Kombinované studium

4 roky

doc. Ing. Jiří Hošek, Ph.D.

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

Doktorand se naučí tvůrčím způsobem využívat teoretické znalosti získané jak studiem vybraných kurzů, tak vlastní tvůrčí činností. Tyto poznatky je schopný efektivně využít 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 „Electronics and Information Technology“ (DPA-EIT) 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 "Electronics and Information Technologies" 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 (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.
Hodnocení a kontrola plnění individuálního studijního plánu doktoranda probíhá v kontrolních termínech stanovených k danému akademickému roku:
• 1. ročník ke dni 30. června,
• 2. ročník ke dni 30. dubna při odevzdání přihlášky ke státní doktorské zkoušce,
• při zápisu do 4. ročníku studia,
• při odevzdání rozpracované disertační práce,
• při odevzdání přihlášky k obhajobě disertační práce.
Splněním ISP se rozumí získání minimálního počtu bodů ve studijní oblasti, v oblasti pedagogické praxe a v oblasti vědecké a odborné činnosti ve stanovených termínech kontroly. Dále musí doktorand získat ve stanoveném termínu celkový minimální počet bodů. Minimální počty bodů jsou stanoveny a sledovány v ISP doktoranda (Bodové hodnocení tvůrčích aktivit doktoranda a Celkové bodové hodnocení doktoranda).
Vzhledem k tomu, že se jedná o studijní program typu double-degree, student musí splnit také studijní povinnosti dané platnou smlouvou mezi Vysokým učením technickým v Brně a Tampere University of Technology. Mezi tyto dodatečné povinnosti patří zejména povinnost studia i na partnerské univerzitě ve výši minimálně 12 měsíců. Student (doktorand) má od začátku svého studia přiděleny dva školitele – na domácí i partnerské univerzitě, kteří společně koordinují studijní a vědecké aktivity studenta.
Pokud doktorand neplní řádně své povinnosti (tj. nezíská ve stanovených termínech požadovaný počet bodů), proděkan společně se školitelem doktoranda na základě doporučení oborové rady navrhnou snížení stipendia nebo odebrání stipendia anebo ukončení studia.

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 především 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 v prezenční formě ve čtvrtém roce studia a doktorandi v kombinované formě v pátém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci by měl doktorand odevzdat do konce 4. roku v prezenční formě studia, respektive do konce 5. roku v kombinované formě 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. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Propagace rádiového signálu v pásmu milimetrových vln

    Hlavní cíle tohoto doktorského tématu jsou následující: Detailní analýza specifik sítí pracující v pásmu milimetrových vln (mmWave); Studium klíčových zdrojů mmWave v různých scénářích; Návrh propagačního modelu mmWave zohledňující přenosy v 3D prostoru a další specifika rádiového kanálu v pásmu ultra-vysokých frekvencích; Ověřit vyvinutý model pomocí simulací a / nebo experimentálních měření.

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

12. Propagace rádiového signálu v pásmu milimetrových vln

    Hlavní cíle tohoto doktorského tématu jsou následující: Detailní analýza specifik sítí pracující v pásmu milimetrových vln (mmWave); Studium klíčových zdrojů mmWave v různých scénářích; Návrh propagačního modelu mmWave zohledňující přenosy v 3D prostoru a další specifika rádiového kanálu v pásmu ultra-vysokých frekvencích; Ověřit vyvinutý model pomocí simulací a / nebo experimentálních měření.

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

13. Rozpoznání akcí na základě obrazového signálu

    V současné době existuje řada spolehlivých algoritmů pro klasifikaci obsahu statických obrazových snímků. Tyto algoritmy jsou převážně založeny na konvolučních neuronových sítích. Trendem v oblasti zpracování a analýzy obrazu je upravit tyto algoritmy, aby byly schopné analyzovat dynamickou složku obrazového signálu. Téma práce bude zaměřeno na výzkum možností využití konvolučních neuronových sítí za účelem klasifikace akcí/aktivit odehrávajících se ve videonahrávkách.

    Školitel: Přinosil Jiří, Ing., Ph.D.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

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. 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.