
    • 11922 Modul Numerik und Simulation
    • 11525 Modul Statik - Stabtragwerke

Zwingende Voraussetzungen:Bestehen der Modulprüfung der Module
  • 11281 Mathematik T1
  • 11282 Mathematik T2
  • 11517 Mechanik 1
  • 11519 Mechanik 2
  • 11522 Bauinformatik
  • 13699 Bauinformatik und Datenmanagement
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Seminar / 1 SWS
  • Konsultation / 1 SWS
  • Selbststudium / 120 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • Ertel, Wolfgang, and Nathanael T. Black. Grundkurs Künstliche Intelligenz. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden, 2016.
  • Norvig, P., and S. Russel. Künstliche Intelligenz–Ein Moderner Ansatz, 2011
  • Dörn, Sebastian. Programmieren für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Berlin, http://link.springer.com/10.1007/978-3-662-54304-7, 2018
  • Matzka, Stephan. Künstliche Intelligenz in den Ingenieurwissenschaften: Maschinelles Lernen verstehen und bewerten: Wiesbaden, https://link.springer.com/10.1007/978-3-658-34641-6, 2021
  • Tedeschi, A: AAD Algorithms-Aided Design Taschenbuch 
  • Schnellstart Python, Christoph Schäfer
weitere Literaturangaben werden in der Lehrveranstaltung bekanntgegeben
Modulprüfung:Continuous Assessment (MCA)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:
  • 6 zweiwöchentliche Hausaufgaben zu Programmierung und Simulation, Umfang: Bearbeitungszeit je 1 - 10 Stunden pro Aufgabenblatt (Gewichtung: je 1/6 der Gesammtpunkte)
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:25
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Bachelor (universitär) / Bauingenieurwesen / PO 2022
  • Bachelor (universitär) - erweiterte Fachsemester / Bauingenieurwesen / PO 2022
  • Master (universitär) / Bauingenieurwesen / PO 2014
  • Bachelor (universitär) - Duales Studium, ausbildungsintegrierend / Bauingenieurwesen - dual / PO 2022
  • Bachelor (universitär) - Duales Studium, praxisintegrierend / Bauingenieurwesen - dual / PO 2022
  • Master (universitär) / Wirtschaftsingenieurwesen / PO 2019
Bemerkungen:Das Modul ist vorerst nur im WS 22/23 und WS 23/24 vorgesehen.
Veranstaltungen zum Modul:
  • Vorlesung/Seminar: Künstliche Intelligenz im Ingenieurwesen – Grundlagen und Werkzeuge
  • Konsultationen
Veranstaltungen im aktuellen Semester: