Detail oboru

Výpočetní technika a informatika

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


  • Absolvent doktorského studia je schopen samostatné vědecké, výzkumné a řídicí práce v oblasti informatiky, výpočetní techniky a informačních technologií. Je připraven řešit náročné koncepční, výzkumné a vývojové problémy. V praxi je schopen samostatně vést výzkum, vývoj a výrobu v oblasti moderních informačních technologií.
  • Nachází uplatnění jako tvůrčí pracovník na špičkových vědeckovýzkumných pracovištích, jako vedoucí výzkumných a vývojových týmů a též ve vědecké a pedagogické práci na vysokých školách. Absolventi tohoto programu se mohou také uplatnit při obsazování vyšších funkčních pozic v některých větších institucích a firmách, kde je vyžadována schopnost samostatně tvořivě pracovat, analyzovat složité problémy a navrhovat a realizovat nová, originální řešení.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Pokročilé metody zpracování obrazu pro rozsáhlé letecké snímky

    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.

  2. Adaptivní rekonfigurovatelné systémy na čipu pro potřeby kryptografie

    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.

  3. Algoritmy zpracování obrazu a videa

    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:

    • rozpoznávání obsahu scény, dějů a obecně sémantiky videosekvencí,
    • klasifikace videosekvencí prostřednictvím například hlubokých konvolučních neuronových sítí nebo, space-time příznaků,
    • sledování objektů (tracking) ve videu moderními metodami (například TLD, particle tracking apod.),
    • měření podobnosti videa a jeho obsahu, například prostřednictvím vzájemné informace, analýzy sémantiky a podobných přístupů,
    • nové algoritmy zpracování videa a vhodné například pro mobilní techniku a/nebo embedded systémy,
    • algoritmy komprese videa a analýzy prostřednictvím frekvenční či vlnkové a transformace, nebo obdobnými postupy...

    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.

  4. Analýza a optimalizace podnikových procesů

    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.

  5. Analýza bezpečnosti anonymizačních sítí

    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:

    • Prostudování teorie anonymizačních systémů, jejich vlastností a možností provedení útoků.
    • Odzkoušení základních typů útoků.
    • Navržení nového způsobu ochrany.
    • Experimenty, zhodnocení výsledků a návrh směru dalšího výzkumu.

    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.

    Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.

  6. Analýza útoků na bezdrátové sítě

    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:

    • Prostudování teorie bezdrátových sítí, jejich vlastností a možností provedení útoků.
    • Odzkoušení základních typů útoků.
    • Navržení nového způsobu ochrany.
    • Experimenty, zhodnocení výsledků a návrh směru dalšího výzkumu.

    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.

    Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.

  7. Analýza výskytu a pohybu postav ve videu

    • Výzkum a vývoj algoritmů počítačového vidění.
    • Zaměření na video z dohledových kamer v interiérech a exteriérech.
    • Výzkum algoritmů s minimálním (žádným) uživatelským vstupem.
    • Implementace experimentálních prototypů.
    • Návrh a vývoj aplikačních demonstrátorů.

    Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.

  8. Automatická analýza a zvyšování kvality obrazů

    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:

    • analýza obsahu obrazu pomocí detekce a klasifikace specifických objektů nebo typu scény,
    • automatická segmentace zájmových částí obrazu,
    • barevná korekce a stylové tónování,
    • zvyšování kvality obrazu (ostrosti, kontrastu).
    Zkoumané metody mohou být dále rozvíjeny se zaměřením na analýzu a automatické zkvalitňování grafických prezentací, videí apod.

    Školitel: Beran Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.

  9. Automatické plánování údržby ve ŠKODA AUTO

    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.

    • Využití dostupných SW prostředí a systému ve ŠKODA AUTO pro řízení údržby hmotného majetku
    • Vznik nástroje pro efektivní využití hmotného majetku, personálních a výrobních kapacit za dodržení ekonomické rentability
    • Nalezení správných algoritmů v plánovacím procesu údržbářských výkonů s cílem jednoduchého a efektivního řízení údržby včetně potřebných kontrolních mechanismů a řízení rizik spojených s provozem strojů a zařízení
    • Zpracování pravidel a postupů pro stanovení rozsahu a četnosti provedení údržby HM s cílem udržení a / nebo zvýšení technické spolehlivosti a dodržením ekonomické rentability HM v průběhu jeho životního cyklu

    Vypsáno ve spolupráci se společností ŠKODA AUTO, možnost získat grant.
    Vstupem budou interní materiály.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  10. Automatizovaná dynamická analýza, inteligentní testování a řízení kvality software

    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.

    Práce bude řešena ve spolupráci s týmem VeriFIT zabývajícím se na FIT VUT testováním a dynamickou analýzou software, zejména dr. A. Smrčkou, dr. B. Křenou, Ing. J. Fiedorem, Mgr. H. Pluháčkovou či také Ing. P. Mullerem ze společnosti Red Hat Czech a Ing. L. Charvátem z firmy Honeywell. V případě zodpovědného přístupu a kvalitních výsledků je zde možnost zapojení do grantových projektů (včetně mezinárodních). Je zde rovněž možnost úzké spolupráce s různými partnery FIT, a to jak již míněnou společností Red Hat a její laboratoří na FIT VUT v Brně či firmou Honeywell, tak také zahraničními partnery VeriFIT: dr. Shmuel Ur (Shmuel Ur Innovations, Izrael), dr. Eitan Farchi (IBM Haifa Reasearch Lab, Izrael), dr. Joao Lourenco (Universidade Nova de Lisboa, Portugalsko) či prof. Mauro Pezze (University of Milano Bicocca, Itálie a University of Lugano, Švýcarsko).

    Školitel: Vojnar Tomáš, prof. Ing., Ph.D.

  11. Automatizovaná tvorba kontextových gramatik

    • Studujte různé varianty kontextových gramatik, zejména s ohledem na využití při analýze formálních jazyků.
    • Studium automatické dedukce/tvorby gramatik či znalostí různých tříd - zaměření na kontextové vazby.
    • Návrh formálního postupu pro plně automatický, nebo asistovaný návrh kontextového popisu plochých či anotovaných vět formálního jazyka.
    • Implementace funkčního vzorku na základě vzorků z malware, nebo programovacích jazyků.
    • Možnost zapojení se v grantech na analýzu malware.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  12. Autonomní inteligentní systémy řízené modely

    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.

  13. Autotuning

    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

    Školitel: Hruška Tomáš, prof. Ing., CSc.

  14. Číslicové obvody využívající ambipolarity prvků

    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

  15. Definice reportů v přirozeném jazyku

    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.

    • Study principles of compilers design and natural language processing
    • Define subset of English language for reports querying
    • Design formal methods and model for language processing and translation to MAQL or a querytree representation
    • Implement designed language translator
    • Discuss its limitations and performance
    Related Publications:
    • 2005 Meduna, Automata and Languages: Theory and Applications , London: Springer Verlag, 2005. ISBN 1852330740.
    • 1986 Aho, Sethi, Ullman, Compilers: Principles, Techniques, and Tools , AddisonWesley, 1986. ISBN 0201100886
    Note : Thesis assignment is created in cooperation with GoodData and FIT.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  16. Detekce a lokalizace (živých) osob za překážkami

    Cílem práce je detekce a lokalizace (živých) osob za překážkami. Postup práce bude následující:

    • Seznámení se s detekcí osob na základě vitálních funkcí člověka, jejich kategorizace a nalezení různých typů překážek, vč. uvedení možností pro detekci.
    • Návrh vhodného principu na hledání osob za překážkami (např. závaly či laviny), příp. s využitím bioradaru či georadaru.
    • Experimenty s bioradarem a georadarem, interpretace získaných dat.
    • Konstrukce a realizace navrženého řešení.
    • Provedení experimentů a shrnutí.
    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech. Zahraniční stáž je možná.
    Práce může navázat na projekt konstrukce robota pro hledání osob pod závaly a lavinami. K dispozici je robot k tomuto účelu.

    Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.

  17. Detekce a re-identifikace objektů v obraze a videu

    • Všesměrná detekce objektů v reálném čase
    • Re-identifikace detekovaných objektů, například v záběrech z různých kamer nebo v různém čase
    • Zaměření na stacionární dohledové kamery
    • Zaměření na zpracování dopravních scén

    Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.

  18. Detekce útoků na počítačové systémy a automatické zpracování škodlivých programů

    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:

    • Prostudování stávajícího stavu.
    • Návrh nových způsobů detekce útoků a malware.
    • Zdokumentování navržených metod, provedení experimentů a zhodnocení dosažených výsledků.

     

    Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.

  19. Distribuované algoritmy pro analýzu síťového provozu

    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.

  20. Dolování informací z řeči ze vzdálených mikrofonů

    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.

  21. Dynamický 3D model prostředí se sémantickým popisem

    Cílem disertační práce je rozvinout existující přístupy pro tvorbu a adaptaci 3D mapy okolního prostředí v dynamických scénách, zejména pro robotické aplikace.

    • Práce se má zaměřit na možnosti extrakce geometrických primitiv, sémantických informací a zachycení dynamických změn ve scéně (pohybující se objekty, apod.).
    • Součástí výzkumu bude analýza různých aplikačních domén a návrh kritických vlastností takového dynamického modelu prostředí.
    Výsledkem práce by měly být algoritmy umožňující postupné vytvoření a udržování 3D modelu prostředí se semantickými informacemi a návrh a vývoj aplikačních demonstrátorů pro robotické aplikace, např. efektivní plánování pohybu robota, interakci s prostředím a spolupráci robota s člověkem.

    Školitel: Španěl Michal, Ing., Ph.D.

  22. Extrakce informací z webových dokumentů založená na doménových modelech

    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:

    • HTML kód dokumentu (DOM)
    • Text dokumentu (hledání klíčových slov, statistická analýza textu, metody zpracování přirozeného jazyka)
    • Vizuální organizaci (rozložení obsahu na stránce, vizuální vlastnosti)
    Pro úspěšnou extrakci konkrétní informace z dokumentů je rovněž nezbytná doménová znalost zahrnující očekávanou strukturu extrahované informace (vztahy mezi jednotlivými extrahovanými položkami) a způsob zápisu jednotlivých položek. Tato znalost umožňuje přesnější rozpoznání jednotlivých částí informace v textu dokumentu. Současné přístupy k extrakci informací z webových dokumentů se soustřeďují zejména na modelování a analýzu dokumentů samotných; modelování extrahované informace za účelem jejího přesnějšího rozpoznání nebylo dosud podrobněji zkoumáno v tomto kontextu. Předpokládaným cílem disertační práce jsou proto následující:
    • Studium existujících doménových modelů jako např. UML diagramy tříd, E-R diagramy nebo ontologie.
    • Rozšíření těchto modelů o konkrétní metody rozpoznání konkrétních údajů v dokumentech (např. regulární výrazy, pokročilá klasifikace textu)
    • Návrh metod extrakce informací založených na srovnání struktury informace prezentované v dokumentu a očekávané struktury cílových informací.

    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.

  23. Extrakce informací z Wikipedie a jiných webových zdrojů

    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.

  24. Formální metody v evolučním návrhu a optimalizaci číslicových obvodů

    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.

    Školitel: Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.

  25. Formální modely distribuovaného výpočtu

    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.

  26. Formální systémy automatů a gramatik

    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.

    Školitel: Meduna Alexandr, prof. RNDr., CSc.

  27. Generační část rekonfigurovatelného překladače

    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-end

    Jde 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

    Školitel: Hruška Tomáš, prof. Ing., CSc.

  28. Generátor vědeckých webových portálů

    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.

    Školitel: Smrž Pavel, doc. RNDr., Ph.D.

  29. Genetické vylepšování a aproximace software

    Genetické vylepšování využívá genetické programování pro vylepšení funkce a dalších parametrů existujícího softwaru.  Cílem projektu je vytvořit nástroje umožňující genetické vylepšování software, který je zejména určen pro vestavěné systémy. Dále umožnit evoluční aproximaci částí kódu s cílem redukovat příkon nebo zvýšit výkonnost aplikace. Výzkum spadá to témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware.

    Školitel: Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.

  30. Hardwarová akcelerace omezování síťového provozu

    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.  

    Školitel: Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D.

  31. Hrubé množiny

    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:

    • Studium současného stavu dané problematiky (přístupů k dolování asociačních pravidel).
    • Výzkum metod a algoritmů získávání asociačních pravidel ze složitě strukturovaných dat. 
    • Modifikace nebo návrh nového algoritmu založeného na teorii hrubých množin.
    • Experimentální ověření navrženého a implementovaného algoritmu na reálných datech.

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  32. Hybridní rekonfigurovatelné výpočetní architektury

    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.

  33. Inteligentní inspekce a měření dutin válcového průřezu s predikcí změn stavu

    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:

    • Prostudování teorie snímání dutin válcového průřezu (konkrétně hlavní děla a tanku).
    • Návrh metod pro snímání a získávání dat.
    • Návrh a implementace algoritmu pro vygenerování počítačového modelu na základě naměřených dat.
    • Návrh a implementace algoritmu pro analýzu počítačového modelu a automatického vyhodnocení poškozeného povrchu či problematického místa.
    • Návrh a implementace inteligentního algoritmu pro predikci dalšího vývoje poškozeného povrchu či problematického místa na základě historie naměřených dat.
    • Provedení experimentů a zhodnocení dosažených výsledků.
    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech. Zahraniční stáž je možná.

    Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.

  34. Inteligentní řídicí systém pro domácí automatizaci

    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.

  35. Interpret objektově orientovaných Petriho sítí pro vestavěné systémy

    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.

    Školitel: Janoušek Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

  36. Klasifikace paketů ve vysokorychlostních sítích

    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.

    Školitel: Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D.

  37. Konstruktivní neuronové sítě

    Tématem disertační práce bude problematika konstruktivních neuronových sítí a jejich učení. Postup práce by měl být následujícící:

    • Studium současného stavu konstruktivních neuronových sítí se zaměřením na řešení 1 z m klasifikačních a n x m asociativních problémů.
    • Návrhy/modifikace algoritmů, které budou schopny adaptovat sítě na nové problémy.
    • Návrhy univerzálních sítí, jejichž adaptace a učení budou problémově zcela nezávislé.
    • Praktické aplikace s porovnáním dosažených výsledků s výsledky dosaženými při použití standardních neuronových sítí (např. backpropagation).

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  38. Konstruktivní neuronové sítě

    Tématem disertační práce bude problematika konstruktivních neuronových sítí a jejich učení. Postup práce by měl být následujícící:

    • Studium současného stavu konstruktivních neuronových sítí se zaměřením na řešení 1 z m klasifikačních a n x m asociativních problémů.
    • Návrhy/modifikace algoritmů, které budou schopny adaptovat sítě na nové problémy.
    • Návrhy univerzálních sítí, jejichž adaptace a učení budou problémově zcela nezávislé.
    • Praktické aplikace s porovnáním dosažených výsledků s výsledky dosaženými při použití standardních neuronových sítí (např. backpropagation).

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  39. Konstruktivní neuronové sítě

    Tématem disertační práce bude problematika konstruktivních neuronových sítí a jejich učení. Postup práce by měl být následujícící:

    • Studium současného stavu konstruktivních neuronových sítí se zaměřením na řešení 1 z m klasifikačních a n x m asociativních problémů.
    • Návrhy/modifikace algoritmů, které budou schopny adaptovat sítě na nové problémy.
    • Návrhy univerzálních sítí, jejichž adaptace a učení budou problémově zcela nezávislé.
    • Praktické aplikace s porovnáním dosažených výsledků s výsledky dosaženými při použití standardních neuronových sítí (např. backpropagation).

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  40. Kooperace mezi více roboty

    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. 

    Školitel specialista: Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., Ph.D.

  41. Mapování zpracování paketů popsaného v jazyce P4 do technologie FPGA

    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).

    Školitel: Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D.

  42. Měření vizuální kvality obrazu a videa

    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.

  43. Metody testování bezpečnostních produktů

    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.

    Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.

  44. Mobilita osob s využitím informací z mobilních a sociálních sítí

    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.

  45. Model systému managementu kvality

    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.

  46. Modelování a analýza systémů odolných proti poruchám

    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:

    • analyzovat současný stav poznání v oblasti modelování a analýzy systémů odolných proti poruchám vyhodnocování jejich spolehlivostních ukazatelů,
    • zvolit prostředky a metody vhodné pro modelování a analýzu systémů odolných proti poruchám a vyhodnocování jejich spolehlivostních ukazatelů a dopadů jejich selhání na okolí,
    • navrhnout řešení vedoucí ke zvýšení spolehlivosti zvolené třídy systémů a toto řešení ověřit na vhodně zvolených případových studiích,
    • vyhodnotit vliv navrženého řešení na spolehlivost, provést rozbor jeho vlastností a porovnat s existujícími přístupy.

    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.

  47. Modelování a optimalizace procesů softwarového inženýrství

    Vytváření prostředí pro procesně orientovaný přístup vývoje softwarových produktů.

    • Analýza procesů vývoje software, specifikace požadavků na procesy a jejich chování.
    • Tvorba analytických modelů, zhodnocení požadavků na procesy.
    • Formalizace popisu procesů, vyhodnocení modelů. 
    • Testování procesů pomocí simulace, porovnávání výsledků simulace s empirickými vývojovými daty.
    • Návrh metod na vyhodnocení výsledků úspěšnosti procesů. Experimentální ověření úspěšnosti procesů.
    • Návrh metod optimalizace procesů dle stanovených kriterií.

    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.

    Školitel: Kreslíková Jitka, doc. RNDr., CSc.

  48. Modelování procesů v informačních systémech

    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 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:

    1. Modely workflow - problematika vhodných modelovacích metod
    2. Business Process Intelligence neboli Process Mining

    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.

    Školitel: Hruška Tomáš, prof. Ing., CSc.

  49. Moderní a akcelerované "Visual Computing" algoritmy

    Téma je zaměřeno na algoritmy grafiky, zpracování obrazu a videa, tedy "Visual Computing", například HDR (High Dynamic Range) obrazu, multispektrálního obrazu, stereoobrazu, případně obrazu doplněného o vlastnosti materiálu, teplotě, apod. Cílem je lépe porozumět jejich vlastnostem a možnostem, algoritmy do hloubky analyzovat, zlepšovat a připravovat nové. Předpokládá se práce v jazyce C, C++, C#, assembleru, případě i jinak. Možné algoritmy zahrnují: 
    • Pořizování HDR obrazu a videa, jeho komprese, skládání z několika standardních obrazů/videí, apod. 
    • Pořizování, zpracování a vizualizace multispektrálního obrazu (obrazu s více než třemi spektrálními složkami),
    • zpracování stereosnímků a jiných snímků s hloubkovou informací pořízení ať už s nebo bez strukturálního osvětelní,
    • algoritmy vhodné pro mobilní techniku nebo embedded systémy zaměřené na výše zmíněné druhy obrazu,
    • metody vizualizace HDR obrazu a videa, tone-mapping, Real-Time tone mapping,
    • algoritmy a aplikace využívající vlnkové, frekvenční a/nebo obdobné transformace.

    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.

  50. Moderní metody překladu jazyků

    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.

    Školitel: Meduna Alexandr, prof. RNDr., CSc.

  51. Monitorování komunikace s využitím profilů zařízení

    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.

    Školitel: Matoušek Petr, doc. Ing., Ph.D., M.A.

  52. Monitorování, řízení a optimalizace procesů s využitím rekonfigurovatelných Petriho sítí

    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.

    Školitel: Janoušek Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

  53. Možnosti využití časové redundance při konstrukci systémů odolných proti poruchám

    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.

  54. Multispektrální analýza lidských tkání pro lékařské účely

    Cílem práce je multispektrální analýza lidských tkání pro lékařské účely. Postup práce bude následující:

    • Seznámení se s multisepktrálním osvětlováním (různé vlnové délky) a snímáním pomocí kamer. Dále seznámení se s lidskou kůží a zuby.
    • Návrh a konstrukce zařízení pro multispektrální osvětlení lidské kůže a zubů, včetně snímání.
    • Provedení prvotních experimentů s tímto zařízením. Nasnímání DB patologických nálezů v/na kůži a zubech (ve spolupráci s lékaři).
    • Návrh a implementace expertního systému pro automatické hledání patologických nálezů v/na kůži a zubech.
    • Provedení závěrečných experimentů a souhrn dosažených výsledků.
    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech. Zahraniční stáž je možná.
    Práce může navázat na předchozí zkušenosti týmu v této oblasti, tj. multispektrální osvětlování a snímání + onemocnění kůže na ploskách prstů.

    Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.

  55. Na Petriho sítích založený vývoj inteligentních agentů

    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.

    Školitel: Janoušek Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

  56. Nástroje a techniky pro statistický výzkum na bázi Q-sorting

    • Studium a návrh pokročilých webových uživatelských rozhraní.
    • Validace, optimalizace a uživatelské testování webových uživatelských rozhraní.
    • Statistické zpracování dat získaných na lidských respondentech / uživatelích.
    • Návrh, vývoj a nasazení prakticky použitelného webového systému / uživatelského rozhraní.

    Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.

  57. Návrh algoritmů pro odstranění vlivu onemocnění kůže na proces rozpoznávání otisků prstů

    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:

    • Prostudování teorie základů dermatologie a biometrického rozpoznávání otisků prstů.
    • Analýza vlivu kožních onemocnění na otisky prstů.
    • Příprava aplikace pro snímání otisků prstů postižených kožními onemocněními s využitím různých technologií snímání (optická, kapacitní ...).
    • Vytvoření databáze otisků prstů postižených kožními onemocněními.
    • Návrh a implementace algoritmů pro rozlišování otisků zdravých, zdravých nekvalitních a postižených kožní chorobou.
    • Pokus o návrh a implementaci algoritmů pro alespoň částečné rozpoznání druhu kožní nemoci na základě otisku prstu, příp. kategorie onemocnění (v případě že to bude možné.)
    • Návrh a implementace algoritmů pro dílčí rekonstrukci otisku poškozeného kožní nemocí.
    • Provedení experimentů, zhodnocení výsledků a návrh směru dalšího výzkumu.

    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech. Zahraniční stáž je možná (konkrétně CASED v Darmstadtu pod vedemím prof. Christopha Busche (špička v biometrii)).

    Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.

  58. Neuronové sítě pro hloubkové učení

    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.

    Školitel: Smrž Pavel, doc. RNDr., Ph.D.

  59. Nové přístupy k optimalizacím

    Tématem disertační práce bude systemizace metod a prostředků pro obecné optimalizace (spojité i diskrétní). Postup práce by měl být následujícící:

    • Studium současného stavu různých přístupů k optimalizacím, především genetických algoritmů, ale i PSO (Particle Swarm Optimization), ACO (Ant Colony Optimization), ap.
    • Systemizace těchto přístupů (podle typů úloh, časové a prostorové náročnosti, ap.).
    • Posouzení možnosti kombinací uvedených přístupů s neuronovými sítěmi a možných přínosů těchto kombinací.
    • Praktické optimalizace náročných problémů. 

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  60. Odhady a predikce dopravy

    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.

    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.

  61. Optimalizace distribuovaných vstup výstupních operací

    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.

  62. Optimalizace kumulativních rizik při alokaci portfolia

    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.

    Školitel: Kreslíková Jitka, doc. RNDr., CSc.

  63. Optimalizace syntaxe

    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.

    • Studujte formální zpracování jazyků a jazyk MAQL
    • Navrhněte možnosti detekce sémanticky ekvivalentních, či podobných výrazů pro metriky a reporty zapsané v jazyku MAQL
    • Jako další možnost zvolte i případnou podobnost na úrovni syntaxe jazyka
    • Implementujte postupy navržené v předchozích krocích
    • Vyhodnoťte výkonnost a případná omezení
    Vhodné základní publikace:
    • 2005 Meduna Automata and Languages: Theory and Applications. London: Springer Verlag, 2005. ISBN 1852330740.
    • 1986 Aho, Sethi, Ullman, Compilers: Principles, Techniques, and Tools , AddisonWesley, 1986. ISBN 0201100886
    Pozn.: Toto zadání bylo vytvořeno na základě spolupráce s firmou GoodData. A tedy z toho plynou další možnosti.


    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  64. Paralelní analýza formálních jazyků

    • Studujte současné techniky uplatňované v přední části překladače a různé implementace.
    • Navrhněte různá místa, kde by bylo možné uplatnit paralelní zpracování - zaměřte se na vlákna, případně využití GPU.
    • Realizujte přední část překladače dle vašeho návrhu, porovnejte výkonnost, vyvoďte závěry.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  65. Paralelní analýza kontextových jazyků

    • Studium možností paralelní kontextové analýzy v návaznosti na atributované gramatiky různých tříd a atributované překladové gramatiky. Orientace na gramatiky s rozptýleným kontextem a jejich variace.
    • Návrh formálního postupu vytvoření formálního popisu jazyka, který je možné plně automatizovaně převést na kontextový paralelně pracující analyzátor. Vazba na atributy jako další krok.
    • Implementace konstruktoru, ověření funkce na reálných příkladech. Orientace na vhodný hostitelský jazyk.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  66. ParaREAL: Paralelizace simulačních technik v čase

    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).

    Školitel: Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  67. Párování různých fyzikálních modelů pro vědecké výpočty na superpočítačích

    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.

    Mezi další možné směry práce může být zkoumání parareal metod, jenž využívají několika modelů pro efektivní paralelizace nejen v prostoru (prostorová dekompozice) ale i v čase.

    Školitel: Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  68. Plánování cesty pro reálného robota

    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. 

    Školitel specialista: Ing. Jaroslav Rozman, Ph.D.

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., Ph.D.

  69. Podobnostní vyhledávání v databázi 3D modelů

    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.

    Školitel: Španěl Michal, Ing., Ph.D.

  70. Pokročilé algoritmy počítačové grafiky

    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:

    • zobrazování pomocí vybraných grafických metod (ray tracing, photon mapping, přímé zobrazování "point cloud" apod.),
    • rekonstrukce 3D scény z obrazů a/nebo videa, případně fúzí s jinými senzory, jako je například LIDAR,
    • nové algoritmy grafiky a  syntézy obrazu vhodné pro mobilní techniku nebo embedded systémy,
    • moderní algoritmy geometrie vhodné pro aplikaci v oblasti počítačové grafiky, případně i 3D tisku, 
    • metody zpracování videa sve formě "cartoon", s falešnými barvami případně se simulací malířských/uměleckých technik.
    • nastupující algoritmy syntézy 3D obrazu, holografie, aplikace algoritmů vlnkové, frekvenční a/nebo obdobné transformace.

    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.

  71. Pokročilé metody pro monitorování a analýzu mobilní komunikace

    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.

    Školitel: Matoušek Petr, doc. Ing., Ph.D., M.A.

  72. Pokročilé metody výpočetní fotografie

    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.


    Školitel: Čadík Martin, doc. Ing., Ph.D.

  73. Pokročilé přístupy k praktickému rozhodování u BDI systémů

    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. 

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., Ph.D.

  74. Pokročilé techniky a architektury pro jazykové modely založené na rekurentních neuronových sítích

    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.

  75. Problém automatického vyvažování zátěže na heterogenních architekturách

    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.

    Školitel: Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D.

  76. Problematika spolehlivosti operačních systémů a aplikací jimi řízených

    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:

    • analyzovat současný stav v oblasti spolehlivosti jader OS a služeb OS,
    • identifikovat (z pohledu spolehlivosti) negativní vlivy a jejich dopad na spolehlivost aplikační vrstvy,
    • navrhnout řešení vedoucí ke zvýšení spolehlivosti jader a služeb OS,
    • vyhodnotit vliv navrženého řešení na spolehlivost jader/služeb OS a činnosti aplikační vrstvy.

    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.

    Školitel: Strnadel Josef, Ing., Ph.D.

  77. Profilem řízené optimalizace v překladači

    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.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

    Školitel: Hruška Tomáš, prof. Ing., CSc.

  78. Programování softwarově definovaných sítí

    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:

    • Jaké služby a vlastnosti jsou požadovány od OpenFlow sítě?
    • Jaká je vhodná metoda pro návrh a specifikaci OpenFlow sítě? 
    • Jaké je vhodné paradigma programovacího jazyku pro tuto doménu?
    • Jakým způsobem by se měla OpenFlow síť monitorovat?
    • Jak by měla být řešena problematika škálovatelnosti implementace?
    Disertační práce by se měla pokusit odpovědět na vybrané otázky. Řešení práce by mělo začít těmito kroky:
    1. Analýza současného stavu programovacích metod pro OpenFlow sítě. Jejich vzájemné porovnání na případových studiích.
    2. Identifikace aplikačních domén pro nasazení OpenFlow sítí, například v Cloud řešeních. 
    3. Identifikace konkrétního problému v oblasti programování OpenFlow sítí.
    Ze současného pohledu se z problémů zdá zajímavé:
    • Správnost: Problém korektnosti programu vzhledem ke specifikaci dle Network Policy.
    • Výkon: Problém implementace programu pro OpenFlow síť, která by měla odpovídající výkonové parametry.
    • Bezpečnost: Problém definice bezpečnostních politik a jejich implementace v OpenFlow síti.
    Řešením práce by bylo:
    • detailní rozbor nalezeného problému
    • návrh řešení a jeho experimentální realizace
    • vyhodnocení řešení a porovnání s původním stavem/souvisejícícmi řešeními.
    Školitel specialista: Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D.

    Školitel: Švéda Miroslav, prof. Ing., CSc.

  79. Prototypování senzorických systémů multiagentními systémy

    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.

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., Ph.D.

  80. Regulované automaty a gramatiky

    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.

    Školitel: Meduna Alexandr, prof. RNDr., CSc.

  81. Rekonstrukce poničených povrchů CD/DVD/BR/HDD pro forenzní účely

    Cílem práce je rekonstrukce poničených povrchů CD/DVD/BR/HDD, sestávající z:

    • Seznámení se všemi možnými způsoby záznamů na nosičích CD/DVD/BR/HDD.
    • Využití optického nebo elektronového mikroskopu na pracovišti ÚITS FIT VUT v Brně k nasnímání poškozených povrchů (např. rozlámané či popraskané médium), příp. na jiných pracovištích.
    • Návrh a implementace aplikace pro inteligentní (automatické) poskládání nasnímaných obrazů do jednoho celku.
    • Doplnění inteligentní funkce pro vyčtení obsahu nosiče po rekonstrukci, tj. rekonstrukci či záchranu dat na nosiči.
    • Provedení experimentů a shrnutí.
    Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech. Zahraniční stáž je možná.

    Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.

  82. Rozpoznání a sledování lidské postavy ve videu

    • Studium a výzkum algoritmů počítačového vidění.
    • Zaměření na detekci, rozpoznání a stanovení pózy lidské postavy.
    • Sledování částí lidské postavy v čase, využití temporální koherence.
    • Návrh a implementace algoritmů pracujících v reálném čase.

    Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.

  83. Rozpoznávání obrazu a strojové učení v servisní robotice

    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.

    Školitel: Smrž Pavel, doc. RNDr., Ph.D.

  84. Rozšířená realita na mobilních zařízeních

    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.

    Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.

  85. Řízení letu kvadrokoptéry

    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.

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  86. Simulace dopravy

    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.

    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.

  87. Sledování více objektů více-kamerovým systémem

    Projekt se zaměřuje na zkoumání metod pro sledování více objektů v prostředí snímané více senzory (zejména kamerami). Možné směry výzkumu jsou např.:

    • sledování více osob v obtížném prostředí (časté překrytí, omezení výhledu kamery apod.),
    • fúze dat z různých senzorů (všesměrové kamery, hloubkové senzory apod.),
    • automatická kalibrace více-kamerového systému,
    • statistická analýza pohybu objektů a jejich výskytu v zájmových oblastech.
    Je možné zapojení do projektů aplikujících tyto metody v průmyslu apod.

    Školitel: Beran Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.

  88. Spolehlivostní modely architektur systémů odolných proti poruchám na bázi FPGA

    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.

    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.

  89. Spolupráce mezi roboty a inteligentní infrastrukturou budov

    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.

    • Práce se zaměří na vytváření a udržování modelu prostředí, pochopení současného kontextu a získávání prostorově-časových informací o změnách v prostředí.
    • Součástí výzkumu bude analýza různých aplikačních domén a návrh kritických vlastností takového robotického systému.
    Výsledkem práce by měly být algoritmy pro propojení robotů s běžnými senzorovými sítěmi v inteligentních budovách (např. kamerové systémy), které umožní využit jak dlouhodobě získávané informace, tak aktuální měření ze statických senzorů pro vývoj robustnějších robotických systémů.

    Školitel: Španěl Michal, Ing., Ph.D.

  90. Stanovení strategie realizace Průmyslu 4.0 ve společnosti ŠKODA AUTO

    • Analýza stávajícího stavu ve ŠKODA AUTO a srovnání v rámci automobilového průmyslu (koncern VW, konkurenční společnosti)
    • Návrh kyberneticko-fyzikálního systému využitelného v rámci strategie Průmysl 4.0 ve ŠKODA AUTO
    • Využití prediktivních algoritmů
    • Spolehlivost, stabilita a rychlost odezvy M2M (machine-to-machine) komunikace
    • Zabezpečení kyberneticko-fyzikálních systémů proti možným útokům
    Vypsáno ve spolupráci se společností ŠKODA AUTO, možnost získat grant. Vstupem budou interní materiály.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  91. Statická analýza programů se složitými řídicími či datovými strukturami

    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.

    Školitel: Vojnar Tomáš, prof. Ing., Ph.D.

  92. Syntéza stochastických modelů

    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:

    • M. Ceska, F. Dannenberg, M. Kwiatkowska, N. Paoletti. Precise GPU-Accelerated Parameter Synthesis for Stochastic Systems. Proc. of TACAS 2016.
    • A. Abate, L. Brim, M. Ceska and M. Kwiatkowska. Adaptive Aggregation of Markov Chains: Quantitative Analysis of Chemica Reaction Networks. Proc. of CAV 2015.
    • M. Ceska, F. Dannenberg, M. Kwiatkowska, N. Paoletti. Precise Parameter Synthesis for Stochastic Biochemical Systems. Proc. of CMSB 2014.
    • M. Ceska, D. Safranek, S. Drazan, L. Brim. Robustness Analysis of Stochastic Biochemical Systems. PloS ONE, 2014.
    • L. Brim, M. Ceska, D. Safranek. Model Checking of Biological Systems. Proc. of SFM 2013.

    Školitel: Vojnar Tomáš, prof. Ing., Ph.D.

  93. Systémy odolné proti poruchám - metodika návrhu řadiče rekonfigurace

    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.

    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.

  94. Transformace modelů pro formální jazyky

    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.

    Školitel: Meduna Alexandr, prof. RNDr., CSc.

  95. Tvorba Bayesovských sítí a jejich aplikace

    Tématem disertační práce bude problematika Bayesovských sítí. Postup práce by měl být následující:

    • Studium současného stavu problematiky se zaměřením na tvorbu Bayesovských sítí.
    • Návrh prostředku pro podporu tvorby těchto sítí.
    • Návrh a implementace inferenčních mechanizmů.
    • Výběr vhodných netriviálních aplikací.

    Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.

  96. Typová inference pro netypované/dynamické programovací jazyky

    • Studujte formální typové systémy pro lambda kalkul, sigma kalkul, Haskell apod.
    • Studujte různé přístupy pro automatické odvození typů - Hindley-Milner, kartézský součin, dále z nich odvozené a speciální.
    • Zvolte vhodný existující netypovaný/dynamický programovací jazyk a navrhněte pro něj formální typový systém a algoritmus automatického typového odvození s cílem získat co nejpřesnější a jedinečné typy za účelem převodu do jazyka typovaného.
    • Navrhněte způsob překladu zvoleného celého jazyka i se systémem knihoven, který se k němu váže.
    • Implementačně ověřte vybrané možnosti.

    Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.

  97. Uživatelská rozhraní s využitím bezkontaktních technologií

    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:

    • monitorování a rozpoznávání pohybu částí lidského těla a interpretace takového pohybu pro uživatelská rozhraní a aplikace.
    • Příprava moderních aplikací s využitím existujících prostředků interakce některého založených na některém z výše uvedených principů.

    Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově přijatých evropských projektech FP7 ARTEMIS a/nebo TAČR (možnost stipendia či pracovního poměru).

    Školitel: Beran Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.

  98. Vizuální lokalizace v interiéru

    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.


    Školitel: Čadík Martin, doc. Ing., Ph.D.

  99. Vyhodnocování a řízení fyzikálních veličin v elektronických systémech

    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:

    • analyzovat současný stav poznání v oblasti vyhodnocování fyzikálních vlastností systémů (např. příkonu, teploty) na základě modelování, analýzy, měření atd. 
    • zvolit prostředky a metody vhodné pro vyhodnocování fyzikálních vlastností systémů,
    • pro zvolenou třídu systémů navrhnout metodu vyhodnocování jejich fyzikálních vlastností a ověřit na vhodně zvolených případových studiích,
    • validovat výsledky, provést rozbor vlastností navržené metody a porovnat s existujícími přístupy.

    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.

    Školitel: Strnadel Josef, Ing., Ph.D.

  100. Využití moderních GPU pro obecné výpočty

    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.

    Školitel: Smrž Pavel, doc. RNDr., Ph.D.

  101. Vývoj distribuovaných softwarových systémů na bázi Petriho sítí a agentů

    Cílem je propojit agentní paradigma a Petriho sítě s běžně používanými technikami softwarového inženýrství tak, aby se zkvalitnil vývoj ditribuovaných řídicích systémů.
    Testovací aplikační domenou mohou napříkůad být řidící systémy inteligentních budov.

    Školitel: Janoušek Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

  102. Výzkum komunikační infrastruktury pro inteligentní budovy nebo vozidla

    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.

    Alternativně se téma může zabývat bezpečnosti komunikační infrastruktury pro inteligentní vozdila.
     

     

    Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.