Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FITZkratka: DVI4Ak. rok: 2016/2017
Program: Výpočetní technika a informatika
Délka studia:
Akreditace od: 30.6.2007Akreditace do: 31.12.2020
Profil
Cílem studijního programu je poskytnout vynikajícím absolventům magisterského studia specializované univerzitní vzdělání nejvyššího typu ve vybraných oblastech informatiky, vypočetní techniky a informačních technologií. Toto vzdělání zahrnuje také průpravu a atestaci k vědecké práci.
Klíčové výsledky učení
Garant
prof. RNDr. Milan Češka, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Předmětem studia budou algoritmy zpracování obrazu optimalizované pro rozsáhlé letecké snímky s možným využitím moderních grafických procesorů. Práce se má zaměřit na automatizaci zpracování a analýzy rozměrných obrazů získaných leteckým snímkováním pro úlohy typu segmentace snímků, detekce objektů, porovnání snímků, apod. Výsledkem práce by měly být algoritmy umožňující maximálně využít moderní metody zpracování a rozpoznávání obrazu a moderní grafické procesory pro zpracování a analýzu rozměrných leteckých snímků.Součástí práce bude i návrh a aplikace metod v demonstrátorech.
Školitel: Španěl Michal, Ing., Ph.D.
Pomocí evolučních algoritmů je možné navrhnout a optimalizovat logické funkce, které jsou zajímavé pro potřeby kryptografie a kryptoanalýzy. Například se jedná o klasifikátory na bázi logických funkcí, které je možné využít pro automatické testování kryptografických primitiv. Evolučně navržený klasifikátor může odhalit potenciální slabiny v kryptografických algoritmech, které zůstaly skryty před běžnými statistickými testy nebo i analýzou zkušeného kryptoanalytika. Jiným příkladem je hledání logických funkcí se speciálními vlastnostmi (vyváženost nul a jedniček, nelinearita apod.), které jsou zajímavé pro kryptografické algoritmy. Cílem projektu je navrhnout a implementovat systém prohledání, optimalizaci a adaptaci takových logických funkcí v rekonfigurovatelném multiprocesorovém systému na čipu. Navržený systém má byt optimalizován zejména z pohledu rychlosti generování vhodných řešení a plochy spotřebované na čipu. Realizační platformou bude systém na čipu kombinující programovatelnou logiku s vícejádrovými procesory, např. Xilinx Zynq. Výzkum spadá to témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware. Školitel specialista: Ing. Roland Dobai, Ph.D.
Školitel: Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na algoritmy zpracování obrazu a videa. Hlavním cílem je zkoumat algoritmy tak, aby bylo lépe rozumět jejich vlastnostem a možnostem, algoritmy do hloubky analyzovat, zlepšovat/připravovat nové a efektivně je implementovat například v CPU, v CPU s akcelerací SSE instrukcemi, v embedded systémech, v embedded systémech s FPGA, Intel Xeon PHI, případně v jiných kombinacích systémů. Předpokládá se práce v jazyce C, C++, C#, assembleru, CUDA, OpenCl, případně VHDL. Možné algoritmy zahrnují:
Po dohodě je možné zpracovávat i individuálně vybrané algoritmy, které ve výše uvedeném seznamu nejsou, ale patří do dané tématiky.
Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově podávaných projektech bezpečnostního výzkumu, H2020, ARTEMIS (potenciálně možnost stipendia či pracovního poměru).
Školitel: Zemčík Pavel, prof. Dr. Ing., dr. h. c.
Téma vychází z dlouholetého výzkumu procesních modelů, řešeného v minulých letech několika doktorandy ve skupině prof. Hrušky. Základem výzkumu byla analýza procesů s cílem jejich optimalizace.
Protože procesní systémy jsou ve firemní oblasti využívané a pro některé podniky představují klíčový nástroj, je výstupem studia dobré praktické uplatnění doktoranda a to i během studia.
Tato oblast spojuje několik oborů - získávání znalostí z databází, modelování procesů, umělá inteligence (soft computing, evoluční algoritmy) a také alespoň základní teorii ohledně plánování a logistiky. Nepředpokládá se nutně vstupní znalost všech těchto oblastí, ale znalost alespoň části z nich je vhodná.
Cílem práce může být nalezení vhodných metod pro analýzy a optimalizace pro zvolené problémy, které se v praxi vyskytují, následně jejich zobecnění a ucelení.
Doktorand může být v rámci studia zapojen do výzkumného týmu, který řeší tyto aplikace přímo ve spolupráci s průmyslem.
Školitel: Hruška Tomáš, prof. Ing., CSc.
Tématicky se tato disertační práce orientuje na bezpečnost různých systémů, které mají zajistit anonymitu nebo pseudonymitu uživatelů internetu (například sítí typu TOR). Práce by měla obsahovat:
Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.
Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.
Tématicky se tato disertační práce orientuje na bezpečnost bezdrátových lokálních sítí. V rámci řešení by mělo dojít k seznámení se s vybranými bezdrátovými sítěmi a jejich zabezpečením. Kroky práce by měly obsahovat:
Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.
Téma se zabývá metodami pro automatickou nebo polo-automatickou analýzu kvality obrazů (zejména produktových fotografií) a postupy zvyšování jejich kvality podle dané domény. Mezi zkoumané postupy může patřit:
Školitel: Beran Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.
Charakteristika: Hlavní náplní práce je návrh nástrojů pro automatické plánování údržby na základě dynamicky se měnících vstupních parametrů ovlivňujících stav stroje, jeho výkonnost a spolehlivost.
Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.
V současné době neustále roste důraz na kvalitu, spolehlivost a bezpečnost software. V souladu s tím jsou nemalé prostředky investovány do výzkumu moderních technik analýzy a verifikace programů pomocí nejrůznějších automatizovaných metod, jako jsou systematické testování, dynamická analýza, statická analýza, model checking apod. Tyto techniky jsou přitom rozvíjeny nejen na univerzitách, ale do jejich výzkumu a vývoje investuje řada významných mezinárodních společností (Google, Microsoft, IBM, Red Hat, Honeywell apod.). Mezi uvedenými metodami patří testování a dynamická analýza k tradičním, již dlouho nejvíce používaným, ale přesto intenzivně dále rozvíjeným přístupům (o čemž svědčí velký počet článků z dané oblasti prezentovaných na mezinárodních konferencích věnovaných obecně programovacím jazykům a/nebo softwarovému inženýrství i velký počet špičkových mezinárodních konferencí specializujících se na danou oblast).
Náplní tématu je rozvoj stávajících a návrh nových metod dynamické analýzy a inteligentního testování, případně kombinovaných s použitím vhodných statických analýz. Tyto analýzy by přitom měly směřovat nejen k co nejefektivnějšímu vyhledávání chyb, ale také k automatické podpoře procesu řízení software (identifikace problematických komponent, problematických změn, podpora rozhodování o tom, které změny začlenit či nezačlenit do nové verze softwarového produktu apod.). Předmětem výzkumu bude vývoj nových heuristik pro testování a analýzu, které umožní co nejefektivnější odhalení i vzácně se projevujících chyb (jako jsou např. extrapolující dynamické analýzy, vkládání šumu, či fuzz testování) a které umožní automatické získávání zkušeností z dosud provedených testů či analýz a jejich následné využití pro zdokonalení procesu testování či obecně řízení kvality software. Do této oblasti spadá vhodné využití statistických analýz, strojového učení či technik dolování z dat. Předmětem výzkumu je přitom nejen návrh nových technik z dané oblasti, ale také jejich prototypová implementace a experimentální ověření na vhodných případových studiích.
Školitel: Vojnar Tomáš, prof. Ing., Ph.D.
Tématem práce je propojení prostředí pro modelování inteligentních systémů s nástroji pro vytváření a provádění simulačních modelů. Doktorand by se měl orientovat zejména na otevřené otázky robotiky, jako jsou například společné plánování, řešení konfliktů a koordinace, a zkoumat jejich řešení právě s využitím simulačních nástrojů jako jsou PNtalk nebo TMass. Výsledkem by měla být analýza problematiky, řešení některých problémů a demonstrace přínosu modelování pro jejich řešení.
Školitel specialista: Ing. Radek Kočí, Ph.D.
Školitel: Zbořil František, doc. Ing., Ph.D.
V rámci výzkumu skupiny Lissom vznikl rekonfigurovatelný překladač jazyka C, který je nyní součástí Codasip Studia firmy Codasip (FIT má univerzitní licenci). Jsou k dispozici zkušenosti s tímto výzkumem. Je jisté, že jde o výzkum na světové úrovni, který je prakticky žádán a není definitivně vyřešen. Jsou k dispozici definiční jazyky, mezijazyk i rekonfigurovatelný překladač jayzka C. Schopnost generovat překladač jazyka C z popisu procesoru otevírá další možnosti, jako je např. autotuning. Jde o automatické vytvoření optimálního procesoru i překladače pro danou aplikaci. Vyjdeme z parametrizovatelného modelu procesoru a dané aplikace. Vzhledem ke schopnosti automatického generování překladače můžeme vytvořit a přeložit aplikaci pro různé konfigurace překladače i procesoru a simulací vyhodnocovat vlastnosti řešení (rychlost, velikost apod.). Proto některou z vhodných metod prohledávání stavového prostoru můžeme nalézt optimální variantu. Vzhledem k unikátní možnosti automatického generování překladače je tento přístup značným rozšířením dosavadního postupu popsaného v literatuře, kdy se experimentuje s pevnými překladači jediného procesoru paramerizovatelnými pouze stupněm optimalizace.Automatické nalezení optimálního procesoru s překladačem je vysoce žádáno a má rozhodně aplikační využití.Více informací po osobní schůzce.Kontakty a informace Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. - hruska@fit.vutbr.cz Přehled možného zapojení do placených činností -základní stipendium doktorského studijního programu -odměny za řešení grantových projektů -národních -evropských -pracovní úvazek u smluvního partnera souvisí s možností získání praxe
Ambipolární vodivost, charakterizovaná superpozicí proudů tvořených elektrony a dírami jako nosiči náboje v polovodičích, je v poslední době pozorována u celé řady technologií, které jsou zkoumány v souvislosti s možnou náhradou na monokrystalickém křemíku založených polovodičů v budoucnosti. Jedná se například o uhlíkové nanotrubičky, grafen, křemíkové nanodrátky či organické polovodiče, ať už monokrystalické či polykrystalické. Takto vyrobené elektronické prvky typu tranzistor pak mohou být schopny obou typů vodivosti (polarity), známé z tradiční elektroniky - p-typu i n-typu. Tento fenomén je zatím přijímán často velmi rozpačitě, protože desítky let zavedená technologie návrhu a výroby číslicových obvodů CMOS počítá naopak s fixním určením vodivosti prvku již při výrobě, čímž je determinováno také jeho místo ve struktuře číslicovém obvodu a vlastně i struktury realizující tradiční funkce.Výzkum v posledních několika letech ukazuje, že možnost ovládat polaritu tranzistoru naopak může otevírat nové možnosti návrhu jak číslicových, tak i analogových obvodů. Nejen, že dochází k narušení tradičních návrhových vzorů číslicových obvodů, ale při vhodném využití nové vlastnosti je možné získat i kvalitativně lepší realizaci požadované funkce či (ve srovnání s konvenčními řešeními) efektivnější realizaci více než jedné funkce. Je také zřejmě možné objevit takové aplikace, kde díky možnostem plynoucím z ambipolarity je možné dosáhnout realizací, které dříve nebyly zajímavé. Cílem práce je zkoumat současné využití ambipolárních tranzistorů v číslicových obvodech, realizujících logické funkce a zejména s využitím ambipolárních tranzistorů připravených na spolupracujících pracovištích hledat způsoby návrhu logických obvodů a aplikace logických obvodů s ambipolárními tranzistory, u nichž je možné díky využití ambipolárního chování základních prvků získat výhodu (úspora plochy, spotřeby, času) oproti současným nejlepším řešením.
Školitel: Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA
MAQL is a proprietary analytical query language developed at GoodData. This topic is about bringing an ability of reports creation for larger audience, especially for business people who do not have opportunity to learn any special syntax but expect natural language querying. The goal of the thesis is to develop an automatic translator from a subset of human language to MAQL or another suitable abstract representation.
Cílem práce je detekce a lokalizace (živých) osob za překážkami. Postup práce bude následující:
Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.
Cílem práce je zkoumat problémy detekce útoků na počítačové systémy a automatické zpracování škodlivých programů (malware). Práce by měla být motivována snahou navrhnout nové přístupy pro detekci a automatické zpracování škodlivého software. Součástí řešení bude:
Práce je zaměřena do oblasti bezpečnosti počítačových sítí, kde rostoucí množství sledovaných informací vyžaduje tvorbu nových či modifikaci stávajících přístupů pro analýzu sledovaných informaci především s využitím distribuovaného zpracování a využití vybraných přístupů z oblasti zpracování velkých dat (big data). Předpokládá se, že distribuované zpracování přinese možnost detekce anomálií a útoků, které by nebylo možné kvůli nedostatku výpočetní kapacity odhalit. Disertace se zaměří na optimalizaci distribuovaných algoritmů, robustnost těchto algoritmů a návrh nových algoritmů. Kritérii při návrhu bude rychlost a přesnost detekce, výpočetní náročnost, robustnost vůči výpadkům.
Školitel: Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D.
Současné verze algoritmů pro dolování informací v řeči dovolují úspěšné nasazení na signálech získaných pomocí close-talk" mikrofonů. Cílem tohoto tématu je je zvýšit úspěšnost dolování v řeči pořízené vzdálenými mikrofony v reálném prostředí se šumem a reverberací pomocí vzdálených mikrofonů a mikrofonních polí. Téma souvisí s projektem MV DRAPAK.
Školitel: Černocký Jan, prof. Dr. Ing.
Cílem disertační práce je rozvinout existující přístupy pro tvorbu a adaptaci 3D mapy okolního prostředí v dynamických scénách, zejména pro robotické aplikace.
Problematika identifikace a extrakce konkrétních informací z dokumentů na WWW je již delší dobu předmětem intenzivního výzkumu. Mezi základní překážky, které je třeba překonat, patří nedostatečná strukturovanost HTML dokumentů a absence metainformací (anotací) využitelných pro rozpoznání významu jednotlivých částí obsahu. Tyto chybějící informace jsou proto nahrazovány analýzou různých aspektů webových dokumentů, zejména následujících:
Nedílnou součástí je rovněž experimentální implementace navržených metod s využitím existujících nástrojů a experimentální ověření na reálných dokumentech dostupných na WWW.
Školitel-specialista (konzultant): Ing. Radek Burget, Ph.D.
Školitel: Zendulka Jaroslav, doc. Ing., CSc.
Cílem disertační práce je výzkum v oblasti extrakce informací z textu se zaměřením na metody strojového učení aplikovatelné v této oblasti. Součástí bude i realizace extrakčního systému, který bude možné využít pro zpracování rozsáhlých webových dat, získaných např. v projektu CommonCrawl.
Školitel: Smrž Pavel, doc. RNDr., Ph.D.
Formální přístupy, a to zejména ty založené na řešení SAT problému, jsou v evolučních algoritmech používány řadu let, např. pro rozhodnutí, zda kandidátní řešení splňuje omezující podmínky či nikoliv. V poslední době bylo ukázáno, že s využitím moderních SAT, BDD a jiných solverů je rovněž možné výrazně urychlit dobu ohodnocení kandidátního řešení a tím vylepšit proces optimalizace zejména pro složité číslicové obvody. Cílem projektu je začlenit vybrané formální přístupy do procesu evolučního návrhu obvodů a na vybraných problémech ukázat, že jejich použití umožní evolučně navrhovat a optimalizovat složitější obvody nebo urychlit řešení jednodušších instancí problému. Kromě řešení problému funkční (částečné) ekvivalence bude výzkum zaměřen na způsoby reprezentace logických obvodů a účinné genetické operátory. Kvalita navržených algoritmů bude ověřena zejména při návrhu a optimalizaci kombinačních obvodů. Výzkum spadá to témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o formálních systémech distribuovaného výpočtu. Cílem je konstrukce a výzkum nových automatových a gramatických systémů, které adekvátním způsobem odrážejí potřeby moderních výpočetních metod založených na distribuci. Aplikace těchto systémů se budou soustředit na modelování a výzkum organismů v molekulární biologii a překladačích.
Školitel: Meduna Alexandr, prof. RNDr., CSc.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o systémech formálních modelů, zejména gramatik a automatů. Teoretickým cílem je konstrukce, modifikace a výzkum takovýchto systémů. Praktickým cílem je získat systémy vhodně adaptované pro potřeby výpočtu pováděných moderními počítači. Aplikace těchto systémů se budou soustředit na překlad jazyků, matematickou lingvistiku a bioinformatiku.
Jak asi víte, překladač se skládá z jazykově závislé analytické části(front-end), která produkuje zkontrolovanou vnitřní reprezentaci programu a následné generační části (back-end) generující výsledný objektový kód nebo jazyk assembleru.Metodika pro front-end je již z praktického hlediska léta vyřešena a učí se na úrovni bakalářského studia. Jsou k dispozici generátory analytické části překladu založené většinou LALR gramatikách, které bezkontextovou část analýzy vygenerují a kontextovou část je dle známé metodiky snadné vytvořit.Pro některé oblasti se navíc používá pouze jazyk C/C++, jehož front-end je volně dostupný. Při vhodně zvolené vnitřní reprezentaci je pak generátor front-endu závislý pouze na vstupním jazyce. Vhodné vnitřní reprezentace existují, např. definičním jazykem pro generátor je nejčastěji atributovaná bezkontextová gramatika.Skutečné současné praktické problémy leží v back-endu. Množství procesorových architektur je vysoké a navíc stále narůstá v souvislosti s mobily i jinými vestavěnými systémy, požadavky Internet of Things, lékařských zařízení, automobilů apod. Důvodem je kolize používání dostupných obecných procesorů s vyvinutými překladači a současně velkou spotřebou, které si uvedená zařízení nemohou dovolit z důvodů spotřeby, případně i ceny licencí. Počet a různorodost architektur procesorů tedy rychle narůstá. Bylo by vhodné mít k dispozici podobný generační prostředek jako má front-end i pro generování back-endu. Tím se velmi zeefektivní přenos aplikací zapsaných nejčastěji v jazyce C na nové processory. Je to poměrně nová oblast, která se v osnovách vysokých škol neučí (ani na FITu).Musíme mít:* vnitřní reprezentaci programů jako vstup překladu* jazyk pro definici procesoru jako vstup generátoru* vhodný modifikovatelný (rekonfigurovatelný) back-endJde tedy o to vygenerovat rychlý a efektivní překladač (postačující bude překladač jazyka C) pro různé architektury popsané definičním jazykem. Na co lze navázat:V rámci výzkumu skupiny Lissom vznikl rekonfigurovatelný překladač jazyka C, který je nyní součástí Codasip Studia firmy Codasip. Jsou tedy k dispozici zkušenosti s tímto výzkumem. Je jisté, že jde o výzkum na světové úrovni, který je prakticky žádán a není vyřešen (zkušenosti s provozem COdasip Studia). Jsou k dispozici definiční jazyky, mezijazyk i rekonfigurovatelný překladač jayzka C. Je k dispozici funkční generátor, avšak není jisté, zda je efektivní pro dostatečnou škálu architektur.Cílem práce je kritické zhodnocení současného stavu výzkumu i metod a návrh efektivní metodiky generování a generátoru.Možné konkrétnější zaměření:Vývoj optimalizovaného přenositelného rekonfigurovatelného překladače jazyka C/C++ pro VLIW procesorové architektury. Rekonfigurace bude probíhat na základě modelu VLIW procesoru v jazyka CodAL. Více informací ústně.Přehled možného zapojení do placených činností -základní stipendium doktorského studijního programu -odměny za řešení grantových projektů -národních -evropských -pracovní úvazek u smluvního partnera -souvisí s možností získání praxe Kontakty a informace Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. - hruska@fit.vutbr.cz
Disertační práce je zaměřena na získávání informací o uživatelem definované doméně, hlavních tématech výzkumu, projektech, časopisech, konferencích a týmech a presentace těchto znalostí ve formě automaticky udržovaného webového portálu, který bude možné díky personalizaci přizpůsobit individuálním požadavkům konkrétní osoby.
Téma disertační práce je zaměřeno na omezování síťového provozu (traffic shaping) ve vysokorychlostních sítích pro zadané síťové entity (IP adresy a síťové toky). V rámci práce budou zkoumány nové hardwarové architektury, které umožní efektivní rozdělení úlohy mezi hardwarové a softwarové prostředky tak, aby byl využit potenciál technologie FPGA a flexibilita softwarového zpracování. Předpokládá se využití charakteristických vlastností síťového provozu, zejména tzv. heavy-tail rozložení. Budou analyzovány požadavky na paměť připojenou k FPGA a procesoru s cílem navrhnout hardwarovou architekturu, která bude vyžadovat co nejmenší paměť připojenou k FPGA.
Tématem disertační práce bude výzkum problematiky získáváním znalostí z databází, který bude zaměřený na netradiční přístupy, především pak na aplikaci teorie hrubých množin při získávání asociačních pravidel. Postup práce by měl být následující:
Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.
Práce je zaměřena na problematiku modelování a syntézy hybridních výpočetních architektur. Jedná se o systémy, ve kterých jsou jednotlivé úlohy implementovány jako systémy na čipu (SoC, FPGA) pomocí univerzálních či specializovaných procesorů, IP jader a programovatelné logiky. Cílem je zvýšení produktivity při návrhu, optimalizace příkonu a spotřeby energie výsledného obvodu při zachování výkonnosti, případně zvýšení výsledné výkonnosti.
Hlavní cíl práce je hledání možností modelování hybridních architektur a jejich automatizované syntézy a dále pak vypracování metodiky jejich efektivní implementace.
Předpokládá se práce v jazycích C a VHDL, případně v jazycích vycházejících z notace jazyka C, které byly adaptovány pro popis HW (např. SystemC, SystemVerilog apod.). Výsledky práce budou demonstrovány na vhodné výpočetní platformě (např. ZYNQ firmy Xilinx) a aplikaci (např. analýza obrazu či číslicové zpracování signálů ze senzorických polí).
Existuje možnost zapojení se do práce na grantech s možností stipendia, případně i pracovního poměru.
Doktorand v prezenční formě studia bude zapojen do výuky podle potřeb ústavu a fakulty.
Školitel: Fučík Otto, doc. Dr. Ing.
Cílem této disertační práce je návrh autonomního zařízení, které bude snímat a proměřovat dutiny válcového průřezu. Na základě naměřených dat vytvoří počítačový model dutiny, ve kterém pak bude hledat poškozená či jinak problematická místa. Systém bude schopen na základě minulých měření predikovat vývoj tohoto místa v budoucnu, za stejných podmínek užívání zařízení obsahujícího měřenou dutinu válcového průřezu (např. hlaveň tanku či děla). Zařízení je k dispozici + lze osadit dalšími senzory dle požadavků. Výzkum může být rozdělen do následujících etap:
Současné systémy řízení inteligentních domů a domácí automatizace sice splňují základní požadavky na tyto systémy kladené, ale otázky flexibility, adaptace na měnící se podmínky a vyšší míry inteligence jsou stále velkou výzvou. Toto téma vyžaduje na začátku provést rešerši v současné době používaných přístupů a poté ve spolupráci se školitelem detailněji vymezit cíl.
Školitel: Janoušek Vladimír, doc. Ing., Ph.D.
Cílem je po prozkoumání současných možností programovat vestavěné systémy navrhnout, realizovat a prakticky ověřit možnost tvorby software pro vestavěné systémy s využitím vhodné modifikace objektově orientovaných Petriho sítí. Lze přitom navázat na existující prototypové řešení - PNVM (Petri net virtual machine) a PNOS (Peti net operating system), které nedávno vzniklo v rámci projektu IT4I.
éma je zaměřené na oblast klasifikace paketů ve vysokorychlostních sítích. Doktorand se zaměří na analýzu vlastností existujících algoritmů a bude zkoumat zejména možnosti redukce paměťové složitosti s cílem zajistit vysokou propustnost i pro velké množiny klasifikačních pravidel. Dále bude zaměřena pozornost na hledání efektivních hardwarových struktur, rozdělení úlohy klasifikace mezi hardwarové a softwarové prostředky.
Tématem disertační práce bude problematika konstruktivních neuronových sítí a jejich učení. Postup práce by měl být následujícící:
Tématem této práce je kooperativní chování více robotů směřující k dosažení určitého cíle. Tímto cílem může být například hledání narušitele ve známém prostředí, společná tvorba mapy neznámého prostředí, či přesun nákladu. Podstatou řešení bude na základě současných metod skupinového plánování a koordinace vyvinout a realizovat metodu použitelnou v reálném čase v robotických nebo multiagentních systémech. Metoda by měla být zaměřena na schopnosti skupiny přehodnocovat postup, pokud dojde k neočekávané změně prostředí a také na schopnost skupiny vyrovnat se se ztrátou části členů skupiny.
Jazyk P4 umožňuje definovat jednoduchým způsobem zpracování paketů v přepínačích, monitorovacích nebo bezpečnostních zařízeních na síti a to od vysoce výkonných ASIC systémů až po softwarová řešení.
Téma disertační práce je zaměřeno na návrh nových algoritmů pro mapování popisu v jazyku P4 do technologie FPGA. Cílem bude využít flexibility technologie FPGA, přizpůsobit hardwarovou architekturu požadovanému zpracování paketů a dosáhnout tak vysoké rychlosti zpracování při nízkých nárocích na hardwarové zdroje. Práce se zaměří zejména na realizaci různých typů vyhledávacích tabulek pro klasifikaci paketů (match/action tables).
Projekt se zabývá metrikami pro odhad vizuální kvality obrazu a videa. Cílem práce je výzkum nových metod, které by odstranily některé nedostatky existujících metrik zejména s ohledem na vlastnosti vizuálního vnímání člověka. V úvahu přicházejí např. problémy z oblasti vjemu HDR obrazu a využití přídavných informací (metadata, 3D, atd.) o testovaných scénách.
Školitel: Čadík Martin, doc. Ing., Ph.D.
Práce se bude zabývat problematikou testování bezpečnostních produktů založenou na pravidlach a metrikách. Pro existující sadu metrik bude vytvořena množina modelů, které budou popisovat množiny metrik. Modely budou podle charakteristiky vlastností metrik vyhodnoceny a výstupem tohoto hodnocení by měla být míra úspěšnosti detekce jednotlivých typů útoků Cílem je vytvoření systému, který na základě zadaných vstupních vlastností vytvoří množinu metrik s odpovídající charakteristikou (např. nejlepší míra detekce konkrétního typu útoku). Tato sada metrik by následne měla pokrývat i neznámé útoky tohoto typu nebo množiny.
Dosavadní výzkumy ukázaly, že mobilita individualní osoby není věc čistěn náhodná, ale vykazuje rysy časové i prostorové regularity, což znamená, že s určitou pravděpodobností se dá predikovat trajektorie pohybu osoby na základě typických vzorů cestování dané osoby. Pro určení těchto vzorů je možné využít data dostupná z mobilních aplikací (pozice GPS, logování z různých IP adres, apod.), ze sociálních sítí, či monitorováním datových toků. Cílem disertační práce je ukázat, jak data z výše uvedených zdrojů lze použít k vytváření vzoru cestování daného jednotlivce a jak využít tento vzor pro predikci trajektorie s cílem optimálního plánování trajektorie, varování před kritickými situacemi, řízení dopravní situace či v případě krizových situací (záplavy, požár, epidemie, dopravní nehoda, apod.). Téma je součástí projektu IGA Výzkum pokročilých metod ICT.
Školitel: Matoušek Petr, doc. Ing., Ph.D., M.A.
Předmětem doktorského studia bude výzkum v oblasti zlepšování kvality a redukci variability se zaměřením na statistické metody, které by bylo možné využít zejména v oblasti vývoje informačních systémů. Model systému kvality bude akceptovat moderní přístupy v této oblasti jakou je např. metodologie Six Sigma, použití grafických modelovacích nástrojů a bude akceptovat principy řízení kvality dané mezinárodními normami ISO. Dalším cílem výzkumné práce je nalezení teoretických konceptů, metod a nástrojů, jež by umožnily zdokonalování procesů řízení kvality vývoje produktů. Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.
Školitel: Kreslíková Jitka, doc. RNDr., CSc.
Na současné systémy jsou kladeny stále větší nároky nejen z hlediska flexibility a efektivity jejich běhu na moderních výpočetních platformách, ale také z hlediska jejich činnosti a služeb, které poskytují a způsobu jejich řízení. Cílem řešení tématu je zejména:
Implicitně se předpokládá orientace na číslicové elektronické systémy, nicméně téma je možno dále orientovat/specializovat, např. do oblastí systémů založených na procesorech a/nebo programovatelných zařízeních typu FPGA, zařízení rekonfigurovatelných za běhu, či elektro-mechanických (cyber-physical) systémů, spolehlivosti technického vybavení, základního programového vybavení (firmware), vrstvy operačního systému, aplikační vrstvy apod.
Školitel: Strnadel Josef, Ing., Ph.D.
Vytváření prostředí pro procesně orientovaný přístup vývoje softwarových produktů.
Protože workflow systémy jsou ve firemní oblasti využívané a pro některé podniky představují klíčový nástroj, je výstupem studia dobré praktické uplatnění doktoranda a to i během studia.
Výzkum se ubírá dvěma směry:
První možná oblast vychází z klasifikace existujících modelů workflow, jejich standardů a technik diskrétního modelování. Cílem je nalezení metody modelování workflow procesů s využitím moderních jazyků, případně s možností aplikace objektově orientovaného přístupu.
Dále možná formalizace této metody a její porovnání s existujícími standardy a systémy v oblasti popisu workflow procesů. Důraz také může být kladen na řešení problémů změn procesní definice za běhu.
V rámci řešeného tématu je možné se zapojit do vývoje reálného komerčního workflow systému.
Druhá oblast Business Process Intelligence se zaměřuje na detekci, analýzu a optimalizaci business procesů založené na datech z logovacích souborů. Tato analýza reprezentuje dosud chybějící spojení mezi klasickou analýzou business procesů a dolováním dat.
Business Process Intelligence umožňuje zefektivnění procesu jak v době návrhu, tak v době plánování, detekce, či operativního řízení. Výzkumný tým se zaměřuje primárně na tovární procesy, ale je možné se při výzkumu zabývat i administrativními procesy.
Tato dvě témata nejsou nutně rozdílná, existují i oblasti, kde se protínají - například v kombinaci s dolováním procesních modelů, kde existují různé přístupy - procedurální, systémy s omezením apod, kde je nutná znalost obou těchto směrů.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o metodách překladu programovacích jazyků a poznatků o systémech formálních modelů, zejména překladových gramatik a automatů. Cílem je konstrukce a výzkum metod překladů založených na takovýchto systémech a to tak, aby nové metody adekvátním způsobem odrážejí potřeby moderních kompilátorů. Aplikace těchto systémů se budou soustředit na překladače.
Profilovani provozu vychází ze sledování procesů běžících na daném síťovém zařízení a také probíhající komunikace na základě metadat o komunikaci, například metadat o síťových tocích. Pomoci monitorovani toku a sledovani bezicich procesu lze vytvarit profil daneho zarizeni, ktery obsahuje prehled komunikace zarizeni v pasivni stavu (bez aktivniho uzivatelskeho vstupu), behem bezneho provoz i behem zatizeni Profilovani systemu je dulezite zejmena proto, ze mnoho aplikaci komunikuje po siti bez vedomi uzivatele (synchronizace s daty v cloudu, synchronizace kalendare, kontrola prichozich emailovych zprav, nacitani aktualizaci). Znalost profilu systemu je nezbytna pro detekci botnetu, nakazeni virem ci pruniku utocnika do systemu. Soucasti výzkumu bude vytvoreni nástroje pro profilování komunikace pro různé platformy, sběr dat z vybranych typu zarizeni, hledani otisku chovani techto zarizeni (fingerprinting) v sitovem provozu pomoci klasterizace či automatické vytváření filtrovacích pravidel podle profilu komunikace. Téma je součástí projektu IGA Výzkum pokročilých metod ICT.
Cílem je vytvořit metodiku tvorby distribuovaných počítačových systémů, které jsou schopny řídit procesy v reálném prostředí, sestavovat a adaptovat plány a optimalizovat rozvrhy zdrojů v závislosti na měnících se podmínkách v reálném prostředí. Jako základní model budou použity dynamicky modifikovatelné vysokoúrovňové Petriho sítě a dynamický DEVS. Testovací aplikační doménou mohou být výrobní systémy, inteligentní budovy atd.
Návrh a realizace systémů odolných proti poruchám má za následek zvýšení plošné redundance (narůstá objem eletroniky), informační redundance (využití parity, ECC či jiného typu nadbytečné informace) nebo časové redundance (násobná realizace instrukcí). Toto téma zapadá tematicky do oblasti třetí, tzn. mezi metody, pro něž je charakteristický nárůst časové redundance. Techniky, které byly doposud využívány, se zaměřovaly především na posouzení instrukcí, které bylo nutno zdvojit - kriteriem byla jejich souvislost s konkrétní aplikací, která nesměla být ohrožena.
Cílem práce bude definování dalších kriterií, která budou rozhodovat o zdvojování instrukcí (např. rozsah hardware, který se podílí na realizaci instrukce/posloupnosti instrukcí, příkon při realizaci instrukce/posloupnosti instrukcí, doba provádění instrukce, typ instrukce). Na takto definovaných kriteriích bude vytvořena metodika pro výběr instrukcí tak, aby byla zajištěna požadovaná spolehlivost.
Tým zaměstnanců a doktorandů na ÚPSY dlouhodobě pracuje v oblasti návrhu systémů odolných proti poruchám. V minulém čtyřletém období jsme byli členy týmu, který řešil evropský projekt COST s názvem "Manufacturable and Dependable Multicore Architectures at Nanoscale". Nyní se připravuje další projekt. V období let 2011 - 2015 byla činnost týmu financována z projektu MŠMT s názvem "Metodiky pro návrh systémů odolných proti poruchám do rekonfigurovatelných architektur - vývoj, implementace, verifikace". O obdobný projekt budeme znova usilovat.
Školitel: Kotásek Zdeněk, doc. Ing., CSc.
Cílem práce je multispektrální analýza lidských tkání pro lékařské účely. Postup práce bude následující:
Vysokoúrovňové Petriho sítě jsou schopny využít principy logického a funkcionálního programování v kontextu vizuálního paralelního programování. Těchto vlastností lze výhodně využít jako prostředku pro modelování inteligentních agentů i agentní infrastruktury. Cílem práce je experimentální ověření použitelnosti tohoto přístupu v aplikacích, jako jsou řídicí systémy inteligentních budov apod.
Tato disertační práce se zaměřuje na návrh a implementaci nových algoritmů pro eliminaci vlivu dermatologických problémů na celkový proces rozpoznávání otisků prstů. Jednotlivé etapy práce by měly být následující:
Použití neuronových sítí pro hloubkové učení (deep learning) přispělo v posledních letech k výraznému posunu mnoha oblastí, které se opírají o strojové učení - rozpoznávání obrazu, analýza textu atd.Cílem disertační práce je rozvinout existující přístupy využívající obrovské kolekce neanotovaných dat pro naučení neuronových sítí tak, aby výstupy mezilehlé vrstvy bylo možné použít jako vektor příznaků. Součástí práce bude i aplikace zkoumaných metod v rámci evropských projektů, na jejichž řešení se školitel podílí.
Tématem disertační práce bude systemizace metod a prostředků pro obecné optimalizace (spojité i diskrétní). Postup práce by měl být následujícící:
Cílem práce je optimalizace využití stávající silniční sítě pomocí tzv. telematických inteligentních dopravních systémů (ITS). Tyto systémy využívají počítačové, komunikační a řídicí technologie pro monitorování, organizaci a řízení dopravy, informování, navigování řidičů atd. Úspěch ITS systémů v praxi významně závisí na dostupnosti včasných a přesných odhadů aktuálního a kvalitní predikci budoucího stavu dopravy. K tomuto účelu se práce zaměřuje na tvorbu dopravních modelů pro analýzu dopravních dat pořizovaných různými senzorickými sítěmi a technologiemi, a to jak historických, tak získávaných reálném čase. Dále se předpokládá využití pokročilých algoritmů umělé inteligence pro identifikaci kritických míst a lokálních extrémů v dopravě a predikci budoucího stavu dopravy. Testování se bude provádět na reálné silniční síti s využitím dopravních dat naměřených senzorickou sítí.
Cílem této disertační práce je návrh nových metod pro vysoce efektivní vstup a výstup paralelních simulačních algoritmů. Práce klade důraz na distribuci zátěže přes vícenásobné RAID pole, překrývání vstupu a výstupu s výpočtem, offloadování vstupu a výstupu na dedikované uzly, bufferování dat, apt.Výstupem práce bude technika, která na základně aktuálního vytížení výpočetního clusteru a požadavků simulace automaticky navrhne nejvhodnější strategii. Tohoto výsledku bude dosaženo pomocí online sběru a vyhodnocení výkonnostních metrik a technik umělé inteligence a strojového učení.
Školitel: Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D.
Předmětem práce je návrh shluků (clusters) obchodních modelů a/nebo jejich parametrů, které budou zachovávat předepsané požadavky na minimalizaci kumulativních rizik, vznikajících při alokaci portfolia s využitím těchto systémů na paralelních časových řadách finančního trhu. Cílem práce je splnění kritérií na linearitu křivky ekvity a minimalizace kumulativního rizika. Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.
MAQK je proprietární analytický dotazovací jazyk vyvinutý firmou GoodData. V analytických projektech se často nacházejí podobné metriky, či reporty vytvořené různými lidmi, nebo i dokonce jedním člověkem v dlouhém časovém rozpětí. Cíle je vytvořit heuristiky na detekci podobností a nabídnout uživateli existující metriku/report místo vytváření nové. Toto může pochopitelně vést na vytváření složitých výrazů pro metriky a jejich zjednodušování a detekci podobností, apod.
Běžné techniky řešení soustav diferenciálních rovnic provádí dekompozici problému pouze v prostoru, zatím co v čase jsou sekvenční. Toto omezení limituje škálování algoritmů. Reálně je možné se dostat na 100.000 výpočetních jader. Nastupující PetaScale systémy však budou mít miliony výpočetních jader. Proto vznikají nové techniky, které i za cenu zbytečné (redundantní) výpočetní práce, provádí dekompozici problému i podél časové osy. Tak to lze zajistit škálování i pro miliony výpočetních jednotek. Cílem práce je aplikace těchto, tzv. ParaREAL, technik na spektrální metody řešení diferenciálních rovnic, vyšetřování podmínek konvergence, škálovatelnosti a efektivity. Implementace, testování a ověřování bude probíhat na heterogenních architekturách (CPU + Intel Xeon Phi nebo NVIDIA GPU).
Mnoho vědeckých výpočtů a simulací lze rozdělit do fází, z nichž každá zkoumá daný problém na jiné úrovni detailů. Pokud nás zajímá například komplexní dynamika kapalin můžeme výpočet rozdělit na několik úrovní z nichž každá je popsána jiným modelem. Na nejnižší úrovní máme kvantové jevy, interakce jednotlivých atomů dané sloučení a její sbalení v prostoru. Na další úrovni můžeme zkoumat interakce jednotlivých molekul jako jsou vzájemné srážky či elektrické působení. Na další úrovni můžeme vyšetřovat makroskopické parametry (hustota, viskozita, atd.).
Jednotlivé modely mohou běžet sekvenčně či paralelně a vzájemně si předávat údaje (vystup kvantového modelu může být vstupem do molekulárního). Cílem této práce je navrhnout obecné rozhraní pro párování několika různých modelů tak, aby byla umožněna maximální paralelizace, redukována synchronizace a množství předávaných parametrů.
Tato práce se bude zabývat algoritmy pro plánování pohybu robota. Ty ale většinou neuvažují s věcmi jako je hmotnost a setrvačnost robota, případně pohybová omezení daná typem podvozku. Výsledkem práce by měl být algoritmus, který pro robota s konkrétním typem podvozku nalezne optimalizovanou cestu na základě výše uvedených kritérií a podle zadaných parametrů. Plánovací metoda by měla být schopna vyrovnat se s nečekanými událostmi během pohybu robota, tj. detekovat kolizi či změnu prostředí zásadní pro dokončení naplánovaného pohybu.
Předmětem studia budou algoritmy schopné vyhledávat podobné 3D modely v rozsáhlé databázi na základě tvaru a dalších vlastností. Práce se zaměří na výzkum a vývoj metod pro extrakci příznaků a popis vlastností 3D modelů a algoritmů pro efektivní vyhledávání v databázích 3D modelů. Dotaz do databáze může být vzorový 3D model, část modelu, případně jednoduchá ilustrace tvaru 3D modelu.Výsledkem práce by měly být postupy a algoritmy řešící představený problém a návrh a vývoj aplikačních demonstrátorů.
Téma je zaměřeno na algoritmy počítačové grafiky a obecně syntézy obrazu. Hlavním cílem je zkoumat algoritmy počítačové grafiky, související datové struktury, související otázky zpracování signálu a/nebo obrazu i související otázky získávání a zpracování 3D modelů tak, aby bylo lépe rozumět jejich vlastnostem a možnostem, algoritmy do hloubky analyzovat, zlepšovat a připravovat nové. Předpokládá se práce v jazyce C, C++, C#, assembleru, případě i jiných jazycích nebo i paralelních CPU jádrech x86/64, ARM, Xeon PHI, GPU apod. v OpenCL, CUDA, v FPGA ve VHDL, případně i jinak. Možné algoritmy zahrnují:
Použití mobilních zařízení pro přístup ke službám na Internetu stále roste. Většina aplikací pro mobilní zařízení vzniká narychlo, aby uspokojila poptávku uživatelů. S tím souvisí i chyby v návrhu aplikací, bezpečnosti a zajištění privátnosti dat uživatele. Architektura mobilních aplikací kombinuje přístup klient - server s přístupem sítí peer-to-peer známých na Internetu, přesto se způsob práce mobilních aplikací liší od aplikací na běžných počítačích. Téma disertační práce se týká vývojem a aplikací pokročilých metod pro monitorování mobilní komunikace a její analýzu za účelem účtování služeb, sledování výkonu a detekce bezpečnostních hrozeb. Pro detekci a monitorování provozu mobilních zařízení je vhodné využít techniky profilování chování zařízení z pohledu komunikace založené na sledování toků a komunikujících aplikací na zařízení. Z pohledu síťové komunikace je možné využít techniky otisku zařízení (fingerprinting) a strojového učení pro vytvoření databáze běžných zařízení. Z hlediska analýzy provozu je vhodné detekovat typy aplikací různými inteligentními metodami (SPID, pomocí vzorů, apod.).Student při řešení bude analyzovat vybrané mobilní aplikace, na kterých bude aplikovat vhodné metody pro detekci a monitorování. Cílem práce je definovat vzory typického chování s ohledem na dynamické chování a stanovit možnosti detekce bezpečnostních incidentů (útoky, viry, apod.) na základě těchto vzorů. Téma je součástí projektu IGA Výzkum pokročilých metod ICT.
Projekt se zabývá pokročilými metodami výpočetní fotografie. Cílem práce je výzkum nových metod pro výpočetní fotografii, což zahrnuje zejména softwarové řešení, které může být případně dále kombinováno s novou optikou a dalším hardware. Mezi oblasti výzkumu patří zpracování HDR obrazu a videa, převod barevného obrazu na černobílý, spektrální obraz, atd.
Praktické rozhodování u BDI systému je založeno na průběžném budování modelu záměrů agenta a následném provádění tohoto modelu. Původní výpočetní systém BDI agentů, systém AgentSpeak(L) nechával prostor pro další specifikaci některých výpočetních kroků, jakými jsou volba z více možných prostředků k dosažení cílů, volba záměrů k vykonání či volba substitucí při provádění formálních odvozování. Právě na hledání preferencí při výběru prostředků a záměrů se bude soustředit práce v rámci tohoto zadání. Výsledkem má být systém, jehož praktické rozhodování bude vykazovat vyšší míru racionality než vykazují v současnosti existující řešení BDI systémů.
Úkolem statistických jazykových modelů je pravděpodobnostně ohodnotit sekvence slov (věty) z určitého jazyka. Tyto modely mají uplatnění v mnoha aplikacích zpracování přirozeného jazyka jako je rozpoznávaní řeči nebo strojový překlad. Nejlepší výsledky v současné době poskytují jazykové modely založené na Rekurentních neuronových sítích. S novým vzestupem zajmu o umělé neuronové sítě v poslední dekádě se objevila spousta nových architektur a technik pro trénovaní rekurentních neuronových sítí. V rámci této práce budou prověřeny nejnovější modely, techniky a poznatky z oblasti rekurentních neuronových sítí s cílem jejich využití pro další podstatné zlepšení úspěšnosti statistického modelovaní jazyka.
Školitel: Burget Lukáš, doc. Ing., Ph.D.
Trendem posední doby při stavbě superpočítačových systémů je využití heterogenních architektur pro dosažení vysoké výkonnosti a současně nízkého příkonu. Typickým představitelem takového systému je Tsubane-II nebo Salomon, jenž obsahují mimo běžných vícejádrových procesorů i akcelerátory Intel Xeon Phi, nebo systémy jako je Titan jenž sází na grafické karty firmy NVIDIA.
Pokud chceme opravdu využít plný potenciál výpočetního systému je nutné úlohu rozdělit nejen na akcelerační karty, ale rovněž na procesorová jádra. Pokud bychom uvažovali systém Salomon umístěný v Ostravě, procesorová část představuje 1/3 výkonu, zatímco akcelerační karty 2/3.
Cílem práce je navrhnout novou metodiku automatizované rozdělení výpočtu (dekompozice) a vyvážení pracovní zátěže tak, aby byly využity všechny dostupné prostředky a minimalizována komunikace.
Na současné operační systémy (OS) jsou kladeny stále větší nároky nejen z hlediska flexibility a efektivity jejich běhu na moderních výpočetních platformách, ale také z hlediska spolehlivosti činnosti jejich jader a služeb, které poskytují aplikační vrstvě. Cílem řešení tématu je zejména:
Téma je možno orientovat různými směry, např. do oblasti nízkopříkonových aplikací/OS či aplikací/OS určených k běhu na vestavných platformách či na více jádrech. Z hlediska operačních systémů je možno stavět na škále "konvenčních" OS typu Unix, Linux, Android, Windows, iOS či specializovaných OS typu QNX, uC/OS-I(II, III), FreeRTOS, MQX apod.
Jak asi víte, překladač se skládá z jazykově závislé analytické části (front-end), která produkuje zkontrolovanou vnitřní reprezentaci programu a následné generační části (back-end) generující výsledný objektový kód nebo jazyk assembleru.Metodika pro front-end je již z praktického hlediska léta vyřešena a učí se na úrovni bakalářského studia. Jsou k dispozici generátory analytické části překladu založené většinou LALR gramatikách, které bezkontextovou část analýzy vygenerují a kontextovou část je dle známé metodiky snadné vytvořit.Pro některé oblasti se navíc používá pouze jazyk C/C++, jehož front-end je volně dostupný. Při vhodně zvolené vnitřní reprezentaci je pak generátor front-endu závislý pouze na vstupním jazyce. Vhodné vnitřní reprezentace existují, např. definičním jazykem pro generátor je nejčastěji atributovaná bezkontextová gramatika.Skutečné současné praktické problémy leží v back-endu. Množství procesorových architektur je vysoké a navíc stále narůstá v souvislosti s mobily i jinými vestavěnými systémy, požadavky Internet of Things, lékařských zařízení, automobilů apod. Důvodem je kolize používání dostupných obecných procesorů s vyvinutými překladači a současně velkou spotřebou, které si uvedená zařízení nemohou dovolit z důvodů spotřeby, případně i ceny licencí.Je to poměrně nová oblast, která se v osnovách vysokých škol neučí (ani na FITu). V back-endu probíhá během překladu statická analýza, která umožňuje na základě informací dostupných během překladu generovat v daný okamžik optimální kód. To však u některých architektur nemusí stačit. Zejména v případech, kdy počet aplikačních programů je omezen (častý případ u mnoha procesorů) je třeba pro analýzu překladu užít i data získaná po spuštění programu (profil).Cílem práce je výzkum a vývoj profilem řízených optimalizací v překladači jazyků C a C++. Statické analýzy v překladačích nejsou schopné dodat optimalizačním modulům dostatečně přesnou informaci o programu a právě využití profilu umožňuje značně vylepšit kvalitu generovaného kódu. Na co lze navázat:V rámci výzkumu skupiny Lissom vznikl rekonfigurovatelný překladač jazyka C, který je nyní součástí Codasip Studia firmy Codasip. Jsou tedy k dispozici zkušenosti s tímto výzkumem. Je jisté, že jde o výzkum na světové úrovni, který je prakticky žádán a není vyřešen (zkušenosti s provozem Codasip Studia). Jsou k dispozici definiční jazyky, mezijazyk i rekonfigurovatelný překladač jayzka C. Je k dispozici funkční generátor, avšak není jisté, zda je efektivní pro dostatečnou škálu architektur.Více informací po osobní schůzce.Kontakty a informace-Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. - hruska@fit.vutbr.czPřehled možného zapojení do placených činností-základní stipendium doktorského studijního programu-odměny za řešení grantových projektů-národních-evropských-pracovní úvazek u smluvního partnera -souvisí s možností získání praxe
V současné době se v oblasti SDN zájem zaměřuje na protokol a architekturu OpenFlow, který umožňuje řídit síť složenou z OpenFlow switchů pomocí OpenFlow kontroléru. V poslední době vzniklo několik návrhů programovacích jazyků pro OpenFlow kontroléry, například Nettle, Frenetic, či Procera. Nicéméně v této oblasti stále zůstává řada nevyřešených problémů:
Školitel: Švéda Miroslav, prof. Ing., CSc.
Výstavba senzorických systémů souvisí s výstavbou distribuovaných systémů s vysokou granularitou. Pro podporu jejich správného fungování lze použít metod využívající modelováni a prototypování takových systémů. Pro svoji požadovanou schopnost pohotově a samostatně reagovat na změny snímaných veličin z prostředí, mají senzorové systémy společné rysy s multiagentními systémy. Podstatou práce bude nalézt metodiku pro výstavbu prototypů senzorických systémů s tím, že tyto prototypy budou obsahovat agentní prvky, které budou schopny v rámci sytému sdílet získaná data, provádět jejich agregaci a fúzi, vyhodnocovat je a provádět kolektivní rozhodování. Tyto multiagentní systémy budou tvořeny s využitím stávajících simulačních technik a nástrojů, jako jsou nástroje T-Mass, PN-Agent a další.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o regulovaných formálních modelech, zejména automatů a gramatik. Cílem je konstrukce a výzkum nových regulovaných automatů a gramatik, které adekvátním způsobem odrážejí potřeby moderních výpočetních metod založených na distribuci, kooperaci a regulaci. Kanonické a redukované verze těchto modelů budou centrem tohoto studia. Aplikace těchto systémů se budou soustředit na modelování a výzkum organismů v molekulární biologii a genetice.
Cílem práce je rekonstrukce poničených povrchů CD/DVD/BR/HDD, sestávající z:
Servisní robotika, jejíž cílem je vytvořit plně nebo částečně autonomní systémy schopné pomáhat lidem v domácnosti, v nemocnicích, na pracovišti apod. s činnostmi, které jsou pro ně obtížné, je jednou z nejrychleji se rozvíjejících oblastí současného výzkumu a vývoje samočinných systémů.Cílem disertační práce je výzkum a vývoj vybraných metod pro inteligentní analýzu obrazu, zpracování získané informace, extrakce znalostí pro rozhodnutí o dalších krocích, vyvozování, řízení, případně i spolupráce s dalšími agenty. Práce budou navázany na mezinárodní projekty, na jijichž řešení se školitel podílí.
Cílem práce je vyhledávat a vytvářet algoritmy, které umožní v reálném čase provozovat rozšířenou realitu na mobilních (ultramobilních) zařízeních. Jedná se především o algoritmy určení/sledování pozice mobilního zařízení v prostoru pomocí počítačového vidění a využitím vestavěných senzorů mobilního zařízení. Dále se práce zaměří na algoritmy zobrazování virtuálních prvků do reálné scény a na aplikace rozšířené reality na mobilním zařízení.
Cílem práce bude vytvoření co nejpřesnějšího modelu kvadrokoptéry a následná tvorba a testování algoritmů řízení letu kvadrokoptéry. Jedním z podcílů práce bude vytvořit platformu pro testování řídicích algoritmů pro vysoce nelineární systémy. Dalším podcílem bude vybavit reálnou kvadrokoptéru takovými senzory, které umožní její bezpečný let ve vnějším i vnitřním prostředí.Školitel - specialista: Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.
Práce je zaměřena na problematiku analýzy, optimalizace a predikce silniční dopravy s využitím simulace. Jedná se o výběr vhodných parametrů dopravního proudu na jednotlivých segmentech dopravní sítě a dopravy jako celku a jejich vyhodnocení. Dále pak o návrh a realizaci simulátoru (mikrosimulační, agentní atd.), který bude možno efektivně implementovat na vhodných výpočetních platformách.
Předpokládá se využití simulace v praxi pro identifikaci kritických míst a lokálních extrémů v dopravě. Testování simulačním modelu se bude provádět na reálné silniční síti s využitím dopravních dat naměřených senzorickou sítí.
Projekt se zaměřuje na zkoumání metod pro sledování více objektů v prostředí snímané více senzory (zejména kamerami). Možné směry výzkumu jsou např.:
Možnosti dynamické rekonfigurace FPGA nabízí nové alternativy konstrukce elektronických systémů se zvýšenou spolehlivostí. Lze ji např. použít pro jednoduché zotavení po vzniku chyb v konfigurační paměti FPGA. Existence FPGA poskytuje také nové možnosti v konstrukci systémů odolných proti poruchám. V souvislosti s budováním systémů odolných proti poruchám je důležité zabývat se spolehlivostními modely těchto architektur, které díky možnostem FPGA mohou potenciálně mít specifické vlastnosti.
Práce na tématu disertační práce bude představovat tyto činnosti:
Zabývat se obecnými principy metod pro návrh a implementaci systémů odolných proti poruchám.
Zaměřit se na principy metod pro návrh a implementaci systémů odolných proti poruchám do rekonfigurovatelných architektur.
Zaměřit se na architektury založené na použití kontrolního obvodu pro kontrolu správné funkce navrženého funkčního obvodu různé úrovně (procesor, řadič, ALU, čítač, dekodér).
Zabývat se úvahami, jejímž výsledkem bude rozhodnutí o granularitě problému (jak velké celky budou kontrolovány s využitím kontrolního obvodu).
Zaměřit se na principy návrhu systémů odolných proti poruchám založené na využití architektur TMR a duplex. Analyzovat jaký vliv na celkovou spolehlivost má to, pokud podpůrné obvody (voter, srovnávací obvod) konstruujeme jako odolné proti poruchám či nikoliv. Analyzovat další aspekty a dopady využití těchto technik (spotřeba zdrojů FPGA, odběr ze zdroje, ap.)
Analyzovat existující spolehlivostní modely, výše uvedené body spojit s návrhem vhodného spolehlivostního modelu.
Analýzu spolehlivosti automatizovat.
Předmětem studia budou algoritmy schopné rozšířit kognitivní vlastnosti robotických systémů s využitím dat ze statických senzorů rozmístěných v prostředí a informací extrahovaných z takto pořízených dat.
Statická analýza postavená na formálních základech je moderním a rychle se rozvíjejícím přístupem k ověřování korektnosti počítačových systémů, resp. pro vyhledávání chyb v nich. Existuje a dále se rozvíjí mnoho přístupů k takové analýze či verifikaci: analýza toku dat, pokročilé typové analýzy, abstraktní interpretace, model checking apod. Značná pozornost je těmto přístupům věnována nejen v akademické oblasti, ale také řadou špičkových velkých průmyslových společností (např. IBM, Microsoft, Google, NEC, Red Hat, Facebook, Amazon apod.) i nově vznikajících spin-off firem (např. Coverity, GrammaTech, MathWorks/AbsInt, Monoidics apod.). Přes tento zájem univerzit i průmyslových společností je však v oblasti statické analýzy stále zapotřebí vyřešit celou řadu teoretických i praktických problémů. Předmětem disertační práce bude konkrétně rozvoj současného stavu v oblasti statické analýzy zaměřené na programy se složitými řídicími a/nebo datovými strukturami.Práce bude řešena ve spolupráci s týmem VeriFIT zabývajícím se na FIT VUT automatizovanou analýzou a verifikací, zejména pak dr. L. Holíkem, dr. A. Rogalewiczem, dr. O. Lengálem, dr. P. Peringerem, Ing. T. Fiedorem, Ing. M. Hruškou. Je zde rovněž možnost úzké spolupráce s různými zahraničními partnery VeriFIT: Uppsala University, Švédsko (prof. P.A. Abdulla, prof. B. Jonsson); Verimag, Grenoble, Francie (dr. R. Iosif), LIAFA, Paříž, Francie (prof. A. Bouajjani), Academia Sinica (prof. Y.-F. Chen), TU Keiserslautern, Německo (prof. R. Meyer) či TU Vídeň, Rakousko (prof. H. Veith). Téma je zajímavé také z pohledu spolupráce s průmyslovými společnostmi, jako jsou Red Hat či Honeywell.V oblasti statické analýzy programů dosáhla skupina VeriFIT mnoha originálních výsledků publikovaných na špičkových konferencích (např. v oblasti analýzy programů s dynamickými datovými strukturami, parametrickými datovými strukturami, či parametrickým počtem procesů). Řada z dosažených výsledků byla implementována v nástrojích (např. Predator či Forester), které získaly řadu ocenění např. na mezinárodní soutěži ve verifikaci software SV-COMP. Konkrétní výzkum v rámci tématu se zaměří na další významné zdokonalení metod, na nichž tyto nástroje stojí, ať už se jedná o techniky založené na automatech, logikách či grafech. Cílem bude mimo jiné umožnit verifikaci fragmentů programů bez nutnosti implementovat jejich okolí, verifikovat programy s více zdroji neomezenosti (např. paralelní programy s dynamickými datovými strukturami), zvládnout analýzu paralelních programů využívajících moderní synchronizační technologie (bezzámkové struktury, RCU, Spark apod.), umožnit převod programů se složitými datovými strukturami implementovanými pomocí nízkoúrovňových operací na programy s kontejnery, umožnit analýzu programů s mnoha různými typy dat apod.
Syntéza programů a výpočetních modelů patří mezi moderní a rychle se rozvíjející oblast formálních metod. Cílem syntézy je automatizované nalezení programu či matematického modelu, který splňuje požadované chování specifikované vhodným způsobem. Výzkumu efektivních metod syntézy je v současnosti věnována značná pozornost v oblastech formální verifikace, návrhu a implementace programovacích jazyků, umělé inteligence a systémové biologie, o čemž svědčí zaměření řady špičkových konferencí (např. CAV, POPL, PLDI či CMSB). Syntézou programů a modelů se rovněž zabývá řada velkých projektů na špičkových universitách a výzkumných institucích (např. Berkeley University či Microsoft Research). Předmětem disertační práce bude zejména návrh metod pro syntézu stochastických modelů, které poskytují vhodnou abstrakci při návrhu a analýze počítačových systémů a komunikačních protokolů. Stochastické modely se rovněž často používají pro popis a analýzu řady biochemických procesů. Konkrétní výzkum v rámci tématu se zaměří na syntézu pomocí skeče, převod problému syntézy na řešení instancí SAT/SMT problémů a evoluci programů/modelů pomocí genetického programování. Tyto techniky byly úspěšně použity při syntéze deterministických programů/modelů, ale jejich efektivní aplikace na syntézu stochastických modelů vyžaduje řešení celé řady teoretických i praktických problémů, spojených zejména s nutností syntetizovat kinetické parametry modelů a s výpočetně náročnějšími metodami dovolujícími ohodnotit kvalitu kandidátních modelů. Klíčovou vlastností navrhovaných metod je, vzhledem k velikosti programu/modelu a vzhledem ke složitosti specifikace jeho chování, jejich škálovatelnost. Proto bude předmětem disertační práce rovněž výzkum efektivních metod pro kvantitativní analýzu zahrnující abstrakci a agregaci stochastických modelů, časovou separaci přechodů či návrh efektivních metod pro hodnocení kandidátních řešení. Součástí výzkumu bude také možnost přibližného a/nebo masivně paralelního řešení uvedených problémů. Práce bude řešena ve spolupráci s týmem VeriFIT (zejména s dr. M. Češkou jr. v roli školitele specialisty), který se zabývá automatizovanou analýzou a verifikací počítačových systémů, jež je jedním z přirozených předstupňů pro automatickou syntézu, a rovněž se skupinou prof. L. Sekaniny, který se zabývá evolučními algoritmy a genetickým programováním. Tyto výzkumné týmy dosáhly mnoha originálních výsledků v oblasti různých aplikací formální technik (jež mohou být použity jako výhodný startovací bod pro vývoj nových technik hodnocení kandidátních řešení) i v oblasti evolučního řešení problémů. Dále se počítá s úzkou spoluprací se skupinou prof. M. Kwiatkowské z Oxford University, jež patří mezi nejlepší vědecké týmy v dané oblasti. Publikace související s tématem:
Toto téma zapadá tematicky do oblasti, která se souhrnně označuje termínem návrh systémů odolných proti poruchám". V dnešní době jsou systémy odolné proti poruchám implementovány nejčastěji do komponent FPGA (Field Programmable Gate Arrays). Důvodem využívání této technologie je možnost rekonfigurace komponenty po vzniku poruchy tak, že původní funkce je opět plněna. Proto systémy odolné proti poruchám implementované do FPGA najdeme dnes velmi často v kosmických lodích a letadlech.
Součástí implementace systému odolného proti poruchám do FPGA je nutně řadič dynamické rekonfigurace. Ten zajišťuje obnovení funkce systému po vzniku a rozpoznání poruchy. Existují přitom různé možnosti jeho konstrukce, jimi se bude doktorand zabývat. První možnost je postavena na tom, že řadič je součástí komponenty FPGA, v níž je naimplementována vlastní funkce odolná proti poruchám. Zde hraje důležitou roli to, jak rozsáhlé zdroje v FPGA jsou pro zajištění funkcí řadiče potřebné, spolu s požadavky na příkon řadiče rekonfigurace, což souvisí s jeho konstrukcí. Dalším posuzovaným aspektem je to, zda bude rekonfigurace prováděna periodicky (a tudíž preventivně), či pouze při rozpoznání poruchy. Stejně tak je důležité, jak velké celky budou rekonfigurovány, což je úvaha, která spadá do etapy návrhu komponenty navržené jako odolná proti poruchám.
Jiná možnost, jak implementovat řadič rekonfigurace, je vně systému odolného proti poruchám (tj. vně prvku rekonfigurovaného v případě vzniku poruchy). Důležitou okolností je také to, zda samotný řadič rekonfigurace bude navržen a implementován tak, že bude odolný proti poruchám, což pochopitelně klade další požadavky na zdroje v FPGA a potřebný příkon. Jinou alternativou je možnost řídit rekonfiguraci programově. Každá tato alternativa má kromě již zmíněných dopadů vliv na rychlost provádění rekonfigurace.
Konstrukce řadiče rekonfigurace má tedy řadu možností. Cílem disertační práce bude tyto možnosti analyzovat, navrhnout kriteria a metodiku jejich vyhodnocení pro konkrétní aplikaci, tyto řadiče implementovat těmito různými způsoby.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o moderních formálních modelech, které se používají v teorii jazyků. Teoretický výzkum těchto modelů bude diskutovat užitečné transformace těchto modelů, jako např. eliminace vymazávajících pravidel či redukce velikosti jejich komponent. Výzkum aplikací takto transformovaných modelů se bude soustředit na oblasti informatiky související s překladači, matematickou lingvistikou a molekulární biologií.
Tématem disertační práce bude problematika Bayesovských sítí. Postup práce by měl být následující:
Jedná se o projekt zaměřený na tvorbu uživatelských rozhraní založených na bezkontaktních technologiích, jako jsou například kamerou zjišťované pohyby těla, nebo technologie typu "Leap motion", "Kinect" a podobné. Alternativně je možno se zabývat i dalšími aspekty interakce. Je možno se orientovat například na jeden z následujíccíh užších problémů:
Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově přijatých evropských projektech FP7 ARTEMIS a/nebo TAČR (možnost stipendia či pracovního poměru).
Projekt se zabývá lokalizací kamery v interiéru pomocí metod počítačového vidění a počítačové grafiky. Cílem je zkoumat metody pro registraci obrazu do 3D modelu scény, které by následně vedly k návrhu a vývoji lokalizačních systémů. Takové systémy by umožňovaly např. navigaci v budovách pouze s pomocí kamery.
Na současné systémy jsou kladeny stále větší nároky nejen z hlediska flexibility a efektivity jejich běhu na moderních výpočetních platformách, ale také z hlediska jejich činnosti a služeb, které poskytují, analýzy jejich vlastností a způsobu jejich řízení. Cílem řešení tématu je zejména:
Implicitně se předpokládá orientace na číslicové elektronické systémy, nicméně téma je možno dále orientovat/specializovat, např. do oblastí řízení příkonu/teploty základních číslicových či analogových elektronických prvků, systémů popsaných na úrovni meziregistrových přenosů (RTL), systémů založených na procesorech a/nebo programovatelných zařízeních typu FPGA, vícejádrových či specializovaných procesorech, zařízení rekonfigurovatelných za běhu či návrhu mechanismů uživatelského/autonomního řízení příkonu či teploty z úrovně technického vybavení, operačního systému či aplikační vrstvy.
Moderní GPU nabízejí možnosti zásadního zrychlení výpočtů pomocí jejich paralelizace. Grafické karty Nvidia řady 8xxx a architektura CUDA navíc přinášejí relativní nezávislost na použití v čistě grafických úlohách. Mluví se o tzv. GPGPU (General Purpose GPU).Cílem disertační práce je výzkum možností paralelizace výpočetně náročných úloh, které je možné převést na GPU. V rámci řešení by měla vzniknout obecná metodika umožňující odhad možného zrychlení výpočtu, případně charakterizující rozsah omezení daných použitou architekturou GPU. Výsledky budou demonstrovány na vybraných problémech zahrnujících časově náročné výpočty.
Řešení tohoto projektu je založeno na rostoucím významu inteligentních budov a potřebnosti komunikační infrastruktury pro jednotlivé komponenty inteligentních autonomních systémů v budovách. Při výzkumu tématu bude především kladena pozornost na bezdrátové sítě pro komunikaci. Odolnost a bezpečnost těchto sítí jak proti náhodných výpadkům, tak proti úmyslným útokům je nepřehlédnutelným požadavkem při využívání inteligentních budov. Řešení by se mělo soustředit jak na studium a návrh odolných sítí, tak i kvantifikaci odolnosti a analýzu možných následků různých nehod, nebo útoků.
Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.