Vypsaná témata doktorského studijního programu:
- Lineární obvody s aktivními prvky pracujícími v proudovém a smíšeném módu
Cílem práce je výzkum a návrh nových lineárních analogových obvodů (kmitočtových filtrů, oscilátorů, zesilovačů) pracujících s proudovými či smíšenými signály. Budou využity stávající metody návrhu (metoda autonomního obvodu, syntetické prvky s imitancí vyššího řádu) a budou hledány rovněž nové návrhové postupy. Jako aktivní prvky budou využívány především proudové sledovače, proudové operační zesilovače či proudové a napěťové konvejory. Snahou bude dosáhnout co nejvyšších kmitočtů zpracovávaných signálů.
- Nelineární obvody s aktivními prvky pracujícími v proudovém a smíšeném módu
Práce je zaměřena na výzkum a návrh nových typů nelineárních analogových obvodů pracujících s proudovými či smíšenými signály. Jedná se o duální obvody ke klasickým nelineárním obvodům pracujícím v napěťovém módu, jako jsou např. přesné usměrňovače, diodové funkční měniče či logaritmické zesilovače. Snahou bude odstranit negativní vlastnosti těchto obvodů způsobené napěťovými aktivními prvky. V nově navrhovaných obvodech budou využívány především proudové sledovače, proudové operační zesilovače či proudové a napěťové konvejory.
- Geografické směrování v bezdrátových senzorových sítích
Bezdrátové senzorové sítě jsou rychle rozvíjející se technologií, která zasahuje do různých oblastí. Příkladem může být vojenství (monitorování bitevního pole) a životní prostředí (požáry, povodně). Náplní vědecké práce doktoranda bude výzkum geografického směrovaní v těchto sítích. Geografické směrování pracuje se znalostí pozice jednotlivých senzorů a používá se pro předání informace na zvolenou fyzickou pozici. Funkce geografického směrování bude ověřována v rozsáhlé experimentální bezdrátové senzorové síti (přibližně 500 senzorových uzlů). Bližší informace o bezdrátových senzorových sítích lze nalézt na adrese www.dinesgroup.org.
- Mapování fyzické topologie rozsáhlých sítí pracujících s IP protokolem
Znalost fyzické topologie IP sítí je stěžejní pro řadu aplikací pracujících s fyzickou polohou stanic. Příkladem může být vizualizace sociálně-demografických a marketingových dat na digitálních mapách. Práce doktoranda bude spočívat ve výzkum vhodného způsobu detekce fyzické topologie na základě měření parametrů komunikace v páteřních sítích. Vyhodnocována bude mimo jiné i dosahovaná přesnost pro stávající a nové metody. K tomuto účelu bude využita celosvětová experimentální síť PlanetLab (www.planet-lab.org). Tato experimentální síť umožňuje pracovat s velkým počtem serverů umístěných po celém světě. Bližší informace o této problematice lze nalézt na adrese www.dinesgroup.org.
- Modelování proměnné akustiky prostorů
Záměrem práce bude návrh, simulace a praktické ověření metod pro realizaci proměnné akustiky a ekvalizace odezvy prostorů pomocí elektronických číslicových systémů vícekanálové reprodukce zvukových signálů. Součástí práce bude také výzkum možností paralelizace těchto úloh, jejich implementace v moderních vícejádrových procesorech a grafických procesorech a optimalizace jejich algoritmů pro vícekanálové zpracování signálů v reálném čase v embedded systémech.
- Aplikace metod identifikace zdrojů hluku pro analýzu akustických polí
Záměrem práce bude výzkum možností využití moderních metod identifikace zdrojů hluku kombinujících akustickou holografii v blízkém poli a beamforming pro analýzu akustických polí v aplikacích akustiky uzavřených prostorů, např. při analýze difúzních prvků, reliéfu poklesu energie dozvuku uzavřených prostorů apod. Součástí práce bude také porovnání výstupů těchto metod s tradičními simulačními metodami využívajícími statistické a vlnové akustiky a výzkum možností paralelizace těchto metod.
- Rozpoznání nebezpečného obsahu v obrazových datech
Téma je zaměřeno na výzkum automatických metod detekce škodlivého nebo podezřelého obsahu obrazových dat na webových stránkách, internetových galeriích a v systémech inteligentního videa. Cílem je návrh nové komplexní metody pro klasifikaci objektů v obrazovém obsahu specifikovaného pomocí trénovací databáze. Navržené metody by měly být využitelné například jako rodičovská pojistka, nástroj správců fotogalerií, případně v systémech inteligentního videa například pro detekci násilného chování, zbraní, zakázaných symbolů a podobně.
- Segmentace medicínských obrazů
Téma je zaměřeno na zpracování statických, dynamických nebo třírozměrných obrazů, které jsou výstupem různých lékařských akvizičních technik, jako je zejména snímání řezů částí těla sejmutých pomocí magnetické rezonance či obrazový výstup ultrazvukového vyšetření. Cílem je zlepšení vlastností jednotlivých snímků, jejich segmentace, rozpoznání 2D objektů, kvantifikace různých parametrů objektů, jejich časová nebo prostorová analýza, případně konstrukce 3D modelu. Výsledkem práce bude návrh vlastní metody využitelné při řešení konkrétních diagnostických problémů ve spolupráci s lékaři.
- Zpracování obrazu pro biometrické systémy
Téma je zaměřeno na výzkum nových metod detekce a identifikace osob a jejich činnosti pomocí analýzy specifických biologických nebo behaviorálních charakteristických znaků osob obsažených v obraze a video sekvencích, se zvláštním zaměřením na detekci a měření lidské postavy v obraze, dále pak na dynamickou analýzu lidské motoriky vedoucí buď k identifikaci osob, nebo k rozpoznání činnosti, případně k detailní analýze pohybu např. u sportovců. Výzkum by měl vyústit v návrh vlastní nové metody využitelné v systémech inteligentního videa.
- Analýza vlastností elektrických filtrů v proudovém módu
Práce je zaměřena na analýzu vlastností elektrických filtrů pracujících v proudovém módu. Cílem bude vytvořit algoritmizovatelné postupy, které vedou ke zjištění vlastností filtrů obecně zadaných pomocí schématu. Bude třeba vyhodnotit intervaly dosažitelných parametrů, jako jsou jakost, proudový přenos v propustném pásmu, dynamický rozsah při definovaném napájecím napětí, citlivosti apod. V případě hledání intervalu jakosti půjde o hledání extrémů nelineární funkce více proměnných. K tomuto budou nejprve využity matematické nástroje jako Maple nebo MathCAD, později bude navržen vlastní algoritmus. Požadavky na uchazeče: algoritmické myšlení, znalost počítačového programování, znalost teorie obvodů.
- Převodníky pro vzájemný převod A/D a D/A pracující v proudovém módu
Práce je zaměřena na analýzu a návrh převodníků A/D a D/A pracující v proudovém módu. Cílem bude navrhnout vhodnou strukturu převodníků číslo-proud a proud-číslo bez vnitřní konverze proud-napětí a napětí-proud s ohledem na zvýšení šířky pásma oproti převodníkům pracujícím v napěťovém módu. Součástí práce je i návrh a analýza antialiasingových filtrů pracujících v proudovém módu. Při návrhu se bude vyházet ze struktur netradičních obvodových prvků jako proudové konvejory (CCI, CCII, CCIII) s jednoduchým či plovoucím výstupem, zesilovače s proudovou zpětnou vazbou (CFA), proudové zesilovače (CA), transkonduktory (OTA, BOTA, DBTA). Požadavky na uchazeče: znalost teorie obvodů, znalost simulačních programů (MicroCap, PSpice).
- Zefektivnění zabezpečení bezdrátových sítí
Zranitelnost standardu IEEE 802.11, metody útoků na zabezpečení a metody pro jeho zefektivnění. Problematika zabezpečení bezdrátových sítí předpokládá standardy IEEE 802.11. Podrobné seznámení s těmito standardy, popsání jednotlivých druhů zabezpečení bezdrátových sítí včetně jejich vlastností a následná teoretická analýza. Realizace útoků různými metodami na moderní zabezpečovací algoritmy, důraz bude kladen na identifikaci slabých míst protokolů 802.11. Na základě zjištění bude navrženo a otestováno zabezpečení efektivnější. Pozornost bude věnována zabezpečení kvality služeb QoS v sítích standardu 802.11. Sítě budou podrobeny zkoumání pomocí vhodných programů a simulátorů (Opnet Modeler, NS2). Zkoumány budou rovněž závislosti moderních služeb (IP telefony, přenos videa, hlasu, multimédií) na zpoždění a bude provedena celková analýza včetně optimalizace QoS.
- Optimalizace směrování v sítích s využitím umělých neuronových sítí
Cílem výzkumu je užití umělých neuronových sítí v oblasti optimalizace směrovacích a přepínacích principů. Navržena bude architektura síťového prvku, která bude obsahovat umělou neuronovou síť pro optimalizaci prioritního přepínání. Navržen bude také originální postup, jak danou problematiku modelovat matematicky a dále jak tento matematický model implementovat . Softwarová simulace systému, který lze využít pro řízení spojovacího pole určeného pro přepojování datových jednotek bude rozšířena o realizaci hardwarové implementace, např. pomocí programovatelných logických polí vývojového systému FPGA. Získané poznatky budou zobecněny a vztaženy jednak k teorii vysokorychlostních síťových prvků a jednak k teorii neuronových sítí. K softwarové simulaci se předpokládá zejména program MATLAB a jazyk Visual C++.
- Peer-to-peer síť v přetížené lokalitě
Nosnou myšlenkou je využít k přenosu dat peer-to-peer komunikaci mezi zařízeními v dané lokalitě. Simulovat se bude mobilní síť přetížená při hromadných akcích, jakými jsou výstavy, havárie, koncerty atp. V takovém případě se často stává, že lidé používají na mobilním internetu stejné služby - zpravodajství, Twitter, Facebook. Návrh sítě, která se bude sama organizovat a bude možné zajistit, aby přes síť mobilního operátora danou stránku nebo informaci stáhl pouze jeden uživatel v lokalitě, mezi ostatní by se pak obsah šířil ad-hoc sítí. S rostoucím počtem zařízení by pak de facto rostla přenosová kapacita sítě. Při rozšíření přenosů i přes jiná média nebo napříč operátory bude možné přenášet i hovory.
- Efektivní využití IP sítí v krizových situacích
Cílem je vytvořit efektivní strategii použití veřejných a neveřejných IP síti pro krizové řízení. Dále pak navrhnout takovou síť, která by dokázala kapacitně, ale také z hlediska odolnosti, zajistit krizovou komunikaci. Jednalo by se zejména o přenosy hlasu, dat, TV vysílání. Další částí by bylo navrhnout nové metody řízení komunikace po internetu - řídit toky informací atp. Výzkum by obsahoval také vliv topologie sítě na její stabilitu a bezpečnost, rychlost šíření virů, schopnost odolávat útokům atp. Jedním z cílů je navrhnout softwarového robota, který bude schopný monitorovat topologii sítě popřípadě internetu, dalším cílem je navrhnout systém pro výměnu souborů po internetu, ale bez jakéhokoli centrálního prvku. Systém by přitom měl být intuitivně použitelný. Řešení by mělo být bezpečné a umožnit anonymizovat odesilatele a příjemce dat. Finálním cílem je navrhnout vysoce odolnou síť vhodnou pro krizové situace a tento návrh podložit teorií.
- Využití nedourčených lineárních systémů pro reprezentaci a zpracování obrazových signálů
Aktuální tématika tzv. nedourčených sytémů lineárních rovnic je postavena na předpokladu, že pozorovaný signál je řídký v nějaké bázi (tj. má pouze několik mále nenulových koeficientů). Tento předpoklad je překvapivě splněn v případě reálných obrazů, a proto tyto moderní metody (compressed sensing, inpainting removal, denoising, deblurring a další) mají velké uplatnění právě v této oblasti.
|
