Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc.

Předseda :
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc.
Člen interní :
doc. Ing. Radim Burget, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Mišurec, CSc.
doc. Ing. Vladislav Škorpil, CSc.
doc. Ing. Jiří Hošek, Ph.D.
prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D.
Člen externí :
doc. Ing. Otto Dostál, CSc.
prof. Ing. Boris Šimák, CSc.
prof. Ing. Ivan Baroňák, Ph.D.

Doktorand se naučí tvůrčím způsobem využívat teoretické znalosti získané jak studiem vybraných kurzů, tak vlastní tvůrčí činností. Tyto poznatky je schopni efektivně využití při následném návrhu vlastních a inovátorských řešení v rámci dalšího experimentálního vývoje a aplikačního výzkumu. Důraz je tak kladen na získání jak teoretických, tak i praktických dovedností, dále samostatnost v rozhodování, formulování vědecko-výzkumných hypotéz pro přípravu projektů základního až aplikovaného výzkumu, schopnost hodnocení výsledků a jejich prezentace ve formě vědeckých textů a prezentací před vědeckou komunitou.

Doktorský studijní program "Teleinformatika" je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů, kteří budou mít hluboké znalosti principů a technik využívaných v komunikačních a datových drátových i bezdrátových sítích a s tím souvisejících oblastí jako je i vlastní sběr, zpracování a zpětná reprezentace užitečných uživatelských dat na úrovni aplikační vrstvy. Hlavní části studia tvoří oblasti teoretické informatiky a komunikační techniky. Absolvent má široké znalosti komunikačních a informačních technologií, datových přenosů a jejich zabezpečení. Absolvent se orientuje v operačních systémech, počítačových jazycích a databázových systémech, jejich užití včetně návrhu vhodného software a uživatelských aplikací. Je schopen navrhovat nová technologická řešení komunikačních zařízení a informačních systémů určených pro pokročilý přenos informací.

Absolventi programu "Teleinformatika" se uplatňují zejména ve výzkumných, vývojových a projekčních týmech, v oblasti odborné činnosti ve výrobních nebo obchodních organizacích, v akademické sféře a v dalších institucích zabývajících se vědou, výzkumem, vývojem a inovacemi, ve všech oblastech společnosti, kde dochází k aplikaci a využití komunikačních systémů a přenosu informace datovými sítěmi.
Uplatnění naši absolventi nalézají zejména při analýze, návrhu, tvorbě nebo správě komplexních systémů pro přenos a zpracování dat, a také při programování, integraci, podpoře, údržbě nebo prodeji těchto systémů.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Student si zapíše a vykoná zkoušky z povinných předmětů, minimálně dvou povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, a dále minimálně dvou volitelných předmětů (Angličtina pro doktorandy, Řešení inovačních zadání, Vědecké publikování od A do Z).
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat. Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti mikroelektroniky, elektrotechnologie, fyziky materiálů, nanotechnologií, elektrotechniky, elektroniky, teorie obvodů. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertační práci se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účasti na mezinárodním tvůrčím projektu.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Během prvních čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce.
Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka.
Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce.
Doktorandi ve čtvrtém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci doktorand odevzdává do konce 4. roku studia.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.

1. Analogové obvody obsahující prvky neceločíselného řádu

   Práce je zaměřena na modelování, simulace a experimentální ověřování struktur, u nichž relace mezi odezvou a budicí veličinou obsahuje derivaci nebo integrál necelistvého řádu (tzv. fraktální struktury či obvody). Úkolem je dále návrh vhodných aplikačních možností obvodů fraktálního řádu, např. kmitočtových filtrů, rekonfigurovatelných filtrů, přeladitelných oscilátorů či dalších obvodů. Pozornost je třeba věnovat i dalším možným způsobům realizace fraktálních obvodů, např. využití struktur s rozprostřenými parametry (RC-EDP), počítačovému modelování přírodních a biologických látek a struktur a také matematickému popisu.

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

2. Analýza a predikce Ponziho schémat

   Předmětem doktorské disertační práce je využití statistickým metod a číslicového zpracování signálu k analýze a predikci, zda finanční nebo investiční schéma je skutečnou reálnou investicí, nebo se jedná o podvodné Ponziho schéma. Budou porovnávány skutečné výsledky nabízené investice na finančním trhu (investičního fondu, akciového fondu apod.) podle vhodně zvoleného instrumentu (např. akciového indexu) se skutečným pohybem instrumentu na burze. U reálných dat je nejprve nutné ověřit, zda nenastává aliasing (např. použitím bispektra) a predikovat např. pomocí regresních matematických metod, zda jde skutečně o reálnou investici nebo o investiční schéma typu pyramida nebo letadlo (Ponziho schéma). Jde o porovnávání míry rizika, zda pravděpodobnost podvodu je nižší než předpokládaný zisk. Výsledky daného fondu nemusí přesně kopírovat zvolený index, ale měly by kopírovat jeho směr vývoje, popř. jeho pohyby nebo výkyvy. [1] Lewis, M.K.: Can better Financial Regulation Prevent Investors from being defrauded? Academy of the Social Sciences in Australia, 2016, 200 pp. ISBN 978 1 78643 340 4. [2] Henriques, D.B: Čaroděj ze země lží (Wizard of Lies). Wolters Kluwer, 2012, 425 stran. ISBN 978 80 7357 952 4. [3] Čírtková L.: Podvody, zpronevěry, machinace. Právo, 2005, 247 stran. ISBN 80 86795 12 8.

   Školitel: Smékal Zdeněk, prof. Ing., CSc.

3. Bezpečnost a ochrana soukromí v inteligentních infrastrukturách

   Téma se orientuje na výzkum aplikované moderní kryptografie (lehká kryptografie, schémata s ochranou soukromí, autentizace a klíčový management) a optimalizaci schémat v rámci inteligentních sítí typu Internet všeho, Internet vozidel a chytrých měst. Výzkum se zaměří na návrh zabezpečení decentralizovaných a heterogenních sítí a služeb a se zvýšenou ochranou soukromí uživatelů. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů.

   Školitel: Malina Lukáš, doc. Ing., Ph.D.

4. Bezpečnost IP telefonie

   Práce bude věnována výzkum v oblasti bezpečnosti IP telefonie. Bude zahrnovat analýzu protokolů, zajišťujících internetovou telefonii VoIP, známých útoků, návrh a ověření nových útoků. Na základě analýz budou navrženy přístupy řešení eliminace či minimalizace vlivu zkoumaných útoků na VoIP provoz. Jednotlivé přístupy budou dále testovány v praktických realizacích.

   Školitel: Šilhavý Pavel, doc. Ing., Ph.D.

5. Bezpečnost v konvergovaných sítích

   Cílem je analyzovat nejnovější vývoj a trendy v oblasti konvergovaných sítí, zejména problémy ochrany proti kybernetickým útokům. Jako perspektivní se jeví vývoj v oblasti 5G mobile, SDN (Softwarově definované sítě) a navazující přenosové technologie. Na podkladě získaných poznatků se předpokládá návrh inovovaných metod obrany a ochrany, nebo metody nové. Výzkum vyžaduje přehled v oblasti sítí, zkušenosti s prací s programy MATLAB nebo SCILAB, využívat se bude pravděpodobně alespoň jeden z jazyků VHDL, C, Java, evoluční algoritmy, v případě zájmu vývojový systém FPGA.

   Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

6. Definice a výzkum nových tvarů přenosových funkcí

   Akceptování neceločíselného (či fraktálního) řádu přenosových funkcí s sebou přineslo další stupeň volnosti v porovnání se systémy celočíselného řádu. Na skupině přenosových funkcí neceločíselného řádu bylo ukázáno, že definice jejího konkrétního tvar a mocnin jednotlivých členů přináší další, doposud nečekaný, stupeň volnosti. Tímto způsobem je tak možné navrhovat funkční bloky, které splňují více parametrů současně. Výzkum konkrétních tvarů přenosových funkcí neceločíselného řádu je nyní velmi omezený. Téma studia se proto věnuje definici a výzkumu nových tvarů přenosových funkcí, které vhodně využívají přítomnost neceločíselných mocnin a dovolují řízeně ovlivnit více parametrů funkčního bloku jak ve frekvenční tak i časové oblasti, jako např. modul, fáze, skupinové zpoždění, náběžná hrana, překmit, rychlost ustálení a jejich kombinace. Během studia absolvuje doktorand stáže na atraktivních partnerských univerzitách v zahraničí. Nabízí se i zapojení do vědecko-výzkumných projektů řešených na Ústavu telekomunikací. Pro více informací o tématu kontaktujte školitele.

   Školitel: Koton Jaroslav, prof. Ing., Ph.D.

7. Doručování obsahu v Internetu

   Sítě pro doručování obsahu v Internetu (CDN, Content Delivery Networks) zvyšují rychlost přístupu k datům. Data jsou replikována a umisťována na řadě geograficky různých míst. Cílem studia je provést optimalizaci distribuce replikovaných dat na základě zvolených kritérií, jako například redukce času přístupu a rozložení zátěže serverů.

   Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

8. Forenzní analýza digitálních dat

   Téma se zabývá forenzními metodami pro získání digitálních důkazů z úložných zařízení a z operační paměti (volatilní data). Cílem je optimalizace hledání důkazů včetně jejich vzájemných souvislostí. Příkladem je hledání souvislostí v záznamech systémového žurnálu více zařízení. V rámci tématu lze pracovat s různými typy zařízení a operačními systémy.

   Školitel: Komosný Dan, prof. Ing., Ph.D.

9. Konvergované sítě s omezenou šířkou pásma

   Konvergované sítě s omezenou šířkou pásma vyžadují výzkum alternativ zvýšení jejich propustnosti. Jedná se o řešení problémů spojených s širokopásmovým datovým přenosem, který je ve své části omezen zúženým pásmem - problém úzkého hrdla. Seznamte se s existujícími možnostmi řešení a následně navrhněte, modelujte a na platformě NetCOPE implementujte systém nový. Uvažujte jak řešení založená na QoS, tak také na kompresních algoritmech a jejich kombinacích. Předpokládány jsou znalosti z oblasti IP sítí, QoS, modelování v Matlabu a Simulinku, programování v jazycích VHDL, popř. Verilog. Vámi navržený systém porovnejte s existujícími a specifikujte jeho přednosti.

   Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

10. Kyberbezpečnost v inteligentních dopravních systémech

    Výzkum se zaměří na analýzu hrozeb, zranitelností a metod zabezpečení v inteligentních systémech dopravy (ITS), internetu vozidel, intervozidlové/intravozidlové komunikace a v přidružených digitálních systémech a služeb v dopravě. Práce se bude dále zabývat jak tyto systémy chytré dopravy agilně, robustně a udržitelně zabezpečit. Dílčím cílem práce je i výzkum ochrany soukromí uživatelů u služeb ITS. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů.

    Školitel: Malina Lukáš, doc. Ing., Ph.D.

11. Metody pro bezpečnostní testování prvků počítačových sítí

    Téma je zaměřeno na výzkum a návrh nových metod, které lze použít při bezpečnostním testování (včetně penetračního testování) se zaměřením na problematiku sady IPv6 (Internet Protocol verze 6). Výzkum je cílen na metody použitelné při testování síťové infrastruktury, koncových zařízení a také dalších specializovaných zařízení.

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

12. Metody pro měření základních i odvozených parametrů datových sítí

    Cílem této práce je výzkum v oblasti měření základních parametrů datových sítí založených především na Internet protokolu (IP), jako jsou propustnost vyhodnocovaná na různých ISO/OSI modelu, jednosměrné a obousměrné zpoždění a také v oblasti složených parametrů, jako jsou např. kvalita hlasových a video služeb. To souvisí s problematikou modelování chování sítí a uživatelů v různých situacích, dlouhodobými i krátkodobými jevy, popisem systémů hromadné obsluhy, a také vlastnostmi a chováním stěžejních internetových a měřících protokolů v počítačových sítích, stejně tak jako problematikou jejich možného nastavení a bezpečnosti. Na základě analýzy dostupných nástrojů a jejich vlastností, popř. vývoje nástrojů vlastních, je očekáván návrh řešení a přístupů pro lišících se podle typu měření. Cílem je následně navržené postupy ověřit v laboratorních podmínkách i v prostředí reálných sítí.

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

13. Metody pro optimalizaci ultraširokopásmových analogových integrovaných systémů na čipu s využitím parazitních jevů tranzistorů

    Disertační práce je zaměřena na výzkum optimalizačních metod ultraširokopásmových analogových systémů libovolného celistvého a neceločíselného řádu na tranzistorové úrovni integrovaných na čipu. Cílem práce je s využitím parazitních jevů tranzistorů navrhnout nová obvodová řešení s nízkým napájecím napětím a s malou spotřebou pracující v kmitočtové oblasti jednotek GHz. Vybraná nová obvodová řešení časových zpoždění, oscilátorů, kmitočtových filtrů druhého nebo vyššího řádu, simulátorů syntetických induktorů, atd. s potenciálem na využití v 6G komunikačních systémech budou realizovány na čipu a ověřeny experimentálním měřením.

    Školitel: Herencsár Norbert, doc. Ing., Ph.D.

14. Možnosti odposlechu řečových signálů pomocí optických vláken

    Je známo, že akustické vlnění může být zachyceno optickým vláknem, které je tomuto vlnění vystaveno. Úkolem doktoranda by byl výzkum metod odposlechu řečových signálů, zkoumání možností a limitů a v neposlední řadě zpracování zachycených sigálů, jejich odrušování a analýza.

    Školitel: Rajmic Pavel, prof. Mgr., Ph.D.

15. Návrh moderních IP sofistikovaných telematických systémů v dopravě

    Telematické systémy jsou obvyklé zejména v dopravě. Výzkum telematických systémů založených na Internet protokolu bude směřovat k návrhu sofistikovaných, tedy promyšlených, formálně propracovaných a složitých metod využívajících IP systémů v různých oblastech. Předpokládají se zejména sledovací systémy, zabezpečovací systémy, systémy placení jízdného a dalších poplatků, informační systémy, interaktivní aplikace apod. Pozornost se zaměřuje na lokalizaci pomocí GPS, diagnostiku vozidel, sledování vozidel v orthomapách v reálné situaci apod. Sofistikované telematické systémy budou softwarově simulovány, optimalizovány a následně prakticky realizovány ve formě funkčních vzorků. Předpokládá se komunikace dvou automobilů bez účasti řidiče, předcházení kolizím, předávání informací o dopravě z míst, odkud automobily vyjížděly. Uvažován bude velmi přesný navigační systém založený na systému Galileo (GNSS) pro ovládání funkčních bloků automobilů (řízení).

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

16. Objektivní metriky odhadu subjektivního hodnocení poslechové kvality u poškozených signálů

    Většina dnešních objektivních metrik kvality audiosignálu se zaměřuje na hodnocení kvality komprese. V praxi je však potřebné odhadovat i očekávané subjektivní hodocení jinak poškozených audiosignálů (clipping, distortion, výpadky apod.). Student by se zabýval úpravou stávajících metrik typu jako jsou PEAQ, PEMO-Q nebo VisQOLAudio pro tyto nelineární degradace. Předpokládá se také práce s metodami hlubokého učení. Školitel-specialista: Jiří Schimmel (ÚTKO FEKT), spolupráce také s dr. Františkem Rundem (ČVUT).

    Školitel: Rajmic Pavel, prof. Mgr., Ph.D.

17. Optimalizace komunikace v inteligentních sítí nové generace

    V rámci vývoje schématu Internetu věcí a Průmyslu 4.0 byly definovány zcela nové požadavky na řízení výroby a spotřeby energií, které daly vzniknout tzv. chytrým sítím (SmartGrids). Výzkum a vývoj komunikačních protokolů a technologií pro chytré sítě si klade za cíl splnění neustále se zvyšujících požadavků na kvalitu služby, komunikačního zpoždění, přenosových rychlostí, a také množství současné komunikujících zařízení. Cílem disertační práce v první fázi bude seznámení se s aktuálními komunikačními technologiemi pro realizaci tzv., massive Machine-Type Communication (mMTC) scénářů v rámci průmyslových (pevných) sítí a také 5G-IoT mobilních technologií dle 3GPP Rel. 15+, které nabízí podporu průmyslových protokolů a otevírají tak možnosti přechodu z konvenční (pevné) infrastuktury na mobilní komunikační scénáře. Pro detailní pochopení principů komunikace v chytrých budovách vybavených senzory s pevnou či mobilní komunikační infrastrukturou bude provedena série reálných měření s prototypy vytvořenými na VUT v Brně, kdy budou data následně použity jako vstupní informace pro vytvoření komplexních simulačních scénářů / analytického modelování. Následně bude přistoupeno k analýze získaných výsledků a návrhu mechanismů pro optimalizaci využití síťových prostředků v rámci lokální komunikace, tj., komunikace uvnitř chytré budovy a v rámci komunikace se vzdálenými servery (např. pro tzv. edge computing). Pozornost bude zaměřena zejména na využití prvků umělé inteligence pro optimalizaci datových přenosů, prioritizaci zařízení (koncových prvků) v rámci systému a zajištění kvality služby. Navržené principy budou prvotně implementovány v rámci lokálního polygonu a následně implementovány jak na straně koncových zařízení, tak v komunikační infrastruktuře. Pro možnost realizace výše uvedených scénářů budou využity unikátní laboratoře UniLab a RICAIP na VUT FEKT UTKO, respektive CEITEC. Také bude využita již fungující spolupráce s mezinárodními průmyslovými firmami či univerzitami.

    Školitel: Číka Petr, doc. Ing., Ph.D.

18. Optimalizace 3D lokalizačních algoritmů pro bezdrátové senzorové sítě

    Bezdrátové senzorové sítě složí primárně ke shromažďování dat. V některých aplikacích je ale potřeba zároveň získávat přesnou polohu bezdrátového uzlu. Tato problematika se stává velmi aktuální ve spojení s roji dronů a jejich řízením. Cílem práce bude analýza a optimalizace 3D lokalizačních algoritmů a jejich následná implementace.

    Školitel: Krajsa Ondřej, Ing., Ph.D.

19. Paralelizace genetických algoritmů

    Cílem práce je výzkum v oblasti paralelizace genetických algoritmů. Paralelizace je nedílnou součástí ke zvýšení efektivnosti genetických algoritmů a jejich možnému využití. Výzkum by měl navázat na současné poznatky a provést výzkum vlivu zvolených parametrů a designu na výkon. Výzkum by měl být soustředěn na ostrovní modely evolučních algoritmů. Dle zvoleného postupu nutná znalost některého z programovacích jazyků, dále skriptovacího jazyka Python či Matlab. Zvolené vývojové a testovací prostředí je ponecháno volné volbě. Výsledkem by měla být prezentace a ověření dosažených výsledků.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

20. Post-kvantové kryptografické protokoly

    Téma se zabývá analýzou, návrhem a optimalizací moderních post-kvantových kryptografických (PQC) protokolů. Výzkum lze blíže orientovat na vybraný otevřený problém jako např. post-kvantová bezpečnost v blockchain technologii, post-kvantové metody ochrany soukromí, PQC na omezených zařízení, kvantově odolné hybridní metody, hardwarová akcelerace PQC pomocí FPGA, atd. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů.

    Školitel: Malina Lukáš, doc. Ing., Ph.D.

21. Rekonstrukce trojrozměrných dat z magnetické rezonance pomocí komprimovaného snímání

    Nekartézské metody akvizice v magnetické rezonanci (MR) přitahují pozornost kvůli řadě unikátních vlastností, které lze využít pro různé aplikace, hlavně v medicíně. Těmito vlastnostmi jsou např. akcelerace samotného snímání, snížená citlivost na pohybové artefakty a možnost zobrazení tkání s velmi krátkými T2 (např. kortikální kosti, šlachy, vazy, menisky a myelin). Cílem doktorského studia bude: a) vyvinout metodu efektivní trojrozměrné rekonstrukce z UTE (ultra short echo-time) dat pro kvantitativní analýzy ultra krátkých T2 složek založených na nekonvexní optimalizaci, b) prozkoumat limity prostorového rozlišení při snižování počtu UTE projekcí v kontextu urychlování akvizice, c) provádět kvantitativní analýzy MR in vivo. Spolupráce s CEITEC MU, zpracování reálných dat zexperimentálního MR skeneru, školitel specialista Ing. Peter Latta, CSc. Možnost finanční podpory ze strany CEITEC.

    Školitel: Rajmic Pavel, prof. Mgr., Ph.D.

22. Rezistivně-kapacitní prvky s rozloženými parametry - návrh, realizace a využití v elektronických obvodech

    Práce je zaměřena na výzkum metod návrhu rezistivně-kapacitních prvků s rozloženými parametry (RC-PRP) a využití těchto prvků v elektronických obvodech. Součástí bude zejména zpracování komplexní metodologie pro realizaci impedanční funkce fraktálního, tedy neceločíselného, řádu pomocí RC-PRP. Budou vyvinuty návrhové metody pro získání parametrů RC-PRP v závislosti na požadované impedanční funkci, typu RC-PRP a výrobní technologii. K tomuto účelu bude využit symbolický impedanční popis RC-PRP, numerické optimalizační metody a charakteristické vlastnosti výrobních technologií. Specifika jednotlivých technologií budou vzájemně porovnána a pro vybrané technologie bude zpracován postup přípravy výrobních podkladů. Práce zahrnuje i návrh a ověření aplikací RC-PRP v elektronických obvodech, zejména realizujících obvodové funkce fraktálního řádu.

    Školitel: Kubánek David, doc. Ing., Ph.D.

23. Simulační a laboratorní model pro hodnocení komunikačních technologií pro chytré sítě

    Cílem práce je navrhnout komplexní model zvažovaných komunikačních variant pro chytré sítě v energetice, jehož chování lze ověřit v simulačním a laboratorním prostředí. Pro provozovatele distribučních soustav je při budování komunikační infrastruktury nejtěžší volba a výběr vhodné technologie a její zabezpečení. Proto je dalším cílem práce navrhnout a experimentálně ověřit metodiku hodnocení komunikačních technologií a jejich bezpečnosti pro chytré sítě v energetice.

    Školitel: Mlýnek Petr, doc. Ing., Ph.D.

24. Strojové učení ve fotonice

    Fotonické systémy zahrnují celou řadu oblastí od datových přenosů, přes senzoriku až po kvantové sítě. Každý fotonický systém má vlastní požadavky na přenosovou infrastrukturu, ale i na vstupní a výstupní parametry. Manuální optimalizace rozsáhlých sítí založených na různých typech signálů je téměř nemožná. S pomocí strojového učení lze u fotonických sítí dosáhnout optimalizace jak samotných přenášených signálů, tak celé infrastruktury. V nespolední řadě, lze pomocí algoritmů strojového učení detekovat a klasifikovat nestandardní chování sítě a minimalizovat tak bezpečnostní rizika.

    Školitel: Münster Petr, doc. Ing., Ph.D.

25. Škálovatelné kvantové sítě

    Cílem je výzkum a vývoj v oblasti kvantových sítí a jejich simulátorů, konkrétně síťových architektur a protokolů a možností jejich simulace a testování. Vycházejte z vlastního návrhu simulačního prostředí pro účely testování a definujte výhody a nevýhody jednotlivých řešení. Využijte jazyk Python, nebo jiný vhodný programovací jazyk. Úvodní simulátor je k dispozici na https://netsquid.org/. Práci směrujte k optimalizaci zejména z pohledu bezpečnosti a post-kvantovému zpracování dat s dosahem k síťové vrstvě dle TCP/IP.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

26. Umělá inteligence pro degradaci daktyloskopických stop

    Jedním z nejnovějších pokroků výzkumu týkajících se daktyloskopie a umělé inteligence spočívá v použití algoritmů hlubokého učení k automatizaci procesu identifikace otisků prstů. Tyto algoritmy mohou analyzovat velké databáze otisků prstů a rychle porovnat neznámý otisk s tím známým s vysokou přesností. Hlavní výhodou oproti předchozím metodám je schopnost algoritmů hlubokého učení naučit se rozpoznávat a interpretovat složité vzorce a vztahy v obrazových datech. Tímto způsobem mohou algoritmy hlubokého učení překonat omezení předchozích metod, které často závisely na ručně vytvořených pravidlech a omezených parametrech pro rozpoznávání otisků prstů. Cílem disertační práce je vyvinutí technik založených na strojovém učení pro objektivní posouzení podružných informací s pojeným s daktyloskopickým otiskem, jako je jeho stáří s ohledem na prostředí a povětrnostní podmínky.

    Školitel: Burget Radim, doc. Ing., Ph.D.

27. Vícetónové modulace v optických přenosových systémech

    Vícetónové modulace jsou dnes velice často využívaným modulačním přístupem v VDSL, G.fast, PLC, DVB-T, DVB-T2, WLAN IEEE 802.11a, g, n, ac a dalších technologiích. Ve všech výše uvedených systémech se využívá známá a dobře propracovaná modulace DMT (Discrete MultiTone), případně OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Práce bude věnována možnostem uplatnění vícetónových modulací v optických přenosových systémech.

    Školitel: Šilhavý Pavel, doc. Ing., Ph.D.

28. Využití strojového učení při modelování zvukových systémů

    Neuronové sítě a strojové učení jsou v oblasti zpracování zvukových signálů v současné době využívány při dolování dat, např. rozpoznání žánru, získávání hudebních informací z nahrávek apod., a při zpracování řeči, např. rozpoznávání slov, identifikaci mluvčího, rozpoznání emocí apod. Jejich potencionální využití je ale také v modelování zvukových systémů. Cílem disertační práce je nalezení algoritmů optimalizace parametrů digitálních hudebních efektů, algoritmů simulujících akustiku prostorů a dalších s využitím strojového učení a modelů slyšení pro trénování neuronových sítí. Výzkum bude zaměřen jednak na statickou optimalizaci parametrů systému podle analogové předlohy a jednak na dynamickou změnu parametrů v reálném čase na základě vlastností zpracovávaného zvukového signálu. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s firmami zabývajícími se vývojem SW pro zpracování zvukových signálů.

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

29. Vývoj algoritmů pro správu front a řízení přepínání v aktivních síťových prvcích

    Aktivní síťové prvky dnes používají pro správu front a řízení přepínání řadu výkonných algoritmů. Úkolem je implementovat vybrané algoritmy správy front do vývojového systému vybaveného FPGA kartou, proměřit jejich výkonnost a vyvinout vlastní algoritmus řešící na vývojovém systému správu front při respektování standardního značkování používaného při řešení QoS. K řešení bude třeba znalost jazyků C a VHDL, Matlab, popř. Verilog. Navržena bude architektura síťového prvku s prioritním směrováním. Navržen bude také originální postup, jak danou problematiku modelovat matematicky a dále jak tento matematický model implementovat. Softwarová simulace systému, který lze využít pro řízení spojovacího pole určeného pro přepojování datových jednotek bude rozšířena o realizaci hardwarové implementace, např. pomocí programovatelných logických polí vývojového systému FPGA. Získané poznatky budou zobecněny a vztaženy k teorii vysokorychlostních síťových prvků.

    Školitel: Škorpil Vladislav, doc. Ing., CSc.

30. Výzkum analogových aktivních funkčních bloků pro biosenzory

    Disertační práce je zaměřena na výzkum původních struktur nekonvenčních analogových aktivních funkčních bloků jako např. proudové či napěťové konvejory pomocí chemického popisu branových veličin. Cílem výzkumu je navrhnout nové struktury chemických konvejorů různé generace a jejich využití v měřicích systémech pro snímání základních veličin v biomedicínckých systémech. Vybrané systémy budou realizovány na čipu a ověřeno experimentálním měřením.

    Školitel: Herencsár Norbert, doc. Ing., Ph.D.

31. Výzkum emulátorů akumulačních prvků neceločíselného řádu pro důvěryhodné modelování chování reálných systémů

    Disertační práce bude věnována problematice modelovaní akumulačních prvků neceločíselného řádu (-1; +1) pomocí fraktálního kalkulu. Cílem práce je s využitím parazitních jevů tranzistorů výzkum původních důvěryhodných obvodových řešení emulátorů kondenzátoru a cívky s nízkým napájecím napětím a s malou spotřebou. Vybraná nová implementace emulátorů akumulačních prvků budou použity pro modelování různých odrůd a druhů zemědělských produktů a biomedicínských systémů (zrání ovoce či zeleniny, modelování sluchového aparátu, plic a jater člověka a savců, atd.) na základě dat získaných pomocí elektrické impedanční spektroskopie.

    Školitel: Herencsár Norbert, doc. Ing., Ph.D.

32. Zpracování prostorového zvukového signálu pomocí mikrofonních polí malých rozměrů

    Mikrofonní pole malých rozměrů, osazená zejména MEMS mikrofony, se v současné době používají v řadě aplikací, např. hlasových asistentech, robotech nebo při monitoringu v senzorových sítích, zejména pro svoji schopnost prostorové filtrace zvukového signálu od hluku pozadí, ale mají potenciál i při využití v multimediálních aplikacích včetně rozšířené a virtuální reality. Problémem je ovšem limitace jejich rozměrů s ohledem na schopnost prostorové filtrace na nízkých vzorkovacích kmitočtech. Cílem disertační práce je využití nových metod prostorové filtrace zvukového signálu snímaného polem mikrofonů za účelem dalšího zmenšení rozměrů polí a zvýšení rozlišení a přesnosti filtrace. Práce bude zaměřena nejen na výzkum vhodných algoritmů zpracování signálů pole, ale také na jeho mechanickou konstrukci umožňující úpravu akustických vlastností mikrofonů, zejména tvarování směrových charakteristik. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s Fakultou dopravní ČVUT a Université du Maine Le Mans.

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

33. Zvýšení poslechové kvality komprimovaných zvukových signálů pomocí hlubokých neuronových sítí

    Přes veškerý vývoj je kvalita zvuku při nízkých bitových rychlostech nízká. Studium by se zabývalo návrhem, konstrukcí a trénováním generativní adversariální neuronové sítě (GAN), která by měla za úkol zvýšit poslechovou kvalitu komprimovaných zvukových signálů. Tedy na vstupu sítě by byl komprimovaný signál, na výstupu jeho poslechově vylepšená verze.

    Školitel: Rajmic Pavel, prof. Mgr., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2023 do 30.04.2023)

1. Bezpečnost optických vláknových infrastruktur

   Optické vláknové sítě se v posledních letech rapidně vyvíjely, aby uspokojily stále rostoucí poptávku po navyšující kapacitě. Optická vlákna jsou dnes široce používána ve všech typech sítí z důvodu nejen přenosových rychlostí, maximálního dosahu, ale i bezpečnosti. Přestože jsou optické vláknové sítě považovány za naprosto bezpečné, existují možnosti, jak část datového signálu zachytit nebo zkopírovat. Využívány mohou být jak nedokonalosti pasivních optických komponent, tak například monitorovací výstupy aktivních zařízení. S nástupem kvantových počítačů by současné šifrování mohlo být prolomeno. Je nutné se tedy zabývat bezpečností optických vláknových sítí, analyzovat bezpečnostní rizika a navrhnout vhodná protiopatření.

   Školitel: Münster Petr, doc. Ing., Ph.D.

2. Kvantová distribuce klíčů v telekomunikačních sítích

   Dnešní digitální svět je závislý na bezpečnosti dat jak během komunikace, tak ale i při ukládání dat, například v elektronickém bankovnictví, elektronickém obchodování, elektronickém zdravotnictví nebo v elektronické veřejné správě. S nástupem kvantových počítačů hrozí riziko potenciálního narušení dnešních zabezpečení. Kvantová distribuce klíčů (QKD) poskytuje způsob distribuce a sdílení tajných klíčů, které jsou nezbytné pro kryptografické protokoly. Informace je zde kódována do jednotlivých fotonů. Integrace systémů QKD do stávající síťové infrastruktury využívané pro telekomunikace je aktuální výzvou. Mezi některé další hlavní výzvy patří zvýšení frekvence vysílání klíčů, zvětšení dosahu QKD, nebo snížení komplexnosti a robustnosti stávajících řešení.

   Školitel: Münster Petr, doc. Ing., Ph.D.

3. Rekonstrukce poškozených zvukových signálů s pomocí hlubokých neuronových sítí

   Práce se bude zabývat moderními metodami restaurace audiosignálu, konkrétně se bude zaměřovat na úlohu doplnit chybějící úsek audiosignálu a na příbuznou úlohu nahrazení saturovaných vzorků. Problémy tohoto typu se v praxi běžně vyskytují (restaurace nahrávek, výpadky v hovorech VoIP apod.). Současné metody zvládají velmi kvalitní interpolaci signálů, které jsou v okolí chybějícího úseku stacionární a mají harmonický charakter. Studium se bude zaměřovat na metody, které kombinují přístupy úspěšné v posledních letech, a to optimalizační metody a trénované hluboké neuronové sítě (DNN). Práce neopomene psychoakustickou stránku problému. (Spolupráce s Acoustics Research Institute, Vídeň)

   Školitel: Rajmic Pavel, prof. Mgr., Ph.D.

4. Řízení a optimalizace energií v budovách s ohledem na obnovitelné zdroje energie a elektromobilitu

   Klasické pojetí distribuce elektrické energie uvažovalo s centrálně řízenou produkcí elektřiny a její neznámou spotřebou. S nárůstem podílu menších, především obnovitelných zdrojů, u kterých je výroba značně kolísavá a nepředvídatelná (ohrožuje stabilitu sítě), vyvstává potřeba nového způsobu řízení energetických sítí s optimalizací jak na straně výroby, tak i na straně spotřeby. Koncept takovýchto distribučních sítí je nazýván jako Smart Grid (Inteligentní síť) a je založen na digitalizaci a plné automatizaci řízení sítě, na obousměrné komunikaci mezi výrobními zdroji, distribuční sítí a spotřebiči a na možnosti větší decentralizace sítě zapojením obnovitelných zdrojů energie. Cílem disertační práce bude v první fázi seznámení se s fungováním a řešeními prvků výroby a spotřeby (střídač, baterie, dobíjecí stanice, ohřev vody, tepelné čerpadlo), dále pak studium komunikačních protokolů pro řízení budov. Pro detailní pochopení principů komunikace v chytrých budovách bude vytvořen testovací polygon. Do polygonu bude možné připojit prvky spotřeby a výroby energie od různých výrobců. Základem polygonu bude studentem navržená gateway, tj., řídící komunikační jednotka. V druhé fázi bude přistoupeno k definici požadavků na řízení energií z pohledu energetiky pro následnou optimalizaci. Bude provedena série prvotních měření a následný návrh schématu pro optimalizaci energií zahrnující komunikační jednotku i celý polygon (může reprezentovat rodinný dům, bytový dům, výrobní haly či jiné prostory). Na základě získaných dat bude provedena optimalizace energií s využitím nově navržených algoritmů zahrnujících prvky umělé inteligence a komunikační technologie (protokoly) sítí nové generace (next-generation networks). Pro možnost realizace výše uvedených scénářů budou využity unikátní laboratoře UniLab a RICAIP na VUT FEKT UTKO, respektive CEITEC. Také bude využita již fungující spolupráce s mezinárodními průmyslovými firmami či univerzitami.

   Školitel: Číka Petr, doc. Ing., Ph.D.

5. Výzkum digitálních biomarkerů kvantifikujících dysartrii

   Dysartrie je porucha motorické realizace řeči, která se projevuje v respiraci, fonaci, artikulaci a prozodii. I když dnes existují přístupy akustické analýzy řečových signálů, které dokáží některé manifestace dysartrie kvantifikovat, stále existují oblasti (např. vzdálené pasivní monitorování), ve které konvenční metody selhávají, a je tak nutné hledat nová řešení. Cílem této dizertační práce je výzkum nových digitálních biomarkerů, které robustně kvantifikují manifestace dysartrie v různých oblastech řeči, které umožní částečnou objektivizaci percepčního hodnocení, a které budou klinicky interpretovatelné. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s týmem neurovědců z Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně.

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

6. Výzkum systému pro testování spolehlivosti a bezpečnosti

   Cílem práce je návrh metod a nástrojů pro ověřování spolehlivosti a bezpečnosti zařízení nasazovaných do reálného provozu. Práce je zaměřena především na koncové energetické a průmyslové zařízení nasazovaná v rámci Smart Grids a průmyslu 4.0 a jejich ověřování z pohledu bezpečnostních hrozeb a funkčních chyb.

   Školitel: Mlýnek Petr, doc. Ing., Ph.D.