Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FITZkratka: DVI4Ak. rok: 2019/2020
Program: Výpočetní technika a informatika
Délka studia: 4 roky
Akreditace od: 1.1.2007Akreditace do: 31.12.2024
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.
Garant
prof. RNDr. Milan Češka, CSc.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Motivace:TCP má celou řadu problémů (např. problematická vícecestnost, end-to-end signalizace, diskriminační boj o síťové prostředky, absence podpory spolehlivého multicastu) stejně jako IP (např. multihoming, renumbering, růst default-free zone, dychotomie adresy jako identifikátoru i lokátoru, viz [1]), které funkčně omezují aplikace, jež je využívají. Recursive InterNetwork Architecture (RINA) [2] je radikální alternativou k TCP/IP a současným způsobům komunikace v počítačových sítích. RINA umožňuje nativně vytvářet distribuované aplikace, které buď nemají funkcionalitou srovnání (např. izolace celé aplikace do jedné vrstvy) v aktuálním TCP/IP světe, nebo se dají složitě realizovat kombinací různých protokolů a technologií (např. IPsec připojení znamená podporu ESP hlavičky na L3, TLS/SSL na L4, ISAKMP na L7, apod.) Technology readiness level RINA je aktuálně na stupni 7 a k dalšímu posunu je třeba extenzivního nasazení v produkčním prostředí. S tím souvisí tvorba nových a portace stávajícíh aplikací do RINA světa, které k přenosu svých dat potřebují spolehlivý podvozek. Cíl:Cílem práce je zaměřit se v rámci RINA na komponenty IPC procesů (jmenovitě na Flow Allocator, Error and Flow Control Protocol Module, Resource Information Base, RIB Daemon, Relaying and Multiplexing Task) a vytvořit nové politiky, které by aplikacím, jež je využívají, umožnili například:
Školitel: Kolář Dušan, doc. Dr. Ing.
Náplní práce je návrh a praktické vyzkoušení nového typu digitálních agentů. Tito by měli být založeni na kombinaci aktorového přístupu s přístupy hlubokého strojového učení. Aktorový přístup je alternativou k objektovému přístupu. V tomto modelu je základní výpočetní jednotkou aktor, který realizuje čtyři základní operace: založ, pošli, přijmi a řiď; další operace jsou asynchroní, založené na posílání zpráv mezi aktory. Hluboké strojové učení je založeno na využití algoritmů (neuronových sítí) operujících s daty uspořádanými ve vrstvách. Předpokládáme, že agent nového typu bude složen z mnoha actorů a bude schopen se učit díky vytěžování toků zpráv, které si mezi sebou aktoři posílají. Výše uvedené hypotézy budou prakticky testovány v průmyslu v prostředí "agentové továrny" u partnera projektu.
Školitel: Zbořil František, doc. Ing., Ph.D.
Tématem jsou 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, ale i aplikacim, algoritmy do hloubky analyzovat, zlepšovat a připravovat nové. Předpokládá se práce v jazyce C, C++, C#, assembleru, případě i jinak. Možné algoritmy zahrnují:
Po dohodě je možné zpracovávat i individuálně vybrané algoritmy, které ve výše uvedeném seznamu nejsou, ale patří do dané tématiky.
Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově podávaných projektech bezpečnostního výzkumu, H2020, ECSEL(potenciálně možnost stipendia či pracovního poměru).
Školitel: Zemčík Pavel, prof. Dr. Ing., dr. h. c.
Tématicky se tato disertační práce orientuje na bezpečnost různých systémů, které mají zajistit anonymitu nebo pseudonymitu uživatelů internetu (například sítí typu TOR). Práce by měla obsahovat:
Očekává se účast na relevantních mezinárodních konferencích a publikování v odborných či vědeckých časopisech.
Školitel: Hanáček Petr, doc. Dr. Ing.
Cílem práce je návrh a implementace aplikace pro zpřesnění diagnózy a predikce vývoje onemocnění. Konkrétně se bude jednat o:
Školitel: Drahanský Martin, prof. Ing., Ph.D.
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:
Použití neuronových sítí pro hluboké 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 poslední 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.
Anonymizační sítě umožňují uživatelům Internetu přistupovat ke službám, aniž by prozrazovali své identifikační údaje, jako je IP adresa. Anonymizační sítě je možné využít jak pro zvýšení soukromí na Internetu, tak pro páchání trestné činnosti. Prvním cílem disertační práce je popsat aktuálně využívané i zaniklé anonymizační sítě a srovnat jejich bezpečnostní model a možnosti deanonymizace uživatele. Při využívání anonymizačních sítí v souladu se zákony je důležité pro uživatele znát přínos anonymizačních sítí. Naopak orgány činné v trestním řízení a další bezpečnostní složky potřebují znát možnosti boje s kriminalitou páchanou s využitím anonymizačních sítí. Cílem tématu je prozkoumat bezpečnost anonymizačních sítí, jejich integritu a odolnost vůči útokům jako jsou korelační útoky. Školitel specialista: Ing. Libor Polčák, Ph.D.
Školitel: Ryšavý Ondřej, doc. Ing., Ph.D.
Modelování se používá pro zachycení důležitých aspektů vyvíjeného systému. V oblasti metod vývoje softwarových systémů došlo k rozvoji přístupu Model Driven Engineering, který využívá modelování v takovém rozsahu, že je lze považovat za základní programovací jazyk. Modely jsou postupně transformovány z abstraktního pohledu na systém do programovacího jazyka. Příkladem mohou být vybrané modely jazyka UML ve spojení s meta-úrovňovými modely MOF využívané metodikou MDA. S transformacemi modelů jsou spojeny dva problémy. První se týká otázky, zda je možné provádět transformace plně automatizovaně, tj. bez zásahu vývojáře. Druhý problém se týká otázky, zda je možné zachovat zachovat náhled na softwarový produkt na úrovni modelů, tj. nepracovat přímo s kódem, ale vždy s modelem, a to i při ladění a změnách aplikace za běhu. Cílem disertační práce je výzkum v oblasti aplikace modelů v procesu vývoje a nasazení systémů s ohledem na výše položené otázky.
Školitel: Janoušek Vladimír, doc. Ing., Ph.D.
Reverzní inženýrství komunikačních protokolů nachází aplikace zejména v oblasti bezpečnosti a monitorování síťové komunikace. Síťové aplikace mohou používat nedokumentované komunikační protokoly nebo protokoly, jenž neodpovídají standardu. Navíc stávající protokoly jsou průběžně rozšiřovány o nové vlastnosti. Pro analýzu síťové komunikace toto představuje problém neboť popis protokolů, které tyto nástroje používají musí být neustále aktualizován, což je náročné. Cílem této práce je studium existujících technik pro (polo-)automatické reverzní inženýrství komunikačních protokolů, jejich vyhodnocení a identifikaci možných vylepšení, tak aby bylo možné tento přístup použít pro tvorbu a aktualizaci specifikace komunikačních protokol v nástrojích pro monitorování komunikace.Školitel specialista: Ing.Vladimí Veselý, Ph.D.
Trendem poslední 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.
Podstatná část aktivit Skupiny zpracování řeči na FIT VUT je spojena se zpracováním řečových dat pro aplikace v bezpečnosti, zpravodajství a obraně. Tématem tohoto doktorského projektu je výzkum v oblastech:
Školitel: Černocký Jan, prof. Dr. Ing.
U softwarových systémů očekáváme, že jednak nikdy nenastane žádná závažná chyba (deadlock, neoprávněný přístup do paměti, ...), ale také každá akce systému vždy úspěšně skončí v rozumném časovém intervalu. Problémem ověření ukončení v rozumném čase se zabývá analýza mezí (bound analysis). Problémem analýzy mezí je pro zadaný program (nebo funkci) nalézt (horní) odhad složitosti. Přes pokrok v posledních letech ale stále nejsou současné techniky dostatečné. Problémem jsou hlavně složité datové struktury a tzv. otevřený kód, kde analyzujeme pouze části kódu bez znalosti kontextu.Cílem této práce je navázat na současné techniky pro analýzu mezí s cílem analýzy mezí otevřeného kódu a/nebo kódu se složitými datovými strukturami. Práce bude navazovat na práci členů skupiny VeriFIT a práci dr. F. Zullegera z TU Wien a dr. M. Sinna z Fachhochschule St. Pölten.Práce bude řešena ve spolupráci s týmem VeriFIT zabývajícím se na FIT VUT technikami pro verifikace programů se složitými datovými strukturami (zejména dr. L. Holík, prof. T. Vojnar, ing. M. Hruška, ing V. Šoková). V případě zodpovědného přístupu a kvalitních výsledků je zde možnost zapojení do grantových projektů (včetně mezinárodních). Je zde rovněž možnost úzké spolupráce s různými zahraničními partnery VeriFIT: TU Wien, Rakousko (dr. F. Zulleger); Uppsala University, Švédsko (prof. P.A. Abdulla, prof. B. Jonsson, dr. Rummer); Verimag, Grenoble, Francie (dr. R. Iosif); IRIF, Paříž, Francie (prof. A. Bouajjani, dr. M. Sighireanu, dr. C. Enea); Academia Sinica, Tchaj-wan (prof. Y.-F. Chen).V rámci tématu se student může také aktivně zapojit do různých grantových projektů, jako je např. projekt GA ČR 16-17538S "Přibližná ekvivalence pro aproximativní počítání", nebo 17-12465S "ROBUST - Verifikace a hledání chyb v pokročilém softwaru".
Školitel: Rogalewicz Adam, doc. Mgr., Ph.D.
V současné době neustále roste důraz na kvalitu, spolehlivost a bezpečnost software. V souladu s tím jsou nemalé prostředky investovány do výzkumu moderních technik analýzy a verifikace programů pomocí nejrůznějších automatizovaných metod, jako jsou systematické testování, dynamická analýza, statická analýza, model checking apod. Tyto techniky jsou přitom rozvíjeny nejen na univerzitách, ale do jejich výzkumu a vývoje investuje řada významných mezinárodních společností (Google, Microsoft, IBM, Red Hat, Honeywell apod.). Mezi uvedenými metodami patří testování a dynamická analýza k tradičním, již dlouho nejvíce používaným, ale přesto intenzivně dále rozvíjeným přístupům (o čemž svědčí velký počet článků z dané oblasti prezentovaných na mezinárodních konferencích věnovaných obecně programovacím jazykům a/nebo softwarovému inženýrství i velký počet špičkových mezinárodních konferencí specializujících se na danou oblast).
Náplní tématu je rozvoj stávajících a návrh nových metod dynamické analýzy a inteligentního testování, případně kombinovaných s použitím vhodných statických analýz. Tyto analýzy by přitom měly směřovat nejen k co nejefektivnějšímu vyhledávání chyb, ale také k automatické podpoře procesu řízení software (identifikace problematických komponent, problematických změn, podpora rozhodování o tom, které změny začlenit či nezačlenit do nové verze softwarového produktu apod.). Předmětem výzkumu bude vývoj nových heuristik pro testování a analýzu, které umožní co nejefektivnější odhalení i vzácně se projevujících chyb (jako jsou např. extrapolující dynamické analýzy, vkládání šumu, či fuzz testování) a které umožní automatické získávání zkušeností z dosud provedených testů či analýz a jejich následné využití pro zdokonalení procesu testování či obecně řízení kvality software. Do této oblasti spadá vhodné využití statistických analýz, strojového učení či technik dolování z dat. Předmětem výzkumu je přitom nejen návrh nových technik z dané oblasti, ale také jejich prototypová implementace a experimentální ověření na vhodných případových studiích.
Školitel: Vojnar Tomáš, prof. Ing., Ph.D.
Tématem práce je propojení prostředí pro modelování inteligentních systémů s nástroji pro vytváření a provádění simulačních modelů. Doktorand by se měl orientovat zejména na otevřené otázky robotiky, jako jsou například společné plánování, řešení konfliktů a koordinace, a zkoumat jejich řešení právě s využitím simulačních nástrojů jako jsou PNtalk nebo TMass. Výsledkem by měla být analýza problematiky, řešení některých problémů a demonstrace přínosu modelování pro jejich řešení.
Školitel specialista: Ing. Radek Kočí, Ph.D.
Řídící systémy ICS (Industrial Control Systems) se používají pro řízení a monitorování průmyslových procesů a zařízení v oblasti energetiky, strojírenství, dopravy, apod. V minulosti tato komunikace probíhala po oddělených sériových sběrnicích, dnes dochází k přechodu nad IPv4/IPv6 a propojení na Internet. S tím souvisí i otázka bezpečnostního monitorování ICS komunikace, která zahrnuje jednak viditelnost komunikace v síti, a jednak analýzu monitorovacích dat v souvislosti s detekcí neobvyklých událostí jako jsou útoky na ICS komunikaci, nefunkční či špatně komunikující zařízení, apod. Narozdíl od komunikace na Internetu bezpečnostní monitorování a analýza ICS komunikace je teprve v začátcích. Téma se zaměřuje převážně na zpracování monitorovacích dat pro potřebu zvýšení viditelnosti chování sítě, a dále na vývoj a použití metod pro detekci anomálií. Toto bude zkoumáno ve spolupráci s partnery výzkumného projektu IoT Monitoring and Forensics (IRONSTONE).
Školitel: Matoušek Petr, doc. Ing., Ph.D., M.A.
Internet věcí představuje komunikační síť propojující různé typy zařízení v domácnosti (home IoT networks) nebo v průmyslu (industrial IoT networks). Většina těchto zařízeních obsahuje jen malé či žádné zabezpečení oproti útokům z lokální sítě či z Internetu. Škody způsobené zneužitím těchto zařízení mohou být však velmi vážné. Nejde jenom o záměrný útok, ale i chybné nastavení či výpadek řídící jednotky. Monitorování internetu věcí je novou doménou správy sítě. Zahrnuje jak sledování chování zařízení, tak získávání dat ze senzorů, nastavování, apod. Bezpečnostní monitorování se zaměřuje na detekci útoků a anomálií v komunikaci. Tradiční metody bezpečnostního monitorování mají u IoT sítí omezené použití, neboť komunikace IoT sítí je odlišná od přenosů na Internetu. Je potřeba tyto metody rozšířit, případně zvolit jiný způsob přístupu k metadatům získaným z provozu IoT sítí. Cílem tématu dizertační práce je prozkoumat různé metody bezpečnostního monitorování IoT a definovat možnosti ochrany zařízení či podsítí proti běžným hrozbám. Zároveň je cílem integrovat monitorovací prvky do stávajících SIEM systémů. Téma je součástí projektu aplikovaného výzkumu TAČR IoT Monitoring and Forensics (IRONSTONE).
Školitel: Herout Adam, prof. Ing., Ph.D.
Komunikační sítě kritické infrastruktury zahrnují například energetické přenosy, jejichž výpadek může mít výrazný dopad na průmysl a velké skupiny obyvatel. Jedním z hlavních úkolů kybernetické bezpečnosti je detekovat útoky na řídící komunikaci kritické infrastruktury s cílem zajistit její odolnost a spolehlivost. Výzkumné téma se konkrétně zaměří na automatizované monitorování řídící komunikace v energetických sítích, zajištění viditelnosti přenosů a pokročilého zpracování monitorovaných dat pro detekci kybernetických hrozeb. Při řešení se budou využívat postupy zavedené v IT sítích, které budeme aplikovat do prostředí průmyslových přenosů OT (Operational Technologies). Cílem práce bude popsat vzory chování různých typů kybernetických útoků, navrhnout metody a postupy pro jejich identifikaci a detekci, a ověřit jejich účinnost. Téma bude řešeno v rámci národního centra kompetence pro kyberkriminalitu.
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:
Petriho sítě se v řídicích systémech úspěšně používají již od 70tých let (viz např. SFC, Grafcet). Důvodem jejich popularity je sugestivní vizuální vyjádření, možnost simulace a možnost využití teorie Petriho sítí pro ověření důležitých vlastností systému. Kromě původních Petriho sítí lze dnes ve stejné oblasti použít i vysokoúrovňové Petriho sítě, které kombinují pozitivní vlastnosti původních Petriho sítí s možnostmi vysokoúrovňových programovacích jazyků (strukturované datové typy, objektová orientace). Tím je možné dostat se s Petriho sítěmi i do vyšších úrovní řízení, než je field level a PLC. Cílem aktuálního výzkumu je ověřit aplikovatelnost specifické varanty vysokoúrovňových Petriho sítí, Reference Nets, v návrhu a realizaci distribuovaných a hierarchicky organizovaných řídicích systémů. Reference Nets pracují s dynamicky instanciovatelnými a vzájemně komunikujícími vysokoúrovňovými Petriho sítěmi a umožňují modelovat systém ve vrstvách. Současně umožňují dynamicky rekonfigurovat strukturu systému. Tyto vlastnosti předurčují Reference Nets pro modelování a implementaci komplexních systémů s diskrétními událostmi a kromě toho mohou být Reference Nets efektivně využity v situacích, kdy je požadována dynamická rekonfigurovatelnost systému. Vzhledem k tomu, že u typických komplexnějších řídicích systémů se automaticky předpokládá adaptabilita na průběžně se měnící požadavky a podmínky, v kterých systém pracuje, o mimořádné aktuálnosti tohoto výzkumu nemůže být sebemenších pochyb.Existující implementace Reference Nets (kterou udržují kolegové v Hamburku) není přímo použitelná pro řízení, protože nebyla s tímto cílem navržena (nepracuje v reálném čase, instalace a rekonfigurace je obtížně realizovatelná). Proto byla v Brně navržena a prototypově realizována alternativní implementace, pracující s rozumnou podmnožinou původního inskripčního jazyka, umožňující běh na uzlech s omezenými zdroji a umožňující dynamicky nainstalovat, aktivovat, deaktivovat i odinstalovávat aplikace ve formě Reference Nets. Touto implementací je PNVM - Petri Net Vitrtual Machine. PNVM doplněný o ovladače pro vstupy a výstupy a příkazový interpret (shell, realizovaný pomocí Petriho sítí) se nazývá PNOS - Petri Net Operating System. Tento systém je určen k běhu na uzlech distribuovaného systému.PNOS je použitelný jako východisko pro případná rozšíření a modifikace v rámci aplikací. Momentálně jsou aktuální například aplikace v oblasti Smart Home a IoT (vč. Industrial IoT). V rámci řešení je možná i spolupráce se spřáteleným pracovištěm na univerzitě v Hamburku.Pro více informací se stavte osobně, ideálně v odpoledních hodinách.Doc. Ing. Vladimír Janoušek, Ph.D.http://www.fit.vutbr.cz/~janousek/janousek@fit.vut.cz
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. Google, Apple, Microsoft Oracle, Red Hat, Facebook, Amazon apod.) i nově vznikajících spin-off firem (např. Coverity, GrammaTech, AbsInt, DiffBlue apod.). Přes tento zájem univerzit i průmyslových společností je však v oblasti statické analýzy stále zapotřebí vyřešit celou řadu teoretických i praktických problémů. Jedním z těchto problémů, na který by se měla práce zaměřit, je škálovatelnost, a to i pro hlubší analýzy, které se zaměřují na komplexní datové či řídicí struktury. Práce bude řešena ve spolupráci s týmem VeriFIT zabývajícím se na FIT VUT automatizovanou analýzou a verifikací, zejména pak dr. L. Holíkem, doc. A. Rogalewiczem, dr. O. Lengálem, dr. P. Peringerem, Ing. T. Fiedorem, Ing. M. Hruškou, Ing. V. Šokovou či Ing. V. Malíkem. Je zde rovněž možnost úzké spolupráce s různými zahraničními partnery VeriFIT: Uppsala University, Švédsko (prof. P.A. Abdulla, prof. B. Jonsson, dr. Rümmer); Verimag, Grenoble, Francie (dr. R. Iosif), IRIF, Paříž, Francie (prof. A. Bouajjani, dr. M. Sighireanu, dr. C. Enea), Academia Sinica, Tchaj-wan (prof. Y.-F. Chen), TU Vienna, Rakousko (dr. F. Zuleger), University of Oxford, Velká Británie (dr. A.W. Lin) či TU Braunschweig, Německo (prof. R. Meyer). Téma je zajímavé také z pohledu spolupráce s průmyslovými společnostmi, zejména pak DiffBlue z Velké Británie (dr. P. Schrammel), která vyvíjí mj. statický analyzátor 2LS, do jehož vývoje se již tým VeriFIT zapojil v několika oblastech. Dalšími možnými průmyslovými partnery jsou např. Red Hat, Honeywell či Facebook.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, neomezenými poli, řetězci 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 zahrne práci na nových abstraktních doménách vhodných např. pro práci s dynamickými datovými strukturami, řetězci, poli a/nebo paralelismem (včetně pokročilých konstrukcí, jako jsou bezzámkové struktury či synchronizace typu RCU) a nových výpočetních smyček pro vlastní analýzu (např. abdukce či použití souhrnů funkcí počítaných od listů stromu volání) tak, aby byla zajištěna lepší škálovatelnost, než je tomu u současných přístupů.V případě zodpovědného přístupu a kvalitních výsledků je zde možnost zapojení do grantových projektů (např. český projekt GAČR Robust, evropský projekt ECSEL Aquas, EUREKA MuSiC či některé nově podané projekty GAČR, TAČR či ECSEL).
Téma práce je zaměřeno na využití dynamické rekonfigurace v oblasti monitorování a bezpečnosti počítačových sítí a oblasti virtualizace síťových funkcí. Dynamická rekonfigurace umožňuje změnu funkce obvodu za běhu, což dává prostor pro efektivní využití zdrojů na čipu. Je možné redukovat množství spotřebovaných zdrojů, snížit spotřebu, ale i dosáhnout vyšší rychlosti zpracování. Cílem práce je využít možností dynamické rekonfigurace pro zajištění nových efektivnějších způsobů mapování časově kritických úloh z oblasti počítačových sítí na rekonfigurovatelné architektury tak, aby byla snížena plocha na čipu potřebná pro realizaci daného algoritmu nebo spotřeba zařízení.
Školitel: Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D.
Různé typy automatů a logik patří mezi nejzákladnější objekty studované a aplikované v oblasti informatiky již desítky let. Přesto v této oblasti existuje řada dosud neuspokojivě vyřešených problémů a neustále se objevují nové vzrušující problémy související se stále novými aplikacemi automatů a logik (např. při symbolické verifikaci nekonečně stavových programů, v rozhodovacích procedurách, při syntéze programů či hardware, při automatizovaném zpracování přirozených jazyků či při analýze síťového provozu). Předmětem disertační práce bude konkrétně rozvoj současného stavu v oblasti efektivní práce s různými typy automatů (automaty nad slovy, stromy či grafy, pravděpodobnostní automaty, automaty rozšířené o různé typy proměnných a operací nad nimi) a logik (např. různé logiky nad slovy, stromy, grafovými strukturami či datovými slovy). Zkoumané techniky by se měly zaměřit na efektivní techniky redukce automatů, jejich porovnávání (jak na přesnou inkluzi či ekvivalenci tak i různé formy přibližné inkluze či ekvivalence), možnosti strojového učení automatů či efektivní rozhodovací techniky vybraných logik (separační logika, WSkS, logiky na řetězci apod.). Významnou části výzkumu by ale také měly být nové aplikace automatů a logik založené na nově navržených technikách pro práci s automaty či logikami. Důraz bude zejména na aplikace z oblasti formální analýzy a verifikace, analýzy síťového provozu, případně syntézy programů či hardware. Práce bude řešena ve spolupráci s týmem VeriFIT zabývajícím se na FIT VUT rozvojem technik pro práci s automaty, logikami a jejich aplikacemi. Jedná se zejména o dr. L. Holíka, doc. A. Rogalewicze, dr. O. Lengála či dr. M. Češka jr., z nichž jeden bude působit v roli školitele-specialisty, a dále doktorandy Ing. V. Havlenu, Ing. P. Janků či Ing. P. Vargovčíka. V případě zodpovědného přístupu a kvalitních výsledků je zde možnost zapojení do grantových projektů (včetně mezinárodních). Je zde rovněž možnost úzké spolupráce s různými zahraničními partnery VeriFIT: Uppsala University, Švédsko (prof. P.A. Abdulla, prof. B. Jonsson, dr. P. Rümmer); Verimag, Grenoble, Francie (dr. R. Iosif), IRIF, Paříž, Francie (prof. A. Bouajjani, dr. M. Sighireanu, dr. C. Enea), Academia Sinica, Tchaj-wan (prof. Y.-F. Chen), TU Vienna, Rakousko (dr. F. Zuleger), University of Oxford, Velká Británie (dr. A.W. Lin), TU Braunschweig, Německo (prof. R. Meyer) či School of Informatics, University of Edinburgh, Velká Británie (prof. R. Mayr).V rámci tématu se student může také aktivně zapojit do různých grantových projektů, jako je např. projekt GA ČR 17-12465S "ROBUST - Verifikace a hledání chyb v pokročilém softwaru" či některý z nově podaných projektů GA ČR, jako je např. projekt "Automaty pro rozhodovací procedury a verifikaci".
Téma je zaměřeno na algoritmy embedded zpracování obrazu, videa a/nebo signálu. Hlavním cílem je zkoumat možnosti "chytrých" a "malých" zařízení, která by měla nové vlastnosti, a bylo možné je efektivně nasadit do aplikací vyžadujících malé, skryté, distribuované, nízkopříkonové, mechanicky nebo klimaticky namáhané jednotky schopné zpracovávat signálové vstupy. Nasazení takových jednotek je perspektivní a široké a předpokládá se i propojení do klient/server a/nebo cloud systémů. Samotné jednotky mohou být založeny na efektivním CPU/GPU/DSP, na programovatelném hardware, případně na kombinaci těchto technologií. Může se jednat i o smart kamery. Aplikace, které jsou v oblasti zájmu tohoto tématu:
Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově podávaných projektech TAČR, H2020, ECSEL (potenciálně možnost stipendia či pracovního poměru).
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.
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:
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:
Nedílnou součástí je rovněž experimentální implementace navržených metod s využitím existujících nástrojů a experimentální ověření na reálných dokumentech dostupných na WWW.
Školitel: Burget Radek, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je analýza fotografií a videosekvencí z mobilních zařízení, sestávající z(e):
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o formálních systémech paralelního 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.
Současná věda stále více spoléhá na vysoce výkonné počítače provádějící náročné simulace. Náročnost těchto simulací nespoléhá pouze v množství dat a operací které je nutné vykonat, ale i v možnostech jednotlivých simulačních frameworků zahrnující různé fyzikální a numerické modely, ohraničující podmínky, typy prostředí atd. Tato variabilita vede ke stovkám různých simulačních scénářů skládajících se z tisíců dílčích úloh. V tomto momentě naráží klasické datově paralelní implementace na své meze, neboť rozhodovací logika daleko převyšuje logiku výpočtu.Druhým úskalím je architektura současných superpočítačových systémů. Již více než dekádu se nejedná o uniformní systémy složený z homogenních prvků s homogenním propojením. Současný trend jsou silně heterogenní architektury složené s vícejádrových procesorů a různých akcelerátorů, např. GPU, FPGA, Xeon Phi. Optimalizace komplexních frameworků pro tyto architektury a následné vyvažování zátěže se stává limitujícím prvkem. Cílem této disertační práce je prozkoumat techniky funkčního paralelismu a návrh automatizovaných simulačních platforem umožnující distribuci výpočtu na vhodné hardwarové komponenty.
Cílem práce je generování různých poškození do syntetických otisků prstů a analýza jejich kvality. Práce bude sestávat z(e):
Práce je zaměřena na problematiku modelování a syntézy hybridních výpočetních architektur. Jedná se o systémy, ve kterých jsou jednotlivé úlohy implementovány jako systémy na čipu (SoC, FPGA) pomocí univerzálních či specializovaných procesorů, IP jader a programovatelné logiky. Cílem je zvýšení produktivity při návrhu, optimalizace příkonu a spotřeby energie výsledného obvodu při zachování výkonnosti, případně zvýšení výsledné výkonnosti.
Hlavní cíl práce je hledání možností modelování hybridních architektur a jejich automatizované syntézy a dále pak vypracování metodiky jejich efektivní implementace.
Předpokládá se práce v jazycích C a VHDL, případně v jazycích vycházejících z notace jazyka C, které byly adaptovány pro popis HW (např. SystemC, SystemVerilog apod.). Výsledky práce budou demonstrovány na vhodné výpočetní platformě (např. ZYNQ firmy Xilinx) a aplikaci (např. analýza obrazu či číslicové zpracování signálů ze senzorických polí).
Existuje možnost zapojení se do práce na grantech s možností stipendia, případně i pracovního poměru.
Doktorand v prezenční formě studia bude zapojen do výuky podle potřeb ústavu a fakulty.
Školitel: Fučík Otto, doc. Dr. Ing.
Cílem této disertační práce je návrh a implementace softwaru pro vyhodnocování naměřených dat dutin válcového průřezu. Na základě naměřených dat vytvoří aplikace 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 vojenských zbraní). Zařízení je k dispozici + lze osadit dalšími senzory dle požadavků. Výzkum může být rozdělen do následujících etap:
Trendem výrobního průmyslu je zavádění kolaborativních robotů do výroby, což umožňuje bližší spolupráci člověka s robotem. Cílem je zefektivnit výrobu využitím robotů na opakované činnosti a pracovníka na činnosti složité, jejich robotizace by byla příliš nákladná a málo škálovatelná. Tento trend přináší nové problémy, jak s roboty efektivně komunikovat: mít představu o stavu robota a jeho chápání situace a snadno a přirozeně robota řídit a programovat. Cílem této práce je zkoumat nové možnosti komunikace člověka s robotem s využitím moderních technologií a zařízení. V rámci řešení je potřeba:
Školitel: Beran Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.
Motivace:V době enormního výskytu kyberšikany a ransomware, darkweb tržišť, či aktivistů charakteru Edward Snowden pochopitelně narůstá na důležitosti důvěrnost a anonymita dat v kyberprostoru. Ruku v ruce s předchozím jdou i pokroky v počítačové kryptografii jako TLS 1.3, HTTPv3, elyptické křivky, postkvantové či víceiterační šifry [1]. Orgány činné v trestním řízení, CSIRT analytici a síťový administrátoři víc než kdy jindy potřebují znát dopady aplikace výše zmíněných technologií na jejich denní práci. V rámci problematiky obnovy hesel zašifrovnaých médií (ať už obvyklých kancelářských dokumentů jako PDF či DOCX, tak celých diskových oddílů jako TrueCrypt či zabezpečené WiFi komunikace zachycené v PCAP souborech) existuje pár proprietárních, ale jen minimální množství open-source nástrojů - všechny však využívají v rámci své činnosti paralelizaci úlohy na GPU. Naneštěstí ani HW sestava osazená nejnovějšími a nejvýkonnějšími grafickými kartami není mnohdy schopna poskytnout přístup k zašifrovanému médiu ve smysluplném čase.Cíl:Cílem práce je návrh, implementace a validace systému pro distribuovanou obnovu hesel, který by umožňoval například:
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 pomocí metod strojového učení (např. neuronových sítí).
Školitel: Čadík Martin, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je navrhnout, implementovat a v praxi ověřit takové metody, které povedou k automatizované extrakci a detekci vzorů v programovém kódu. Důraz je kladen na využití v antivirovém průmyslu. Projekt bude řešen v přímé spolupráci s firmou Avast. Předpokládané části řešení práce:
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.
Projekt se zabývá pokročilými metodami zpracování a editace obrazu. Cílem práce je výzkum nových metod s využitím strojového učení, zejména hlubokých konvolučních neuronových sítí.
Disertační práce je zaměřena na zkoumání a rozvoj moderních IT přístupů pro analýzu duševního zdraví a pohody a aplikace psychologických metod v oblasti bezpečnosti informačních systémů. Informace o uživatelích budou zjišťována jak z mobilních zařízení, tak ze záznamů využívání služeb Internetu. Analýza potom využije moderních postupů strojového učení, detekce anomálií apod. Součástí práce bude i aplikace zkoumaných metod v rámci evropských projektů, na jejichž řešení se školitel podílí.
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.
Vytváření prostředí pro procesně orientovaný přístup vývoje softwarových produktů.
Základním problémem při vývoji softwaru je správné zachycení požadavků, jejich validace a následné převedení do vyvíjeného systému. Během návrhu se používají různé modely pro zachycení rozdílných pohledů na systém - abstraktní pohled na požadavky na vyvíjený systém, podrobná specifikace scénářů chování, realizace scénářů apod. Cílem disertační práce je výzkum kombinace vybraných modelů z jazyka UML a formalismů DEVS a Petriho sítí pro modelování a realizaci požadavků na vyvíjený systém. Důležitým aspektem je zachování stejných modelů po celý vývojový cyklus s možností náhledu na systém v různé míře abstrakce.
Přesná simulace taktického chování člověka vyžaduje dostupnost modelu lidského rozhodovacího procesu. Náplní tezí bude výzkum škálovatelných architektur modelů chování kombinujících přístupy strojového učení a doménové expertní znalosti pro spektrum požadavků na chování v různých taktických scénářích. Důležitým aspektem návrhového procesu bude ladění a validace modelu taktického rozhodování.
Školitel: Chudý Peter, doc. Ing., Ph.D., MBA
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o modelech a metodách transformace 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.
V době, kdy je nutné vyhodnocovat stále větší množství dat, umět z nich rychle získávat informace a znalosti, vzrůstají požadavky na uživatelská rozhraní IS, které tyto činnosti dokáží uživatelům usnadnit. Navržení kvalitního uživatelského nástroje je z hlediska použitelnosti komplikované a jak poukázal například Stephen Few ve své knize Information Dashboard Design, návrháři se v mnoha případech při tvorbě UI dopouštějí různých chyb, které výrazným způsobem snižují prezentační kvalitu tohoto vizualizačního nástroje.Jedním ze způsobů vyhodnocování použitelnosti je uživatelské testování. Techniky založené na tomto přístupu dokáží poměrně spolehlivě odhalit velké množství nedostatků v použitelnosti. Jejich nevýhodou je však značné úsilí nutné pro jejich vykonání (schopnost interakce s uživateli, čas, cena). Dalším přístupem je vyhodnocování na základě měření a analýzy zvolených charakteristik uživatelského rozhraní (barvy, layout, ...). Tento přístup dokáže odhalit pouze omezené množství problémů použitelnosti avšak jeho předností je právě úspora nákladů a možná automatizace. Na FIT vyvíjíme systém, který dokáže některé rutinní činnosti vyhodnocování použitelnosti automatizovat. Tento systém se skládá ze tří částí: 1. Převod vstupního formátu uživatelského rozhraní/dashboardu (HTML, bitmapa, ...) do interní reprezentace, která nese strukturovaný popis daného UI (např. XML). 2. Výpočet charakteristik: hledání a aplikace zvolených metrik pro výpočet významných charakteristik uživatelského rozhraní. 3. Vytvoření rozhodovacího systému na základě trénovací množiny vypočtených charakteristik (trénování vhodné klasifikační funkce, neuronové sítě, ...). Výhodou této modularizace je možnost náhrady některé z částí v případě, že to konkrétní situace vyžaduje (aplikovaní vybraných metrik pro daný typ UI). Obsahem disertační práce by mělo být vhodné rozšíření vybrané části systému.Více informací po osobní schůzce.Kontakty a informace Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. - hruska@fit.vutbr.cz
Školitel: Hruška Tomáš, prof. Ing., CSc.
Monitorování zabezpečené komunikace je obtížné, neboť šifrování znemožňuje analýzu informací, jenž je zabezpečnou komunikací přenášena. Síťové útoky a šíření malware v poslední době častěji používají šifrované přenosy pro znemožnění detekce jejich aktivit současnými detekčními metodami.Cílem disertační práce je návrh metody pro monitorování zabezpečené komunikace, jenž by umožňovala detekci škodlivého šifrovaného oprovozu analýzou charakteristických vlastností komunikace.Školitel specialista: Ing. Vladimír Veselý, Ph.D.
Pro IoT se ukazuje, že univerzální procesory pro specializované přístroje IoT s často jednoúčelovými aplikacemi nejsou vhodné. V rámci těchto vestavěných (embedded) systémů se jeví velmi důležitým umět navrhnout optimální specializovaný procesor pro danou aplikaci. Tento vývoj se většinou dělá ručně a tudíž pomalu. 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 dořešen. Jsou k dispozici definiční jazyky, mezijazyk i rekonfigurovatelný překladač jayzka C. Schopnost generovat překladač jazyka C z popisu procesoru otevírá další možnosti návrhu procesorů pro IoT, 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, spotřebu, plochu, instrukční repertoár 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.V současnosti je vhodným zaměřením optimalizace rodiny procesorů RISC V (risc five). Existují základní varianty se základním instrukčním repertoárem a množství verifikovaných rozšíření do různých oblastí. Velmi zajímavý by byl postup, která by na základě vložené aplikace (aplikací) vybral z nabízené množiny rozšíření vhodnou variantu. Velikost prohledávaného stavového prostoru může být značná, proto se nabízí např. některý z genetických algoritmů. Více informací po osobní schůzce.Kontakty a informace Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. - hruska@fit.vutbr.cz
Na současné systémy jsou kladeny stále větší nároky nejen z hlediska flexibility a efektivity jejich běhu na moderních výpočetních platformách, ale také z hlediska jejich činnosti a služeb, které poskytují a způsobu jejich řízení. Cílem řešení tématu je zejména:
Implicitně se předpokládá orientace projektu 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.
V jádru současných metod hlubokého strojového učení leží spojité vektorové reprezentace, které si neuronové sítě samy budují během trénování. Ačkoli empiricky dosahují neuronové sítě často vynikajících výsledků, znalosti a pochopení získaných reprezentací jsou nedostatečné. Úkolem této disertační práce bude studovat neuronové reprezentace pro jednotky textu a řeči různého rozsahu (od fonémů a písmen až po proslovy a dokumenty) a reprezentace získané pro izolované úlohy i více úloh současně (multi-tasking):
Školitel: Burget Lukáš, doc. Ing., Ph.D.
Umělé neuronové sítě (ANN) a tzv. hluboké neuronové sítě se v poslední době hojně používají v komplexních úlohách klasifikace, predikce a rozpoznávání. Jejich hlavní nevýhodou je však vysoká výpočetní a energetická náročnost. V oblasti aproximativního počítání (approximate computing) jsou hledány alternativní nízkopříkonové obvodové implementace těchto sítí, které by byly použitelné i v systémech s omezenými energetickými zdroji, jako jsou např. uzly IoT. Cílem disertační práce bude zkoumat možnosti aproximace jednotlivých komponent ANN a docílit přijatelného kompromisu mezi kvalitou a energetickou náročnosti výpočtu. Bude se jednat zejména o aproximace aritmetických operací při násobení vstupu konstantou, aproximace aktivačních funkcí, konvolučních operací a přístupu do paměti. Výzkum spadá to témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware.
Školitel: Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.
Tématem jsou algoritmy počítačové grafiky a syntézy obrazu. Hlavním cílem je zkoumat nové a moderní algoritmy počítačové grafiky, související datové struktury, související otázky získávání a zpracování 3D modelů a další aspekty algoritmů tak, aby bylo lépe rozumět jejich vlastnostem a možnostem, zlepšovat a připravovat nové. Předpokládá se práce v jazyce C, C++, C#, assembleru, případě i jiných jazycích. Bude-li zájem, je možno pracovat i na paralelních CPU jádrech x86/64, ARM, Xeon PHI, GPU apod. v OpenCL, CUDA, v FPGA ve VHDL, případně i jinak. Možné algoritmy zahrnují:
Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově podávaných projektech TAČR, H2020, ECSEL (možnost stipendia či pracovního poměru).
Tématem disertační práce bude systemizace metod a prostředků pro obecné optimalizace (spojité i diskrétní). Postup práce by měl být následující:
Školitel: Zbořil František, doc. Ing., CSc.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků teorie formálních jazyků o modelech definující jazyky a překlady. Projekt se zaměří na automaty a převodníky. Cílem je konstrukce a výzkum nových verzí těchto modelů a to tak, aby adekvátním způsobem odrážely potřeby moderní informatiky. Řešení projektu bude rovněž zahrnovat diskuzi aplikací těchto systémů např. v oblasti bezpečnosti.
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.
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.
Cílem této disertační práce je tvorba řešiče Maxewllových rovnic pro aplikace v medicínských zobrazovacích technikách (MR). Numerické řešení Maxwellových rovnic bude založeno na technice k-Wave (korigovaná pseudospektrální metoda). Vzhledem k rozsahu řešený domén a akceptovatelnému času výpočtu je jedinou možností využití rozsáhlých superpočítačových systémů.Výzkum bude zahájen tvorbou prototypu řešiče v jazyce MATLAB. Po ověření funkčnosti algoritmu dojde k jeho převodu na heterogenní masivně paralelní systémy. Zde očekáváme především multi-GPU systémy jako je Summit a Siera v USA a následně velký klastr v IT4Innovations, který jde do produkce v roce 2020.Základní výzkumnou otázku je zde dosažení maximální rychlosti při zachování akceptovatelné přesnosti.
Vícejádrová (angl. multi-core) řešení představují trend současných výpočetních architektur a aplikací, a to především kvůli omezení škálovatelnosti nynějších technologií mj. vlivem jejich příkonu a tepelného vyzařování. Z úrovně aplikace je nutno co nejvíce využít paralelismu a omezit synchronizaci pomocí vhodných mechanismů plánování na dostupných jádrech s cílem splnit daná aplikačně specifická omezení týkající se např. spotřeby energie, kvality poskytovaných služeb, výpočetního výkonu, spolehlivosti či včasnosti reakcí. Cílem řešení tématu je zejména:
Téma je možno orientovat různými směry, např. do oblasti optimalizace návrhu vícejádrových systémů, návrhu samočinných adaptivních / rekonfigurovatelných systémů, plánování úloh / komunikace či operačních systémů pro vícejádrové architektury. Řešení projektu, zejména pak praktické ověření navrženého řešení, je možno stavět jak na "konvenčních" vícejádrových architekturách ARM Cortex-A9, Intel / AMD tak např. na specializovaných Xilinx Zynq 7000, Altera FPGA či SoC Microsemi Smartfusion2.
Ukazuje se, že metody syntézy číslicových obvodů využívající evolučních algoritmů, zejména kartézského genetického programování pracujícího přímo nad reprezentací na úrovni hradel, jsou schopny produkovat implementace, které jsou v řadě případů mnohem efektivnější (typicky kompaktnější) nežli implementace získané pomocí současných syntézních technik využívajících interní reprezentace (např. AIG) a iterativní aplikace deterministických přepisovacích pravidel. Typickým cílem optimalizace je redukovat počet hradel optimalizovaného obvodu. V praxi se však vyskytuje požadavek optimalizovat obvod z hlediska více kriterií (např. zpoždění, plocha na čipu). V případě využití systému pro účely resyntézy je multikriteriální optimalizace nutností z důvodu zachování zpoždění obvodu, jehož část je předmětem optimalizace. Cílem disertační práce je navázat na předchozí výzkum a zabývat se možnostmi multikriteriální optimalizace číslicových obvodů s ohledem na dobrou škálovatelnost. Dále se předpokládá využití alternativních reprezentací jako je např. majority uzel, které lépe odrážejí principy nových technologií.Výzkum spadá do témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware.
Školitel: Vašíček Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.
V posledních letech bylo ukázáno, že volbou vhodné reprezentace a postupu hledání přechodových pravidel je možné navrhovat složité vícestavové celulární automaty, jejichž chování bylo zatím nedosažitelné existujícími technikami. Nové výzkumy naznačují, že tyto postupy je možné dále vylepšovat a dosáhnout tak zefektivnění procesu návrhu či zcela nových řešení vybraných problémů poskytnutých výsledným celulárním automatem. V rámci disertační práce se předpokládá extensivní výzkum vybraných tříd celulárních systémů a hledání nových metod vedoucích k optimalizaci jejich návrhu či samotných výpočtů úloh, které na nich budou realizovány. Za možné směry lze uvažovat též akcelerace výpočtů pomocí superpočítačů, jednotek GPU, případně FPGA.Školitel specialista: Ing. Michal Bidlo, Ph.D.
Projekt se zabývá pokročilými metodami syntézy obrazu. Cílem práce je výzkum nových metod pro fotorealistické (fyzikálně založené) i nefotorealistické (NPR) simulace světelné interakce ve scéně. Předpokládá se intenzivní spolupráce a stáže na špičkových institucích a firmách v oboru (Adobe, USA, MPII Saarbrücken, Německo, Disney Curych, Švýcarsko, INRIA Bordeaux, Francie).
Projekt se zabývá pokročilými metodami výpočetní fotografie. Cílem práce je výzkum nových metod pro výpočetní fotografii, což zahrnuje zejména softwarové řešení, které může být případně dále kombinováno s novou optikou a dalším hardware. Mezi oblasti výzkumu patří zpracování HDR obrazu a videa, převod barevného obrazu na černobílý, spektrální obraz, atd.
Praktické rozhodování u BDI systému je založeno na průběžném budování modelu záměrů agenta a následném provádění tohoto modelu. Původní výpočetní systém BDI agentů, systém AgentSpeak(L) nechával prostor pro další specifikaci některých výpočetních kroků, jakými jsou volba z více možných prostředků k dosažení cílů, volba záměrů k vykonání či volba substitucí při provádění formálních odvozování. Právě na hledání preferencí při výběru prostředků a záměrů se bude soustředit práce v rámci tohoto zadání. Výsledkem má být systém, jehož praktické rozhodování bude vykazovat vyšší míru racionality než vykazují v současnosti existující řešení BDI systémů.
Evoluční návrh je často prováděn pomocí genetického programování a jeho moderních technik, jakými jsou např. sebemodifikace kódu, sémantikou řízené genetické operátory, koevoluce a pokročilé metody reprezentace a evaluace kandidátních řešení. Cílem projektu je navrhnout a implementovat systém genetického programování, který bude využívat několik takových technik současně. Na úlohách zejména z oblasti návrhu obvodů, hlubokých neuronových sítí, aproximativního počítání a symbolické regrese bude experimentálně vyhodnocována účinnost jednotlivých technik a jejich kombinací. Výzkum spadá to témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware.
Na současné operační systémy (OS) jsou kladeny stále větší nároky nejen z hlediska flexibility a efektivity jejich běhu na moderních výpočetních platformách, ale také z hlediska spolehlivosti činnosti jejich jader a služeb, které poskytují aplikační vrstvě. Cílem řešení tématu je zejména:
Téma je možno orientovat různými směry, např. do oblasti nízkopříkonových aplikací/OS či aplikací/OS určených k běhu na vestavných platformách či na více jádrech. Z hlediska operačních systémů je možno stavět na škále "konvenčních" OS typu Unix, Linux, Android, Windows, iOS či specializovaných OS typu QNX, uC/OS-I(II, III), FreeRTOS, MQX apod.
Aktorový model je alternativou k objektovému přístupu na kterém jsou založeny stávající informační systémy. K jejich hlavním nedostatkům patří: neschopnost souběžnosti (concurrency), paralelizace a tím i masivního škálování informačního prostředí, potřebného pro koncept "Průmyslu 4.0". Dále současné systémy nejsou schopny absorbovat ve větším rozsahu prvky strojového učení, neboť jejich procesy jsou "natvrdo" zakódované (můžeme mluvit o "zombie procesech") a není možné je bez nákladných zásahů konzultantů měnit. Požadavkem zákazníků jsou "chytré" firemní procesy - schopné rekonfigurace na základě aktuálních potřeb a učení se z minulých průběhů. Cílem práce je návrh a otestování firemního kyberfyzického prostředí radikálně zvyšujícího firemní efektivitu.
Síťová komunikace v sobě zahrnuje určité vzory, které jsou ovlivněny operačním systémem a aplikací, která posílá danou komunikaci, dále četností komunikaci či chováním uživatele či procesu, který komunikaci odesílá. Na základě vybraných znaků dané komunikace (např. četnosti posílaných dat, rozložením používaných protokolů, nastavením hodnot v hlavičkách protokolů, statistickým rozložení cílových adres, apod.) se dá vytvořit tzv. profil komunikačního zařízení či uživatele. Profilování se používá například k víceúrovňové autentizaci, detekci komunikace známého zařízení či sledování neobvyklého chování. Systém pro profilování lze nasadit nejen u běžné internetové komunikace, ale i u Internetu věcí či v průmyslových sítích. Téma disertační práce se zaměřuje na rozvoj a využití technik pro sběr a zpracování dat pro profilování. Je možné využít klasické metody hledání otisku zařízení (device fingerprinting) založené na extrakci vlastností zařízení (features), nebo se využívá různé metody strojového učení (machine learning) s využitím klastrů, apod. Téma je součástí výzkumného projektu IGA Nástroje, metody a technologie ICT pro podporu konceptu smart cities, a bude se zaměřovat na problémy řešené ve spolupráci s partnery projektu.
Bezpečnost veřejnosti, ochrana soukromí a životního prostředí představují nejdůležitější oblasti zájmu jednotlivých vládních agentur. Rozsáhlé společenské přijetí provozu civilních bezpilotních létajících systémů (UAS) je podmíněno prokázáním jejich souladu s národními, regionálními a mezinárodními předpisy a politikami.
Současný výzkum je zaměřen na určení technických, správních a legislativních výzev provozu UAS. Výzkum v rámci tezí bude zacílen na vytvoření návrhu komplexního řešení řízení bezpilotních prostředků (UTM) s využitím analýzy velkých dat. Samotný návrh UTM zohlední intarakci a integraci do stávajících a budoucích systémů řízení letového provozu.
V rámci tezí budou pro podporu realizace výzkumu zpřístupněny zdroje předních světových organizací, například ICAO a JARUS, a také součinnost s jejich vedoucími představiteli a experty.
Předzpracování dokumentů je důležitým krokem, který předchází vlastní získávání znalostí nebo extrakci informací z WWW. Mezi základní úkoly předzpracování patří:
Současné metody předzpracování stránek jsou obvykle nezávislé na konkrétní aplikační doméně. Stránka je analyzována na základě vlastností HTML kódu (např. opakující se vzory) nebo na základě vizuální prezentace (nalezení oblastí na základě jejich vizuálních vlastností). Znalosti o doméně (např. jaká data chceme ve stránce nalézt a jaké jsou jejich předpokládané vlastnosti) jsou obvykle využívány až v pozdějších krocích. Ukazuje se však, že pro dosažení vyšší přesnosti by bylo vhodné uvažovat doménovou znalost již v okamžiku předzpracování.
Téma předpokládá výzkum mimo jiné v následujících oblastech:
Předpokládá se rovněž implementace prototypů navržených řešení a jejich experimentální ověření na reálných datech.
Cílem práce je rekonstrukce poničených povrchů CD/DVD/BR/HDD, sestávající z:
Průmysl 4.0 je populárním pojmem, který zastřešuje postupný vývoj a aktuální trendy v oblasti průmyslové automatizace a výměny dat z výroby, kyber-fyzických systémů, internetu věcí, cloudového počítání a chytrých továren. Velká data z výroby je možné použít na modelování výrobních procesů a odhalování kritických míst, pro prediktivní údržbu, podporu plánování navazujících logistických aktivit apod.Cílem disertační práce je výzkum a vývoj metod strojového učení, které budou dostatečně robustní, aby si poradily s proměnlivou kvalitou dat, a přitom dostatečně kvalitní, aby umožnily analýzy a predikce, přinášející průmyslu novou hodnotu. Práce budou navázany na mezinárodní projekty, na jejichž řešení se školitel podílí.
S rozvojem myšlenky autonomní mobility nabývá na významu bezpečné zabránění kolize dopravního prostředku s překážkou a také eliminovace potřeby dozorování provozu samotného zařízení člověkem. Cílem tezí je vyzkoumat integrovaný opto-radio-elektronický systém schopný upozornit na okolní provoz a odhadnout vývoj trajektorie pohybu kolizních objektů. S nárůstem popularity bezpilotních létajících systémů (UAS) se spolehlivá detekce a vyhnutí se překážce stávají nevyhnutým prvkem autonomního provozu UAS za hranicí přímé viditelnosti.
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o formálních modelech, zejména automatů a gramatik. Cílem je konstrukce a výzkum nových systemů automatů a gramatik, které adekvátním způsobem odrážejí potřeby moderních výpočetních metod založených na distribuci, kooperaci a regulaci. Kanonické a redukované verze těchto system budou centrem tohoto studia. Aplikace těchto systémů se budou soustředit na modelování a výzkum organismů v molekulární biologii a genetice.
Umělé neuronové sítě (ANN) a tzv. hluboké neuronové sítě se v poslední době hojně používají v komplexních úlohách klasifikace, predikce a rozpoznávání. Cílem disertační práce bude zkoumat možnosti automatizovaného návrhu ANN pomocí evolučních výpočetních technik a optimalizace těchto ANN pro konkrétní platformu (CPU, GPU, ...), kde budou nasazeny. Výzkum spadá to témat řešených výzkumnou skupinou Evolvable Hardware.
Rozvoji technologií výroby číslicových obvodů, zejména co do jejich rychlosti (a tedy z pohledu informatiky výpočetního výkonu takto realizovaného stroje), se v posledních desetiletích zatím stále daří naplňovat již dávno ustanovený Mooreův zákon. Pocit blízkosti technologických limitů však motivuje výzkumníky k tomu, aby hledali i nové technologie realizace číslicových obvodů. Mezi ně patří například prvky na bázi uhlíku, realizované nanotechnologiemi, které se chovají podobně jako klasické polovodiče, ale i další. U řady těchto nekonvenčně realizovaných prvků se objevuje zajímavý efekt, totiž možnost realizace více než jedné logické funkce jedním logickým prvkem (vícefunkčnost). Efekt vícefunkčnosti však může dobře sloužit k realizaci kompaktních implementací i s využitím konvenčních polovodičových prvků (současná polymorfní elektronika).
Efektivní využití možnosti realizace více než jedné logické funkce jedním prvkem závisí převážně na dostupných technikách návrhu a jejich schopnosti pracovat s více cílovými funkcemi. Konvenční techniky návrhu jsou v těchto případech použitelné jen velmi omezeně, evoluční techniky návrhu často naráží na problém škálovatelnosti.
Tato práce by měla
Školitel: Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA
Řešení tohoto projektu bude vycházet ze stávajících poznatků o moderních formálních systémech, které se používají v teorii jazyků. Teoretický výzkum těchto modelů bude diskutovat užitečné transformace těchto systémů, jako např. eliminace vymazávajících pravidel či redukce velikosti jejich komponent. Výzkum aplikací takto transformovaných systémů se bude soustředit na oblasti informatiky související s překladači, matematickou lingvistikou a molekulární biologií.
Cílem práce je vytvoření umělé inteligence pro prostředí MindSphere společnosti Siemens, konkrétně:
Cílem práce bude navrhnout a ověřit platformu pro akceleraci algoritmů vestavěné inteligence. Důraz bude kladen na optimalizaci výpočtů pro práci v reálném čase a nízký příkon. V práci budou zkoumány možnosti efektivní implementace klasifikátorů a hlubokých neuronových sítí a jejich vhodného kombinování.
Např. použití obrazových klasifikátorů pro výběr vhodných kandidátních snímků pořízených kamerou a jejich následné zpracování v neuronové síti či kaskádě sítí (např. jednoduchá a rychlá síť v FPGA, pomalejší, ale přesnější v CPU a konečně velmi hluboká a přesná neuronová síť běžící na cloudu či clusteru), může přinést výrazné omezení datových toků. Důsledkem pak může být nejen urychlení výpočtů (čím přesnější je síť, tím je výpočetně a energeticky náročnější a není tedy vhodné ji spouštět na každý snímek pořízený kamerou), ale také výrazné snížení příkonu (přenosy dat mají často větší energetické nároky než výpočty samé).
Kvalita a efektivita navržených algoritmů a výpočetních struktur bude ověřována na reálných datech. Pro implementaci navržených algoritmů se zvažuje využití hybridních výpočetních platforem kombinující výhody technologií FPGA, CPU a GPU.
Předpokládá se spolupráce na výzkumných grantových projektech. Možné aplikace zahrnují tzv. chytré kamery, které rozpoznávají zájmové objekty v reálném čase, senzory s vestavěnou inteligencí pro robotiku či IoT atd.
Petriho sítě se ve vestavěných a řídicích systémech úspěšně používají již od 70tých let (viz např. SFC, Grafcet). Důvodem jejich popularity je sugestivní vizuální vyjádření, možnost simulace a možnost využití teorie Petriho sítí pro ověření důležitých vlastností systému. Kromě původních Petriho sítí lze dnes ve stejné oblasti použít i vysokoúrovňové Petriho sítě, které kombinují pozitivní vlastnosti původních Petriho sítí s možnostmi vysokoúrovňových programovacích jazyků (strukturované datové typy, objektová orientace). Tím je možné dostat se s Petriho sítěmi i do vyšších úrovní řízení, než je field level a PLC. Cílem aktuálního výzkumu je ověřit aplikovatelnost specifické varanty vysokoúrovňových Petriho sítí, Reference Nets, v návrhu a realizaci distribuovaných a hierarchicky organizovaných řídicích systémů. Reference Nets pracují s dynamicky instanciovatelnými a vzájemně komunikujícími vysokoúrovňovými Petriho sítěmi a umožňují modelovat systém ve vrstvách. Současně umožňují dynamicky rekonfigurovat strukturu systému. Tyto vlastnosti předurčují Reference Nets pro modelování a implementaci komplexních systémů s diskrétními událostmi a kromě toho mohou být Reference Nets efektivně využity v situacích, kdy je požadována dynamická rekonfigurovatelnost systému. Vzhledem k tomu, že u typických komplexnějších řídicích systémů se automaticky předpokládá adaptabilita na průběžně se měnící požadavky a podmínky, v kterých systém pracuje, o mimořádné aktuálnosti tohoto výzkumu nemůže být sebemenších pochyb.Existující implementace Reference Nets (kterou udržují kolegové v Hamburku) není přímo použitelná pro řízení, protože nebyla s tímto cílem navržena (nepracuje v reálném čase, instalace a rekonfigurace je obtížně realizovatelná). Proto byla v Brně navržena a prototypově realizována alternativní implementace, pracující s rozumnou podmnožinou původního inskripčního jazyka, umožňující běh na uzlech s omezenými zdroji a umožňující dynamicky nainstalovat, aktivovat, deaktivovat i odinstalovávat aplikace ve formě Reference Nets. Touto implementací je PNVM - Petri Net Vitrtual Machine. PNVM doplněný o ovladače pro vstupy a výstupy a příkazový interpret (shell, realizovaný pomocí Petriho sítí) se nazývá PNOS - Petri Net Operating System. Tento systém je určen k běhu na uzlech distribuovaného systému.PNOS je použitelný jako východisko pro případná rozšíření a modifikace v rámci aplikací. Momentálně jsou aktuální například aplikace v oblasti Smart Home a IoT (vč. Industrial IoT). V rámci řešení je možná i spolupráce se spřáteleným pracovištěm na univerzitě v Hamburku.Pro více informací se stavte osobně, ideálně v odpoledních hodinách.Doc. Ing. Vladimír Janoušek, Ph.D.http://www.fit.vutbr.cz/~janousek/janousek@fit.vut.cz
Cílem práce je vytvoření 3D modelu obličeje z 2D fotografií různorodého původu, konkrétně:
Aproximativní počítání (approximate computing) je nová a bouřlivě se rozvíjející výzkumná oblast v rámci které jsou hledány alternativní (typicky nízkopříkonové) implementace nejen základních stavebních komponent jako jsou např. sčítačky a násobičky, ale také komplexních obvodových celků. Významý vývoj můžeme sledovata také v oblasti strojového učení. Dříve jednoduché architektury dnes nahrazují tzv. hluboké neuronové sítě, které jsou schopny dosahovat výrazně lepších výsledků zejména v oblasti klasifikace a detekce objektů v obraze. Daní za vyšší přesnost je však vyšší komplexita vedoucí na velké množství operací a tudíž i vyšší energetickou náročnost. Současně se však ukazuje, že tyto sítě vykazují vysokou úroveň rezistence vůči chybám ve výpočtu. Jako výhodné se proto jeví nasazení aproximovaných obvodů v této oblasti s cílem dosáhnout značné úspory energie.
Moderní GPU nabízejí možnosti zásadního zrychlení výpočtů pomocí jejich paralelizace. Grafické karty Nvidia 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.
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 bezpečnosti. Cílem řešení tématu je zejména:
Rapidní rozvoj technologií způsobil, že techniky tzv. soft computing je možné dnes aplikovat v oblastech, kde jejich použití bylo nemyslitelné. Jednou z takových oblastí je např. kryptografie a konkrétně kryptoanalýza. Kryptografické algoritmy typicky procházejí rozsáhlým a časově náročným procesem testování, během kterého musí experti posoudit jejich bezpečnost. Ukazuje se však, že tuto činnost je možné, pokud ne zcela, tak alespoň částečně automatizovat a to zejména v počátečních fázích analýzy.Cílem disertační práce bude zkoumat možnosti automatického návrhu tzv. rozlišovačů, které hledají nechtěné statistické defekty (závislosti mezi bity a skupinami bitů) ve výstupní sekvenci produkované daným kryptografickým algoritmem. Doposud byly rozlišovače konstruovány pomocí tzv. brute-force přístupu. Tento přístup však není škálovatelný a vyžaduje problém výrazně zjednodušit. Prvotní experimenty s evoluční strategií ukázaly, že je možné v kratším čase dosáhnout výrazně kvalitnějších výsledků. Snahou bude proces zefektivnit zavedením pokročilejších algoritmů jako je např. genetické programování, neuronové sítě apod.
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 vozidla.
Zvyšující se náklady na výrobu čipů a tlak na technologický vývoj spočívající zejména v neustálém zmenšování prvků vedou ve stále větší míře a u většího počtu producentů k přesunu výroby do levnějších lokalit, zpravidla k externím subjektům. Jen málokterý výrobce si může dovolit mít vlastní výrobu polovodičů. Odvrácenou stranou úspor prostřednictvím outsourcingu jsou zvýšená rizika modifikací návrhu s cílem zajistit přístup (k datům, k řízení), vypnutí či možnosti ovlivnění funkce cizích vyrobených čipů nasazených do aplikací, aniž by to zákazník poznal. Již jsou známy případy úspěšného využití takových technik. V této souvislosti se mluví o tzv. hardwarových trojských koních. Vyvíjí se proto techniky detekce takových modifikací, případně obrany proti nim. Jednou z možností detekce hardwarových trojských koní je například tzv. IP watermarking.
Tzv. polymorfní či multifunkční elektronika je výzkumnou oblastí, zkoumající možnosti realizace více funkcí jedním číslicovým obvodem, aniž by docházelo ke strukturální změně tohoto obvodu (rekonfiguraci). Ukazuje se, že tato koncepce může být užitečná zejména tam, kde další funkce obvodu bude využívána jen příležitostně a cena za její implementaci by proto měla být minimální. Takovými aplikacemi může být například vestavěná diagnostika, zvýšená odolnost proti poruchám nebo právě watermarking.
Cílem práce bude
Tématem jsou algoritmy zpracování obrazu, videa a/nebo signálu. Hlavním cílem je zkoumat a do hloubky analyzovat příslušné algoritmy a hledat nové tak, aby měly nové potřebné vlastnosti, a bylo možné je efektivně implementovat. Taková efektivní implementace může , ale nemusí být součástí práce, ale důležité je algoritmy připravit tak, aby šly efektivně zpracovávat například v CPU, v CPU s akcelerací SSE instrukcemi, v embedded systémech, v embedded systémech s FPGA, v Intel Xeon PHI, v systémech s extrémně nízkým příkonem, případně v jiném prostředí. Předpokládá se práce v jazyce C, C++, C#, assembleru, CUDA, OpenCl, případně VHDL či dalších jazycích. Důležité jsou též aplikační možnosti algoritmů s tím, že samotná aplikace může, ale nemusí být součástí řešení. Možné algoritmy/aplikace zahrnují:
Po dohodě je možné zpracovávat i individuálně vybrané téma, které ve výše uvedeném seznamu není, ale patří do dané tématiky.
Je možnost spolupráce i na grantových projektech, zejména na nově podávaných projektech bezpečnostního výzkumu, H2020, SCSEL (potenciálně možnost stipendia či pracovního poměru).