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 obrazových 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. Bezpečnost operačních systémů

   Vývoj operačních systémů reaguje na změny v oblasti kybernetické bezpečnosti. Téma je zaměřeno na analýzu různých architektur operačních systémů z pohledu bezpečnosti, například na základě studia předchozích útoků. Cílem je návrh úpravy systémových služeb zvoleného operačního systému z pohledu předpokládaného nasazení.

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

4. Distribuované systémy pro sdílení dat

   Internet slouží jako nástroj po distribuci velkých objemů dat. Tato data jsou poskytována v podobě repositářů, které jsou replikovány a umísťovány na řadě geograficky různých míst. Cílem studia je provést analýzu distribuce dat z pohledu síťové komunikace a geografických vzdáleností. Výstupem bude návrh systému distribuce dat pro zvolené aplikační použití.

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

5. Efektivní využití IP sítí v krizových situacích

   Cílem je vytvořit efektivní strategii použití veřejných a neveřejných IP síti pro krizové řízení. Dále pak navrhnout takovou síť, která by dokázala kapacitně, ale také z hlediska odolnosti, zajistit krizovou komunikaci. Jednalo by se zejména o přenosy hlasu, dat, TV vysílání. Další částí by bylo navrhnout nové metody řízení komunikace po internetu - řídit toky informací atp. Výzkum by obsahoval také vliv topologie sítě na její stabilitu a bezpečnost, rychlost šíření virů, schopnost odolávat útokům atp. Jedním z cílů je navrhnout softwarového robota, který bude schopný monitorovat topologii sítě popřípadě internetu, dalším cílem je navrhnout systém pro výměnu souborů po internetu, ale bez jakéhokoli centrálního prvku. Systém by přitom měl být intuitivně použitelný. Řešení by mělo být bezpečné a umožnit anonymizovat odesilatele a příjemce dat. Finálním cílem je navrhnout vysoce odolnou síť vhodnou pro krizové situace a tento návrh podložit teorií.

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

6. 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.

7. 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.

8. Forenzní analýza operačních systémů

   Téma se zabývá forenzními metodami pro získání důkazů z úložných médií a z operační paměti (tzv. volatilní data). Současné metody budou aplikovány na příkladových studiích. Cílem je navrhnout postupy sběru dat, provést jejich automatizaci a ověřit jejich účinnost. V rámci tématu lze pracovat s různými typy zařízení a operačními systémy.

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

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Metody pro měření základních i odvozených parametrů datových sítí

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

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

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

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

14. Možnosti odposlechu řečových signálů pomocí optických vláken

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

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

15. Návrh 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 chytré domácnosti. Aktuální spotřeba elektrické energie domácnosti bude pružně reagovat na výkyvy energetické sítě během dne se snahou ušetřit náklady a dosáhnout optimálního využití vyrobené elektrické energie. K tomu budou domácí elektrická zařízení využívat vhodné moderní senzory, optimalizaci přenosu a spolehlivosti M2M (Machine-To-Machine) a pokročilý návrh komunikační infrastruktury. Uvažovat bude třeba také zefektivnění bezdrátových komunikačních protokolů s přihlédnutím k protokolům drátovým. K dosažení úspor nákladů budou navrženy pokročilé technologie, jako např. mobilní sítě po 5G a LTE, PLC, Ethernet, NB-IoT, SigFox, LoRaWAN. Vybrat bude třeba vhodný simulační nástroj, jako např. Network Simulator 3 (NS3) a další využitelná prostředí.

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

16. Návrh moderních IP sofistikovaných telematických systémů v dopravě

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

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

17. Nové metody vizuální interpretace mezivýsledků sítí hlubokého učení

    Téma je zaměřeno a na vizualizaci dílčích výsledků a příznaků uvnitř procesů klasifikátorů využívajících sítí hlubokého učení. Cílem je porozumění příznakové analýzy a vizuální interpretace dílčích procesů, zejména pro klasifikátory objektů v obrazových datech. Vyprodukované metody by měly poskytnout obrazové výstupy pro umělecké i analytické využití. V uměleckém pojetí je cílem obrazová syntéza, analytické nástroje pak cílí na zmapování vnitřních procesů jednotlivých etap a jejich vlivu na výsledky.

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

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

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

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

19. Operační systémy pro kritické aplikace

    Téma se zabývá studiem systémů, u kterých musí být zajištěna jejich reakce nezávisle na aktuálním stavu běhu a změn okolního prostředí. Cílem je rozdělení systémových zdrojů operačního systému mezi jednotlivé úkoly tak, aby se vzájemně neovlivňovaly. Příkladem nasazení jsou medicínské a obranné systémy.

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

20. Operační systémy reálného času

    Systémy reálného času vyhodnocují v pravidelných intervalech vstupní veličiny a do určitého času reagují na danou událost. Vývoj v této oblasti je směrován k zajištění časových garancí při respektování hardwarové výbavy a dostupného software. Cílem studia je analyzovat požadavky na tyto systémy a navrhnout/realizovat zajištění časových garancí pro zvolené aplikační použití.

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

21. 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.

22. Rekonstrukce poškozených zvukových signálů hlubokými neuronovými sítěmi

    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.

23. Rekonstrukce poškozených zvukových signálů pomocí rozkladů spektrogramu

    V úlohách rekonstrukce audia (declipping, řešení výpadků, zarušení šumem, separace nástrojů z nahrávky apod.) jsou jedny z nejúspěšnějších metod založeny na rozkladech spektrogramů. Tradiční metodou je tzv. non-negative matrix factorization (NMF), která ve vhodná k aplikování na spektrogram. Studium by se zaměřovalo na modifikace tradičního NMF, a to včetně možnosti převodu na neuronovou síť, která by se učila na konkrétním typu řešeného problému.

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

24. Rekonstrukce trojrozměrných dat z magnetické rezonance pomocí komprimovaného snímání

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

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

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

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

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

26. Sekvenční stanovení kontur arteriální stěny

    Vyšetření krční tepny nasnímané v ultrazvukových videosekvencích je efektivní metodou pro detekci kardiovaskulárních onemocnění. Prostorové změny krční tepny jsou vztaženy k diagnosticky relevantním parametrům popisujícím např. elasticitu tepenné stěny. Proto je hlavním cílem této práce nalezení časově proměnné kontury krční tepny v ultrazvukové videosekvenci pomocí rozšíření metody strojového učení nazývané Gaussian proces regression, ve které je hledaná funkce reprezentována náhodným procesem, který neumožňuje explicitní parametrickou reprezentaci. Cílené sekvenční rozšíření dané metody umožní spojité sledování detailního tvaru tepenné stěny po libovolně dlouhou dobu. Řešení bude probíhat ve spolupráci s prof. F. Hlawatschem z vídeňské technické univerzity.

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

27. 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.

28. 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.

29. 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.

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

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

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

31. 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.

32. 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.

33. Výzkum vysokofrekvenčních frekvenčně agilních lineárních systémů

    Disertační práce je zaměřena na výzkum původních řešení vysokofrekvenčních frekvenčně agilních lineárních systémů libovolného neceločíselného řádu pomocí nekonvenčních aktivních funkčních bloků. Frekvenčně agilní filtrační systémy jsou specifickým typem rekonfigurovatelných analogových filtrů. Záměrem této práce je návrh nesymetrických i symetrických frekvenčně agilních filtrů třídy 1 až n. Funkčnost navržených obvodů bude ověřována počítačovým modelováním. Vybraná nová obvodová řešení budou realizovány na čipu a ověřeny experimentálním měřením. Řešení 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.

34. Zefektivnění zabezpečení lokálních bezdrátových sítí

    Lokální bezdrátové sítě a zranitelnost standardu IEEE 802.11, metody útoků na zabezpečení a metody pro jeho zefektivnění. Problematika zabezpečení bezdrátových sítí předpokládá standardy IEEE 802.11. Podrobné seznámení s těmito standardy, popsání jednotlivých druhů zabezpečení bezdrátových sítí včetně jejich vlastností a následná teoretická analýza. Realizace útoků různými metodami na moderní zabezpečovací algoritmy, důraz bude kladen na identifikaci slabých míst protokolů 802.11. Na základě zjištění bude navrženo a otestováno zabezpečení efektivnější. Pozornost bude věnována zabezpečení kvality služeb QoS v sítích standardu 802.11. Sítě budou podrobeny zkoumání pomocí vhodných programů a simulátorů (OMNET++, NS2). Zkoumány budou rovněž závislosti moderních služeb (IP telefony, přenos videa, hlasu, multimédií) na zpoždění a bude provedena celková analýza včetně optimalizace QoS.

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

35. 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.

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

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

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

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2021 do 15.05.2021)

1. Kapacitní plánování heterogenních rádiových sítí pro mMTC komunikační scénáře

   Výzkum a vývoj v oblasti heterogenních komunikačních sítí si klade za cíl splnění neustále se zvyšujících požadavků na přenosové rychlosti, zpoždění, kvalitu služeb, a také množství současně komunikujících koncových zařízení. Dosažení všudypřítomné konektivity bude docíleno díky zcela novým síťovým strukturám, progresivním technologiím, inovativním mechanismům pro správu síťových prostředků a podstatným změnám v kmitočtovém plánování či výběru obsluhujících buněk. Komunikační technologie pracující v licenčním či bezlicenčním frekvenčním pásmu tak budou integrovány do jednoho funkčního celku (sítě). Cílem disertační práce bude v první fázi seznámení se s aktuálními komunikačními technologiemi pro realizaci tzv., massive Machine-Type Communication (mMTC) scénářů. Pozornost bude soustředěna zejména na komunikační technologie definované v 3GPP Rel. 13+ (Narrowband IoT, LTE Cat-M a 5G (NSA, SA)) a také na zástupce komunikačních technologií v bezlicenčním frekvenčním pásmu (Sigfox, LoRaWAN). Pro detailní pochopení principů komunikace v případě tzv. LPWA technologií bude provedena série reálných měření s prototypy vytvořenými na VUT v Brně, kdy budou data následně použity jako vstupní informace pro vytvoření komplexních simulačních scénářů / analytického modelování. Následně bude přistoupeno k analýze získaných výsledků a návrhu mechanismů pro optimalizaci využití síťových prostředků, kdy bude pozornost zaměřena zejména na: (i) možnosti prediktivního přepínání mezi jednotlivými buňkami / technologiemi, (ii) optimalizaci signalizačního datového provozu a možnosti přenosu uživatelských dat v signalizaci, (iii) přechodu zařízení mezi jednotlivými operačními stavy či (iv) vytvoření MESH komunikační infrastruktury s využitím heterogenních komunikačních systémů. Navržené principy budou následně implementovány jak na straně koncových zařízení, tak v komunikační infrastruktuře telekomunikačního operátora. Pro možnost realizace výše uvedených scénářů bude využita unikátní laboratoř UniLab na VUT FEKT UTKO a také spolupráce s mezinárodními průmyslovými firmami či univerzitami.

   Školitel: Mašek Pavel, Ing., Ph.D.

2. 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.

3. 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.