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 "Teleinformatics" 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 "Teleinformatics" 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 obrazů a obrazovych sekvencí pořízených dronem

   Téma je zaměřeno na pokročilou analýzu statického i dynamického obrazového obsahu pořízeného drony. Cílem je zkoumat možnosti extrakce specifických oblastí zájmu, autonomního vyhledávání cílů a navádění dronu pro realizaci specifických úloh, jako je mapování terénu, systematické vyhledávání objektů a podobně.

   Školitel: Říha Kamil, doc. Ing., Ph.D.

3. Analýza vlastností elektrických filtrů v proudovém módu

   Práce je zaměřena na analýzu vlastností elektrických filtrů pracujících v proudovém módu. Cílem bude vytvořit algoritmizovatelné postupy, které vedou ke zjištění vlastností filtrů obecně zadaných pomocí schématu. Bude třeba vyhodnotit intervaly dosažitelných parametrů, jako jsou jakost, proudový přenos v propustném pásmu, dynamický rozsah při definovaném napájecím napětí, citlivosti apod. V případě hledání intervalu jakosti půjde o hledání extrémů nelineární funkce více proměnných. K tomuto budou nejprve využity matematické nástroje jako Maple nebo MathCAD, později bude navržen vlastní algoritmus. Požadavky na uchazeče: algoritmické myšlení, znalost počítačového programování, znalost teorie obvodů.

   Školitel: Lattenberg Ivo, doc. Ing., Ph.D.

4. 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.

5. Časově variantní diskrétní systémy pro zpracování zvukových signálů

   Náplní doktorské práce budou pokročilé metody zpracování segmentovaného zvukového signálu časově variantními systémy, metody zpracování segmentu a následné rekonstrukce výstupního signálu ze segmentů v reálném čase, systémy s proměnou délkou segmentu a proměnou mírou překryvu, efektivní metody stanovení statistických vlastností signálu a metody pro automatické přizpůsobení délky segmentu aktuálním statistickým vlastnostem zpracovávaného signálu.

   Školitel: Balík Miroslav, Ing., Ph.D.

6. Časově-prostorová analýza a syntéza zvukového pole

   Metoda časově-prostorové analýzy ukazuje kumulativní vývoj zvukového pole jako funkci směru intenzity zvuku formou prostorové impulsní odezvy. Aplikacemi této metody je např. analýza akustiky poslechových prostorů, odhad směru přicházejícího zvuku a další. Časově-prostorová syntéza naopak umožňuje percepčně založenou reprodukci 3D zvukového pole pro filmovou a mutimediální produkci, virtuální a rozšířenou realitu nebo 360-stupňová videa. Cílem disertační práce výzkum a vývoj metod snímání zvukového pole pomocí mikrofonních polí a jejich následné syntézy pro specifické reprodukční systémy.

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

7. Elastické optické sítě na kritické infrastruktuře

   Fixní rozdělení kanálového rozestupu mezi jednotlivými datovými toky se ukazuje jako nedostačující technika. S rozvojem softwarově definovaných sítí se vyskytuje nový trend v přerozdělování spektra tzv. elastické optické sítě. Tyto sítě pružně reagují na vytíženost daného spoje a prediktivně definují rozdělení spektra. S přerozdělováním spektra dochází k blokaci jednotlivých rozhraní vlivem problematiky přiřazování vlnové délky RWA a sdílení spektra RSA z/do přístupových sítí. Elastické optické sítě mohou také tvořit základ pro distribuci kvantových klíčů na krátké vzdálenosti.

   Školitel: Horváth Tomáš, Ing., Ph.D.

8. Elektrické fantomy emulující impedance přírodních materiálů

   Práce je zaměřena na návrh a popis analogových obvodů – fantomů, kterými jsou emulovány elektrické impedanční vlastnosti vzorků přírodních materiálů. Tyto fantomy jsou založeny na využití fraktálního počtu, přičemž při jejich realizaci jsou využívány zejména pasivní prvky s fraktálním řádem impedance (prvky s tzv. konstantní fází impedance) a jejich vhodné transformace a kombinace. Budou zkoumány metody měření impedancí emulovaných materiálů. Součástí práce bude i návrh podkladů pro výrobu vzorků fantomů ve vybrané technologii.

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

9. Elektrické fantomy popisující fraktální impedanční chování reálných systémů

   Téma se zaměřuje na problematiku syntézy a popisu analogových obvodů – fantomů, kterými jsou emulovány a v čase uchovány elektrické vlastnosti systémů/vzorků analyzovaných především metodou impedanční spektroskopie. Popis těchto fantomů je založen na využití fraktálního počtu, kdy při jejich fyzické realizaci jsou využívány zejména pasivní prvky fraktálního řádu a jejich vhodné transformace a kombinace, což je oblast, která dosud nebyla dostatečně prozkoumána. Význam takových fantomů pro budoucí výzkum spočívá v možnosti explicitně porovnat vhodnost vlastních měřicích technik využívaných pro charakterizaci materiálů.

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

10. Elektronicky konfigurovatelné analogové obvody

    Téma je zaměřeno na návrh dvojbranů, zejména pak filtračních obvodů či např. oscilátorů s možností externí elektronické změny významných parametrů obvodu či v případě filtru i typu kmitočtové odezvy. Předpokládá se i návrh struktur s prvky neceločíselného řádu. Pro tyto účely budou využity především již existující aktivní prvky, popř. budou navrženy jejich modifikované varianty. Předkládají se simulace nejen s jednoduchými modely, ale i s modely na tranzistorové úrovni. Při experimentálním ověřování budou práce zaměřeny především na behaviorální modelování.

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

11. Extrakce parametrů systémů neceločíselného řádu

    Téma je zaměřeno na návrh a ověření elektrických měřicích metod vhodných pro přímé a nepřímé stanovení parametrů systémů neceločíselného (také označované jako fraktálního) řádu. Toho má být dosaženo např. vhodným buzením funkčního bloku obsahující analyzovaný vzorek a další analýzou získané odezvy v čase či kmitočtu. Takto zjištěné elektrické parametry a jejich vzájemná vazba charakterizují specifické jiné fyzikální či chemické vlastnosti vyhodnocovaných systémů. Navržené postupy dovolí rychlé a efektivní měření reálných vlastností analyzovaných systémů a doplní přímé metody pro měření fyzikálních či chemických vlastností, které jsou časově náročné případně i drahé.

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

12. Forenzní analýza operačních systémů

    Téma se zabývá forenzními technikami pro získání důkazů z úložných zařízení a z operační paměti (tzv. volatilní data). Současné metody budou aplikovány na příkladových studiích. Cílem je navrhnout postupy analýzy, provést jejich automatizaci a nezávisle ověřit jejich účinnost.

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

13. Fúze dat v decentralizovaných senzorových sítích

    Tzv. bayesovská multisenzorová datová fúze se zabývá kombinováním statistických informací z vícero typů senzorů s cílem zlepšit měření nějaké veličiny. Příkladem budiž fúze vícero způsobů snímání (například LIDAR a kamery) v autonomních vozidlech. Tato práce se bude soustředit na distribuované metody fúze, kde neexistuje centrální entita provádějící datovou fúzi a senzory mohou komunikovat jen a pouze s ostatními senzory ve svém blízkém okolí. Ačkoli již bylo navrženo několik přístupů k distribuované fúzi senzorů, prozatím neexistuje jednotný rámec, který řeší otázky jako šíření falešných údajů a out-of-sequence data v hustých senzorových sítích. Cílem této práce je vyvinout a studovat efektivní a robustní metody fúze senzorů, které řeší popsané problémy. (Spolupráce: Prof. Franz Hlawatsch, TU Vídeň, možnost cestování a stáží.)

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

14. Kompresivní sledování pohyblivého cíle senzorovou sítí

    Práce se bude zabývat situací, kdy existuje ad-hoc síť agentů (např. senzorů), kteří spolupracují s cílem sledovat jeden nebo více pohyblivých cílů distribuovaným způsobem. Termín "distribuované" zde znamená, že neexistuje žádná centrální jednotka pro sběr a zpracování všech informací a měření, ale jsou to jen a pouze agenti, kteří jsou vzájemně schopni komunikovat. Bude využito faktu, že informace statistického charakteru vyměňované mezi agenty mají tzv. řídké rozdělení pravděpodobnosti. Cílem této disertační práce bude rozvíjet a studovat, jak tato řídkost umožní pokles komunikačních nároků a v důsledku např. zvýšení životnosti sítě. (Spolupráce s Technickou univerzitou ve Vídni, Prof. Franz Hlawatsch. Možnost cestování a stáží.)

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

15. 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.

16. 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.

17. Lokalizace a orientace uzlů v sítích FANET

    Téma se zaměřuje na problematiku spolehlivé výměny informací mezi mobilními uzly komunikačních sítí FANET. K jejímu zajištění je tak nutné zajistit dostatečnou znalost komunikačního uzlu vůči svému okolí, resp. dalším mobilním uzlům. Součástí řešené problematiky je také problematika orientace vlastního uzlu, tj. jeho vlastní znalost pozice v uživatelem definované oblasti, kde uzel plní definovaný úkol. Výsledkem studia jsou nové mechanismy zajišťující efektivní výměnu dat a také schopnost spolehlivé činnosti uzlu, či skupiny uzlů, i za ztížených podmínek.

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

18. 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.

19. 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 5G komunikačních systémech budou realizovány na čipu a ověřeny experimentálním měřením. Výzkum bude probíhat i ve spolupráci s Prof. Khaledem N. Salamou ze Sensors Lab, King Abdullah University of Science and Technology, SA s možností absolvování placené stáže.

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

20. Modelování proměnného virtuálního akustického prostředí

    Náplní doktorské práce budou koncepty, algoritmy a systémy pro modelování šíření zvuku v proměnném prostředí. Práce bude zaměřena na modelování šíření prvotních odražených zvukových vln a na smyslově založených statistických technikách pro generování pozdních odrazů a mnohonásobných odrazů zvukových vln pro pohybující se zvukový zdroj a/nebo posluchače.

    Školitel: Balík Miroslav, Ing., Ph.D.

21. Moderní bezdrátové komunikační technologie pro průmyslové aplikace využívající chytré nositelnosti

    Hlavní cíle tohoto doktorského tématu jsou: Identifikace klíčových metrik (KPI) výkonu nově vznikajících průmyslových aplikací s využitím chytrých nositelností (např. Rozšířená realita); Výzkum a pokročilá teoretická / simulační analýza nových bezdrátových komunikačních technologií splňujících identifikované KPI; Návrh univerzální komunikační architektury vhodné pro vznikající průmyslové nositelné aplikace; Vývoj analytického modelu vybrané bezdrátové technologie pro analýzu jejího výkonu v různých průmyslových scénářích (vnitřní vs. venkovní, nízká vs. vysoká hustota nasazení atd.); Vývoj demonstrátoru implementujícího „vítěznou“ bezdrátovou technologii ve vybrané průmyslové nositelné aplikaci.

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

22. Nové distribuované a kvazi-distribuované optické vláknové senzorické systémy

    Práce se zaměřuje na problematiku návrhu, simulace a vývoje distribuovaných a kvazi-distribuovaných optických vláknových senzorických systémů. Jedná se o systémy, ve kterých jsou běžná jednovidová telekomunikační vlákna, mnohovidová vlákna, polymerová optická vlákna (POF), mikrostrukturální vlákna, vícejádrová vlákna, případně další speciální vlákna využívána jako senzor. Pomocí rozptylových jevů (Ramanův, Brillouinův, nebo Rayleighův rozptyl), popřípadně změn parametrů přenášeného optického signálu (změna intenzity, fáze, polarizace, atd.), lze získat informace o teplotě, vibracích a dalších fyzikálních veličinách podél optického vlákna.

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

23. Nové principy detekce anomálií s využitím metod strojového učení

    Princip detekce anomálií je široce používaný v mnoha oblastech, jako jsou finanční podvody, počítačové útoky a mnoho dalších. V rámci tohoto tématu se student doktorského studia zaměří na výzkum a vývoj nových principů a algoritmů detekce anomálií pomocí strojového učení. Navrhované mechanizmy budou aplikovány zejména na data získaná ze síťového provozu s cílem automatizovaně provádět identifikaci anomálií ve velkých souborech dat. Konkrétní příklady dat, na kterých budou aplikovány vyvinuté algoritmy detekce anomálií, zahrnují syslogy výkonu, chování a zabezpečení sítě. Jako upřednostňované výzkumné nástroje bude student uvažovat především koncepty strojového učení s učitelem a bez učitele a také techniky hlubokého učení. Vyvinuté algoritmy budou ověřeny pomocí numerických simulací a případně také implementací do experimentálních sítí.

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

24. Operační systémy pro kritické aplikace

    Téma se zabývá studiem systémů, u kterých musí být zajištěna jejich reakce nezávisle na aktuálním stavu běhu. Cílem je rozdělení systémových zdrojů mezi jednotlivé úkoly (aplikace) tak, aby se vzájemně neovlivňovaly. Příkladem nasazení jsou medicínské systémy.

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

25. Optické vláknové zesilovače

    Pokračující růst telekomunikačních sítí je v současné době umožněn díky optickým vláknům. Společně s telekomunikačními systémy, optické zesilovače umožnily přenášet obrovské množství dat na vzdálenosti od kilometrů až po transoceanické vzdálenosti, což poskytuje kapacitu potřebnou pro současné a budoucí komunikační sítě. Optické zesilovače mají důležitou roli nejen v optických telekomunikacích, ale také v optických senzorech a mnoha dalších aplikacích. Dnes jsou běžné vláknové zesilovače dopované prvky vzácných zemin (např. Erbiem dopované vláknové zesilovače), Ramanovy zesilovače, nebo polovodičové zesilovače (SOA). Speciální typy zesilovačů, jako jsou parametrické zesilovače, nabízejí mnoho výhod, jsou však složité a drahé. Kromě samotných zesilovačů je třeba zvážit nové typy optických vláken (např. vícejádrová vlákna) a možnosti zesílení v těchto vláknech.

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

26. Optimalizace PI/PD/PID regulátorů pomocí akumulačních prvků neceločíselného řádu

    Disertační práce bude věnována problematice modelovaní a řízení reálních procesů pomocí fraktálního kalkulu. Výzkum bude zaměřen na nové aproximační metody akumulačních prvků libovolného neceločíselného řádu. Cílem práce dále je s využitím dosavadních poznatků navrhnout řadu původních řešení emulátorů kondenzátoru a cívky libovolného neceločíselného řádu zejména pro optimalizaci parametrů a implementaci PID regulátorů s potenciálem na využití v průmyslu. Vybraná nová obvodová řešení emulátorů akumulačních prvků libovolného neceločíselného řádu a analogových proporčně-integračních/proporčně-derivačních/proporčně-integračně-derivačních (PI/PD/PID) regulátorů budou realizovány na čipu. Kvalita regulátorů bude hodnocena zejména na základě robustnosti a stability v simulačním prostředí Matlab/Simulink či experimentálním měřením. Výzkum bude probíhat i ve spolupráci s Prof. Khaledem N. Salamou ze Sensors Lab, King Abdullah University of Science and Technology, SA s možností absolvování placené stáže.

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

27. Optimalizace vlastností a konstrukce ozvučnice reproduktorové soustavy

    Náplní doktorské práce budou koncepty, metody a postupy vedoucí k optimalizaci návrhu a konstrukce reproduktorové soustavy dle požadovaných parametrů. Práce bude zaměřena na optimalizované metody návrhu reproduktorové ozvučnice od přenosných typů pro mobilní zařízení až po systémy pro veřejné ozvučování s využitím jedno- i více-komorových ozvučnic, rezonátorů či pasivních zářičů.

    Školitel: Balík Miroslav, Ing., Ph.D.

28. Paralelizace evolučních algoritmů

    Cílem práce je výzkum v oblasti paralelizace evolučních algoritmů. Paralelizace je nedílnou součástí ke zvýšení efektivnosti evolučních 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.

29. Paralelizace metod číslicového zpracování signálů

    Moderní výpočetní prostředky (CPU, GPU, APU, DSP) mají k dispozici větší počet paralelních výpočetních jednotek. V úvodu řešení je nutné provést analýzu možností aktuálních standardů pro paralelizaci procesů, které jsou využitelné pro základní a pokročilé metody číslicového zpracování signálů. Cílem disertační práce je návrh algoritmů metod číslicového zpracování signálů, které budou využívat možnosti paralelního programování jak během simulace, tak také ve finální implementaci pro cílový výpočetní prostředek.

    Školitel: Balík Miroslav, Ing., Ph.D.

30. Privacy sells: Use of Data Protection

    The dissertation theses deals with investigation in data and privacy protection, whereas it will be discussed whether the standards from the DSGVO offer a measurable competitive advantage. The theses aims to make a significant contribution to the formation of opinion and offers a basis for theory development as up to now there have been hardly any scientifically processed or valid studies in this area.

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

31. Převodníky pro vzájemný převod A/D a D/A pracující v proudovém módu

    Práce je zaměřena na analýzu a návrh převodníků A/D a D/A pracující v proudovém módu. Cílem bude navrhnout vhodnou strukturu převodníků číslo-proud a proud-číslo bez vnitřní konverze proud-napětí a napětí-proud s ohledem na zvýšení šířky pásma oproti převodníkům pracujícím v napěťovém módu. Součástí práce je i návrh a analýza antialiasingových filtrů pracujících v proudovém módu. Při návrhu se bude vyházet ze struktur netradičních obvodových prvků jako proudové konvejory (CCI, CCII, CCIII) s jednoduchým či plovoucím výstupem, zesilovače s proudovou zpětnou vazbou (CFA), proudové zesilovače (CA), transkonduktory (OTA, BOTA, DBTA). Požadavky na uchazeče: znalost teorie obvodů, znalost simulačních programů (MicroCap, PSpice).

    Školitel: Lattenberg Ivo, doc. Ing., Ph.D.

32. Rekonstrukce trojrozměrných nekartézských 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. 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.

33. Restaurace audiosignálů založené na kombinaci optimalizace a 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.

34. Rezistivně-kapacitní prvky s rozloženými parametry a jejich využití v elektronických obvodech

    Práce je zaměřena na výzkum návrhu rezistivně-kapacitních prvků s rozloženými parametry (RC-PRP) a jejich využití v elektronických obvodech. Součástí bude zejména návrh RC-PRP realizujících impedanční funkce fraktálního, tedy neceločíselného řádu. Budou analyzovány různé druhy implementací a výrobních technologií RC-PRP. Pro vybranou technologii budou zpracovány výrobní podklady. 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.

35. Učení slovníku pro optimální reprezentaci hustot rozdělení náhodných veličin

    Aproximace rozdělení pravděpodobnosti je důležitá v mnoha aplikacích statistického zpracování signálu a strojového učení. Jedním z významných scénářů je distribuovaná detekce nebo odhad v decentralizovaných senzorových sítích, kde hustoty rozdělení pravděpodobnosti musí být komunikovány mezi fyzicky oddělenými jednotkami (např. vozidla či mobilní roboty). Dizertační práce se zaměřuje na způsoby přibližného vyjádření hustoty pravděpodobnosti pomocí tzv. slovníku, který je natrénován adaptivně vůči známým datům. Cílem práce je vyvinout a studovat optimální a/nebo suboptimální metody pro učení slovníku. Do budoucna je zajímavé rozšíření těchto metod do sekvenčního režimu, který je potřebný pro sledování cílů, např. objektů v prostoru kamerami. (Spolupráce s: Prof. Franz Hlawatsch, TU Wien)

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

36. Umělá inteligence pro identifikaci osob ze sekvencí obrazu s nízkou kvalitou

    Při identifikaci pachatelů trestných činů je kvalita záznamu často značně ovlivněna špatnými světelnými podmínkami, nízkým rozlišením obličeje, zakrytím části obličeje či obrazovými artefakty vzniklými vysokou mírou komprese obrazu. Video záznamy jsou při tom často jediným zdrojem dat, které lze použít při pátrání či jako důkazní materiál. Právě problematikou identifikace se zabývá Kriminalistický ústav v Praze, audiovizuální oddělení. Lidské oko a mozek jsou schopny ze sekvence snímků (tj. videa) rozpoznat obličej osoby lépe, nežli jen z jediného statického obrazu. Cílem disertační práce je navrhnout metody umělé inteligence, které budou schopny brát v potaz více snímků obrazové sekvence obličeje a rekonstruovat výsledný statický snímek obličeje ve vyšší kvalitě.

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

37. Vyhlazovací metody pro sledování pohybu arteriální stěny

    Vyšetření krční tepny nasnímané v ultrazvukových sekvencích je efektivní metodou pro detekci kardiovaskulárních onemocnění. Cílem této práce je vývoj časově-rekursivních metod pro sledování klíčových bodů, umístěných na tepenné stěně, v ultrazvukové videosekvenci. Tyto metody budou založeny na skrytém Markovském modelu, který popisuje pohyb klíčových bodů, a vyhlazovacích metodách pro více-objektové sledování. Takto zvolený přístup umožní využít silné statistické závislosti mezi klíčovými body. Ve srovnání s aktuálně používanými metodami založenými na filtrování se při použití vyhlazovacích metod očekává vyžší přesnost získaných odhadů, na úkor vyžší výpočetní složitosti.

    Školitel: Říha Kamil, doc. Ing., Ph.D.

38. Vysokapacitní optické přenosové systémy

    Optické přenosové systémy se v posledním desetiletí rapidně vyvíjely, aby uspokojily stále rostoucí poptávku po navyšující kapacitě. Vlnové multiplexování je dnes široce používáno pro navýšení kapacity optických vláken a další navyšování kapacity je dosaženo zvýšením přenosové rychlosti dat. Aby bylo možné splnit tyto požadavky na budoucí vysokokapacitní přenosové systémy, je nutné se zabývat několika technickými výzvami, jako jsou nové optické modulační formáty s vysokou spektrální účinností, optimalizace přijímačů schopných detekovat nové modulační formáty, zmírnění lineárních a nelineárních jevů v optických vláknech, nebo zesílení signálu s minimálním šumem.

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

39. 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.

40. 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. Výzkum bude probíhat i ve spolupráci s Prof. Khaledem N. Salamou ze Sensors Lab, King Abdullah University of Science and Technology, SA s možností absolvování placené stáže.

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

41. Výzkum bezpečnosti a ochrany soukromí v inteligentních sítích

    Téma je zaměřeno na analýzu bezpečnostních hrozeb, návrh zabezpečení pomocí moderní kryptografie a návrh optimalizace moderních kryptografických protokolů v rámci nastupujících inteligentních sítí typu Internet všeho, Internet vozidel, 5G a chytrých měst. Výzkum bude blíže zaměřen na problémy a řešení zabezpečení komunikace v decentralizovaných sítích a adaptace a implementace ochrany soukromí dat koncových uživatelů. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů Ústavu.

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

42. 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. Výzkum bude rovněž prováděn ve spolupráci s prof. Khaledem N. Salamou z Sensors Lab, KSA, vědeckou a technologickou univerzitou krále Abdullaha, s možností placené stáže.

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

43. Výzkum metod parametrizace online písma u osob s grafomotorickými obtížemi

    Kombinace motorického plánování a exekuce, vizuálně-percepčních schopností, ortografického kódování, kinestetické zpětné vazby a vizuo-motorické koordinace je označována jako grafomotorické dovednosti. Děti, které nejsou schopny si tyto dovednosti osvojit a automatizovat, mívají tzv. grafomotorické obtíže (GD). Přestože je prevalence GD u dětí školního věku až 30 %, dodnes neexistuje nástroj, který by umožnil hodnotit tyto obtíže objektivně a komplexně. Cílem této dizertační práce je výzkum metod parametrizace online písma (tj. písma zaznamenaného pomocí digitalizačních tabletů), za účelem zlepšení diagnózy a hodnocení GD u dětí. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s psychology z Masarykovy univerzity a Akademie věd ČR.

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

44. Výzkum optimalizace komunikačích parametrů létajících základnových stanic v 5G infrastruktuře

    Cílem práce je výzkum mechanizmů létajících základnových stranic jakožto součásti nastupujících bezdrátových sítí 5. generace (5G). Autonomní létající platformy (drony) jsou považovány za velice perspektivní způsob zvýšení kapacity moderních mobilních sítí, avšak současně představují celou řadu technických výzev. Úkolem studenta tedy bude provést detailní přehled stávajících komerčních i nekomerčních řešení a zaměřit se zejména na optimalizaci komunikačních parametrů létajících základnových stanic. Dílčí problematikou bude také řízení bezpečné komunikace mezi jednotlivými prvky flotily létajících UAV.

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

45. 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.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2020 do 15.05.2020)

1. Návrh chytré komunikační sítě – Smart Grid

   Cílem je vytvořit návrh optimalizované chytré komunikační sítě (Smart Grid) spojené s Internetem věcí (Internet of Things – IoT) se zaměřením na chytrá města popřípadě domácnosti. Využití moderních senzorů a ostatních prvků. Optimalizace přenosu a spolehlivosti M2M (Machine-To-Machine) a pokročilý návrh komunikační infrastruktury. Zefektivnění bezdrátových komunikačních protokolů s přihlédnutím k protokolům drátovým. Rozpracování myšlenek Průmyslu 4.0 (Industry 4.0). Předpokládají se mobilní sítě po 5G a LTE, PLC, Ethernet, NB-IoT, SigFox,,LoRaWAN. Využití simulačního nástroje Network Simulator 3 (NS3) a dalších prostředí.

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

2. Výzkum lehké kryptografie v IoT

   Téma je zaměřeno na analýzu, návrh a optimalizaci protokolů tzv. lehké kryptografie. Hlavním cílem výzkumu je návrh řešení pro zajištění bezpečnosti komunikace a ochrany dat v internetu věcí (IoT) u komunikací typu D2D (zařízení - zařízení) a D2I (zařízení - infrastruktura). Výzkum bude blíže zaměřen na problémy a řešení aplikované kryptografie na výpočetně a paměťově omezených zařízeních. Předpokládá se zapojení studenta do mezinárodních a národních výzkumných projektů Ústavu.

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

3. Zabezpečení softwarově definovaných sítí

   Cílem je analyzovat bezpečnostní aspekty technologie softwarově definovaných sítí (SDN). Navržena bude optimalizace stávajících a návrh nových algoritmů proti zranitelnosti SDN. Potřebné jsou nové strategie k zabezpečení provozu kontrolní úrovně, prioritní význam bude mít zajištění kontroléru. Důležitou roli hrají vektory útoku pro systémy SDN a sdílení cest k zabezpečení virtuální síťové infrastruktury, která podporuje SDN, a poté metod, které se v současné době zvažují v ochraně sítě. Vzhledem k oddělení kontrolní úrovně od datové úrovně existuje několik částí, které musí být chráněny před útočníky. Kromě útoků na kontrolér to jsou útoky na linky, na zařízení datové úrovně a na aplikace. Aplikační sférou výzkumu budou distribuované obchodování pomocí Blockchain energetického internetu, inteligentní sítě, smart grids, microgrids, solární energetické systémy a další aktuální technologie. Předpokládá se výběr a následné užití vhodných simulačních nástrojů a dalších prostředků.

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