TÉMALEÍRÁSOK I.1. INFORMATIKAI ALAPOK ÉS ALKALMAZÁSOK... 2 I.2. INTELLIGENS INFORMATIKAI RENDSZEREK... 18

__________________ ÓE ALKALMAZOTT INFORMATIKAI ÉS ALKALMAZOTT MATEMATIKAI DOKTORI ISKOLA

TÉMALEÍRÁSOK

I.1. INFORMATIKAI ALAPOK ÉS ALKALMAZÁSOK .................................................................... 2 I.2. INTELLIGENS INFORMATIKAI RENDSZEREK ..................................................................... 18 I.3. INTELLIGENS MECHATRONIKAI RENDSZEREK .................................................................. 30 I.4. MÉRNÖKI SZÁMÍTÁSOK ............................................................................................. 58 M.1. MATEMATIKAI ALAPOK ÉS ALKALMAZÁSOK................................................................... 68 M.2. SZÁMÍTÁSI INTELLIGENCIA ....................................................................................... 88 M.3. IRÁNYÍTÁSELMÉLET ............................................................................................. 106 M.4. MÉRNÖKI SZÁMÍTÁSOK.......................................................................................... 122

__________________________________________________________________________________________ 1


I.1. Informatikai alapok és alkalmazások Számítógépes eljárások numerikus stabilitásának vizsgálati eljárásai (automatikus hibaanalízis) és megbízhatóságuk. Témavezető: Galántai Aurél A kutatási téma leírása: Számítógépes algoritmusok numerikus stabilitásának elméleti vizsgálata általában nagyon nehéz és a kapott eredmények nem is minden esetben tükrözik a gyakorlati tapasztalatokat. Programfejlesztési és felhasználói szempontból hasznosabbnak tűnnek az olyan technikák, amelyek egy adott programról (algoritmus implementációról) automatikusan eldöntik, hogy az numerikusan stabil-e. Ezek a feladat típustól erősen függő eljárások részben véletlenszerű paraméterválasztásokon alapulnak, részben pedig optimalizálási módszereket használnak, amelyekkel a hibamaximalizáló paramétereket keresik. Kutatási célok: 1. Az ismertebb eljárások áttekintése és összehasonlító elemzése, megbízhatóságuk vizsgálata. 2. Ismert eljárások módszertani és tartalmi továbbfejlesztése, megbízhatóságának növelése.

__________________________________________________________________________________________ 2


Két- és többállapotú kvantumrendszerek állapottér-reprezentációjának analízise és szintézise Témavezető: Rudas Imre A kutatási téma leírása: Az elmúlt években élénk tudományos érdeklődés övezi bizonyos kétállapotú kvantumrendszerek, az ún. kvantum bitek (állapot) elérhetőségének és irányíthatóságának kérdéskörét. A probléma elméleti nehézségén/érdekességén túlmenően bizonyos konkrét technológiai innovációk megvalósítása is egyre sürgetőbb gazdasági szükséglet, a számítástechnikai rendszerek egyre kisebb mérettartományokba való skálázódásából (downscaling) kifolyólag. Az ilyen rendszerek matematikailag speciális bilineáris jobb-invariáns modellekkel írhatóak le, melyek állapota 2×2-es speciális unitér mátrixok Lie-csoportján változik [1]. A kvantumszámítógépek fizikai realizációjához vezető úton természetesen csak az első lépés a kvantum-bitek vizsgálata, mindazonáltal már itt is számos megoldásra váró tudományos probléma merül fel, ilyenek az állapotbecslés, az állapot-megfigyelés, a Kalmanszűrés stb., melyek megoldása nélkül nem képzelhető a kvantumrendszerek eredendő bizonytalansága, és a pontos számítások iránti természetes igény közötti ontológiai ellentmondás feloldása. Kutatási célok: 1. Két-állapotú kvantumrendszerek (kvantum-bitek) Lie-algebrai leírása. 2. Elérhetőségi és irányíthatósági tételek bizonyítása. Állapotbecslés, és állapot-megfigyelő tervezése. 3. Többállapotú kvantumrendszerek vizsgálata. Irodalom: [1] J. Bokor, L. Nádai and I.J. Rudas: “Controllability of Quantum Bits – from the von Neumann Architecture to Quantum Computing”. 3rd International Symposium on Computational Intelligence and Intelligent Informatics, March, 2007, Agadir, Morocco. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Prof. Dr. Bokor József és Dr. Nádai László

__________________________________________________________________________________________ 3


Többszereplős virtuális verifikáció a jövő Internetén Témavezetők: Rudas Imre, Baranyi Péter A kutatási téma leírása: A Virtuális verifikáció napjaink egyik fejlett ipari technológiája, amely egyre inkább nélkülözhetetlen a komplex termékek életciklus menedzsmentje során. A globális válallatok működési sajátosságai - mint a távoli országokban párhuzamosan műkö termékfejlesztés, vagy a termékfejlesztéstől távol végzett gyár-tás – olyan technológiák fejlesztésére sarkalnak, amelyek lehetővé teszik az összekapcsolt immerzív vir-tuális terekben, több szereplő együttműködésével végzett virtuális verifikációs folyamatok elvégzését. Ezen új technológiák létrejöttét több tudományterület eredményei támogatják: Távközlés, Informatika, Kognitív tudomány, Rendszer és Irányításelmélet valamint ezek szinergiájaként kifejlődött Kognitív Infokommunikáció. A hazai kutatók által kifejleszett VirCA (Virtual Collaboration Arena) szoftver-platform jó alapot biztosít a téma tudományos igényű vizsgálatához és az eredmények implementáláshoz. Kutatási célok: Mivel a kutatási téma számos tudományágat érint, a lehetséges célok is sokrétűek. Olyan jelentkezőre számítunk, aki kihívást érez a tudományterületeken átívelő kutatási feladatok megoldásában. A lehetsé-ges irányok sokféleségét az alábbi pontok szemléltetik: • Elvi és gyakorlati megoldások kidolgozása a virtuális verifikációt szolgáló és a tényleges termék-hez kapcsolódó mérnöki tervezési és szoftverfejlesztési folyamatok egységesítésére, illetve a ve-rifikációs modellek automatikus generálására. • Elosztott működésű, valós idejű fizikai szimulációknál az egyes komponensek közötti kommunikációs időkésés befolyásolja (pontatlanná teszi) a szimuláció eredményét, illetve stabilitási problémákat okoz. Ezen problámák gyakorlatban is alkalmazható megoldására keresünk módszereket. • A több távoli szereplő részvételével történű virtuális verifikációs folyamatokban, kulcs szerepe van a résztvevők közötti kommunikációnak. Olyan újszerű megoldásokat keresünk, amelyek túl-mutatnak a jelenleg elérhtő telepresence rendszerek lehetőségein. Olyan célok tűzhetők ki, mint a valósídőben továbbított 3D test és arc modellek. • Az előzőekhez hasonlóan nagy jelentőséggel bír a virtuális térben megjelenő szereplők, mint avatárok és a virtulis környezet interakciója. A taktilis és haptikus visszacsatolást jelenleg bonyolult és költséges berendezésekkel lehetséges megvalósítani. Keressük azokat az alternatív lehetőségeket, amelyek költésghatékonyan mégis elfogadható minőségben jelenítik meg ezen érzeteket a felhasználók felé. Irodalom: [1] B. H. Li, X. Chai, X. Yan, and B. Hou, Eds., Multi-Disciplinary Virtual Prototype Modeling and Simulation Theory and Application. Nova Science Pub Inc, 2012. [2] D. Talaba and A. Amditis, Eds., Product Engineering: Tools and Methods Based on Virtual Reality. Softcover reprint of hardcover 1st ed. 2008. Springer, 2010. __________________________________________________________________________________________ 4


[3] J.-P. Nadeau and X. Fischer, Eds., Research in Interactive Design (Vol. 3): Virtual, Interactive and Integrated Product Design and Manufacturing for Industrial Innovation, 2011 ed., Springer, 2010. [4] D. Vernon, G. Metta, and G. Sandini, “A survey of artificial cognitive systems: Implications for the autonomous development of mental capabilities in computational agents,” Evolutionary Computation, IEEE Transactions on, vol. 11, no. 2, pp. 151– 180, 2007. [5] G. D. Abowd and E. D. Mynatt, “Charting past, present, and future research in ubiquitous compu-ting,” ACM Transactions on Computer-Human Interaction (TOCHI), vol. 7, no. 1, pp. 29–58, 2000.

__________________________________________________________________________________________ 5


Információvédelem multi-szinuszos jelkódolással Témavezető: Várkonyiné Kóczy Annamária A kutatási téma leírása: Napjaink kiemelt kutatási témája olyan algoritmusok és eljárások kifejlesztése, amelyek megfelelő védelmet nyújtanak a személyi, gazdasági, ipari, katonai, stb. információk tárolásánál, továbbításánál. Adott információt annak értékével nagyjából megegyező feltörési költségű algoritmussal érdemes titkosítani. Ugyanakkor a hatékony titkosítási módszerek általában igen drágák és bonyolult eljárás igényűek. Olcsóbb és könnyebben kezelhető technikák találása sokat segíthet a nem nyilvános információk jobb védelmében. Az információ védelem egyik új kutatási iránya a kaotikus jeleken alapuló titkosítás [1]. A témavezető előzetes eredményei szerint hasonló jellegű, de olcsóbb, könnyebben kézben tartható és megvalósítható titkosítási eljárásokat lehet kifejleszteni multi-szinuszos jelek [2] segítségével. A kutatási téma ennek megtervezését, leírását, bizonyítását, vizsgálatát és megvalósítását célozza. Kutatási célok: 1. Kaotikus jeleken alapuló titkosítás vizsgálata. A kaotikus és multi-szinuszos jelek analógiáinak feltárása. 2. Multi-szinuszos jelek szintézise és analízise. 3. Multi-szinuszos kódolás és aktív jelamplitúdó homogenizálás. Titkosítási eljárás tervezése multi-szinuszos jelkódolással. Irodalom: [1] Chee, Ch.Y. and D. Xu, “Chaotic encryption using discrete-time synchronous chaos,” Physics Letters A, vol. 348, issue 3-6, pp. 284-292, Jan. 2006. [2] A. R. Várkonyi-Kóczy, “Synchronized Multi-Sine Measurements via DSP Methods,” IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 46, no. 4, pp. 929-932, Aug. 1997.

__________________________________________________________________________________________ 6


Sokmagos processzorok teljesítmény viszonyainak vizsgálata Témavezető: Sima Dezső A kutatási téma leírása: Az elmúlt években a processzorok területén egy rohamos és lényeges változás következett be; az egymagos processzorokat döntően 2005 után felváltották a többmagos processzorok azzal, hogy a gyártási technológiák fejlődésével a magszámok a következő időszakban várhatóan kétévente duplázódni fognak. Ugyanakkor a magszámok folyamatos növekedése egyre jelentősebb igényeket támaszt mind a lapkán implementált kapcsolóhálózattal, mind az operatív tár sávszélességével, ill. méretével szemben, olyannyira hogy a sokmagos processzorok (8- vagy többmagos processzorok) esetén az eddig használt megvalósítási alternatívák már nem bizonyulnak megfelelőnek és új megoldások szükségesek. A kutatási téma további jellemzője az, hogy az interkommunikációs ill. memória sávszélesség és méretigények jelentős mértékben függnek az adott alkalmazási területtől. A kutatási téma a sokmagos processzorok lehetséges megvalósítási alternatíváira és azok teljesítmény viszonyaira fókuszál adott alkalmazási területek alapulvételével. Kutatási célok: 1. Sokmagos processzorok tervezési terének kimunkálása 2. Az egyes architektúrális alternatívák teljesítmény viszonyainak vizsgálata perspektívikus alkalmazási területeken Nemzetközi kapcsolatok: Az adott területen kutatási együttműködés alakult ki egyrészt az IBM böblingeni kutatólaborjával (Dr. Peter Altevogt), másrészt az austini kutatólaborral (Dr. Peter Hofstee). A két nevezett kutatóhellyel kutatási együttműködési szerződés keretében közös kutatás folyik a Cell processzor továbbfejlesztésével kapcsolatban.

__________________________________________________________________________________________ 7


Komplex hierarchikus, párhuzamos és elosztott rendszerek teljesítményvizsgálata Témavezető: Kozlovszky Miklós, Kacsuk Péter A kutatási téma leírása: A számítás- és adatintenzív problémák (szeizmológia, biokémia, vagy mérnöki szimulációk) kezelésére számos megközelítés létezik, így például a szerverfürtök, gridek, számítási felhők, vagy akár általános célú grafikai processzorok alkalmazása, és a kapcsolódó megoldások további alosztályokba sorolhatóak. Maguk az alkalmazások is egyre komplexebbé válnak és végrehajtásuk során a párhuzamos és elosztott architektúrák egyre több szintjét használják ki egyidejűleg. A legtöbb esetben az elosztott és párhuzamos rendszerek között az átjárhatóság nem megoldott, és nem alakulhatott ki széles körben elfogadott módszer a különböző típusú rendszerek teljesítményének mérésére és összehasonlítására sem. A kidolgozandó módszerek és eszközök lehetőséget biztosítanak majd arra, hogy a különböző ütemező és bróker szolgáltatások jobb döntéseket hozzanak és az elosztott számítási rendszerek kihasználtsága javuljon. Kutatási célok: A legfontosabb párhuzamos és elosztott rendszerek áttekintése és összehasonlító elemzése, ezen rendszerek teljesítményvizsgálatához használható paraméterek és metrikák áttekintése. Gyakorlati szempontból fontos további teljesítmény paraméterek meghatározása. A definiált paraméterek alapján a különböző ütemező és bróker szolgáltatások döntéseinek támogatása, az elosztott számítási rendszerek közötti átjárhatóság biztosításával a számítási/feldolgozási hatékonyság növelése. Irodalom: [1] P. Kacsuk et al., Parameter Sweep Job Submission to Clouds, Computer Communications and Networks, 2011, Grids, Clouds and Virtualization edited by Massimo Cafaro and Giovanni Aloisio, Springer 2010 London, pp. 123-141, DOI: 10.1007/978-0-85729-049-6. [2] M. Kozlovszky et al., “User oriented Grid testing,” 6th Austrian-Hungarian Workshop on Distributed and Parallel Systems, Innsbruck, Austria, 2006, Distributed and Parallel Systems, Subject Collection: Computer Science, pp.165-179, Springer US, DOI 10.1007/978-0-387-69858-8, 2007. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Kacsuk Péter (MTA SZTAKI, Magyarország), Schubert Tamás (Óbudai Egyetem, Magyarország), Szeberényi Imre (BME, Magyarország), Stefán Péter (NIIF, Magyarország), Johan Montagnat (INRIA, Franciaország), Thomas Fahringer (UIBK, Ausztria).

__________________________________________________________________________________________ 8


Párhuzamos számítási erőforrások interoperabilitása Témavezető: Kozlovszky Miklós A kutatási téma leírása: Jelenleg a nagy számítási kapacitásokat igénylő kutatásokban eltérő DCI-kat (Distributed Computing Infrastructure), clustereket, grideket, szuperszámítógépeket és cloudokat használnak. Ezen infrastuktúrák közötti átjárás, valamint a dinamikus erőforrás allokáció komoly problémaként jelentkezik. Kutatási célok: Az elterjedten használt elosztott számítási infrastruktúrákban alkalmazott authentikációs, file és feladat menedzsment megoldások áttekintése, összehasonlító elemzése és modellezése.Parametrikus feladatok futtatási idejének csökkentése egyszerre több számítási infrastruktúra párhuzamos használatával. Közös platformú köztesréteg független authentikációs megoldás kialakítása. Irodalom: [1] P. Kacsuk, T. Kiss and G. Sipos, “Solving the Grid Interoperability Problem by PGRADE Portal at Workflow Level,” Future Generation Computing Systems, vol. 24, issue 7, pp. 744.751, 2008. [2] Gesing, S. et al., “Granular Security for a Science Gateway in Structural Bioinformatics,” IWSG-Life 2011 (International Workshop on Science Gateways for Life Sciences), London, UK, June 2011. [3] T. Kiss et al., “Parameter Sweep Workflows for Modelling Carbohydrate Recognition,” Journal of Grid Computing, vol. 8, no. 4, pp 587-601, 2010. [4] P. Kacsuk, “P-GRADE portal family for Grid infrastructures,” Concurrency and Computation: Practice and Experience journal, vol.: 23, issue: 3, 2011, pp. 235-245. [5] S. Ostermann, R. Prodan and T. Fahringer, “Resource Management for Hybrid Grid and Cloud Computing,” Cloud Computing; Computer Communications and Networks, 2010, volume 0, part 2, 179-194, DOI: 10.1007/978-1-84996-241-4_11.

__________________________________________________________________________________________ 9


A RHEED oszcilláció partikuláris viselkedésének modellezése MC módszerrel Témavezető: Nemcsics Ákos A kutatási téma leírása: A Monte Carlo (MC) szimuláció egy nagyon fontos eszköz az anyagtudományi kutatásokban. Segítségével az alacsonydimenziós (0 D, 1 D, 2 D) rendszerek növekedési paraméterei előre megjósolhatók. Az alacsonydimenziós rendszerek már ma is egyre nagyobb szerepet játszanak az elektronikában és a számítástechnikában, a jövőbeni szerepük pedig meghatározó lesz (pl. kvantum számítógépek). A folyamatok megértésében, az előkísérletek végzésében nagy szerepe van a MC szimulációnak. A többnyire önszerveződő folyamatok kísérleti megfigyelésére a legalkalmasabb eszköz a Reflectin High-Energy Diffraction (RHEED). Ennek visszafejtése és viselkedésének megértése alapvető fontosságú. A MC szimuláció a komponensek közötti kölcsönhatások felderítésével a fentiekre is megoldással szolgál. Kutatási célok: A feladat egy Lattice Node Array elkészítése és azon kísérletek végzése.

_________________________________________________________________________________________ 10


Új intelligens módszerek és algoritmusok az operációs rendszerek optimalizálására Témavezető: Rövid András A kutatási téma leírása: A legkorszerűbb számítógép architektúrák által nyújtott erőforrások minél hatékonyabb kihasználása az operációs rendszerek továbbfejlesztését vonja maga után. Az egyes erőforrás ütemezési algoritmusok továbbfejlesztése valamint az újszerű intelligens alapú módszerek kidolgozása kiemelkedő jelentőségű. A téma keretén belül elvégzendő feladat a modern architektúrákra épülő operációs rendszerek teljesítménybefolyásoló tényezőinek identifikálása valamint a tényezőkkel szoros összefüggésbe hozható algoritmusok továbbfejlesztése a teljesítmény növelése céljából. Kutatási célok: • •

A modern operációs rendszerk teljesítménybefolyásoló tényezők identifikálása A tényezőkkel kapcsolatban hozható algoritmusok továbbfjelsztése, ill. új erőforrás ütemezési startégiák kidolgozása a modern számítógép architektúrák jellegzetességeinek figyelembe vételével.

Irodalom: [1] M. E. Russinovich and D A. Solomon with Alex Ionescu, Windows® Internals, 5th ed., 2009. [2] A. Wang, S. Naffziger, Eds., Adaptive Techniques for Dynamic Processor Optimization, Theory and Practice. XVI, 2008.

_________________________________________________________________________________________ 11


A Kognitív Infokommunikáció elméleti alapvetései kiterjesztése Témavezető: Baranyi Péter A kutatási téma leírása: A kognitív infokommunikáció (CogInfoCom) új tudományterület, melynek létrejötte az infokommunikációs ágazat illetve az alkalmazott kognitív tudomány rohamos fejlődését tükrözi. A CogInfoCom definícióját és kutatási területeit olyan mérnöki alkalmazások motiválták, amelyekben az ember információ-feldolgozását és kommunikációját irányító kognitív folyamatok jobban illeszkednek az infokommunikációs eszközhöz, lehetővé téve, hogy az eddiginél komplexebb és hatékonyabb kommunikáció jöjjön létre. Önálló tudományterületként történő megfogalmazását azon felismerés szülte, miszerint napjainkban egyre inkább tapasztalható az emberi kogníció, a kognitív folyamatok és az inforkommunikációs technológiák (ICT) szövevényes összefonódása. Az összefonódást erősítő tényező, hogy egyre nagyobb időben és több helyen állnak rendelkezésünkre kommunikációra alkalmas személyes informatikai eszközök. Másrészt megfigyelhető egy olyan tendencia is, hogy infokommunikációs eszközeinkben egyre több olyan képesség jelenik meg, ami mesterséges kognitív képességként fogható fel abban az értelemben, hogy struktúrálatlan adatok széles körű érzékelésére, reprezentálására és feldolgozására épül. Az időbeli-térbeli összefonódás és a mesterséges kognitív képességek megjelenése vezetett arra az igényre, hogy tudományos szempontból is egységesen vizsgáljuk a kognitív folyamatok illetve az infokommunikációs technológiák kapcsolatát. A kognitív infokommunikacio egy közös szemlélet- es fogalomrendszer kialakítását célozza, melynek egyes elemei jelenleg több területen és külön szemléletekben, fragmentált módon jelennek meg. A CogInfoCom-ban alkalmazott szemlélet nem az ember és az ICT közötti kapcsolatból indul ki, hanem kognitív készség-kapacitások közötti infokommunikációs kapcsolatok és interakciók alapján közelít meg mérnöki problé-mákat. Kutatási célok: A témához olyan jelentkezőket várunk, akik kihívást éreznek magukban, hogy a CogInfoCom célkitűzéseivel összefüggésben álló kutatásokat végezzenek, és az elért eredményeket a meglévőkkel újszerű módon szintetizálják. A tématerületet külön ajánljuk azoknak a hallgatóknak, akik szívesen foglalkoznának egy, a kognitív és mérnöki tudományok határán elhelyezkedő tématerülettel. Az elvégzett doktori munka tartalmazhatja: • CogInfoCom elméleti hátterének fejlesztését (CogInfoCom jelek, szignálok, csatornák, valamint CogInfoCom motorok elméletét) • Újszerű CogInfoCom alkalmazások tervezését és fejlesztését (esetleg a 3D Internettel, Dolgok Internetével és egyéb, kurrens ágazatokkal is összefüggésben, amelyek nemzetközi szintű K+F-ben is húzóágazatoknak számítanak) Irodalom: [1] P. Baranyi and A. Csapo, “Definition and Synergies of Cognitive Infocommunications,” Acta Polytechnica Hungarica, vol. 9, pp. 67–83, 2012. [2] G. Sallai, “The Cradle of Cognitive Infocommunications,” Acta Polytechnica Hungarica, vol. 9, no. 1, pp. 171–181, 2012.

_________________________________________________________________________________________ 12


[3] A. Csapo and P. Baranyi, “CogInfoCom channels and related definitions revisited,” in Intelligent Systems and Informatics (SISY), 2012 IEEE 10th Jubilee International Symposium on, Subotica, Serbia, 2012, pp. 73–78.

_________________________________________________________________________________________ 13


Multihoming lehetőségek vizsgálata a jövő internetében Témavezetők: Jenei Sándor, Fodor János A kutatási téma leírása: A jövőben még a mostaninál is lényegesen népszerűbbé válnak azok a mobil kliensek, melyek jellemzően eltérő szolgáltatók több szempontból is különféle hálózatait használva kapcsolódhatnak az internethez. A kliensek mozgása miatt szükséges kapcsolatok váltása főként azon felhasználási területek esetében jelenthet problémát, melyeknél az összeköttetés folyamatos biztosítása, valamint megfelelő szolgáltatásminőség elérése egyaránt szükséges (pl.: VoIP). Kutatási célok: A kutatás célja a mobil kliensek esetében elérhető kapcsolódási módok, mobilitási lehetőségek vizsgálata, valamint mindezek felhasználásával egy olyan módszer kidolgozása, amely a felhasználói elvárásoknak megfelelően, az összeköttetés folyamatos biztosítása, valamint a szükséges szolgáltatásminőség elérése mellett teszi lehetővé a többkapcsolatúság hatékony alkalmazását. Irodalom: [1] M. Endler and V. Nagamuta: „General approaches for implementing seamless handover” in Proceedings of the second ACM international workshop on Principles of mobile computing, ser. POMC ’02. New York, NY, USA: ACM, 2002, pp. 17–24. [2] A. Arjona et al., “Towards High Quality VoIP in 3G Networks - An Empirical Study,” in Telecommunications, AICT ’08. Fourth Advanced International Conference on, June 2008, pp. 143–150.

_________________________________________________________________________________________ 14


Intelligent Data Processing Témavezető: Shun-Feng Su A kutatási téma leírása: Granular/Symbolic data processing is an emerging conceptual and computing paradigm in information processing. It concerns processing of complex information entities - information granules or symbolic data, which arise from the aggregation of classical datasets in the process of data abstraction and derivation of knowledge from data or information. In this era of huge data, Granular/Symbolic processing has been motivated by the urgent need for intelligent processing of empirical data that is now commonly available in vast quantities, into a human-manageable knowledge. In such an aggregation process, we hope to preserve as much information as possible. Those aggregated data are often referred to as symbolic or granular data. There are research areas known as Symbolic Data Analysis (SDA) in Statistics and Multivariate Data Analysis and Granular Computing (GrC) in Computer Science. The theoretical foundations of granular/symbolic data processing are sound and involve set theory (interval mathematics), fuzzy sets, rough sets, and random sets linked together in a highly comprehensive treatment of this emerging paradigm. In addition to intervals, we can also encounter histograms, distributions, lists of values, etc. Hence, the granular/symbolic data processing hinges on a general computation theory that effectively uses granules such as classes, clusters, subsets, groups and intervals to build an efficient computational model for complex applications in presence of huge amounts of data, information and knowledge. Such research delivers a substantial shift from the current machine-centric to human-centric approach to information and knowledge. Kutatási célok:    

Validation and analysis of granulation and data representation Theory developments in granular/symbolic data processing Methodological innovations in symbolic data analysis and granular computing Applications to specific domains such as bioinformatics, social networks, data streams, image analysis, official statistics, business, marketing, finance, information retrieval, atmospheric science, etc.

_________________________________________________________________________________________ 15


Big Data: Unleashing Information Témavezető: James M. Tien A kutatási téma leírása: At present, it is projected that about 4 zettabytes (or 10**21 bytes) of digital data are being generated per year by everything from underground physics experiments to retail transactions to security cameras to global positioning systems. In the U. S., major research programs are being funded to deal with big data in all five sectors (i.e., services, manufacturing, construction, agriculture and mining) of the economy. Big Data is a term applied to data sets whose size is beyond the ability of available tools to undertake their acquisition, access, analytics and/or application in a reasonable amount of time. Whereas Tien (2003) forewarned about the data rich, information poor (DRIP) problems that have been pervasive since the advent of large-scale data collections or warehouses, the DRIP conundrum has been somewhat mitigated by the Big Data approach which has unleashed information in a manner that can support informed – yet, not necessarily defensible or valid – decisions or choices. Thus, by somewhat overcoming data quality issues with data quantity, data access restrictions with on-demand cloud computing, causative analysis with correlative data analytics, and model-driven with evidence-driven applications, appropriate actions can be undertaken with the obtained information. New acquisition, access, analytics and application technologies are being developed to further Big Data as it is being employed to help resolve the 14 grand challenges (identified by the National Academy of Engineering in 2008), underpin the 10 breakthrough technologies (compiled by the Massachusetts Institute of Technology in 2013) and support the Third Industrial Revolution of mass customization.

_________________________________________________________________________________________ 16


Methods for identification and analysis of security threats in architectures of distributed computer systems and dynamic networks. Témavezető: prof. Ing. Liberios Vokorokos, PhD. A kutatási téma leírása: Nowadays, there is no complex tool for modelling and simulation of network attacks providing support for identification, analysis, design, testing and evaluation of architecture security of computer systems and networks. Distributed computing systems and dynamic computer networks (mobile computer networks and networks with dynamically changing number of nodes) are suitable examples of the systems where modelling and simulation can present an idea about properties of a complex system to improve design process and prevent from unnecessary cost and risk during implementation and operation of these systems. There are several specialized tools for modelling computer networks, but these tools do not provide or have very limited capabilities for network attack simulation and verification of modelled systems security. Simulation and modelling in the field of security is limited mainly by these three factors: 1. Lack of verified and validated models of attacks (e.g. models of virus spreading, buffer overflow, etc.). 2. Lack of verified and validated models of network traffic. 3. There are only incomplete models of defence mechanisms available. Based on above mentioned factors it is possible to claim, that attack modelling as one of the key problems of research in the field of distributed systems and dynamic networks security is a perspective domain of basic research with expectation of rapid transfer of knowledge to the sphere of security architecture design. A kutatás célja: The research will be oriented towards comprehensive analysis and synthesis of the formal tool for the specification and verification of attack behaviour in the secured communication architecture. Identification and analysis of security threats in architectures of distributed computer systems and dynamic computer networks should head to proposal of formal network attack models and their verification and validation.

_________________________________________________________________________________________ 17


I.2. Intelligens informatikai rendszerek Daganatos betegségek modell-alapú szabályozása Témavezető: Kovács Levente A kutatási téma leírása: A daganatos megbetegedések a fejlődő és fejlett társadalmak egyik legmagasabb mortalitási adatait adják és többnyire gyógyíthatatlan betegségeket jelentenek. A betegek életminőségének javítása és a mortalitási adatok csökkentése érdekében manapság a hagyományos módszerek mellett egyre inkább jelennek meg matematikai modelleken alapuló ún. célzott molekuláris terápiák (CMT). Ez az interdiszciplináris tématerület a patológiát és a szabályozástechnikát, matematikát és informatikát ötvözi, és célja a megfelelő terápia kidolgozása mellett, a betegség optimális kezelése / gyógyszeradagolása. A CMT egyik lehetősége az antiangiogenikus alapú terápia, mely a tumor érhálózatát teszi tönkre, ezáltal minimális térfogatra csökkentve a tumor méretét. Kutatási célok: A jelen kutatás célja olyan módszerek kidolgozása, amelyek optimális CMT terápiát valósítanak meg, kifejezetten az antiangiogenikus gátlás alapú terápiát illetően. Feladat egy saját (a szakirodalom alapján módosított) modell megalkotása, ezt állatkísérletek alapján történő identifikációja és validációja. Céladekvát algoritmusok kidolgozása a daganatos betegségek (elsősorban az antiangiogenikus terápiára fókuszálva) kezelésére és szabályozására. Az algoritmusokat állatkísérleteken és virtuális (ún. in-silico) környezetben való tesztelése. Irodalom: [1] L. Kopper and Zs. Schaff, Patológia 1. Medicina, 2006. [2] B. Lantos, Irányítási rendszerek elmélete és tervezése I-II. Akadémiai Kiadó, Budapest, 2001-2004.

_________________________________________________________________________________________ 18


Kórélettani folyamatok számítógépes vizsgálata és biostatisztikai elemzése Témavezető: Kovács Levente A kutatási téma leírása: Az elméleti és gyakorlati orvosi tevékenységek folytatásánál egyre nagyobb jelentőségű a kvalitatív vizsgálatok helyett az élettani folyamatok kvantitatív meghatározása. Az orvosbiológiai mérnöki kutatásoknál mind gyakrabban vetődik fel a matematikaiszámítástechnikai módszerek alkalmazásának igénye, valamint a kapott eredmények biostatisztikai vizsgálata. A különböző kórélettani folyamatok megismerésére végzett adatfelvételek statisztikai kiértékelésén túl növekvő igény mutatkozik a különböző biológiai rendszerek ok-okozati összefüggésének feltárására és azok matematikai megfogalmazására, hatásmechanizmusának rendszerelméletű tárgyalására és számítógépes elemzésére. Kutatási célok: A kutatás célja olyan módszerek kidolgozása, melyek az ok-okozati összefüggések feltárásában szereplő releváns adatok biostatisztikai elemzését és ezek kórélettani ismeretekkel való összevetését támogatják. A közismert deskriptív és egyéb elemi statisztikai módszertanon túl egyre nagyobb igény mutatkozik haladó statisztikai eljárások (főkomponens analízis, fejlett regressziós technikák, klaszter analízis), illetve a fentebb említett metodika alkalmazására. A megoldást általában ezen módszerek kombinált felhasználása jelenti. Irodalom: [1] J. Reiczigel J, A. Harnos A and N. Solymosi, Biostatisztika – nem statisztikusoknak. Pars kft., 2010. [2] P. Armitage and G. Berry, Matthews JNS: Statistical Methods in Medical Research. Wiley-Blackwell, 2001. [3] B. Rosner, Fundamentals of Biostatistics.Duxbury, 2010. [4] V.Z. Marmarelis, Nonlinear Dynamic Modeling of Physiological Systems. IEEE Press, 2004.

_________________________________________________________________________________________ 19


3D térképezési algoritmusok megvalósítása RGB-D szenzorok használatával Témavezető: Vámossy Zoltán A kutatási téma leírása: A robotnavigációs feladatok megoldása során egyre nagyobb hangsúlyt kapnak az olyan szenzorok, amelyek az RGB színösszetevők mellett mélységi információt is szolgáltatnak a munkatérről. A kapott információból valós időben kell mind a robot helyzetét meghatározni, mind a környezetet feltérképezni (Simultaneous localization and mapping– SLAM). Kutatási célok: A környezet feltérképezésének és a helyzet meghatározás aktuális módszereinek megismerése és elemzése különös tekintettel az RGB-D szenzorok alkalmazási lehetőségére. A beltéri környezet feltérképezéséhez szükséges módszerek kiválasztása, a lokális adatok globális térképbe történő beillesztése. Az elkészített rendszer tesztelése, az eredmények összehasonlítása. Irodalom: [1] R. B. Rusu, “Semantic 3D Object Maps for Everyday Manipulation in Human Living Environments,” PhD dissertation, Tecnische Universitaet München, 2009. [2] P. Henry et al., “RGB-D mapping: Using Kinect-style depth cameras for dense 3D modeling of indoor environments,” The International Journal of Robotics Research, pp. 1-17, 2001, DOI: 10.1177/0278364911434148.

_________________________________________________________________________________________ 20


Adatpárhuzamos sejtmagkeresési eljárás fejlesztése és paramétereinek optimalizálása Témavezető: Vámossy Zoltán A kutatási téma leírása: Az orvosi célú digitális képfeldolgozás használata napjainkban egyre elterjedtebb a patológusok körében. A legújabb rendszerekben elérhetővé vált, hogy a szövettani vizsgálatok által igényelt lépések nagy része automatizálható. Az újszerű eszközök a szövetminták feldolgozásának közvetlen előnyei mellett (nagyfelbontású, jó minőségű, jól fókuszált képek) számos új lehetőség előtt nyitották meg az utat. A nagymennyiségű adat feldolgozása ugyanakkor előtérbe helyezi a párhuzamos és elosztott technikák alkalmazását. Kutatási célok: Hematoxilin-eozin festésű vastagbél szövetmintákban a sejtmagok megbízható detektálása. Olyan módszerek kifejlesztése, amelyek mind a pontosság, mind pedig a sebesség tekintetében megfelelnek a gyakorlati felhasználás követelményeinek. Az algoritmusok paramétererendszerének optimalizálása, párhuzamosítása és tesztelése. Az eredmények értékelése. Irodalom: [1] L. Ficsór, “Digital Microscopy in the Diagnosis of Gastrointestinal Histological Samples,” PhD dissertation, Semmelweis University, 2nd Department of Internal Medicine, Budapest, 2009. [2] R. Pohle and K. D. Toennies, “Segmentation of medical images using adaptive region growing,”SPIE, vol. 4322, pp. 1337-1346., Jul. 2001.

_________________________________________________________________________________________ 21


Pontfelhő szegmentálás Témavezető: Vámossy Zoltán A kutatási téma leírása: Napjainkban a környezetről gyűjtött információk kiemelt prioritást kapnak az ipari, keresdelemi és szolgáltatási folyamatok kialakításában. A LiDAR (Light Detection and Ranging) lézerszkenner technológia, vagy az RGB-D szenzorok segítségével háromdimenziós mérési adatokat, úgynevezett pontfelhőket készíthetünk a megfigyelt térről. A nagymennyiségű adat szegmensekbe sorolása alapvető lépés az értelmezésük során. Kutatási célok: A legfontosabb pontfelhő szegmentálási módszerek áttekintése és összehasonlító elemzése. A különböző gyakorlatialkalmazások szempontjából fontos kiválasztási kritériumok meghatározása. Nagyobb környezetben alkalmazható szegmentálások megvalósítása, a módszer tesztelése, az eredmények összehasonlítása. Irodalom: [1] R. B. Rusu, “Semantic 3D Object Maps for Everyday Manipulation in Human Living Environments,” PhD dissertation, Tecnische Universitatet Muenchen, 2009. [2] J. Porway, K. Wang, and S. Zhu, “A hierarchical and contextual model for aerial image understanding,” International Journal of Computer Vision, vol. 88. pp.254-283, 2010.

_________________________________________________________________________________________ 22


Lágyszámítási módszerek alkalmazása a képi információ feldolgozásban és 3D modellezésben Témavezető: Várkonyiné Kóczy Annamária A kutatási téma leírása: A képi információ feldolgozás és 3D modellezés a mérnöki alkalmazások egy jelentős részében: számítógépes grafika, biztonságtechnika, irányítástechnika, közlekedési rendszerek, térképészet, műholdas helymeghatározás, robottechnika, geológia, műemlékvédelem, stb. kulcsfontosságú. Az utóbbi években egyre nagyobb érdeklődés tapasztalható a képi információfeldolgozás nem hagyományos, elsősorban lágyszámítási módszereken - fuzzy, neurális és genetikus technikákon - alapuló módszerei iránt. A fuzzy és más lágyszámítási módszereken alapuló eljárások – szűrők, lényegkiemelők, alakfelismerők, stb. – komoly jelöltként vethetők fel a lényeges és lényegtelen információ szétválasztási illetve modellezési feladatok megoldásánál, nemcsak jó modellezési, zajszűrő és lényegkiemelő tulajdonságaik, hanem adaptivitásuk, tanulóképességük és kedvező számítási komplexitásuk miatt is. A nemlineáris technikák általában megbízhatóbb, pontosabb eredményeket szolgáltatnak a lineáris módszerekkel szemben. A képfeldolgozás területén az új intelligens módszerek nemcsak a – feldolgozás szempontjából - hasznos információ és a zaj megkülönböztetésében jelentenek előnyt, de segítségükkel lehetőség nyílik a lényeges információ kiemelésére és ezen keresztül alak felismerési (object recognition) és információ kinyerés (information retrieval) típusú feladatok megoldására illetve képrekonstrukcióra, azaz a elrejtett képi információ előhívására. A lényeges információ kiemelése jelentheti pl. a lényegtelen részletek kiszűrését, amely hozzájárulhat a képi információ könnyebb és gyorsabb értelmezéséhez, míg képrekonstrukció esetén a túl erős vagy nagyon gyenge megvilágítás (high dynamic range) okozta információvesztés illetve látvány torzulás kompenzálását az intenzitásértékeknek a látható fényintenzitás tartományba való transzformálásán keresztül. A 3D rekonstrukció területén az intelligens módszerek lehetővé teszik a modellezés fényképek alapján történő automatikus megvalósítását, lézeres mérések esetén a lézeres 3D rekonstrukciót. Kutatási célok: 1. A képfeldolgozás és gépi látás új, lágyszámítási módszereken alapuló modelljeinek és eljárásainak feltárása és kidolgozása. 2. A feldolgozás szempontjait figyelembevevő képminőség javulást eredményező technikák kidolgozása. 3. Orvosbiológiai, közlekedésbiztonsági, robottechnikai, intelligens otthon felügyeleti rendszerek alkalmazási lehetőségeinek feltárása és megvalósítása. Irodalom: [1] A.R Várkonyi-Kóczy, “Low Complexity Situational Models in Image Quality Improvement,” in New Advances in Intelligent Signal Processing (Ser. Studies in Computational Intelligence), A. E. Ruano, A.R. Várkonyi-Kóczy, Eds., Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2011. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában:

_________________________________________________________________________________________ 23


Dr Rövid András (OE NIK) Profs. Emil M. Petriu és Voicu Groza (Ottawa-i Egyetem) Prof. Fabrizio Russo (Trieste-i Egyetem) Prof. Jesus Urena Urena (Alcala de Henares-i Egyetem)

_________________________________________________________________________________________ 24


Automatikus DNS ploiditás-analízis digitális patológiai mintákon Témavezetők: Molnár Béla, Kozlovszky Miklós A kutatási téma leírása: A rákkutatás napjainkban erőteljesen támaszkodik a nagyfelbontású digitális mikroszkópiával vizsgálható paraméterekre. Az orvosi képfeldolgozás lehetővé teszi a nagyfelbontású szöveti képek egyes részleteinek elkülönítését és vizsgálatát.A vizsgált sejtek morfológiai, morfometriai paraméterei, valamint ezen sejtek által tartalmazott DNS mennyiségéből jó pontossággal lehet következtetni a betegség fontos tulajdonságaira. Kutatási célok: A kutatás célja egy olyan eljárás, ill. szoftver alkalmazás tervezése és készítése, amely kéfeldolgozási módszerekkel képes a rákkutatás egyik alapvető diagnosztikai információját reprodukálható módon szolgáltatni. Ez az információ a vizsgált in-vitro szövet/szuszpenzió reprodukciós sebessége. Ezt általánosan a vizsgált sejtek által tartalmazott DNS mennyiségéből készített hisztogram segítségével vizsgálják. Irodalom: [1] K. Kayser, B. Molnar and G. Weinstein, Virtual microscopy, Veterinaerspigel Verlag, Berlin 2006.

_________________________________________________________________________________________ 25


Digitalizált szövettani minták feldolgozására szolgáló algoritmusok elemzése, optimalizációja Témavezetők: Kozlovszky Miklós, Molnár Béla A kutatási téma leírása: Orvosi képfeldolgozás témakörében megfelelően kezelt és festett szövetminták nagyfelbontású mikroszkóppal készült digitális felvételeinek automatikus, vagy részben automatikus szegmentálása, mérése, elemzése, valamint ezen képek 3D rekonstrukciója. Kutatási célok: Kutatási terület orvosi szempontjainak megismerése (különféle elváltozások típusai, felismerhetőségük, jelenleg még nem vizsgált elváltozások azonosítása). Pathológiában jelenleg használatos képfeldolgozó algoritmusok feltérképezése, összehasonlítása, értékelése az algoritmus célja, működési elve, hatékonysága és pontossága szempontjából. A feltárt algoritmusok paraméterterének elemzése, a paraméterek hangolásával elérhető javulás lehetőségének vizsgálata. Irodalom: [1] K. Nguyen et al., “Automated Gland Segmentation and Classification for Gleason Grading of Prostate Tissue Images,” 2010 International Conference on Pattern Recognition [2] A.N. Esgiar et al., “Fractal analysis in the detection of colonic cancer images,” IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 6, no. 1., pp. 54–58, March 2002 [3] J. Diamond et al., “The use of morphological characteristics and texture analysis in the identification of tissue composition in prostatic neoplasia,” Human Pathol, vol. 35, pp. 1121-1131, 2004. [4] J Grace et al, “Malignant transformation of osteoblastoma: study using image analysis microdensitometry,” Journal on Clinical Pathology, vol. 46, pp. 1024-1029, 1993., DOI:10.1136/jcp.46.11.1024 [5] L. Ficsór et al., “Validation of automated image analysis (Histoquant) in colon cancer using digital slides of EGFR, COX-2, BETA-CATENIN, and cyclin D1 immunostainings,” 21th European Congress of Pathology, Istanbul, Turkey, 2007. [6] L. Krecsák et al., “Technical note on the validation of a semi-automated image analysis software application for estrogen and progesterone receptor detection in breast cancer,” Diagnostic Pathology 2011

_________________________________________________________________________________________ 26


Felületek, mintázatok felismerése intelligens informatikai módszerekkel Témavezető: Rövid András A kutatási téma leírása: Bonyolult felületek optikai úton való valós idejű rekonstrukciója számos olyan problémát vet fel, melyek külön-külön is részletes vizsgálatot igényelnek. Ilyenek pl. a takarás kérdésének megoldása, többkamerás rendszerben az egymásnak megfelelő pontok azonosításának kérdése, a felületek reflexiós paramétereinek hatása a mérési eredményre, kamera kalibrációs módszerek, a mérési hiba elemzése annak csökkentésére irányuló módszerek kidolgozása. Ahhoz, hogy felületet optikai úton hatékonyan tudjunk rekonstruálni ilyen jellegű problémák megoldására új robosztus módszerek kidolgozása szükséges. Kutatási célok: Ismertebb 3D rekonstrukciós módszerek áttekintése, ill. azok összehasonlítása hatékonyságuk szempontjából. Az ismert módszerek továbbfejlesztése, illetve új eljárások kidolgozása a 3D rekonstrukciós feladatoknál felmerülő problémák hatékonyabb megoldására. Irodalom: [1] P. Wissmann; R. Schmitt, and F. Forster, "Fast and Accurate 3D Scanning Using Coded Phase Shifting and High Speed Pattern Projection," International Conference on 3D Imaging, Modeling, Processing, Visualization and Transmission (3DIMPVT), pp.108,115, 16-19 May 2011. [2] A. Rövid et al., "Indoor real-time 3D reconstruction of crash-tested car cabins," 8th IEEE International Symposium on Intelligent Systems and Informatics, pp.257-261, 10-11 Sept. 2010 [3] Z. Zhang, "A flexible new technique for camera calibration," IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol.22, no.11, pp. 1330-1334, Nov 2000 DOI: 10.1109/34.888718

_________________________________________________________________________________________ 27


HOSVD-vel összefüggő elméleti és gyakorlati kérdések vizsgálata Témavezetők: Rövid András, Szeidl László A kutatási téma leírása: Magasabb rendű tenzorok dekompoziciós eljárásainak alkalmazása számos különböző elméleti és alkalmazott kutatási területen (numerikus analízis, irányításelmélet, jelfeldolgozás, képfeldolgozás, pszichometria, adatbányászat, stb.). A kutatási terület elsősorban a HOSVD alapú megközelítésre fókuszál. Kutatási célok: Többváltozós függvények HOSVD alapú numerikus approximációja során felmerülő elméleti kérdések analízise és az eredmények alkalmazása gyakorlati szempontból jelentős feladatok modellezésében és numerikus vizsgálatában. Irodalom: [1] L. Szeidl, L. et al., “Numerical Reconstruction of the HOSVD Based Canonical Form of Polytopic Dynamic Models,” Proc. of International Symposium on Computational Intelligence and Intelligent Informatics (ISCIII 2007), Agadir, pp. 111-116, 2007. [2] L. Szeidl, L. et al., “HOSVD Based Method for Surface Data Approximation and Compression,” Proc. of International Conference on Intelligent Engineering Systems (INES 2008), Miami, pp. 197-202, 2008. [3] L. Szeidl. and P. Várlaki, “HOSVD based canonical form for polytopic models of dynamic systems,” J. Advanced Computational Intelligence, vol. 13, no.1, pp. 52-60., 2009. [4] A. Rövid and L. Szeidl, “Image processing using polylinear functions on HOSVD basis,” in: Towards Intelligent Engineering and Information Technology. I. J. Rudas, J. Fodor, J. Kacprzyk, Eds, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2009, pp. 419-434. [5] A. Rövid, L. Szeidl and T. Hashimoto, “Numerical Reconstruction and Compression of Thermal Image Sequences,” in 2012 Fifth International Conference on Emerging Trends in Engineering and Technology, Himeji, Japan, pp. 298-302.

_________________________________________________________________________________________ 28


Pontfelhők reprezentálásának és feldolgozásának újszerű módszerei Témavezető: Rövid András A kutatási téma leírása: A pontfelhők hatékony reprezentálása azok tövábbi feldolgozása céljából kiemelkedő fontosságú. A reprezentálás módszereinek kidolgozása során a gyors feldolgozás támogatása is kiemelt jelentőségű. Ugyancsak fontos kiemelni a pontfelhők hatékony illesztésének az ún. (point cloud registration) problematikáját, melyek a 3D szkannerek által mért felületelemek illesztésénél kiemelkedő szerepet kapnak. A probléma szorosan összefügg az egymásnak megfelelő pontok keresésével. A téma kidolgozásának fókuszában a fenti problémák megoldására irányuló újszerű módszerek kidolgozása áll. Kutatási célok: A téma kidolgozásának fókuszában a fenti problémák megoldására irányuló újszerű módszerek kidolgozása áll: • Pontfelhő illesztés újyszreű módszereinek kidolgozása • Pontfelhők reprezentálása újszerű módszereinek kidolgozása Irodalom: [1] Point Cloud Library: (http://pointclouds.org/), megtekintve 2013.07.01 [2] E. Hubo et al.,"The Quantized kd-Tree: Efficient Ray Tracing of Compressed Point Clouds," IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing, 18-20 Sept., 2006, pp.105,113, DOI: 10.1109/RT.2006.280221 [3] Z. Xiao and W. Huang, "Kd-tree Based Nonuniform Simplification of 3D Point Cloud," Genetic and Evolutionary Computing, International Conference on, pp. 339342, 2009 Third International Conference on Genetic and Evolutionary Computing, 2009 [4] A. Rövid, et al., "Indoor real-time 3D reconstruction of crash-tested car cabins," 8th IEEE International Symposium on Intelligent Systems and Informatics, pp.257-261, 10-11 Sept. 2010

_________________________________________________________________________________________ 29


I.3. Intelligens mechatronikai rendszerek Mikrorobotok adaptív irányítása Témavezető: Bitó János A kutatási téma leírása: Az ipari rendeltetésű robotos eszközök mechanikai jellemzői, méretük valamint egyéb működési tulajdonságaik lényegesen eltérnek a különleges célokra tervezett robotokétól. Ezeken belül is különleges megbízhatósági és kezelhetőségi osztályt képviselnek a laboratóriumi és orvosi rendeltetésű eszközök. Ezek adaptív, új irányítási lehetőségeinek vizsgálata és real time megoldások modellezése és megalapozása a cél. Kutatási célok: 1. Az ismert robotirányítási eljárások áttekintése és összehasonlító elemzése, valamint megbízhatóságuk vizsgálata. 2. A különleges alkalmazási szempontok szerint kiválasztott egyes, korszerű irányítási módszerek, távirányítási lehetőségek fejlesztése, megbízhatóságának növelése.

_________________________________________________________________________________________ 30


Advanced Intelligent Mechatronics Témavezető: Krómer István, Fumio Harashima A kutatási téma leírása: Mechatronics is defined as ”Control of Mechanical Systems through Electronics”, which started in early 1970’s. Since 1980’s, artifitial intelligence has been introduced in mechatronics as microprocessors became available. Recently, intelligent mechatronics is growing by indtroducing ntework technology and cognitive intelligence. Kutatási célok: One particular example of new advanced inttelligent mechatronics is control of a group of mobile robots moving around in an intelligent space which is installed by distriibuted smart sensors and computer nework. This approach could be examined both by simulation and a model experiment.

_________________________________________________________________________________________ 31


Mobilrobot környezetének valósidejű térképezése Témavezető: Vámossy Zoltán A kutatási téma leírása: Egy robot irányításánál a legfőbb feladat, hogy a rendszer a szenzoradatok segítségével térképet építsen és meghatározza a helyzetét az adott munkakörnyezetben. A legtöbb esetben olyan érzékelőrendszert használnak, ami képes a robot automata navigációjához információt szolgáltatni. Valós idejű beltéri navigáció során a leginkább használt szenzorok az RGB-D kamera, LiDAR és az inerciális egység (IMU). Kutatási célok: A helyzetmeghatározási és térképezési módszerek áttekintése és összehasonlító elemzése. A Kinect szenzor által szolgáltatott kamerakép és mélységi információ alkalmazhatósága beltéri térképezés során. Jellemző pont alapú technikák alkalmazása a mérési adatok térképbeillesztéséhez. Az egyes részletek összeillesztéséhez szükséges algoritmusok. A kiválasztott módszer tesztelése, az eredmények összehasonlítása. Irodalom: [1] L. Juan and O. Gwun, “A Comparison of SIFT, PCA-SIFT and SURF,” International Journal of Image Processing (IJIP) 2010, vol. 3, no. 4, pp. 143-152. [2] S. Thrun, J. J. Leonard, S. Bruno and K. Oussama, Eds., Springer Handbook of Robotics. Springer, 2008.

_________________________________________________________________________________________ 32


Mobil robotok navigálása ismeretlen környezetben Témavezető: Vámossy Zoltán, Hermann Gyula A kutatási téma leírása: Az autonóm robotnavigálás egyik leglényegesebb részfeladata a valós idejű akadályelkerülés és olyan döntés meghozatala, amely a cél felé vezérli a szerkezetet. A megvalósítás során tradicionális (bogár, potenciálmezős, fuzzy) módszerek mellett kognitiv megközelítést is alkalmaznak. Kutatási célok: A legfontosabb navigálási technikák áttekintése és összehasonlító elemzése. Beltéri környeztre koncentrálva a navigálási probléma különböző kritériumok szerinti megvalósítása, szenzorok, szenzorcsoportok alkalmazásának vizsgálata. A valós környezet mellett a módszerek szimulációs elemzése. A kiválasztott megközelítések tesztelése, az eredmények összehasonlítása. Irodalom: [1] S. Thrun, J. J. Leonard, S. Bruno and K. Oussama, Eds., Springer Handbook of Robotics. Springer, 2008.

_________________________________________________________________________________________ 33


Intelligens módszerek közlekedési rendszerek biztonságának növelésére Témavezető: Várkonyiné Kóczy Annamária A kutatási téma leírása: A közlekedési rendszerek biztonságának és hatékonyságának növelése egyre hangsúlyosabb szerepet kap a nemzetközi kutatásokban és fejlesztésekben. A vizsgálatok többféle aspektusból közelítik a témát, kiterjedt munka folyik összetett közlekedési rendszerek modellezése, a közlekedésirányítás és optimalizálás, járműmodellezés, vezető nélküli járművek fejlesztése, autonóm navigáció, intelligens tér és a baleset/ütközés analízis területein. A téma fontosságát mutatja az is, hogy a legújabb EU‐s tanulmányok szerint az európai fejlett országokban a forgalmi torlódások gazdasági kihatásai elérik a GDP 2%-át. A közelmúlt kutatási eredményei azt bizonyítják, hogy a fenti területeken – a problémák összetettsége, a nehezen megfogalmazható elvárások és a bizonytalan információ miatt – az intelligens módszerek alkalmazása előnyös, sőt sok esetben kizárólag ezek a technikák használhatók illetve vezetnek eredményre. A témavezetőhöz kötődő kutatásokban elsősorban a fuzzy és genetikus technikák, neurális hálózatok, anytime rendszerek és ezek ötvözése illetve kombinálása más matematikai, modellezési, diagnosztikai és identifikációs módszerekkel áll a középpontban. Hangsúlyos figyelmet kap az autonóm navigáció [1], az intelligens tér [2] és az ütközés analízis [3], mely területeken elméleti kutatás és gyakorlati fejlesztés folyik nemzetközi és hazai pályázatok keretében. Kutatási célok: 1. Autonóm navigáció: 2 és 3D‐s mozgást végző robotok navigációs algoritmusainak fejlesztése, egységes leíró keretrendszerbe történő helyezése, adaptivitásának és tanulóképességének növelése. 2. Intelligens tér: A „tér” (közlekedési hálózat, közlekedési csomópont, aluljáró, kórház, bank, lakóház, szoba, stb.) sajátosságaként olyan intelligencia létrehozása, amely alkalmas járművek, robotok, emberek figyelésére, azonosítására, követésére, mozgás és útvonal optimalizálásra, szokatlan események kiszűrésére, szükség esetén riasztásra. 3. Ütközés analízis: Olyan intelligens rendszer kialakítása illetve továbbfejlesztése, amely az ütközött járműről és környezetéről készített digitális fotók alapján az epipoláris geometria, számítógépes grafika és intelligens módszerek ötvözésével automatikusan képes a képek feldolgozására, az ütközés körülményeinek közelítő meghatározására, az ütközés időbeni folyamatának rekonstruálására, és további analízisre, amely hozzájárulhat a biztonságos járműtervezéshez illetve a biztonságosabb közlekedési rendszerek kialakításához. Irodalom: [1] Á. Lászka, A.R. Várkonyi-Kóczy and G. Pék, “Universal Autonomous Robot Navigation Using Quasi Optimal Path Generation,” IEEE Int. Conf. on Autonomous Robots and Agents, ICARA’2009, Wellington, New Zealand, Feb. 9-12, 2009. [2] A. R. Várkonyi-Kócz and A.A. Tóth, “ISpace – a Tool for Improving the Quality of Life,” Journal of Automation, Mobile Robotics & Int. Systems, vol. 3, no. 4, pp. 41-45, 2009. _________________________________________________________________________________________ 34


[3] A. R. Várkonyi-Kóczy, A. Rövid and M.G. Ruano, “Soft Computing Based Car Body Deformation and EES Determination for Car Crash Analysis Systems,” IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 55, no. 6, pp. 2300-2308, Dec. 2006. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Prof. Korondi Péter (BME) Dr Rövid András (OE NIK) Prof. Hideki Hashimoto (Tokyo-i Egyetem, Jp.) Profs. Maria Graca & Antonio Ruano (Algarve-i Egyetem, Pt.)

_________________________________________________________________________________________ 35


Lágy számítási módszerek alkalmazása "anytime" rendszerekben Témavezető: Várkonyiné Kóczy Annamária Napjaink korszerű mérő-, szabályzó-, diagnosztikai, stb. rendszereinek jellemző sajátosságai közé tartozik egyrészt az egyre növekvő komplexitás, másrészt a előírt válaszidőben történő működés. A diagnosztikai rendszerek az adott technológia működésében fellépő hibák gyors azonosítására, ill. adott határok között hatásaik közömbösítésére/áthidalására is képesek. Nyilvánvalóan kulcskérdés a rendelkezésre álló számítási kapacitás, de a rendszer tényleges működését nagyban befolyásolja az is, hogy az információ feldolgozás precedencia viszonyai - beleértve az időzítési és adatelérési viszonyokat is - milyen feldolgozási sebességet tesznek lehetővé. Bármilyen előrelátó módon is tervezzük az ilyen alkalmazói rendszereket, szinte elkerülhetetlen, hogy éppen kritikus működési fázisokban fel ne lépjen súlyos adat- és/vagy időhiány, ami a diagnosztikai vagy szabályzórendszer működési zavarát eredményezheti. A fenti problémák kezelésében előnyösen alkalmazhatók az ún. anytime rendszerek, amelyek képesek adaptívan alkalmazkodni a pillanatnyilag rendelkezésre álló számítási erőforrás/idő mennyiségéhez, valamint a hiányos, pontatlan, bizonytalan adatokhoz. E rendszerek olyan modellekre, algoritmusokra épülnek, amelyek adatvesztés illetve kritikussá váló időzítési körülmények esetén is valamilyen szinten elfogadható minőségű választ adnak, és ezáltal lehetővé teszik, hogy az információ feldolgozási folyamat folytatható/továbbvihető legyen. A témavezető irányítása alatt évek óta intenzív kutatómunka folyik a tématerületen. A lefolytatott vizsgálatok alapján célszerűnek tűnik a lágy számítási módszerek – elsősorban fuzzy rendszerek és neurális hálók – anytime rendszerekben való alkalmazási lehetőségeinek kutatása és kidolgozása. A felmerülő intenzív kutatómunkát igénylő kérdések között szerepel a számítási komplexitás és pontosság - egymásnak ellentmondó követelményei - közötti kedvező egyensúly megtalálása és fenntartása. A vizsgálatok egy másik vonatkozása az alkalmazott eljárások „tranziens” viselkedése lehet. Az eljárások beállási tulajdonságai ugyanis jelentős mértékben befolyásolják az eredmények minőségi jellemzőit. Egy további, igen érdekes kérdés az anytime rendszerek intelligens felügyelete illetve annak vizsgálata, hogy az adatvesztés, vagy a kritikussá vált időzítés következtében minőségében romló eredmény továbbvitelét az információ feldolgozó láncban hogyan célszerű tervezni, azaz a bizonytalanság növekedése milyen kihatással van a további feldolgozó elemek konkrét működésére, illetve az általuk számított eredményre. A téma kidolgozásához mélyebb ismereteket kell szerezni − − − − −

az általánosított anytime rendszerek, a lágy számítási módszerek - ezen belül elsősorban a fuzzy technikák és neurális hálók, a tranziens analízis, a komplex technológia mérő- és irányító rendszerek tervezése, továbbá számítógépes felügyeleti rendszerek kialakítása

témakörökben. A kutatási téma több ponton is kapcsolódik hazai és nemzetközi együttműködésekhez, és eredményes kidolgozása jelentős mértékben hozzájárulhat a fentiekben vázolt követelményeket állító alkalmazói rendszerek tervezésének és kivitelezésének alapvetően új megközelítésre épülő megvalósításához, és olyan számítógépes felügyeleti rendszerek kialakítását segíti, amelyek rendelkezésre állása sérült információ áramlás, ill. időzítési problémák esetén is biztosított.

_________________________________________________________________________________________ 36


Intelligens közlekedési rendszerek Témavezető: Bakó András A kutatási téma leírása: A gyorsuló, komplikált világunk egyre több helyen, területen igényli informatikai eszközök és módszerek igénybevételét. Közlekedés területén hasonló a helyzet: a logisztikától kezdve különböző közlekedési folyamatirányitási feladatokon keresztül egészen a forgalomterheléstől függő automatikus irányításáig számos területen alkalmazzák a különböző szintű intelligens eszközöket. A terület rendkívül szerteágazó, így a kutatási téma kiválasztása során egy jól körülhatárolt területre kell koncentrálni. Kutatási célok: - olyan rendszerek tanulmányozása, amelyek egy területen intelligens rendszerelemeket alkalmaznak, - a kutatás eredményeit alkalmazva új rendszerek létrehozása és alkalmazása. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: BME Közlekedési Kar és KTI.

_________________________________________________________________________________________ 37


A zárt 6R-es láncok kinematikai szintézise és a kötéselmélet Témavezető: Hegedüs Gábor A kutatási téma leírása: A zárt 6R-es mechanizmusokat már régóta vizsgálják és egy régi, híres probléma új zárt 6Res mechanizmusok konstruálása. A kutatásunkban a Josef Schicho és kutatótársai által felfedezett duális kvaterniók feletti polinomok faktorizációján alapuló módszerrel új láncokot szeretnénk konstruálni és vizsgálni. A zárt 6R-es láncok osztályozása felé vezet a Josef Schicho és kutatótársai által felfedezett kötéselmélet. A kötéselméletben definiált kötésekkel jól le tudjuk írni a zárt 6R-es láncok geometriai jellemzőit. Ezeket a geometriai jellemzőket is szeretnénk jobban megérteni, mint pl. a kötések és a DH. paraméterek kapcsolatát. Kutatási célok: A legfontosabb célunk a zárt 6R-es láncok osztályozása a kötéselmélet segitségével. Ezt a kötéselméletet a párhuzamos Stewart Gaugh platformok önmozgásainak osztályozására is szeretnénk használni. Fontos előrelépés lenne továbbá új láncok konstruálása is, amiben a Josef Schicho és munkatársai által felfedezett faktorizációs algoritmust használhatjuk. Irodalom: [1] G. Hegedüs, J. Schicho and H. P. Schröcker, "Bond Theory and Closed 5R Linkages." in Latest Advances in Robot Kinematics. Springer Netherlands, 2012, pp. 221-228. [2] G. Hegedüs, J. Schicho and H. P. Schröcker, "Construction of overconstrained linkages by factorization of rational motions." in Latest Advances in Robot Kinematics. Springer Netherlands, 2012. pp. 213-220.

_________________________________________________________________________________________ 38


A pásztázó mikroszkópia felület rekonstruciós algoritmusainak vizsgálata és továbbfejlesztése Témavezető: Hermann Gyula A kutatási téma leírása: Az elmúlt időszakban a pásztázó alagút és atomerő mikroszkópok egyre nagyobb szerepet játszanak a mikromechanikai elemek méréstechnikájában. Mérési bizonytalanságukban meghatározó tapintást végző tű geometriája, illetve annak eltérése a működés szempontjából ideális alaktól. Tekintve, hogy az ideális alakú tű hegye egy atomnyi és pontosan kúp alakú ennek meghatározása a mai eszközökkel gyakorlatilag nem lehetséges. Ezért a mérési hiba kompenzálása, és ebből kifolyólag a mérési bizonytalanság meghatározása becslésre, valamint speciális geometriai modellezési eljárásokra épül. Kutatási célok: 1. Az ismertebb eljárások áttekintése és összehasonlító elemzése, megbízhatóságuk vizsgálata. 2. Ismert eljárások módszertani és tartalmi továbbfejlesztése, megbízhatóságának növelése. Irodalom: [1] S. Kleindiek and K. H. Herrmann, “A miniaturized scanning tunneling microscope with larga operation range,” Rev. Sci, Instrum, vol. 64, no. 3 , March 1993. [2] G. M. Steeves, M. R. Freeman, Ultrafast Scanning Tunneling Microscopy. [3] E. P. Stoll, “Picture processing and three-dimensional visualization of data from scanning tunneling and atomic force microscopy,” IBM J. Res. Develop, vol. 35, no ½ Jan/March 1991, pp.67-77. [4] J. S. Villarrubia, “Algorithms for Scanned Probr Microscope Image Simulation, Surface Reconstruction, and Tip Estimation,” Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, vol. 102, no. 4. pp. 425-454. [5] A. Weckeman, and J. Hoffmann, “Long Range 3 D Scanning Tunneling Microscopy,” Annals of the CIRP, vol. 56, no. 1, 2007.

_________________________________________________________________________________________ 39


Nagy pontosságú mechanikus mérőtapintók összehasonlító elemzése és dinamikus viselkedésének modellezése. Témavezető: Hermann Gyula A kutatási téma leírása: A mérőtapintók mérési bizonytalanságát általában nem a tervezési fázisban, hanem utólag a prototípus vizsgálat során mérésekkel határozzák meg. A kutatás során össze kell foglalni az ismertebb nagypontosságú mechanikus mérőtapintók működését, és ki kell dolgozni ezek statikus és dinamikai modelljeit. Szimuláció segítségével el kell végezni a különböző elven működő tapintók részletes dinamikai vizsgálatát. Ezt követően kritérium rendszert kell kidolgozása a különböző elven működő tapintók objektív összehasonlítására. A mérési láncban résztvevő elemek szórásának ismeretében meg kell határozni az egyes konstrukciók várható mérési bizonytalanságát. Kutatási célok: 1. Mechanikai modellek kidolgozása. 2. A mérési bizonytalanság meghatározása a mechanikai modell alapján. Irodalom: [1] P.A. Cauchsick-Mighel and T.G. King, “Factors which influence CMM touch-trigger probe performance,” Int. Journ. Of Machine Tools and Manufacture, vol. 38, no. 4, pp. 363-374. [2] J.I. Guijon, H. Schwenke and E. Trapet, “Opto-tactile sensor,” Quality Eng., vol. 7-8, pp. 40-43. [3] H.Haitjema, W.O. Pril and P.H.J. Schellekens, “Development of a silicon-based nanoprobe system for 3-D measurements,” Annals of the CIRP, vol. 50, no. 1, 2001, pp. 365-368. [4] R. Lu, “Design of a nanometer capacitive probe,” PhD dissertation, TU Eindhoven, 1999. [5] F. Meli, “High precision low force 3D toch probe for measurement on small objects,” EUSPEN Int. Topical Conference, Aachen Germany, May 2003. [6] V. Nesterov and U. Brand, “Modelling and investigation of the silicon twin design 3D micro probe,” Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 15, 2005, pp. 514-520. [7] R. Ohnheiser, “Ein miniaturisierter Quartztaster zur Messung filigraner Werkstücke,” VDI Berichte, vol. 1155, 1994, pp. 41-47. [8] R. K. Leach, J. Murphy and A. Wilson, “Design of co-ordinate measuring probing system for Characterising three-dimensional micro-structures,” NPL Report CBTLM, vol. 30, Febr. 2004. [9] W. O. Pril, “Development of High Precision Mechanical Probes for Coordinate Measuring Machines,” PhD Thsesis, TU Eindhoven, 2002. [10] W.P. van Vliet, “Development of a Fast Mechanical Probe for Coordinate Measuring Machines,” PhD Dissertation, TU Eindhoven 1996. [11] A. Weckemann et al., “Probing Systems in Dimensional Metrology,” Annals of the CIRP, vol. 53. no. 2, 2004, pp. 657-684.

_________________________________________________________________________________________ 40


Robosztus számítógépes eljárások a koordináta méréstechnikában Témavezető: Hermann Gyula A kutatási téma leírása: A koordináta méréstechnikában a fizikai felületelemek jellemzőit a mért felületi pontokból rekonstruált matematikai felület jellemzőiből határozzák meg. A felületrekonstrukciós eljárás kiinduló adatai a mérési pontok koordináta értékei és a mért felületelem jellege (sík, henger, gömb, stb.). Maga az eljárás, ha az híven követi a szabvány meghatározásait akkor Chebisev approximációra visszavezethető min-max feladat. Ebből következően a jelenleg alkalmazott eljárások iteratív eljárások, ezek minden hátrányaival. Az egyenességtől, illetve a síktól való eltérés konvex burkon alapuló meghatározására már vannak robusztus, hatékony eljárások. Ez még nem mondható el a többi, a mérnöki gyakorlatban járatos felület elemekre. A kutatás ezek kidolgozására és egységes rendszerbe foglalására irányul. Kutatási célok: 1. Az ismertebb eljárások áttekintése és összehasonlító elemzése, megbízhatóságuk vizsgálata. 2. Ismert eljárásokat, ahol ez lehetséges helyettesíteni a számítógépes geometria robusztus eljárásaival. 3. Az új eljárások komplexitásának, erőforrásigényének és a pontosságának vizsgálata. Irodalom: [1] J. Gou: “Theory and Algorithms for Coordinate Metrology,” PhD dissertation, Hong Kong University, 1998. [2] M. J. Kaiser and K. K. Krishnan, “Geometry of minimum zone flatness functional: Planar and spatial case,” Precision Engineering, vol. 22, 1998, pp.174-183. [3] N. V. Pendse, An Effective Dimensional Inspection Methode Based on Zone Fitting. Texas A&M University, 2004. [4] L. Xiuming and S. Zhaoyao, “Development and application of convex hull int he assessment of roundness error,” in Journ. of Machine Tools and Manufacture. [5] M. Wang et al., “Circularity error evaluation theory and algorithm,” Precision Engineering, vol. 23, 1999, pp.164-176. [6] X. Zhu and H. Ding, “Flatness tolerance evaluation: an approximate minimum zone evaluation,” Computer Aided Design, vol. 34, 2002, pp. 655-664.

_________________________________________________________________________________________ 41


Fotolumineszcens anyagok gerjesztése nagyenergiájú elektronokkal - számítógépes modellezés Témavezető: Horváth Zsolt József A kutatási téma leírása: A mai mikro- és optoelektronika egyik legnagyobb kihívása olyan szilícium alapú világítóeszközök megvalósítása, amelyek integrálhatóak a szilícium integrált áramkörökbe. A több millió tranzisztort tartalmazó CMOS áramkörök felületének jelentős részét az egyes blokkokat összekötő vezetékek foglalják el. Ezek egyrészt megnövelik az áramkör méretét, másrészt nagy kapacitív terhelést jelentenek, ami korlátozza a működési sebességet és nagyteljesítményű meghajtó tranzisztorokat tesz szükségessé. Amennyiben a blokkok közötti kapcsolatot integrált optikai csatolókkal lehetne megvalósítani, a fenti hátrányok jórészt kiküszöbölhetőek lennének. A kérdés mindeddig megoldatlan. A közelmúltban néhány reményt keltő kísérlet történt a szilícium szelet felületére felvitt lumineszcens anyagnak a szilíciumból kilépő nagyenergiájú elektronokkal történő gerjesztése terén. Kutatási célok: A jelölt ismerkedjen meg a fotolumineszcencia és a lumineszcens anyagok elektronokkal történő gerjesztésének fizikai alapjaival. Ismerkedjen meg azokkal az eszközkialakításokkal, amelyekkel nagy energiájú elektronokat lehet injektálni a lumineszcens anyagokba, valamint a nagyenergiájú elektronok gerjesztésének fizikai folyamataival. Készítsen számítógépes programot a fotolumineszcens anyagok nagyenergiájú elektronokkal történő gerjesztésének modellezésére. Ennek alapján határozza meg különböző fotolumineszcens anyagok esetében a kilépő fény spektrumának és intenzításának a gerjesztő elektronok energiájától való függését. Készítsen számítógépes programokat a különböző eszközkialakítások esetében a kilépő elektronok energiaeloszlásának meghatározására az elektródákra kapcsolt gerjesztőfeszültségek függvényében. A kétfajta szimuláció eredményeként tegyen javaslatot az egyes lumineszcens anyagok esetében alkalmazandó optimális eszközkialakításra és gerjesztőfeszültség-értékekre.

_________________________________________________________________________________________ 42


Nanokristályos memóriaelemek számítógépes modellezése Témavezető: Horváth Zsolt József A kutatási téma leírása: A számítástechnikában és telekommunikációban egyre szélesebb körben használatos elektromosan újraprogramozható (EEPROM és flash) memóriák működése azon alapszik, hogy a fém, szigetelő, félvezető (MIS) térvezérlésű tranzisztor (FET) küszöbfeszültsége változtatható a vezérlőelektródára (gate) kapcsolt feszültségimpulzusok segítségével. A küszöbfeszültség változás annak a következménye, hogy a feszültségimpulzus hatására a szigetelő rétegbe elektromos töltés injektálódik, melynek kis része keresztülfolyik a szigetelő rétegen, de nagyobb része tárolódik a szigetelőréteg csapdáiban vagy a rétegbe szándákosan beépített fém vagy polikristályos szilícium elektródán. A töltés normál körülmények között csak nagyon lassan szabadul ki (több év), viszont ellentétes irányú feszültségimpulzussal törölhető. A jelenlegi kutatások során olyan szigetelő szerkezetekkel folynak kísérletek, melyek félvezető nanokristályokat tartalmaznak, és a bevitt töltést ezek a nanokristályok fogják be és tárolják. Kutatási célok: A jelölt ismerkedjen meg a memóriatranzisztorok működésének fizikai hátterével, jellemző paramétereivel. Ismerkedjen meg a töltésbevitel és töltéstárolás szempontjából jelentőséggel bíró fizikai folyamatokkal és mechanizmusokkal. Készítsen számítógépes programot a töltésbevitel és a töltésvesztés szimulációjára. Modellezze konkrét nanokristályos memóriaszerkezetek memóriahiszterézisét (a flat-band feszültség változása a feszültségimpulzus amplitúdójának függvényében), memóriaablakát (a beírt és törölt állapotú flat-band feszültségek különbsége adott amplitúdó és impulzushossz esetén) és retencióját (az információvesztés sebessége). A szimulációs eredményeket hasonlítsa össze a rendelkezésre bocsátott kísérleti mérési eredményekkel, és illessze a szimulációs eredményeket a kísérleti eredményekhez. A rétegek és a nanokristályok geometriai paramétereinek változtatásával határozza meg az optimális rétegvastagságokat, az optimális nanokristályméretet és azok optimális térbeli eloszlását különböző szigetelőrétegek (Al2O3, SiO2, Si3N4, stb.) és nanokristályok (Ge, Si, Pt, stb.) esetében.

_________________________________________________________________________________________ 43


Napelemek érzékenységének vizsgálata a napsugárzás spektrális felbontásának függvényében Témavezető: Rácz Ervin A kutatási téma leírása: Korunk egyik dinamikusan fejlődő villamosenergiaforrása a fotovoltaikus napelem. A napelemek a folyamatos spektrumban érkező sugárzás bizonyos tartományaiban képesek villamos energiát előállítani. A napelem által leadott teljesítmény nem csak a megvilágítás intenzitásától, hanem annak spektrális eloszlásától is függ. A különböző szerkezetű, ill. eltérő gyártmányú napelemek karakterisztikája számottevő különbségeket mutat, ezért a nagy napelemes erőművek termelésének becslésekor célszerű a spektrális karakterisztikát is figyelembe venni. A spektrális eloszlás jelentősen függ az időjárási helyzettől, de a napszaktól és a földrajzi elhelyezkedéstől is. Kutatási célok: Mérési eljárás kidolgozása a megvilágítási intenzitás, spektrum és teljesítmény mérésére. Mérések elvégzése, adatgyűjtés. A gyűjtött adatokra vonatkozóan matematikai eljárás kidolgozása, amellyel a karakterisztika meghatározható. A módszer kidolgozása a mérési hibák kezelésére. Irodalom: [1] M. R Patel, Wind and Solar Power Systems: Design Analysis. CRC press, 2006. [2] International Conference on Clean Electrical Power 2013. (konferencia anyagai)

_________________________________________________________________________________________ 44


Molekulasugár-epitaxiás nanostruktúrák vizsgálata és modellezésük Témavezető: Nemcsics Ákos A kutatási téma leírása: A doktori munka molekulasugaras epitaxiával előállítható nanostruktúrák (kvantum-pontok, kvantum-gyűrűk, nano-lyukak stb.) növekedésének, tulajdonságainak vizsgálatával és modellezésével, valamint a kormányzó erők felfedésével foglalkozik. Kutatási célok: A vizsgálat tárgya továbbá az in-situ súrolószögű elektronsugaras analitika számítógépes kiértékelése és a folyamatok modellezése. A munkának tárgya továbbá hasonló módon szerveződő folyamatok, objektumok keresése.

_________________________________________________________________________________________ 45


Folyamatos öntés kristályosodási folyamatainak matematikai modellezése Témavezető: Réger Mihály A kutatási téma leírása: Az acélok folyamatos öntése egy világszerte széles körben alkalmazott tömeggyártási technológia. Ennek ellenére a folyamat leírása, matematikai modellezése, a termékminőség előrejelzése a jelenlegi ismereteink alapján közelítésekkel is csak nehezen valósítható meg. A problémáknak nagyrészt az az oka, hogy az öntési folyamatban hőtani, áramlástani, dermedési, átalakulási, rugalmas és képlékeny alakváltozási, kúszási, stb. jelenségek kapcsolódnak össze és hatnak egymásra. A nehézségeket fokozza az a körülmény, hogy a folyamatosan öntött termék (buga, lemezbuga) alakja, a vastagság, szélesség és hossszúság viszonyszámai nem kedvezők a matematikai modellezés szempontjából. Például a lemezbuga öntött szál öntési irányban vertikális gépeknél pl. mintegy 10 méter, ívelt öntőgépeknél 25-30 méter hosszúságú, vastagsága 200-240 mm, szélessége pedig általában 800-1600 mm közötti. További nehézséget jelent a modellek által szolgáltatott eredmények ellenőrzése, mivel a kristályosodás egy kívülről nehezen vizsgálható rendszerben, az öntött termék belsejében történik. A hőtani és fémtani folyamatok matematikai leírása elsősorban FD és FEM modellekkel kísérelhető meg, ezek alkalmazása és alkalmazhatósági feltételeinek tisztázása, valamint az eredmények gyakorlati alkalmazása a célja a kutatási téma művelésének. Kutatási célok: 1. Hőátadás modellezése állandósult állapotú öntési folyamatok során. 2. Az öntési paraméterek (pl. sebesség, öntési hőmérséklet, hűtési intenzitás, acélminőség) megváltozása eredményeként kialakuló állandósult állapotú öntési viszonyok, valamint a technológiai és minőségi jellemzők kapcsolatának elemzése, modellezése. 3. Hő- és anyagtranszport modellezése kétfázisú (mushy) tartományban. Irodalom: [1] ASM Handbook, volume 15. Casting, ASM Handbook Committee, pp. 348-352, DOI: 10.1361/asmhba0005216 [2] W.R Irwing, “Continuous Casting of Steel,” The Institute of Materials, 1993. [3] “Mathematical Description of Flow and Heat Transfer in Continuous Casting Machines,” Final Report, European Comission, Directorate-General for Research, EUR 21930, 2005. [4] “Extension of Advanced Monitoring and Control Techniques at Continuous Casting process,” Final Report, European Comission, Directorate-General for Research, EUR 22815, 2007.

_________________________________________________________________________________________ 46


Topológiai invariánsok alkalmazása az anyagszerkezet kvantitatív jellemzésére Témavezető: Dr. Réti Tamás, egyetemi tanár, DSc A kutatási téma leírása: Az elmúlt évtizedben az anyagok geometriai szerkezetének kvantitatív jellemzésére mind inkább előtérbe került a különféle topológiai invariánsok alkalmazása. A szakirodalom elemzéséből kitűnik, hogy a témakörben végzett kutatások döntően az ún. cellás szerkezetű anyagok vizsgálatára irányultak. A cellás szerkezetű anyagok közé sorolhatók többek között a térkitöltő poliéderekkel reprezentált ötvözetek, a kvázikristályos anyagok, a fémhabok, a nanocsövek és a szerkezeti kémiából ismert szerves molekulák egy jelentős hányada. A cellás szerkezetű anyagok modellezésekor általában kétféle modell-elképzelés szolgál kiindulásul. E kétféle koncepció abban különbözik, hogy az anyagszerkezetet poliéderek (politopok) egy halmazával, vagy pedig véges vagy végtelen gráffal modellezzük. Topológiai invariánsok (más néven topológiai indexek) származtatására mindkét esetben számos megoldás kínálkozik. A topológiai indexek definiálásakor alapvető fontosságú, hogy ezek diszkriminációs képessége lehetőség szerint nagy legyen, továbbá egy meghatározott anyagcsoportra nézve a topológiai index és bizonyos anyagtulajdonságok (fizikai jellemzők) között szoros kapcsolat (korreláció) legyen kimutatható. Kutatási célok: 1. Különféle anyagok (anyagcsoportok) geometriai-topológiai szerkezetének modellezése. 2. Új típusú topológiai invariánsok definiálása és származtatásukra alkalmas algoritmusok kidolgozása. 3. Az új topológiai indexek diszkriminációs képességének (szelektivításának) elemzése, összehasonlító vizsgálatok (tesztek) végzése, az eredmények értékelése. Irodalom: [1] B. Grünbaum and G. C. Shephard, Tilings and Patterns. Dover Publications, 1987. [2] J. Székely, J. W. Evans and J. K. Brimacombe, The Mathematical and Physical Modeling of Primary Metals Processing Operations. John Wiley and Sons, New York, 1988. [3] The Mathematics and Topology of Fullerenes. F. Cataldo, A. Graovac and O. Ori, Eds., Springer Dordrecht, 2011. [4] Sztereológia és képelemzés. Gácsi Zoltán, Ed., Well-PRess Kiadó Kft. 2001. [5] E. E. Underwood, Quantitative Stereology. Addison-Wesley Publishing Company, 1970. [6] D. Raabe, Computational Materials Science. Wiley-VCH, New York (1998)

_________________________________________________________________________________________ 47


Applied Computer Science in Mechatronics Témavezető: Bejczy Antal A kutatási téma leírása: It concentrates on the role and significance of applied computer science in the design, production and operation of mechatronic systems. Kutatási célok: Mechatronics is a multidisciplinary field, and concerns the integrated modeling, design, analysis, production and controlled operation of electromechanical systems. The aim of the research is to offer detailed knowledge on the ever-increasing applied computer science sophistication which might be effectively introduced in the “intelligent” electromechanical systems. Irodalom: [1] C. W. de Silva, Mechatronics – An integrated Approach. CRC Press, 2005.

_________________________________________________________________________________________ 48


Geometrical Characterization and Optimization of Mechanisms, Manipulators and MEMS Témavezető, Prof. Nicola P. Belfiore A kutatási téma leírása: Functional Design has bee extensively studied in the last decades. In particular, in the Sixties the kinematic synthesis of mechanisms gained a renewed interest thanks to the introduction of the electronic calculator. Hence, some significant theoretical contributions developed during the last two centuries were reconsidered and renewed in order to develop dedicated algorithms suitable for computer programming. After a couple of decades, and until now, the kinematic synthesis came out of the center of everyone's attention problably because a great effort were required in order to achieve a relatively small increase in knowledge. Furthermore, robots and electronic devices had substituted in some cases, the use of mechanisms in many industrial and automatic applications. However, since approximately the beginning of the new millennium the kinematic sysntesis of mechanisms has been again reconsidered as a powerful tool to design complinat mechanisms and MEMS. As a matter of facts, the adoption of the pseudo-rigid body model creates a link between the design of MEMS and compliant mechanisms and the methods introduced in kinematic synthesis, especially the metods based on the infinitesimal motion. Kutatási célok: A cooperation Mathemetics – engineering is really useful to develop new contributions in the kinematic synthesis of MEMS and compliant mechanisms. In particular, the methods are based on geometric invariants and on the Burmester Classical Teory, which makes extensively use of mathematics. In particular, the design of micro sensors, micro actuators, micro grippers and micro robot will be intensively studied, and the results will be useful for the actual contruction of such devices by means of DRIE processes on silicon wafers. Irodalom: Journal Papers selection.

_________________________________________________________________________________________ 49


Persons Localization in 3D Under Emergency Event based on UWB Radar System Témavezető: Prof. Dušan Kocur A kutatási téma leírása: The state-of-the art in the field of the human being detection, localization and tracking by 3D UWB scanners has shown that their applications for the emergency event solutions are not sufficiently developed today. This fact is caused in particular by the unavailability of the efficient procedures of the raw radar signal processing capable to localize the persons in 3D under complex environment conditions. Hence, the design of new procedures of UWB radar signal processing to be applied for the person detection, localization and tracking in 3D is the main objective of the research topic. These procedures will be designed for localization of persons situated behind obstacles for the scenarios typical for person saving and safety increasing under emergency events. The developed procedures will consist of the proper phases of signal processing. Those will be implemented using appropriate methods of signal processing. Their properties will be evaluated through measurements with UWB radars. The measurements will be arranged according to scenarios simulating the expected applications of 3D UWB scanners. Kutatási célok: The aim of the research is to develop new computationally-effective methods of through-the wall-localization of human beings in 3D space by using short-range UWB radar (sensor) systems. For that purpose, the advanced and intelligent methods of signal processing, artificial intelligence and applied mathematics will be applied. Irodalom: [1] J. Sachs, Handbook of Ultra-Wideband Short-Range Sensing. Wiley-VCH, January 2013. [2] J. D: Taylor, Ultra-wideband Radar Technology. CRC Press, 2001. [3] D. Kocur, J. Rovňáková and M. Švecová, “Through Wall Tracking of Moving Targets by M-Sequence UWB Radar,” in I. J. Rudas et al., Computational Intelligence in Engineering. Springer's book series Studies in Computational Intelligence, Springer Berlin / Heidelberg, 2009, pp. 364-394. [4] D. Kocur, J. Rovňáková, “Short-Range Tracking of Moving Targets by Handheld UWB Radar System,” in Microwave and Milimeter Wave Circuits and Systems – Emerging Design, Technologies and Applications. A.Geogiadis, H. Rogier, L., P.Arcioni, Eds., John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, 2012. [5] D. Kocur and J. Rovňáková, “Multiple Moving Target Tracking by UWB Radar Sensor Network,” in Handbook of Ultra-Wideband Short-Range Sensing. J. Sachs, Ed., Wiley-VCH, 2013. [6] J. Rovňáková, Complete signal processing for through wall tracking of moving targets. LAP LAMBERT Academic Publishing, Germany, 2010. [7] J. G. Proakis and D. G. Manolakis, Digital Signal Processing. Principles, Algorithms, and Applications. Pearson Prentice Hall, 2007.

_________________________________________________________________________________________ 50


Intelligent Transportation Systems Témavezető: Tsu-Tian Lee A kutatási téma leírása: • •

Develop a new traffic signal controller which is made from System-on-chip (SoC) Develop the traffic intersection control simulation model to validate the controller and evaluate the performance of the proposed algorithm Develop the control algorithm of several intersections and networks, and validate the model by simulation model

•

Kutatási célok: • • • •

Application of intersection traffic control algorithm Application of adaptive traffic control and congestion traffic control At least two international journal papers or three conference papers have to be published every year Hold regular progress meetings weekly with the related research assistants Hand in the weekly meeting reports and present to project investigator

_________________________________________________________________________________________ 51


Szabad(ka) II. mechatronikai szerkezet hajtásszabályozás optimalizálása Témavezető: Odry Péter A kutatási téma leírása: A Szabad(ka) II hatlábú, lábanként 3 DOF-os beágyazott mechatronikai rendszer, alkalmas összetett hajtás szabályozási feladatok kutatására. Összetett szerkezetek meghajtásánál felmerül a kérdés, hogy melyik az a minimális szenzor felület amelyik az eszközt ki tudja szolgálni és biztosítja a szerkezetnek a működése közben a megfelelő feltételeket. Kutatni, hogy a kiválasztott szenzorfelület elegendő vagy sem a szerkezetet védő gyors feladatok megoldására. Kutatni a minimálisan szükséges, úgy tipusban mint számban, további szezorok bevezetésének a szükségességét amelyek nem elsődlegesen az eszköz primáris szabályzási feladatait segítik, hanem a szerkezet mozgásának a pontosabb kisérésében vesznek részt, ilyen hatások pl. a csuklókban lévő fogaskerekeken jelentkező kotyogások, a talpak járás közbeni megcsúszása, stb. A hatlábú járórobotok eddig publikált szabályzástechnikai megoldásainak áttekintése. Ütköztetni az eddigi megoldásokat. Keresni azokat a megoldásokat amelyek minimális szenzor mérési adat mennyiség mellett jó minőséggel hajtják a robot/manipulátort. Kutatni a fuzzy szabályzás alkalmazásának az előnyeit a Szabad(ka) II beágyazott mechatronikai rendszer esetében, keresni a minimális számítási igény/maximális hajtási performaceok lehetőségeit. Verifikálni a kutatási eredményeket valós robot/manipulátoron. A verifikáció folyamán a berendezés működési paramétereit és számítógépes modell eredményét összevetve olyan eredményekhez jutunk, ahogy későbbiekben lineáris és nem lineáris alkalmazásokat modellezve magas konfidenciával megbecsülhető a berendezés „viselkedése” akár eksztrém esetekben is. Így lehetőség nyílik arra, hogy a hajtásszabályzási eljárást úgy módosítsuk, hogy extrém valós futtatás mellett is a robot/manipulátor minimális mértékben vagy egyáltalán ne sérüljön. A hajtásszabályozási feladat több részben független feladatot ölel fel, úgy futási paraméterek egymáshoz való illesztését mint olyan inteligens kereső algoritmusok fejlesztését amivel az eltérések értelmezhetők és a modellba beépíthetők. Kutatási célok: Megépíteni a robot/manipulátor teljes mechatronikai modelljét. A hajtás-szabályozás fejlesztés folyamán keresni a minimálisan szükséges szenzor felületet amivel a gyors szerkezetet optimalizált védő szabályzási hurkokat meg lehet oldani. Generálni futásminőségmérő un. fittness függvényeket amelyek segítségével számszerűsíthetjük az eredményeket. Analizálni a fittness függvények minőségét a robot/manipulátor szabályzása tekintetében. Összevetni a robot/manipulátoron mért és a szimulált modell által generált eredményeket, majd értelmezni az eltéréseket. Keresni a definiált fittness függvények szerinti legjobb paraméterekkel rendelkező hajtásszabályzási eljárásokat. Elvégezni az összehasonlító analízist. A megépített szimulációsmodellel a robot/manipulátor „viselkedését” megbecsülni extrém és nemlineáris feltételek mellett is. Megbecsülni a várható hatásokat a szerkezetre. Futtatni a robot/manipulátort a modellezett extrém feltételek mellett és mérni a hatásokat. Elvégezni az eredmények együttes elemzését. Irodalom: [1] I. Kecskés and P. Odry, Protective Fuzzy Control of Hexapod Walking Robot Driver in Case of Walking and Dropping. Springer, Vol 313, 2010, pp 205-217. _________________________________________________________________________________________ 52


[2] A. L. Nelson, G. J. Barlow and L. Doitsidis, “Fitness functions in evolutionary robotics: A survey and analysis,” Robotics and Autonomous Systems, vol 57, 2009, pp 345_370. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Bazsó Fülöp, MTA KFKI (RMKI) Budapest Négyessy László, MTA, SzOTE, Pázmány Péter TE

_________________________________________________________________________________________ 53


Szabad(ka) II. mechatronikai szerkezet optimalizálása és verifikálása Témavezető: Odry Péter A kutatási téma leírása: A Szabad(ka) II hatlábú, lábanként 3 DOF-os beágyazott mechatronikai rendszer alkalmas összetett mechatronikai kutatási eredmények tesztelésére és verifikálására. A verifikáció folyamán a berendezés működési paramétereit és számítógépes modell eredményét összevetve olyan eredményekhez jutunk, hogy a későbbiekben lineáris és nem lineáris alkalmazásokat modellezve magas konfidenciával megbecsülhető a berendezés „viselkedése” akár eksztrém esetekben is. Így lehetőség nyílik arra, hogy a szerkezetet vagy a program felületet úgy módosítsuk, hogy extrém valós futtatás mellett is a robot/manipulátor minimális mértékben vagy egyáltalán ne sérüljön. A verifikációs folyamat több részben független feladatot ölel fel úgy futási paraméterek egymáshoz való illesztését mint olyan inteligens kereső algoritmusok fejlesztését amivel az eltérések értelmezését meg tudjuk fogalmazni és modellba be tudjuk építeni. Kutatási célok: Megépíteni a robotmanipulátor teljes mechatronikai modelljét. Összevetni a robotmanipulátoron mért és a szimulált modell által generált eredményeket, majd értelmezni az eltéréseket és keresni azt a modell szerkezetet amelyik generálja a minimális eltéréseket a valós robot szerkezettel összevetve. Generálni futásminőség mérő (un. fitness) függvényeket amelyek segítségével számszerűsíthetjük az eredményeket. A megépített szimulációsmodellel a robot/manipulátor „viselkedését” megbecsülni extrém/nemlineáris feltételek mellett. Megbecsülni a várható hatásokat a szerkezetre. Futtatni a robot/manipulátort a modellezett extrém feltételek mellett és mérni a hatásokat. Elvégezni az eredmények együttes elemzését. Irodalom: [1] E. Burkus and P. Odry, “Autonomous Hexapod Walker Robot “Szabad(ka)””, Acta Polytechnica Hungarica, vol 5, no 1, 2008, pp. 69-85. [2] M. F. Silva and J. A. Tenreiro Machado, “Kinematic and dynamic performance analysis of artificial legged systems,” Robotica, vol. 26, 2008, pp. 19–39. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Bazsó Fülöp, MTA KFKI (RMKI) Budapest Négyessy László, MTA, SzOTE, Pázmány Péter TE

_________________________________________________________________________________________ 54


Energy efficient routing in wireless sensor networks Prof. dr. ing. Mircea Popa A kutatási téma leírása: Wireless sensor networks (WSNs) are modern and very dynamic systems. They offer strong support to ubiquitous and pervasive computing. Their main limitation comes from the energy supply. In most cases WSNs are autonomous, have to be supplied with batteries and their batteries can not be replaced or recharged. The solution for extending their lifetime is to minimize the energy consumption. The main component of the energy consumtion is given by the communication between sensor nodes and routing has an important impact. If routing is done based on the only criteria of the shortest path it is possible that some nodes are overused, their energy will be lost and the network will became disconnected. Kutatási célok: The research focuses energy efficient routing, meaning balancing the use of the sensor nodes. One approach consists in choosing the path, that is the sensor nodes which will transfer the messages, based on their current available energy. For that, solutions should be found for measuring their current energy. There are off-line and on-line solutions the most accurate being the latest ones. On the other hand on-line solutions need more energy than off-line solutions. The aim is to find the solutions with the best compromise between accuracy and energy consumption.

_________________________________________________________________________________________ 55


Computational Intelligence in Intelligent Robotics Towards Incremental Crowd Knowledge sourcing Témavezető: Prof. Peter Sinčák A kutatási téma leírása: Cloud computing and Cloud Robotics is a powerful notions in Intelligent robotics nowadays. The Research topic should investigate how these Cloud technologies will have impact to basic tools of Computational Intelligence and Artificial Intelligence in general. The focus will be given to ART like neural networks and their Cloud implementation including to the incremental crowd knowledge contribution. The Research topic assumes to work with NAO Humanoid Robots and demonstration of the power of Cloud robotics on the NAO platform. Learning ability in cloud environment will be the main focus of the topic including theoretical and experimental impact to classical Computational Intelligence. Kutatási célok: The aim of the proposed research is to contribute to discovery of the impact of Cloud technology to classical artificial technology. The modification of ART neural networks is expected and some new creative approached to create a huge incremental knowledge towards re-using this knowledge by multiple robotics systems. Irodalom: Literature (optional) and skills: Internet information about Cloud Robotics, Cloud Computing Ambitions , programing in C# and willingness to work with AZURE Microsoft Platform.

_________________________________________________________________________________________ 56


Precision High Speed Motion Control with Minimal Residual Vibrations Témavezető: Prof. Dr. Masayoshi Tomizuka A kutatási téma leírása: Requirements and specifications of motion controls are becoming more and more stringent, in particular, applications such as information storage devices, machine tools and robots. Common goals in many motion control applications are high speed, high precision/accuracy and minimal vibrations. Speed is required to achieve increased throughput, high precision/accuracy is requied because it directly influence the regulation performance the quality of product and mimal vibrations, especially at the end of a motion, i.e. target point, ensure that the task may be immediately accomplished at the target point. Control algorithms must be desired to satisfy specifications for each of these three fundamental performance measures. Kutatási célok: We will study both trajectory following and regulation because the two are most fundamental functions in motion control problems. Point-to-point control is an interesting combination of the trajectory following and regulation. The objective of the trajectory following phase is to reach a goal and the transient error from the reference path may not be very critical but the residual vibration should be minimal when the motion is completed at the end point and the mode switches to regulation. During regulation, the controller may be optimized for particular sets of disturbances with unique frequecy spectrum. The overall control system must be robust for characteristic changes of the control plant, and adaptation distabuances may be required for both varying plant dynamics and frequency specctum of disturbances.

_________________________________________________________________________________________ 57


I.4. Mérnöki számítások Lineáris egyenletrendszerek numerikus módszereinek összehasonlítása és műszaki alkalmazásuk Témavezető: Abaffy József A kutatási téma leírása: A lineáris egyenletrendszerek numerikus módszereinek elméleti és gyakorlati vizsgalata. Algoritmusok választása gyakorlati numerikus feladatok függvényében, ezek összevetése gyakorlati és ismert tesztfeladatokon. Kutatási célok: - Az ismertebb eljárások áttekintése és összehasonlító elemzése szoftver készítése és a módszerek összehasonlítása. - Ismert eljárások módszertani és tartalmi továbbfejlesztése különös tekintettel az ABS módszerek pivotálási lehetőségeire. Irodalom: [1] J. Abaffy and E. Spedicato, ABS Projection Algorithms: Mathematical Techniques for Linear and Nonlinear Equations. Ellis Horwood Ltd., Chichester, England, 1989. [2] G. H. Golub and C. F. Van Loan, Matrix Computations. 2nd ed., The Johns Hopkins University Press, Baltimore, 1993.

_________________________________________________________________________________________ 58


Hatékony és stabil algoritmusok fejlesztése speciális struktúrájú nemlineáris egyenletrendszerek és optimalizálási feladatok megoldására Témavezető: Galántai Aurél A kutatási téma leírása: Speciális nagyméretű, de ritka szerkezetű nemlineáris egyenletrendszerek számos helyen (diszkretizációkban, optimalizálásban) előfordulnak. Az egyik legfontosabb ilyen terület a feltételes optimalizálási problémák megoldása a Kuhn-Tucker egyenleteken keresztül (NCP módszerek). Kutatási célok: 1. A speciális nagyméretű, ritka szerkezetű nemlineáris problémák irodalmának áttekintése és összehasonlító elemzése. 2. Új, az eddigieknél hatékonyabb és stabilabb (projekciós) módszerek kifejlesztése, implementálása és alkalmazása.

_________________________________________________________________________________________ 59


Numerikus eljárások utólagos hibabecsléseinek vizsgálata és továbbfejlesztése Témavezető: Galántai Aurél A kutatási téma leírása: A numerikus eljárásokkal kapott közelítő megoldások hibáját (megbízhatóságát) sok esetben utólagos hibabecsléssel kell becsülni. Ezek szükségességét több tényező okozhatja: - az elméletileg ismeretlen megoldás, - a program kilépési feltételeinek megalapozatlansága, - a feladat numerikus instabilitása, - a számítógépes implementálás (lebegőpontos aritmetika) tulajdonságai. - stb. Egy jó utólagos hibabecslő eljárás elvileg kilépési feltételként is használható. Számos utólagos hibabecslő eljárás ismert egyenlet megoldó algoritmusok, numerikus integrálási technikák és diszkretizációs módszerek esetén. Kutatási célok: 1. Az ismert utólagos hibabecslések áttekintése, összehasonlítása és rendszerezése. 2. Az utólagos hibabecslő eljárások megbízhatóságának tesztelésére eljárások kidolgozása. 3. Ismert eljárások továbbfejlesztése, új eljárások létrehozása.

_________________________________________________________________________________________ 60


Emberi gondolkodási és modell generálási folyamatok kommunikációjának a vizsgálata mérnöki objektumok definiálásánál, virtuális terekben Témavezető neve: Horváth László A kutatási téma leírása: A virtuális terek építésén dolgozó mérnökök egyre inkább a teret leíró modelleken keresztül kommunikálnak. A mérnöki objektumokat definiáló emberek korábbi közvetlen, gondolkodási folyamataikat összekapcsoló konzultációjában átvitt tartalomnak az egyszerű információ átvitelére kifejlesztett mai modellek intelligencia-tartalmának fejlesztésével kell a partnerekhez való eljutásra több esélyt kapni. A kutatásai témát az emberi gondolkodási és a mérnöki objektumok modelljeit generáló és értelmező folyamatok összekapcsolásának vizsgálata képezi, az emberi gondolkodás néhány megfogható kritikus elemében. Kutatási célok: Az ember és a mai termékmodellezés színvonalát képező, reprezentatív objektum-modellezők kapcsolata. A dialógus kommunikációban lévő emberek gondolkodási folyamatainak és a modell tartalmának egymáshoz közelebb hozása folyamatcentrikus modellezésben, a virtuális rendszerben történő objektum-definíció néhány kiválasztott elemében. A kutatás a mai legfejlettebb termékmodellezést képviselő modellező rendszerben, reprezentatív objektumfejlesztési feladatokon történik. Az eredményt a laboratóriumi környezetet képező termékmodellezőkhöz integrált, vizsgálati eredményekkel megalapozottan kifejlesztett modell-entitások, valamint modellt generáló és értelmező eljárások képezik. Irodalom: [1] L. Horváth and I. J. Rudas, Modeling and Problem Solving Methods for Engineers. Elsevier, Academic Press, New York, etc., 2004. [2] L. Horváth, “Supporting Lifecycle Management of Product Data by Organized Descriptions and Behavior Definitions of Engineering Objects,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Tokyo, vol. 11, no. 9, pp. 1-7, 2007. [3] L. Horváth, “A New Method for Enhanced Information Content in Product Model,” WSEAS Transactions on Information Science & Applications, issue 3, vol. 5, March 2008., pp 277-285. [4] R. L. Ackoff, “From Data to Wisdom,” Journal of Applies Systems Analysis, vol. 16, no. 1, pp. 3-9, 1989. [5] C. McMahon, A. Lowe and S. Culley, “Knowledge management in engineering design: personalization and codification,” Journal of Engineering Design, vol. 15, no. 4, pp. 307 – 325, August 2004.

_________________________________________________________________________________________ 61


Kontextuális sajátosságok paramétereit kapcsolatba hozó függvények feltárása és új alkalmazásai virtuális mérnöki terekben. Témavezető: Horváth László A kutatási téma leírása: A mérnöki objektumok modellezésében a legutóbbi eredmények lehetővé és egyben fontossá tették, hogy a sajátosságok paramétereit összefüggésbe hozó függvények beépüljenek a mérnöki feladathoz kapcsolódó modellekbe. A kutatási feladat első része meghatározni a mérnöki objektumokat leíró sajátosságok tipikus kontextusainak paraméterkapcsolatait és megkeresni a kontextus leírására leginkább alkalmas függvényeket. Második feladat megvizsgálni, hogy a kapott függvények a tipikus virtuális térbeli alkalmazások kritériumaival mely kapcsolatban vannak. A harmadik feladat az első két részben elért eredmények alapján javaslatot tenni generikus sajátosság-láncokra. Kutatási célok: A kutatás célja matematikai alapokra helyezni tipikus mérnöki objektumok tipikus kontextusait, tekintettel a sajátosság elv alkalmazására. A több sajátosság paramétereit magában foglaló komplex kontextusok vizsgálatában, a magas képességű generikus modellezés megvalósításának útján kell eredményeknek létrejönni. Irodalom: [1] I. Stroud, Boundary Representation Modelling Techniques. Springer, 2006. [2] L. A. Piegl, The NURBS Book. Springer, 1996. [3] L. Horváth and I. J. Rudas, Modeling and Problem Solving Methods for Engineers. Elsevier, Academic Press, New York, etc., 2004.

_________________________________________________________________________________________ 62


Módosítások hatásainak terjedése objektum-leírásokból és ezek relációiból épített, nagyméretű termékmodellekben Témavezető neve: Horváth László A kutatási téma leírása: A kor színvonalát képező termékfejlesztés folyamataiban a termék élettartamában szükséges mérnöki tevékenységek kiszolgálására mind nagyobb modelleket magában foglaló virtuális tereket építenek. Ezekben a terekben mind kevésbé tudják kezelni az objektumok egyre szövevényesebb összefüggés-tömegeit. Ennek oka az, hogy a jelenlegi módszerekkel az összefüggéseket gyakorlatilag egyedileg definiálják. Új módszerek szükségesek, amelyek alkalmazásával az összefüggések szövevényében megtalálják az egyes módosítások hatásait elszenvedő objektumokat. A probléma megoldásában a hagyományos formalizmusok alkalmazása sikertelennek bizonyult. A kutatási téma innen kiindulva foglalja magában a hatásterjedési folyamatok, valamint a probléma megoldására esélyes módszerek alkalmazhatóságának a vizsgálatait. Kutatási célok: A kutatás célja a reprezentatív relációkkal összekapcsolt reprezentatív termék-objektumok módosításainak hatás-láncolatának követésére alkalmazott eljárások kifejlesztése. A feladatot a mai professzionális mérnöki modellezést és termékmodellt reprezentáló modellező rendszer és alkalmas matematikai összefüggés-definiáló eszközök képezte laboratóriumi környezetben kell elvégezni. Irodalom: [1] L. Horváth and I. J. Rudas, Modeling and Problem Solving Methods for Engineer., Elsevier, Academic Press, New York, etc., 2004. [2] L. Horváth, “Supporting Lifecycle Management of Product Data by Organized Descriptions and Behavior Definitions of Engineering Objects,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Tokyo, vol. 11, no. 9, pp. 1-7, 2007. [3] L. Horváth, “A New Method for Enhanced Information Content in Product Model,” WSEAS Transactions on Information Science & Applications, issue 3, vol 5, March 2008., pp 277-285.

_________________________________________________________________________________________ 63


Objektumok modelljeiben leírt információ tartalmának új modellje mérnökök közötti kommunikáció fejlesztésére Témavezető neve: Horváth László A kutatási téma leírása: A jelenlegi mérnöki gyakorlatban alkalmazott modellek adatokat és azok összefüggéseit tartalmazzák. A modellek szerepének változása előtérbe helyezte azok mérnöki folyamatok eredményeinek kommunikációját szolgáló médiumként való alkalmazását. Ehhez azonban a fenti információ kevés, azt a modellekben ki kell egészíteni hátterének, tartalmának a leírásával. A kutatási témát mérnöki objektumok leírásaiban lévő adat és összefüggés definiálás hátterének és tartalmának, emberi szándékból kiinduló a vizsgálata képezi. Kutatási célok: A kutatás célja kiválasztott mérnöki objektumok kiválasztott vezérparamétereinek meghatározását kiváltó emberi szándékok és ezekből levezetett tervezési célok modellentitásainak definiálása és leírása. Az eredménynek reprezentálni kell a modellbeli információ hátterének leírási lehetőségeit. A feladatot a mai professzionális mérnöki modellezést és termékmodellt reprezentáló modellező rendszer és alkalmas matematikai összefüggésdefiniáló eszközök képezte laboratóriumi környezetben kell elvégezni. Irodalom: [1] L. Horváth and I. J. Rudas, Modeling and Problem Solving Methods for Engineers, Elsevier, Academic Press, New York, etc., 2004. [2] L. Horváth, “Supporting Lifecycle Management of Product Data by Organized Descriptions and Behavior Definitions of Engineering Objects,” Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Tokyo, vol. 11, no. 9, pp. 1-7 2007. [3] L. Horváth and I. J. Rudas, “New Approach to Knowledge Intensive Product Modeling in PLM Systems,” in Proc. of the 2007 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, SMC2007, Montreal, Quebec, Canada, pp. 668-673. [4] L. Horváth, “A New Method for Enhanced Information Content in Product Model,” WSEAS Transactions on Information Science & Applications, issue 3, vol. 5, March 2008, pp. 277-285.

_________________________________________________________________________________________ 64


Numerikus módszerek alkalmazásának kiterjesztése mérnöki modellekben ábrázolt sajátosságok vezérparamétereinek optimálására, új függvények és algoritmusok kidolgozása Témavezető: Rudas Imre A kutatási téma leírása: A sajátosságok paramétereinek optimálása, beleértve bármely, a sajátosságok között és a sajátosságok és a modellen kívüli hatásokkal kapcsolatban definiált paramétereket, az utóbbi időben a magas színvonalon ön-adaptív mérnöki modellek dinamikusan fejlődő kutatási területe. A feladat tipikus paraméter-kapcsolatok feltárása, vezérparaméterek kiválasztási módszerének meghatározása, és az optimalizáláshoz szükséges generikus függvények és algoritmusok kidolgozása. Kutatási célok: A kutatás célja a mérnöki modellek sajátosság-optimálásának kiterjesztése a szükséges paraméterek, összefüggések, függvények és algoritmusok feltárásával és rendszerbe foglalásával. Az eredmények hozzájárulnak a mérnöki modellezés matematikai módszerek és mérnöki feladatok összekapcsolásával megalkotott szisztematikus és kiterjedt matematikai támogatásához. Irodalom: [1] D. R. Ferguson and T. J. Peters, Mathematics for Industry: Challenges and Frontiers: a Process View: Practice and Theory, SIAM, 2005. [2] R. D. Cook et al., Concepts and Applications of Finite Element Analysis. John Wiley & Sons, 2002. [3] L. Horváth and I. J. Rudas, Modeling and Problem Solving Methods for Engineers. Elsevier, Academic Press, New York, etc., 2004.

_________________________________________________________________________________________ 65


Cybenetics and Systems Supervisor’s Name: Prof. C. L. Philip Chen, University of Macau Description of the topic: Integration of the theories of, cybernetics and control, stochastics, optimization, and system structure towards the formulation of a general theory of systems and applications ranging from data communications and image processing and understanding. Aim of the research: Computational intelligence areas: fuzzy systems, neural networks, and leaning systems Literature (optional):

_________________________________________________________________________________________ 66


Scaled ABS methods for linear Diophantine equations Témavezető: Emilio Spedicato A kutatási téma leírása: Generalize results obtained for the unscaled class. The application of ABS methods to this problem, which is Hilbert’s 10th problem in the linear case (the general Hilbert problem cannot be solved) has provided the most general solution so far to a fundamental problem in mathematics discussed already over 2000 years ago, where Egerváry and Rosser only obtained preliminary partial results. The problem is of greatest importance and the given algorihm can be applied also to integer linear programming and linear inequalities. Kutatási célok: Work done so far involves only the unscaled ABS class the scaled ABS class has one extra parameter equivalent to preconditioning and imbeds many more algorithms. One should look at the possible existence of parameter choices that solve special problems, even considering the unsolved problems in polynomial time of getting the least norm solution of the positive solutions.

_________________________________________________________________________________________ 67


M.1. Matematikai alapok és alkalmazások Multistage módszerek az ABS projekciós osztályában és párhuzamosításuk Témavezető: Abaffy József A kutatási téma leírása: Az ABS módszerek lefedik a véges lépésű lineáris, továbbá a nemlineáris egyenletrendszerek megoldó módszereinek nagy részét. Az ABS módszerosztály egyik legfőbb alaptulajdonsága, hogy a benne realizált algoritmusok jól párhuzamosíthatók. Példaként érdemes megemlíteni az implicit Gauss eliminációt. Megmutatták (5), hogy a lineáris és kvadratikus programozási módszerek és egyéb optimalizációs módszerek nagy része is az ABS módszerosztályból levezethetők. Az (2) cikkben a two-stage módszer ABS-beli alkalmazása lett megmutatva. Ennek kiindulása egy megengedhető megoldás ismerete. (3)-ban azt igazolták, hogy egy megengedhető megoldás megtalálása és az ABS osztály H projekciós mátrixának felépítése párhuzamosan is megvalósítható, lényegesen csökkentve így, a two stage módszer indulásához szükséges műveletek számát. A két cikkben elért eredmények tehát egy alkalmas algoritmusban összevonhatók, amely a doktori téma első eredménye lehetne. A fenti eredmények átvihetők a multistage (4) esetre is. A doktori téma továbbá, tehát ennek a kiterjesztésnek a megvalósítása, gyakorlati alkalmazása, különös tekintettel a párhuzamosítás lehetőségére. A szükséges matematikai eredményeken kívül, tehát a doktorandusznak az eredmények alkalmazását is meg kell tennie, pl. MATLAB nyelvű programokkal, és lehetőség szerint konkrét feladatra alkalmazva. Kutatási célok: A két cikkben elért eredmények tehát egy alkalmas algoritmusban összevonhatók, amely a doktori téma első eredménye lehetne. A fenti eredmények átvihetők a multistage (4) esetre is. A doktori téma továbbá, tehát ennek a kiterjesztésnek a megvalósítása, gyakorlati alkalmazása, különös tekintettel a párhuzamosítás lehetőségére. A szükséges matematikai eredményeken kívül, tehát a doktorandusznak az eredmények alkalmazását is meg kell tennie, pl. MATLAB nyelvű programokkal, és lehetőség szerint konkrét feladatra alkalmazva. Irodalom: [1] J. Abaffy and E. Spedicato, ABS Projections Algorithms: Mathematicall Techniques for Linear and Nonlinear Algebraic Equations. Ellis Horwood Ltd, Chichester, England, 1989. [2] J. Abaffy and E. Allevi, “A modified L-shaped method,” Journal of Optimization Theory and Applications, vol. 123, no. 2, 2004, pp. 255-270. [3] J. Abaffy, X. J. Liang and Z. Q. Xia, “A modified non-simplex active set method for the standard LP problem”, PU.M.A., vol. 23, no. 1, 2012, pp. 1-12. [4] A. Prékopa, Stochastic Programming. Kluwer Academic Publisher, 1995. [5] Z. Liwei, X. Zunquan and F. Enmin, Introduction to ABS methods in Optimization. Dalian University of Technology Press, 1998.

_________________________________________________________________________________________ 68


Nemlineáris egyenletrendszerek megoldása ABS projekciós módszerekkel és alkalmazásaik Témavezetők: Abaffy József, Galántai Aurél A kutatási téma leírása: Az ABS módszerek alapvetően a véges lépésű lineáris egyenletrendszerek megoldási módszerosztálya. A későbbiek során származtattak belőle nemlineáris egyenletrendszereket megoldó módszereket is (1), (2). Az ABS módszerosztály egyik legfőbb alaptulajdonsága, hogy a benne realizált algoritmusok jól párhuzamosíthatók. Példaként érdemes megemlíteni az implicit Gauss eliminációt. Párhuzamosíthatók a nemlineáris egyenletrendszereket megoldó módszerek is. Újabb eredmények alapján az ABS módszerosztály alkalmazható nem csupán n*n-es nemlineáris egyenletrendszer megoldására, hanem alulhatározott egyenletrendszerekre is (3), (4). Kutatási célok: A doktori téma a nemlineáris egyenletrendszerek összefoglalása, új eredmények elérése, és az algoritmusok MATLAB-beli megvalósítása. Feladat továbbá az ABS-beli algoritmusok összehasonlítása jelenleg kurrens algoritmusokkal, amelyek például megtalálhatók a MATLAB-ban. Doktori téma továbbá, a jelentősebb ABS nemlineáris algoritmusok párhuzamosítása is. A megvalósított algoritmusokból választva a doktorandusz feladata annak alkalmazása valós feladatra is. Irodalom: [1] J. Abaffy J. and E. Spedicato, ABS Projections Algorithms: Mathematicall Techniques for Linear and Nonlinear Algebraic Equations. Ellis Horwood Ltd, Chichester, England, 1989. [2] A. Galántai,: Projectors and Projection Methods. Kluwer Academic Press, 2004 [3] J. Ortega and W. Rheinboldt, Iterative Solution of Nonlinear Equations in Several Variables. Academic Press, 1970 [4] szakcikkek

_________________________________________________________________________________________ 69


Általánosított gamma konvolúciók és korlátlanul osztható eloszlások Témavezető: Baricz Árpád A kutatási téma leírása: Az általánosított gamma konvolúciók és a korlátlanul osztható eloszlások fontos szerepet töltenek be a valószínűségszámításban. Az ismert eloszlások közül többről tudjuk, hogy korlátlanul osztható eloszlások, de a bizonyításuk nemegyszer speciális tehnikát igényel, amelyben megjelennek olyan speciális függvények mint a Tricomi-féle hipergeometrikus függvények, parabolikusan henger függvények, első és másodfajú módosított Bessel függvények. Mourad Ismail több dolgozatban vizsgálta a témát és a bizonyításaiban az előbb említett speciális függvények arányairól igazolta, hogy Stieltjes transzformáltak. Kutatási célok: A tervezett kutatásban Ismail kutatásait szeretnénk folytatni, a Lennart Bondesson könyvében [Generalized gamma convolutions and related classes of distributions and densities. Lecture Notes in Statistics, 76. Springer-Verlag, New York, 1992] megfogalmazott általánosított gamma konvolúciók és korlátlanul osztható eloszlásokkal kapcsolatos kérdésekben.

_________________________________________________________________________________________ 70


Optimization with linguistic variables Témavezető: Fullér Róbert A kutatási téma leírása: Suppose we are given a mathematical programming problem in which the functional relationship between the decision variables and the objective function is not completely known. Our knowledge-base consists of a block of fuzzy if-then rules, where the antecedent part of the rules contains some linguistic values of the decision variables, and the consequence part consists of a linguistic value of the objective function. We could use fuzzy reasoning method to determine the crisp functional relationship between the objective function and the decision variables, and solve the resulting (usually nonlinear) programming problem to ﬁnd a fair optimal solution to the original fuzzy problem. Kutatási célok: To solve real-life optimization problems in imprecise environment where the input data are obtained from subjective judgements.

_________________________________________________________________________________________ 71


Bessel–mintavétel Témavezető: Pogány Tibor A kutatási téma leírása: A J, Y –Bessel mintavételi sorok elmélete Whittaker, Higgins, Zayed, Jerri valamint Knockaert cikkei alapozták meg, ahol Kramer eljárása szerint Hankel–transzformációval ellátott jeleket mintevételeztek az említett szerzők. Jelenleg újabb I-Bessel mintavételi sorok elmélete is esedékes, ahol a mintavételi halmaz a módosított I–Bessel függvény zérushelyeiből áll, a mintavételi sorok magja pedig I bizonyos transzformáltja. Ha a sztochasztikus folyamat korrelációs függvénye az említett speciális függvények egyike, akkor a Karhunen–Cramér tétel értelmében az eredeti folyamat spektrálelőállítása is ismert, ezek szerint a folyamat Bessel–mintavétellel rekonstruálható. Kutatási célok: Hasonló eredmények várhatók, ha I helyett Struve H, módosított Struve L, valamint Hankel függvény szerepel. További elvárható eredmények: sorcsonkítási hibabecslés, ”average” Bessel–mintavételi sorok, módosított magú Bessel–mintavétel, melynek konvergenciagyorsítás a célja, akár L2, vagy P =1 értelemben. Irodalom: [1] D. J. Maširević et al., “Sampling Bessel functions and Bessel sampling,” Proceedings of the 8th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics, May 23-25, 2013, Timisoara, Romania, pp. 79-84. [2] L. Knockaert, “A class of scaled Bessel sampling theorems,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 59, no. 11, 2011, pp. 5082-5086. [3] A. Ya. Olenko and T. K. Pogány, “A precise upper bound for the error of interpolation of stochastic processes,” Theor. Probab. Math. Statist., AMS, USA, vol. 71, 2005, pp. 151-163. [4] A. Ya. Olenko and T. K. Pogány, “Time shifted aliasing error upper bounds for truncated sampling cardinal series,“ J. Math. Anal. Appl., vol. 324. 2006, pp. 262– 280. [5] A. Ya. Olenko and T. K. Pogány, “On sharp bounds for remainders in multidimensional sampling theorem,” Sampling Theory in Signal and Image Processing, vol. 6, no. 3, 2007, 249-272. [6] A. Ya. Olenko and T. K. Pogány, “Average sampling reconstruction od harmonizable processes,” Comm. Statist. Theor. Methods, vol. 40, no. 19-20, 2011, pp. 3587-3598. [7] T. Pogány, “On the Brown aliasing error upper bound for homogeneous random fields,” Signal Processing, vol. 33, 1993, pp. 127-129. [8] T. Pogány, “Almost sure sampling restoration of bandlimited stochastic signals,” in Sampling Theory in Fourier and Signal Analysis: Advanced Topics. J.R.Higgins, R.L.Stens, Eds., Oxford University Press, Oxford, 1999, pp. 203-232. [9] T.K. Pogány, “Local growth of Weierstraß σ-function and Whittaker-type derivative sampling,” Georgian Mathematical Journal, vol. 10, no. 1, 2003, pp. 157 - 164. _________________________________________________________________________________________ 72


[10] T. K. Pogány, “Whittaker-type derivative sampling reconstruction of stochastic L^α(Ω) - processes,” Applied Mathematics and Computation, vol. 187, no. 1, 2007, pp. 384-394. [11] T. Pogány and P. Peruničić, “On the sampling theorem for homogeneous random fields,” Theory Probab. Math. Stat., vol. 53, 1996, pp. 153-159. [12] I. Zayed, Advances in Shannon's Sampling Theory. CRC Press, New York, 1993.

_________________________________________________________________________________________ 73


Függvénysorok integrálalakja és összegzése Témavezető: Pogány Tibor A kutatási téma leírása: A Mathieu, alternáló Mathieu, Neumann, Kapteyn, Schlömilch és Dini sorok alkalmazása jól ismert úgy a technikában, mint a természettudományokban, lássad többek között [1, 2] valamint az ott említett irodalmat. Integralalakjaikat a felsorolt irodalom tárgyalja. A matematikai eszközök: Dirichlet sorok Laplace integrálalakja, Cahen formula, Bessel függvények integrálalakja. Kutatási célok: A kutatás egyik fő iránya az alternáló Mathieu sorok és a Hauss által kb. húsz éve bevezetett Hilbert–Eisenstein sorok kapcsolatával foglalkozik, míg a másik kutatási cél a Schlömilch és Dini sorokat, mint mintavételi sorokat kezeli. Az első kutatási témábanmár születtek bizonyos eredmények melyeket a [ 2 ] könyvfejezet tartalmaz.

Irodalom: [1] Á. Baricz and T. K. Pogány, “Integral representations and summations of modified Struve function,” Acta Math. Hung.,2012. [2] Á. Baricz and T. K. Pogány, “Properties of the product of modified Bessel functions,” Springer Volume: Analytic Number Theory, Approximation Theory, and Special Functions - In Honor of Hari M. Srivastava. [3] Á.Baricz, D. Jankov and T. K. Pogány, “Integral representations for Neumann-type series of Bessel functions I_ν, Y_ν and K_ν,“ Proc. Amer. Math. Soc., vol. 140, no. 3, 2012, pp. 951-960. [4] Á.Baricz, D. Jankov and T. K. Pogány, “Turán type inequalities for Krätzel functions,” J. Math. Anal. Appl., vol. 388, no. 2, 2012, pp. 716-724. [5] Á.Baricz, D. Jankov and T. K. Pogány, “Neumann series of Bessel functions,” Integral Transforms Spec. Func., vol. 23, no. 7, 2012, pp. 529-538. [6] D. Jankov, T. K. Pogány and R. K. Saxena, “Extended general Hurwitz-Lerch Zeta function as Mathieu (a, λ) - series,” Appl. Math. Letters, vol. 24, no. 8, 2011, pp. 14731476. [7] D. Jankov and T. K. Pogány, “Integral representation of functional series with members containing Jacobi polynomials,” Math. Balkan, vol. 26, no. 1-2, 2012, pp. 103-112. [8] D. Jankov and T. K. Pogány, “Integral representation of Schlömilch series,” J. Classical Anal., vol. 1, no. 1, 2012, pp. 75-84. [9] G. V. Milovanović and T. K. Pogány, “New integral forms of generalized Mathieu series and related applications,” Appl. Anal. Discr.Math., vol. 7, no.1, 2013, pp. 180192. [10] T. K. Pogány, H. M. Srivastava and Z. Tomovski, “Some families of Mathieu a series and alternating Mathieu a - series,” Appl. Math. Comput., vol. 173, no. 1, 2006, pp. 69 - 108.

_________________________________________________________________________________________ 74


Sztochasztikus jellegű műszaki-természettudományi-gazdasági folyamatok modellezése és szimulációs vizsgálata Témavezető: Szeidl László A kutatási téma leírása: Műszaki-természettudományi-gazdasági területen felmerülő konkrét problémák (közlekedés informatikai, logisztikai, telekommunikációs hálózatokkal összefüggő kérdések, stb.) modellezése és numerikus megoldása. Kutatási célok: Sztochasztikus jellegű folyamatok modellezése során a problémák széles körének megoldása általában mély matematikai, mérnöki és informatikai ismeretekre támaszkodik. Elsőrendű cél a feladatok vizsgálatához szükséges elméleti, algoritmikus, módszertani és szoftverháttér áttekintése. Erre alapozva a további feladat a konkrét problémához illeszkedő modell kidolgozása, a modell paraméterek identifikációja és a nyert modell numerikus úton történő elemzése.

_________________________________________________________________________________________ 75


Sztochasztikus rendszerek modellezésének elméleti és gyakorlati kérdései Témavezető: Szeidl László A kutatási téma leírása: Műszaki-természettudományi-gazdasági területen felmerülő konkrét problémák (közlekedés informatikai, logisztikai, telekommunikációs hálózatokkal összefüggő kérdések, stb.) modellezése és numerikus megoldása. Kutatási célok: Sztochasztikus jellegű folyamatok modellezése során a problémák széles körének megoldása általában mély matematikai, mérnöki és informatikai ismeretekre támaszkodik. Elsőrendű cél a feladatok vizsgálatához szükséges elméleti, algoritmikus, módszertani és szoftverháttér áttekintése. Erre alapozva a további feladat a konkrét problémához illeszkedő modell kidolgozása, a modell paraméterek identifikációja és a nyert modell numerikus úton történő elemzése. Irodalom: [1] P. Michelberger, L. Szeidl and P. Várlaki, Alkalmazott folyamat-statisztika és idősoranalízis. Typotex Kiadó, Budapest, 2001. [2] J. Izsák J. and L. Szeidl, Fajabundancia-eloszlási modellek. Pars Könyvek, Nagykovácsi, 2009. [3] N. Fodor et al., “MV-WG: a new multi-variable weather generator,” Meteorology and Atmospheric Physics, vol. 107, 2010, pp. 91–101. [4] C. Ricotta et al., “A partial ordering approach for functional diversity,” Theoretical Population Biology, VOL. 80, 2011, pp. 114-120. [5] L. Lakatos, L. Szeidl, and M. Telek, Introduction to Queueing Systems with Telecommunication Applications, Springer, New York Heidelberg Dordrecht London, 2013.

_________________________________________________________________________________________ 76


Döntési egységek rangsorolása a Data Envelopment Analysis módszertanban Témavezető: Fülöp János A kutatási téma leírása: A Data Envelopment Analysis ma már széles körben elfogadott módszertan döntéshozó egységek relatív hatékonyságának mérésére. A klasszikus módszertan egyik hiányossága azonban, hogy néha túl sok döntéshozó egységet mutat ki hatékonynak. Intenzív kutatás folyik olyan módszerek kidolgozására vonatkozóan, amelyek szétválasztóbban rangsorolják a döntéshozó egységeket, a klasszikus módszertan szerint hatékonynak tekintetteket is. Kutatási célok: A kutatás célja a Data Envelopment Analysis rangsorolási módszerei mellett a többszempontú döntéshozatal alternatívákat rangsoroló módszereinek áttekintése, és annak megvizsgálása, hogy az egyik terület módszerei hogyan adaptálhatók a másik területen. Irodalom: [1] W.W. Cooper, L.M. Seiford and J. Zhu, Eds., Handbook on Data Envelopment Analysis. Kluwer Academic Publishers, 2004.

_________________________________________________________________________________________ 77


Speciális szerkezetű globális optimalizálási feladatok megoldása Témavezető: Fülöp János A kutatási téma leírása: Gyakorlati optimalizálási feladatok sokszor nemkonvexek, azaz számos lokális optimummal is rendelkezhetnek, ezért globális optimalizálási technikákat kell alkalmazni megoldásukra. Globális optimalizálási feladatok hatékony megoldása csak akkor lehetséges, ha a feladat szerkezete és speciális tulajdonságai előnyösen kihasználhatók a módszertan során. Ilyen speciális szerkezet például a fordított konvexitás, konvex függvények különbsége és a monotonitás stb. Kutatási célok: A kutatás fő célja olyan módszertan kidolgozása lenne, amely egy adott nemkonvex feladat konvexitási és nemkonvexitási tulajdonságainak szétválasztásán és ennek előnyös kihasználásán alapul. A kutatás külön megvizsgálná, hogy miként adaptálható a módszertan többcélú optimalizálási feladat efficiens halmazán való optimalizáláskor, amely egy közismert speciális szerkezetű globális optimalizálási feladat.

_________________________________________________________________________________________ 78


Dinamikus megoldások kiegyensúlyozatlan kooperatív játékokban Témavezető: Kóczy Á. László A kutatási téma leírása: Egy kooperatív játékban a játék célja a játékosok rendelkezésére álló jövedelem vagy erőforrások megfelelő elosztása. Mivel az egyes játékoscsoportok (koalíciók) maguk is rendelkeznek jövedelemmel, illetve erőforrásokkal, egy elosztás csak akkor lehet stabil, ha minden játékoscsoport elégedett vele, azaz nincs olyan koalíció, amely a közös megegyezés helyett egy klikket létrehozva tagjai számára kedvezőbb elosztást tud garantálni. A mag pontosan az ezzel a tulajdonsággal rendelkező elosztások halmaza. Ha a mag üres, azaz, ha a játék kiegyensúlyozatlan, nagyon keveset tudunk a játék egyensúlyi állapotairól. A mag dinamikus tulajdonságaiból kiindulva bevezetésre került már néhány nemüres általánosítása. E projekt célja ezen megoldások vizsgálata. Kutatási célok: 1. A kiegyensúlyozatlan játékok irodalmának feldolgozása. 2. A különböző, dinamikus alapokon nyugvó megoldáskoncepciók (dinamikus megoldás, legkisebb domináns halmaz, „fundamental cycles”) kapcsolatainak feltérképezése. 3. A megoldáskoncepciók elemzése a kiegyensúlyozatlan kooperatív játékok halmazán. 4. Az eredmények alkalmazása (egyszerű) gazdasági, vagy szabályozási modellekben. Irodalom: [1] R. B. Myerson, Game Theory – An analysis of conflict. Harvard University Press, Cambridge, Massachusets, London, 1991 [2] T. Arnold and U. Schwalbe, “Dynamic Coalition Formation and the Core,” Journal of Economic Behavior and Organization, vol. 49, no. 3, 2002, pp. 363-380. [3] J. C. Cesco, “A Convergent Transfer Scheme to the Core of a TU-Game,” Revista Mathemáticas Aplicadas, vol. 19, no. 23-35, 1998. [4] J. C. Cesco, “A general characterization for non-balanced games in terms of Ucycles,” European Journal of Operations Research, vol. 191, no. 2., 2008, pp. 409415. [5] Y. Kannai, “Core and Balancedness,” in H. Aumann, Ed., Handbook of Game Theory. Chapter 12. Elsevier, 1992. [6] L. Á. Kóczy and L. Lauwers, “The Minimal Dominant Set is a Non-Empty CoreExtension,” Games and Economic Behavior, vol. 61, no. 2, 2007, pp. 277-298. [7] E. W. Packel, “A Stochastic Solution concept for n-person Games,” Mathematics of Operations Research, vol. 6, no. 3, 1981, pp. 349-362. [8] A. Sengupta and K. Sengupta, “A property of the core,” Games and Economic Behavior, vol. 12, No 2, 1996, pp. 266-273. [9] L.S. Y. Wu, “A Dynamic Theory for the Class of Games with Nonempty Cores,” SIAM Journal of Applied Mathematics, vol. 32, no. 2, 1977, pp.328-338. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Luc Lauwers, Leuven, Belgium, Juan C. Cesco, San Luis, Argentína _________________________________________________________________________________________ 79


Szimbolikus algoritmusok fejlesztése az intervallumos befoglaló függvények túlbecslésének minimalizálására Témavezető: Csendes Tibor A kutatási téma leírása: Közismert, hogy a megbízható numerikus számításokban fontos szerepet játszó intervallum aritmetikán alapuló befoglaló függvények egyik gyengesége az esetenként számottevő túlbecslés, a konzervatív korlátoknak az értékkészlettől való jelentős eltérése. Másrészt több olyan átírási forma ismert, amelyek ezt a jelenséget csökkentik, és a befoglaló függvények minőségét lényegesen javítják. A tervezett kutatás azt célozza, hogy szimbolikus algebra rendszerben megvalósítjuk azt az automatikus átírást, amely a ráépülő számítógépes eljárások hatékonyságát várhatóan javítja. Kutatási célok: Kutatási célok: 1. Szimbolikus transzformáló eljárás implementálása Mathematica vagy Maple rendszerben 2. Az intervallumos befoglaló függvények átírt változatai minőségének és hatásának kimutatása kimerítő számítógépes teszteléssel. Irodalom: [1] G. Alefeld and J. Herzberger, Introduction to interval computation. Academic Press, 1983. [2] E. Antal, T. Csendes, and J. Virágh, Nonlinear Transformations for the Simplification of Unconstrained Nonlinear Optimization Problems. Accepted for publication in CEJOR.

_________________________________________________________________________________________ 80


Szimbolikus algoritmusok fejlesztése és tesztelése nemlineáris optimalizálási feladatok egyszerűsítése céljából Témavezető: Csendes Tibor A kutatási téma leírása: A nemlineáris optimalizálási feladatok megoldásának nehézsége nagyrészt a célfüggvény és a feltételi függvények bonyolultságában rejlik. Bár nehéznek tűnik, de a megadott két irodalmi hivatkozás alapján van elméleti és gyakorlati lehetőség is ezen függvények egyszerűsítésére oly módon, hogy közben az új feladat megoldásainak meg lehet feleltetni az eredeti problémához tartozókat. Kutatási célok: 1. A leírtaknak megfelelő eljárás implementálása, fejlesztése a minél teljesebb körű használhatóság irányában. 2. A kapott algoritmus kimerítő tesztelése a szakterület standard tesztfeladatai és valódi gyakorlati problémák megoldásával. Irodalom: [1] T. Csendes and T. Rapcsák, “Nonlinear coordinate transformations for unconstrained optimization. I. Basic transformations,” J. of Global Optimization, vol. 3, 1993, pp. 213-221. [2] T. Rapcsák and T. Csendes, “Nonlinear coordinate transformations for unconstrained optimization. II. Theoretical background,” J. of Global Optimization, vol. 3, 1993, pp. 359-375.

_________________________________________________________________________________________ 81


Abrazív gyártási felületek sztochasztikus modellezése Témavezető: Fegyverneki Sándor A kutatási téma leírása: Abrazív gyártási folyamat során, ha a szerszám határozatlan élű (köszörülés, dörzsköszörülés) a kapott felületek és egyéb a gyártáshoz kötődő mutatók leírásában nagy szerepe van a sztochasztikus modelleknek. A Greenwood-Williamson, Majumdar-Bhushan stb. modellek összehasonlítása. Új szimulációs technikák kifejlesztése és összehasonlítása a szakirodalomban találhatóakkal (Blackmore-Zhou, Weierstrass-Mandelbrot). A fraktáldimenzió és fraktálindex összehasonlítása. Felületi jellemzők meghatározása (fraktáldimenzió, topotézia) és kapcsolódása egyéb mechanikai és gyártástechnológiai problémákhoz. Stacionér izotróp és anizotróp sztochasztikus mezők leírása, szimulációja, szemléltetése és paramétereik meghatározása (becslése). Alkalmazások. Kutatási célok: 1. Alapvető modellek, szimulációs és becslési technikák áttekintése. 2. Az abrazív gyártási folyamat során kapott felületek osztályozása, matematikai és tribológiai jellemzése. 3. Becslési eljárások kifejlesztése. Mechanikai és felületi jellemzők alapján megfelelő felületek szimulációja. 4. Profilogramok mérése, feldolgozása és szemléltetése.

_________________________________________________________________________________________ 82


Robusztus becslések és tulajdonságaik Témavezető: Fegyverneki Sándor A kutatási téma leírása: A mérési adatok esetében gyakori a többitől eltérő kiugró érték, amely származhat hibából vagy valós mérésből. További probléma az adatokra rakódó állandó jellegű szennyeződés. Felhasználói és kutatási szempontból is fontos olyan módszerek kifejlesztése, illetve továbbfejlesztése, amely lehetővé teszi egyrészt az ún. kiugró értékek vagy szennyeződések kiszűrését vagy kezelését. Fontos különböző eloszlástípusok esetén a megfelelő paraméterbecslések kifejlesztése, a becslések numerikus meghatározása, illetve tulajdonságaik megadása. Különösen fontos mindez véletlen vektorokra, illetve olyan esetben, amikor nem tételezhetjük fel az adatok (a minta) függetlenségét. Speciális esetként a háromparaméteres Weibull-eloszláscsalád, a Gamma-eloszláscsalád és a Student-eloszláscsalád (szabadsági fok nemcsak egész szám lehet) paramétereinek becslése (a megfelelő numerikus eljárások kifejlesztése). Továbbá a Student-eloszláscsalád többdimenziós változatának paraméterbecslései. Kutatási célok: 1. A robusztus becslések elméletének áttekintése, a felhasznált numerikus algoritmusokkal együtt. 2. A felsorolt eloszláscsaládok esetében a becslések kifejlesztése, a becslések tulajdonságainak vizsgálata. Szimulációs technikák kifejlesztése a robusztusság bemutatására.

_________________________________________________________________________________________ 83


Egészértékű programozási feladatok megoldása korlátos értékhalmazon az ABS módszerosztályban Témavezető: Fodor Szabina, egyetemi docens, PhD A kutatási téma leírása: Gyakorlati alkalmazások területén gyakran előfordulnak egészértékű, illetve korlátos értékkészletű; speciálisan bináris változójú operációkutatási feladatok. Míg ezen feladatok folytonos megoldására gyakran ismert polinomiális algoritmus, addig az egészértékű változatok általában NP-nehéz feladatok. Így fontos, hogy a gyakorlatban előkerülő konkrét feladatok esetleges speciális struktúráját kihasználjuk. Az ABS egy általános algoritmusosztály, amely lineáris és nemlineáris egyenletrendszerek, illetve optimalizációs problémák megoldására szolgál [1]. Az ABS módszerosztály egyik legfőbb alaptulajdonsága, hogy a benne realizált algoritmusok jól párhuzamosíthatók [6]. Az ABS alapú algoritmusok alkalmasak lineáris diofantoszi egyenletrendszerek megoldására [3],[4] is. Az utóbbi időben a kutatások arra irányultak, hogy az ABS módszerosztályt integer LP (ILP), illetve mixed integer LP (MILP) problémák megoldására is használják [2], [5]. Kutatási célok: A doktori kutatási projekt keretében a jelöltnek meg kell ismernie a speciális struktúrájú egészértékű problémák elméletét, elemezni a már meglévő megoldó algoritmusokat és egy ABS alapú algoritmust kidolgozni a problémák megoldására, majd ezt számítógépen hatékonyan implementálnia. Célként nagyméretű, a gyakorlati életben előforduló feladatok hatékony megoldását tekintjük. Irodalom: [1] J. Abaffy and E. Spedicato, ABS Projections Algorithms: Mathematicall Techniques for Linear and Nonlinear Algebraic Equations, Ellis Horwood Ltd, Chichester, England, 1989. [2] J. Abaffy and S. Fodor, “Solving integer and mixed integer linear problems with ABS method,” Acta Polytechnica Hungarica, 2013. [3] H. Esmaeili, N. Mahdavi-Amiri and E. Spedicato, “A class of ABS algorithms for Diophantine linear systems,” Numerische Mathematik, vol. 90, no. 1, pp. 101-115. [4] S. Fodor, “Symmetric and non-symmetric ABS methods for solving Diophantine systems of equations,” Annals of Operations Research, vol. 103, pp. 291-314. [5] M. F. Zou and Z. Q. Xia, “ABS algorithms for Diophantine linear equations and integer LP problems,” Journal of Applied Mathematics and Computing, vol. 17, no. 12, 2005, pp. 93-107. [6] L. Zhang, X. Zunquan and F. Enmin, Introduction to ABS methods in Optimization. Dalian University of Technology Press, 1998.

_________________________________________________________________________________________ 84


Nagyméretű lineáris egyenletrendszerek megoldó algoritmusai Témavezető: Hegedűs Csaba A kutatási téma leírása: Nagy lineáris egyenletrendszerek megoldásakor gyakori probléma, hogy a rendszer kondiciószáma igen nagy, ami gyakorlatilag lehetetlenné teszi a gyors konvergenciát, némely esetben a kívánt pontosságú megoldás megtalálását is. Az egyik megoldási módszer ilyenkor a prekondicionálás. Ennek hátránya, hogy minden mátrix-típus esetén más és más mödszert kell kidolgozni. A konvergencia gyakran néhány nagyon kicsi sajátérték vagy szinguláris érték miatt lassú. A konjugált irány módszerek lehet_séget adnak arra, hogy a kis sajáértékekhez tartozó sajátvektorok alterében a megoldást külön elkészítsük. Az itt készített kezd_vektorral indulva ezután konjugált irány módszerek alkalmazásával olyan konvergencia sebességet érhetünk el, mintha a kis sajátértékek nem volnának. A téma ilyen algoritmusok kidolgozása és vizsgálata.

_________________________________________________________________________________________ 85


Törtrendű diffúziós feladatok numerikus megoldása több dimenzióban Témavezető: Izsák Ferenc A kutatási téma leírása: A természettudományokban több jelenség kapcsán is megfigyelték, hogy bizonyos anyagok koncentrációjának változása a várt diffúzív dinamika helyett ettől eltér, szuper-, illetve szubdiffúzív. Az ilyen jelenségek modellje egy olyan parciális differenciálegyenlet, ahol a térbeli differenciáloperátor törtrendű. Habár az utóbbi évtizedben többféle numerikus módszert is kidolgoztak ezen feladatok megoldásának numerikus közelítésére, több részlet további fejlesztésre szorul. Kutatási célok: Több dimenziós feladatok esetén kellene olyan közelítő módszereket kidolgozni, amelyek a peremfeltételeket jól modellezik, és konvergenciájuk bizonyítható. Érdemes lenne megvizsgálni, hogy egy-egy ilyen módszer gyorsítható-e például ADI típusúvá történő átírással, speciális lineáris megoldó módszer választásával. Irodalom: [1] M. Gunzburger, R. Lehoucq and K. Zhou, “Analysis and approximation of nonlocal diffusion problems with volume constraints,” SIAM Review, vol. 54, 2012, pp. 667696. [2] M.M. Meerschaert and C. Tadjeran, “Finite difference approximations for fractional advection-dispersion flow equations,” Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 172, no. 1, 2004, pp. 65-77.

_________________________________________________________________________________________ 86


Optimalizációs algoritmusok paramétereinek automatikus beállítása Témavezető: Maros István A kutatási téma leírása: Az optimalizációs algoritmusok számítógépes implementációinak működését számos paraméter vezérli. Ezek helyes beállításán nagymértékben múlik a megoldás megbízhatósága és hatékonysága. Sajnos, a helyes paraméter értékek többnyire feladat, illetve feladatcsaládfüggőek. A paraméterek egy része numerikus, más részük stratégiai. Az lenne az ideális, ha a megoldandó feladat elemzése alapján be tudnánk állítani a paraméterek legkedvezőbb értékét. Azonban még ez is kevés, hiszen bizonyíték van arra, hogy a helyes (optimális) értékek a megoldás során változnak. Átfogó vizsgálat ezen a területen még nem történt. Kutatási célok: 1. Néhány kiválasztott algoritmus (pl. szimplex a lineáris programozás, branch and bound a kevert egészértékű feladatok megoldására) esetére az elővizsgálatban rejlő lehetőségek felderítése. 2. Vizsgálatok az algoritmusok menetközbeni „hangolására”. Irodalom: [1] I. Maros and G. Mitra, “Investigating the Sparse Simplex Algorithm on a Distributed Memory Multiprocessor,” Parallel Computing, vol. 26, no. 1, 2000, pp. 151-170. Nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: University of Edinburgh, Skócia, Egyesült Királyság, Imperial College, London, Egyesült Királyság.

_________________________________________________________________________________________ 87


M.2. Számítási intelligencia A bizonytalanság kezelése műszaki problémákban Témavezető: Fodor János A kutatási téma leírása: A valódi mérnöki alkalmazások komplexitásának egyik fő oka az, hogy a rendelkezésre álló információ bizonytalansággal terhelt. A bizonytalanság különböző formában létezik, és nem feltétlenül kapcsolódik a véletlen (és így a valószínűség) fogalmához. A vizsgálatok során figyelembe kell venni a bizonytalanság okait (pl. hiányzó, túl sok, egymásnak ellentmondó, pontatlan, kétértelmű, félreérthető információ), a rendelkezésre álló információ típusát (pl. numerikus, intervallum, nyelvi, szimbolikus), valamint az ezek feldolgozására alkalmas eljárást. A bizonytalanság modellezése függ a kontextustól. A vizsgált jelenségnek, a bizonytalanságot kezelő módszernek konzisztensnek kell lennie a rendelkezésre álló információ mennyiségével és minőségével. Kutatási célok: A legfontosabb bizonytalanságkezelő eljárások áttekintése és összehasonlító elemzése. Egy alkalmas eljárás módszertani és tartalmi továbbfejlesztése adott műszaki probléma megoldására. Irodalom: [1] D. Li and Y. Du, Artificial Intelligence with Uncertainty. Chapman & Hall, 2008. [2] Gy. Bárdossy and J. Fodor, Evaluations of Uncertainties and Risks in Geology. Springer, 2004. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Didier Dubois (Institut de Recherche en Informatique de Toulouse, France); Bernard De Baets (Ghent University, Belgium.

_________________________________________________________________________________________ 88


A fuzzy logikai operátorok összehasonlító elemzése az alkalmazások szempontjából Témavezető: Fodor János A kutatási téma leírása: A fuzzy logika bármilyen alkalmazása során az első – elkerülhetetlen és egyúttal kulcsfontosságú – lépés a logikai operátorok (negáció, konjunkció, diszjunkció, implikáció) alkalmas megválasztása. Az elméleti axiómákat kielégítő operátorok a gyakorlati alkalmazók szempontjából túlságosan tág lehetőséget jelentenek, számukra egyértelműbb válaszok szükségesek. Egy-egy operátorosztály vonzó elméleti tulajdonságai ugyanakkor nem feltétlenül garantálják annak sikeres alkalmazását egy adott problémában. Kutatási célok: A legfontosabb konzisztens operátorosztályok áttekintése és összehasonlító elemzése. Gyakorlati szempontból fontos kiválasztási kritériumok meghatározása. A kiválasztott operátorok tesztelése, az eredmények összehasonlítása. Irodalom: [1] J. Fodor and M. Roubens, Fuzzy Preference Modelling and Multicriteria Decision Support, Kluwer, 1994. [2] E. P. Klement, R. Mesiar and E. Pap, Triangular Norms. Kluwer, 2000. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Erich Peter Klement (Johannes Kepler University, Linz, Austria); Radko Mesiar (Slovak University of Technology, Bratislava, Slovakia); Endre Pap (University of Novi Sad, Serbia); Dombi József (Szegedi Tudományegyetem).

_________________________________________________________________________________________ 89


Fuzzy optimalizálás Témavezető: Fullér Róbert A kutatási téma leírása: Fuzzy optimalizálás alatt a fuzzy paraméterekkel rendelkező optimalizálási problémákat értjük. Be lehet látni, hogy egy általában nemkorekt felállítású lineáris programozási feladat esetén a valós együtthatók kicserélése szimmetrikus háromszög alakú fuzzy számokra a feladatot korrekt felállításuvá teszi. Ez igaz az Ax=b egyenletrendszerre is, azaz a fuzzy kiterjesztés az nem más, mint az eredeti feladat egy regularizációja. Kutatási célok: A feladat annak a vizsgálata, hogy a fuzzy kiterjesztés milyen esetekben jelenti az eredeti feladat regularizációját.

_________________________________________________________________________________________ 90


Intelligens döntési modellek Témavezetők: Fodor János, Fullér Róbert A kutatási téma leírása: A számítási intelligens módszerek egyre jelentősebb szerepet játszanak a műszaki rendszerek létrehozásában, működtetésében. Az utóbbi évtizedekben olyan számítástechnikai modellek és technikák születtek, amelyekkel a megnövekedett bonyolultsági rendszerek mérnöki szempontból kezelhetőek. A fuzzy elmélet jelentős szerepet játszik e feladatok műszaki megoldásaiban. A bizonytalan, pontatlan információk aggregációja számtalan intelligens rendszerek fejlesztésével kapcsolatos alkalmazási területen megjelenik (neurális hálózatok, többkritériumú döntéstámogató rendszerek, stb.). Az Ordered Weighted Averaging (OWA) operátorokat Ronald R. Yager vezette be a kritériumok aggregálására a többkritériumú döntési problémákban. Az OWA operátorok jól alkalmazhatóak olyan kiválasztásos problémákban, ahol több jelölt közül és több szakértő gyakran egymásnak ellentmondó véleménye alapján kell kiválasztani a kritériumoknak leginkább eleget tévő alternatívát, úgy, hogy természetesen nem létezik matematikai értelemben vett egyetlen legjobb megoldás. A döntésben szubjektív tényezők is szerepelnek. A megfelelő aggregációs operátor kiválasztása nem egyszerű feladat, mivel először meg kell határozni a kompenzáció mértékét, azaz azt, hogy egy kritérium gyengébb teljesítése mennyiben ellensúlyozható más kritériumok jobb teljesítésével. A legfontosabb aggregáló operátorok a t-normák (metszet), a t-konormák (unió), és az átlagoló operátorok. Az unió magas kimeneti értéket ad minden olyan esetben, amikor valamelyik elégedettségi fokot jelző bemeneti érték magas, ezzel szemben a metszet csak abban az esetben ad magas kimeneti értéket, ha minden bemenő érték magas. Az átlagoló operátor rendelkezik azzal a tulajdonsággal, hogy egy magasabb elégedettségi fokú kritérium kompenzálni tudja egy másik kritérium alacsony elégedettségi fokát. Célunk, hogy megvizsgáljuk, - hogyan hozzunk döntést erős bizonytalanság esetén - hogyan válasszuk ki a megfelelő aggregációs operátort olyan döntési folyamatok esetén, ahol a kiegyenlítődés megengedett - hogyan modellezzük a döntéshozó preferenciáit fuzzy halmazokkal. Kutatási célok: A doktori téma keretében egyrészt olyan fejlesztéseket kell végezni, melyeknek célja e korszerű matematikai modellre épülő, döntés-előkészítő módszerek és eljárások kidolgozása, döntési modellek létrehozása (kompenzáció mértékének meghatározása, projektek rangsorolása, az alternatívák szempontok szerinti értékelési mechanizmusának kidolgozása, szempontsúlyok meghatározása a többszempontú döntési feladatokban, valós döntési problémák modellezése és hasznossági függvények konstrukciója az alternatívák szempontok szerinti értékelésére).

_________________________________________________________________________________________ 91


OWA operátorok a döntéstámogatásban Témavezető: Fullér Róbert A kutatási téma leírása: Az Ordered Weighted Averaging (OWA) operátokat Ronald R. Yager vezette be az olyan aggregálási problémák kezelésére, ahol a kritériumok közel azonos fontosságuak. A megfelelő aggregációs operátor kiválasztása nem egyszerű feladat, mivel először meg kell határozni a kompenzáció mértékét, azaz azt, hogy egy kritérium gyengébb teljesítése mennyire ellensúlyozható más kritériumok jobb teljesítésével. Kutatási célok: A feladat olyan OWA operátor meghatározása, amelyeknek a kompenzációs szintje adott és a lehető legjobban figyelembe veszi a részteljesítményeket.

_________________________________________________________________________________________ 92


Intelligens innovatív döntéstámogató rendszerek alkalmazási lehetőségei épületek energiatudatos tervezésénél Témavezető: Krómer István A kutatási téma leírása: Az épületek tervezésének első fázisában a lehetséges változatok hatékony energetikai értékelése nem megoldott, informatikai eszközök használatával azonban lényegesen elősegíthető az optimális megoldások megtalálása. Egy összetett tervezési model, amely a tervezési paraméterekben és a műszaki feltételekben a fuzz logikára, a fogyasztói magatartást illetően pedig a neurális hálók alkalmazására épül a jelenleg használt átlagos fogyasztói modelnél pontosabb eredményeket adna a tervezett épületek várható energia fogyasztásáról. Kutatási célok: A kutatás célja olyan döntéstámogató rendszer létrehozása, amellyel már a tervezés során megbízható adatokat nyerhetünk az alkalmazandó megoldási lehetőségek kiválasztásához. Irodalom: [1] D. Kolokotsa, “Artificial Intelligence in Buildings: A review on the application of fuzzy logic.” Advances in Building Energy Research, vol. 1, issue 1, 2007. [2] C. Diakaki et al., “A multi-objective decision model for the improvement of energy efficiency in buildings.” Energy, vol. 35, 2010.

_________________________________________________________________________________________ 93


Sztochasztikus modellezési módszerek rendszerszintű energiahatékonyság növelési potenciál vizsgálatára Témavezető: Krómer István A kutatási téma leírása: A fejlett energetikai technológiák rendszerszintű elemzése számos bizonytalansági tényező megfelelő kezelését igényli. Ilyen tényezők lehetnek a várható teljesítmény jellemzők, kibocsájtások, várható költségek stb. A megoldáshoz megfelelő sztochasztikus modellezési módszerek alkalmazásával juthatunk el. Kutatási célok: 1. A vizsgált rendszerekhez illeszkedő modellek bemutatása, összehasonlító elemzése. 2. Érzékenységi vizsgálatok a hatékonyság növelési potenciált meghatározó alapvető paraméterek kiválasztására.

_________________________________________________________________________________________ 94


Aggregation functions Témavezető: Pap Endre A kutatási téma leírása: Aggregation functions (modeling the process of combining and merging several, most often numerical, values into a single one) play an important role in many problems related to the fusion of information. More generally, aggregation functions are widely used in pure mathematics (e.g., functional equations, theory of means and averages, measure and integration theory), applied mathematics (e.g., probability, statistics, decision mathematics), computer and engineering sciences (e.g., artificial intelligence, operations research, information theory, engineering design, pattern recognition and image analysis, data fusion, automated reasoning), economics and finance (e.g., game theory, voting theory, decision making), social sciences (e.g., representational measurement, mathematical psychology). Kutatási célok: Mathematical analysis of aggregation functions, able to answer to both mathematical and practical concerns. Investigating the difficult problem of choosing the right aggregation function for a given application. Irodalom: [1] M. Grabisch et al., Aggregation Functions. Cambridge University Press. [2] E.P. Klement, R. Mesiar and E. Pap, “Triangular Norms,” Trends in Logics, vol. 8, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht/Boston/London, 2000. [3] G. Beliakov, A. Pradera and T. Calvo, Aggregation Functions: A Guide for Practitioners, Studies in Fuziness and Soft Computing. Springer, Berlin, 2007. [4] E. Pap, “Null-Additive Set Functions, Kluwer Academic Publishers,” Mathematics and Its Applications, vol. 337, Dordrecht/Boston/London, 1995.

_________________________________________________________________________________________ 95


Összefüggés elemzése többértékű logikai operátorok segítségével Témavezető: Dombi József A kutatási téma leírása: Az adatbányászat egyik legfontosabb célkitűzése az összefüggések feltárása: statisztikai módszerek alap algoritmusa a korrelációszámítás. Diszkrét kategóriák esetén azonban ez az eljárás nem használható és más indikátorok bevezetésére van szükség. Jelentős probléma, hogy az adatbányászati feladatok hatalmas adatbázisokat tartalmaznak és csak nagyon egyszerű műveletek elvégzése megengedett. A folytonos logika Frank operátora eleget tesz a mérték azonosságának és felhasználásával lehetőség van újszerű összefüggés vizsgálatok elvégzésére. Ebben az esetben a számítási igény minimális és alapvető diszkrét kategóriák elemzését teszi lehetővé. Kutatási célok: 1. Összefüggés elemzések áttekintő feltérképezése. 2. Frank operátor tulajdonságainak vizsgálata. 3. Gyakoriságok és az operátor paraméterének illesztése. 4. Az eredmények összekombinálása a klasszikus eljárásokkal. 5. Vizuális megjelenítés kidolgozása. 6. Többszörös összefüggések vizsgálata. Irodalom: [1] E. P. Klement, R. Mesiar and E. Pap, Triangular norms. [2] M. J. Frank, On the simultaneous associativity.

_________________________________________________________________________________________ 96


Robot irányítás Voronoi diagramon alapuló approximáció alapján Témavezető: Dombi József A kutatási téma leírása: A fuzzy rendszerek legsikeresebb alkalmazása a fuzzy irányítás. A különböző megoldások közös vonása, hogy folytonos logika segítségével írják le a feltételt és a halmazhoz tartozási függvények egydimenziósak. Alapvető probléma, hogy a változók száma (m) és az alkalmazott kategóriák száma (n) szerint nm szabályra lenne szükség, aminek a megadása nem kivitelezhető, ezért az eljárások a hiányos szabályrendszerek kezelésére irányulnak. A szabályrendszer konstruálása azonban ha minta (tipikus) példák alapján konstruáljuk, akkor a Voronoi diagram meghatározza a szabály érvényességi területét, ekkor azonban az egydimenziós halmazhoz tartozási függvényt a felfújó eljárás helyettesíti. Így a szabályhalmaz korlátos maradhat. Az eljárás approximációs ereje határozza meg annak jóságát. Kutatási célok: 1. A fuzzy control klasszikus eljárásainak vizsgálata, implementálása. 2. A Voronai diagram hipersík egyenleteinek hatékony számítása. 3. A felfújó eljárás alkalmazása. 4. Approximáció hatékonyságának vizsgálata. 5. Gyakorlati alkalmazás és tesztek végzése. Irodalom: [1] H. T. Nguyen and M. Sugeno, Fuzzy systems, Modeling and Control. Kluwer Academic Pub., 1998.

_________________________________________________________________________________________ 97


Perception based time series analysis and knowledge discovery in time series data bases Prof. Dr. Ildar Batyrshin Description of the topic: Time series data bases appear in various application areas such as economics, finance, pattern recognition, petroleum industry, social sciences, meteorology etc. Time series data mining, similarity search in time series data bases, dimensionality reduction, linguistic summarization, time series visualization etc are topics attracting attention of many researchers during last years. Recently linguistic perception based approach to time series analysis and data mining have been launched that relates linguistic information with the methods of time series analysis and knowledge discovery. Aim of the research: Research and development of the methods and areas of application of perception based fuzzy and linguistic information related with temporal and spatial data used in description of dynamic systems. Literature (optional): [1] Batyrshin I., Kacprzyk J., Sheremetov L., Zadeh L.A. (eds.). Perception-based Data Mining and Decision Making in Economics and Finance. Series: Studies in Computational Intelligence, Vol. 36. 2007, Springer. ISBN: 978-3-540-36244-9.

_________________________________________________________________________________________ 98


Bizonytalansággal terhelt folyamatok modellezése fuzzy differenciálegyenletekkel Témavezetők: Bede Barnabás, Imre J. Rudas A kutatási téma leírása: Egy folyamat leírása és modellezése a matematikai analízis keretein belül (közönséges vagy parciális) differenciálegyenletek segítségével történik. Gyakran előfordul azonban hogy a modell amelyet hozzárendelünk egy folyamathoz bizonytalansággal terhelt, és gyakran ez a bizonytalanság nem statisztikai hanem inkább fuzzy jellegű. Például némely alkalmazásban az adatok amelyekre hagyatkozunk csak közvetve, becslés alapján ismertek, vagy magában a modellben vannak ismeretlen tényezők. Ilyen esetben egy valósághű modellnek, fuzzy tagokat kell figyelembe vennie egy adott differenciálegyenletben. Ezek a modellek ezért fuzzy differenciálegyenletek lesznek. Ezek tanulmányozására sok matematikai módszer lett kifejlesztve, de még sok megoldatlan kérdés van mind elméleti mind pedig gyakorlati szempontból. Gyakorlati alkalmazások amelyekre a fuzzy differenciálegyenletek valósághű modellt adhatnak előfordulnak mérnöki alkalmazásokban, biológiai és gazdasági folyamatokban. Kutatási célok: A legfontosabb kutatási cél a fuzzy (közönséges vagy parciális) differenciálegyenletek tanulmányozása elméleti szempontból. A második fontos cél, a fuzzy differenciálegyenletek gyakorlati alkalmazhatóságának bizonyítása mérnöki, biológiai és gazdasági alkalmazásokban. Mint mérnöki alkalmazás a súrlódás modellezését szeretnénk megemlíteni, mint biológiai alkalmazás az SIR fuzzy modelleket szeretnénk kifejleszteni járványok modellezésére, míg a közgazdaságban a Black-Scholes fuzzy modellek tanulmányozását tűzzük ki célul. Irodalom: [1] B. Bede, Mathematics of fuzzy sets and fuzzy logic. Springer 2013. [2] B. Bede, I.J. Rudas and A.L. Bencsik, “First order linear fuzzy differential equations under generalized differentiability,” Information Sciences, vol. 177, 2007, pp. 16481662.

_________________________________________________________________________________________ 99


Knowledge Extraction, Representation and Management by means of Intelligent Techniques Témavezető: Bernard De Baets A kutatási téma leírása: KERMIT (acronym for Knowledge Extraction, Representation and Management by means of Intelligent Techniques) is a young interdisciplinary team of engineers, complemented by a couple of mathematicians and computer scientists, initiated by Bernard De Baets in 2000. KERMIT draws upon intelligent techniques resulting from the cross-fertilization between the fields of computational intelligence and operations research. The main focus is on mathematical and computational aspects of relational structures as knowledge instruments, with emphasis on the fields of fuzzy set theory and machine learning. Particular attention goes to the modelling of imprecision and uncertainty. KERMIT serves as an attraction pole for applications in the applied biological sciences, and serves colleagues in hydrology, ecology, environmental modeling, integrated water management, geographical information systems, forest management, metabolic engineering, soil science, bacterial taxonomy, bioinformatics, genome analysis, systems biology, sensor networks, etc. KERMIT has its own blade-server computing infrastructure. Good programming skills are indispensable. At present, more than 30 researchers are involved in the activities of KERMIT. Undertaking a PhD at KERMIT is therefore also a social experience. Due to the many contacts KERMIT has, it also gives access to various international networks. Depending on the background of the candidate, various directions and topics are possible, ranging from more mathematical subjects, computational/algorithmic issues to dedicated applications in the applied biological sciences. Personal proposals are welcome as well. Priority topics at present: -

Bio-inspired optimization algorithms Cellular automata and coupled-map lattices Large-scale bacterial identification methods Evolutionary population dynamics Equation discovery using genetic programming Intelligent sensor networks Machine learning for structured outputs Pairwise preference models Stochastic dominance

Kutatási célok: To deliver an original and innovative piece of work that can compete with the best in the world, exemplified by publications in high-impact journals.

________________________________________________________________________________________ 100


Computational Intelligence and its Applications Témavezető: Kaoru Hirota A kutatási téma leírása: Computational Intelligence covers Fuzzy Logic, Newral Networks, AI (Artifical Intellignece), GA (Genetic Algorithms)/EC (Evolutionary Computation), Chaos, and Fractal. Its application areas are Image Understanding, Intelligence Control, Robotics, Multimedia Information Retrieval, Scheduling, and Finance Engineering. Kutatási célok: To study how to use human intelligence in computer applications through Computational Intelligence technology. Irodalom: [1] K. Hirota, A. Bargiela and H. Takahashi, Introduction to FAN in CI. Japan Society for Fuzzy Theory and Intelligent Informatics, 2005. [2] Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Fuji Techno Press bi-monthly published since 1997.

________________________________________________________________________________________ 101


Knowledge Management of Computerized Knowledge Processing Témavezető: Jozef Kelemen A kutatási téma leírása: The topic focuses to the study of knowledge from perspectives of the knowledge processing using as it is usual in the field of artificial intelligence (representation, inference, expressing uncertainties, etc.) in order to use the computerized knowledge store and processing in the field of knowledge management in organizations. The starting scheme ids the situation, in which an organization uses different knowledge-based systems an is faced with the appeal to increase the effectivity of use of these systems, so to manage the isolated knowledge sources by integrating them into one distributed knowledge system, for instance. Different application/organizatrion area require usually different solutions/architectures in order to meet the basic goal of the more effective knowledge management. Kutatási célok: Provide well-defined (perhaps partially tested) proposals for knowledge management strategies and architectures which make possible the multilateral use of computer-based knowledge sources in the given type of institution or enterprise. Irodalom: [1] M. W. McElroy, The New Knowledge Management, Elsevier, Amsterdam, 2003. [2] G. Schreiber et al., Knowledge Engineering and Management, The MIT Press, Cambridge, MA, 2000. [3] D. Foray, The Economics of Knowledge, The MIT Press, Cambridge, MA, 2004.

________________________________________________________________________________________ 102


Lipschitz Triangular Norms Témavezető: Erich Peter Klement A kutatási téma leírása: This problem was posed by R. Mesiar in [1]: Characterize all t-norms which are 1-Lipschitz (or, generally, k-Lipschitz with k ≥ 1) with respect to the Lp-norm for p ∈]1,∞[. Observe that in the case p = 1, the 1-Lipschitz property of an Archimedean t-norm is equivalent to the convexity of its additive generator, see references [23] and [17, 26] in [1]. Conjecture: An Archimedean t-norm T is 1-Lipschitz with respect to the Lp-norm if and only if each of its additive generators is a p-power of a convex function. Kutatási célok: 1-Lipschitz t-norms (w.r.t. the Euclidean metric) are copulas, so this research will help to understand better the relationship between t-norms and copulas. Also, 1-Lipschitz operations „control” the output operation, a fact extremely important in applications. Irodalom: [1] E. P. Klement and R. Mesiar, Open problems posed at the 8th International Conference on Fuzzy Set Theory and Applications, FSTA 2006, Liptovský Ján, Slovakia, Kybernetika, Prague, vol. 42, pp. 225–235., 2006.

________________________________________________________________________________________ 103


Development of New Cerebellar Model Neural Networks Prof. Chih-Min Lin A kutatási téma leírása: Based on biological prototype of human brain and improved understanding of the functionality of the neurons and the pattern of their interconnections in the brain, a theoretical model used to explain the information-processing characteristics of the cerebellum was developed independently by Marr (1969) and Albus (1971). Cerebellar model neural network (CMNN) or called as cerebellar model articulation controller (CMAC) was first proposed by Albus in 1974. CMNN is a learning structure that imitates the organization and functionality of the cerebellum of the human brain. That model revealed the structure and functionality of the various cells and fibers in the cerebellum. The core of CMNN is an associative memory which has the ability to approach complex nonlinear functions. CMNN takes advantage of the input-redundancy by using distributed storage and can learn nonlinear functions extremely quickly due to the on-line adjustment of its system parameters. CMNN is classified as a nonfully connected perceptron-like associative memory network with overlapping receptivefields. It has good generalization capability and fast learning property and is suitable for a lot of applications. This research will develop some new CMNNs and apply them to different applications such as control, signal processing, and image classification. Kutatási célok: This research will develop some new CMNN-based adaptive learning systems. In these systems, the on-line parameter training methodologies, using the Lyapunov theorem, are proposed to guarantee the stability and convergence of these systems. Moreover, the applications of these systems in nonlinear systems control, biped robot control, signal processing of communication system, and computer-aided diagnosis of breast nodules will be developed.

104


Learning system with deep architectures Prof. Dr. Bogdan M. Wilamowski A kutatási téma leírása: Hybrid systems are powerful systems from the point of view of knowledge engineering and cognitive science. Neural processing supports for instance learning, robustness and graded plausible interpretation, while symbolic fuzzy processing has advantages e.g. for easy understanding, simple representation and efficientencoding in smaller domains. In this project existing classes of hybrid neural and fuzzy techniques should be analyzed and new dynamic principles and methodologies should be developed in order to advance the theory and algorithms for hybrid neuro/fuzzy development. Kutatási célok: One particularly new approach is based on the theory of neural preference classes which can be interpreted as neural network preferences or fuzzy symbolic preferences. This approach could be examined and further developed, for instance in the scenario of building a natural language semantic spatial system based on recurrent networks and symbolic fuzzy transducers. This semantic system should learn to gain a spatial understanding automatically. Irodalom: [1] D. Hunter et al., “Selection of Proper Neural Network Sizes and Architectures - A Comparative Study," IEEE Trans. on Industrial Informatics, vol. 8, no. 2, pp. 228 - 240 , Apr 2012.

105


M.3. Irányításelmélet Optimális irányítás Carnot-csoportokon Témavezető: Nagy Péter A kutatási téma leírása: A tranzitív szimmetria csoporttal rendelkező nem-holonom mechanikai rendszerek optimális irányítási feladatait jól lehet modellezni az úgynevezett Carnot-csoportok balinváriáns szubRiemann-féle geometriájának vizsgálatával. A Carnot-csoport a legegyszerűbb esete a Heisenberg-csoport, amely kétlépcsős nilpotens Lie-csoport 1-dimensziós centrummal, feltéve, hogy a kitüntetett balinvariáns disztribúciót meghatározó altér nem tartalmazza a centrumot. Ezekben a nem-holonom geometriákban a geodetikusok írják le az optimális trajektóriákat. A kitüntetett balinvariáns disztribúciót érintő geodetikusok szerkezete jól ismert a Riemann-féle nilsokaságok elméletében, azonban az általános esetben az optimális trajektóriákról keveset tudunk, ezért ezzel kapcsolatban sok nyitott és érdekes feladat fogalmazható meg. Kutatási célok: A tervezett kutatásban klasszikus csoportok szub-Riemann terének geodetikusait és izometria csoportjait kívánjuk vizsgálni komputeralgebrai eszközök alkalmazásával.

106


Új SVD- és fixpont transzformáció- alapú adaptív szabályozási eljárások összehasonlítása a klasszikus modell-alapú módszerekkel nemlineáris paradigmák példáján Témavezető: Rudas Imre A kutatási téma leírása: A klasszikus adaptív szabályozási eljárások mint pl. az „Adaptív inverz dinamika”, „Adaptív Slotine-Li robot szabályozás” vagy a „Globális linearizálás” olyan modell-alapú eljárások, amelyek a rendelkezésre álló analitikus modellek bizonyos finom részleteit is kihasználják, és feltételezik, hogy a rendszert kívülről érő, illetve az annak komponensei közt megjelenő dinamikai kölcsönhatások ismertek. A gyakorlatban ezek az információk általában nem állnak rendelkezésre a maguk teljes egészében (pl. csak bizonyos „domináló” részrendszerekről van modellünk), emellett pontatlanok, és a nem ismert külső kölcsönhatások sem zárhatók ki, amelyek a szabályozás felé a szabályozott rendszer „modelltől eltérő” viselkedésében manifesztálódnak. A klasszikus módszerek szempontjából ez általában nehézségeket jelent, míg az új megközelítés célja e nehézségek kiküszöbölése s egyúttal a számítási komplexitás redukálása. Kutatási célok: 1. Az ismertebb eljárások áttekintése, alkalmas paradigmák számítógépes programokban való szimulálása és számítási eredmények felhalmozása. 2. Az újabb eljárások implementálása és működésének összehasonlító vizsgálata ugyanezen paradigmákon, javaslatok az új módszerek továbbfejlesztésére a vizsgálati eredmények alapján.

107


Új SVD- és fixpont transzformáció- alapú adaptív szabályozási eljárások összehasonlítása a klasszikus „Soft Computing” alapú módszerekkel nemlineáris paradigmák példáján Témavezető: Rudas Imre A kutatási téma leírása: A klasszikus „Soft Computing” alapú megközelítések olyan modell-alapú eljárásoknak tekinthetők, amelyek vagy csak az irányítandó rendszert, vagy a szabályozási feladat egészét „modellezik”, de ezek a modellek nem „analitikus” jellegűek, hanem univerzális közelítő struktúrákon alapulnak. Ezek előnye az önálló tanulás lehetősége, illetve a közönséges emberi nyelven kifejezhető ismeretek modellbe való könnyű beépítésének lehetősége, hátránya viszont a „rossz skálázhatóság” vagy „a dimenzionalitás átka”, azaz az a körülmény, hogy a rendszer szabadsági fokainak növekedésével a szükséges univerzális közelítő struktúrák mérete nem polinomiális mértékben növekszik. A javasolt új megközelítések a „tradicionális soft computing” e nehézségeit kívánják eliminálni.. Kutatási célok: 1. Az ismertebb eljárások áttekintése, alkalmas paradigmák számítógépes programokban való szimulálása és számítási eredmények felhalmozása. 2. Az újabb eljárások implementálása és működésének összehasonlító vizsgálata ugyanezen paradigmákon, javaslatok az új módszerek továbbfejlesztésére a vizsgálati eredmények alapján.

108


Absztrakt Lie csoportok algebrai alkalmazásán alapuló adaptív szabályozási technikák kombinálása Robusztus Fixpont Transzformáción alapuló módszerrel Témavezető: Tar József A kutatási téma leírása: A „temporális, szituáció-függő” rendszermodellezés céljaira kezdeti eredményeket értünk el különböző absztrakt Lie csoportok alkalmazásával, melyekben „rendszeridentifikáció” címen minden egyes szabályozási ciklusban egy speciális mátrixszal történő szorzást alkalmaztunk, a modell használatát pedig ezen speciális mátrixok igen csekély műveleti igénnyel invertálható mátrixainak használata jelentette. Sima rendszerek szabályozására továbbá jól beváltak az egy szabályozó-paraméter hangolásával stabilizálható „Robusztus Fixpont Transzformáción (RFPT)” alapuló módszerek, amelyek alkalmasnak bizonyultak arra, hogy a szabályozóban felhasznált közelítő rendszermodellekből származtatott szabályozó jeleket egyszerű, geometriailag jól interpretált módon tovább pontosítsák. Kutatási célok: 1. A cél e kétféle módszer egyesítése olyan rendszerek szabályozására, amelyek modelljéről csak nagyon kevés és megbízhatatlan ismeretünk van. 2. Az identifikációs algoritmus kezdeti nagy visszacsatoló jelének mérséklésére korlátozó eljárások bevezetése.

109


Nemlineáris rendszerek új, geometriai szemléletű adaptív szabályozása törtrendű deriváltak felhasználásával Témavezető: Tar József A kutatási téma leírása: A OE-n a közelmúltban kifejlesztett geometriai elvű adaptív szabályozás különböző változatai a fizikai rendszerek különböző, fenomenológiai értelemben megfelelő gerjesztéseire adott válaszainak megfigyelésén alapulnak. A válaszok a vizsgált rendszerek fizikai természetétől függően különböző rendű deriváltak lehetnek, ami e megközelítés zajérzékenységét okozhatja. Míg a legtöbb „idealizált”, azaz minden részrendszerére vonatkozóan teljesnek gondolt modellel leírt klasszikus fizikai rendszer állapotfejlődési egyenletei általában a fizikai állapot egész rendű deriváltjaira vonatkozó differenciálegyenlet rendszerek vagy integrálegyenletek (pl. gyorsulás a mechanikában vagy valamilyen reagens betáplálásának rátája a vegyi folyamatokban), az utóbbi időben egyre tágabb teret kapnak a részlegesen modellezett fizikai rendszerek megfigyelt és irányított változói időbeli fejlődésének viselkedésében megjelenő „tehetetlenség” vagy „memória” leírására a törtrendű deriváltak és integráltak, amelyek mögött általában részleteiben nem modellezett, csatolt részrendszerek belső dinamikája húzódik meg (pl. vízhullámok csillapodása porózus partfalon, forgalmi adatok viselkedése közúti közlekedésben, hővezetés, diffúzió, elektromágneses jelenségek). A törtrendű deriváltak matematikai alapötlete éppoly régi, mint az egész rendű deriváltaké (a XVII. századból L'Hospital és Leibniz levelezésében is fellelhető), fizikai és műszaki alkalmazásai azonban csak a XX. sz. első negyedétől terjedtek el mint az egész rendű deriváltak fogalmának különféle lehetséges általánosításai. Nemcsak a törtrendű rendszerek, hanem az egész rendű rendszerek szabályozásában is fontos eszközök lehetnek mind zajszűrésre, mind pedig a szabályozás dinamikájának temporális élesítésére, és alkalmasak lehetnek a javasolt adaptív módszer támogatására. Kutatási célok: 1. Különböző fizikai rendszerek, mint paradigmák modelljének vizsgálata, elemzése, számítógépes programokban való szimulálása és a számítási eredmények felhalmozása. 2. Különböző kombinációs szabályozási eljárások implementálása és működésének összehasonlító vizsgálata ugyanezen paradigmákon. 3. Javaslatok kidolgozása az új módszerek továbbfejlesztésére a vizsgálati eredmények alapján.

110


Nem sima dinamikai rendszerek kognitív adaptív szabályozásának nem Lyapunov függvényen alapuló módszere Témavezető: Tar József A kutatási téma leírása: A nemlineáris rendszerek adaptív szabályozásának tervezéséhez általánosan használják Lyapunov 2. „direkt” módszerét, amely matematikailag nehéz technika és jó képességű tervezőket igényel. Ennek kiváltására sima rendszerek szabályozásában jól beváltak az egy szabályozó-paraméter hangolásával stabilizálható „Robusztus Fixpont Transzformáción (RFPT)” alapuló módszerek, amelyek nem alkalmazhatók további megfontolások nélkül nem sima rendszerekre (pl. kémiai reakciókra, ahol fizikai értelmezhetőség okán negatív koncentrációk vagy 0 koncentráció esetén negatív idő szerinti deriváltak nem fordulhatnak elő), vagy olyan mechanikai karok esetén, amelyek akadálytalanul mozoghatnak egy ütközésig, de onnan több-kevesebb ütközési energiaveszteséggel visszapattannak. Ezek a rendszerek bizonyos tartományokon belül „simák”, azok határán viszont elvesztik simaságukat. E tartományhatárok esetleg nem okvetlenül mérhetők közvetlenül. Kutatási célok: 1. Olyan modell-független megfigyelők kifejlesztése, amelyek érzékelik a simasági tartomány határának elérését. 2. Az RFPT alapú módszer továbbfejlesztése a tartományhatáron mutatandó viselkedés szempontjából.

111


Új, nem konvencionális adaptív adatreprezentálási és szabályozási eljárások Témavezetők: Tar József, Várkonyiné Kóczy Annamária A kutatási téma leírása: Napjainkban egyre komolyabb gondot okoz az összetett, nem pontosan ismert, erősen nem lineáris és/vagy változó dinamikai folyamatok és rendszerek adaptív szabályozása. A problémák megoldásánál komoly segítséget jelent a modell szemléletű megközelítés általános elterjedése valamint az intelligens, nem konvencionális adatreprezentálási és szabályozási módszerek megjelenése. A kutatás a terület közelmúltban előtérbe került olyan új módszereire összpontosít (pl. wavelet alapú szabályzók, anytime szabályzók, szituációs kontroll, Robusztus Fixpont Transzformáció alapú szabályzás), amelyek ötvözése illetve továbbfejlesztése további előnyös technikák létrejöttére adhat lehetőséget. A munka a témavezetők korábbi eredményeire építve, szorosan kapcsolódik futó hazai és nemzetközi együttműködésben végzett kutatásokhoz. Kutatási célok: Az irodalomból ismert fő módszerek áttekintése, a paradigmák kritikai elemzése. Az irodalomban megtalálható metodikák és technikák ötvözési lehetőségeinek feltárása, vizsgálata illetve kidolgozása. A legígéretesebb módszerek továbbfejlesztése, új eljárások létrehozása és alkalmazása. Összehasonlító vizsgálatok végzése. Irodalom: [1] Soumelidis, F. Schipp, J. Bokor, “On hyperbolic wavelets,” in Preprints of the 18th IFAC World Congress, S. Bittandi, A. Cenedese, and S. Zampieri, Eds., Milano, Italy, August 28 – Sep. 2, 2011, pp. 2309–2314. [2] M. Kratmüller, “Combining Fuzzy/Wavelet Adaptive Error Tracking Control Design,” Acta Polytechnica Hungarica, vol. 7, no. 4, 2010, pp. 115-137. [3] J.K. Tar, I.J. Rudas and K.R. Kozlowski, “Fixed Point Transformations-Based Approach in Adaptive Control of Smooth Systems,” Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol. 360. M. Thoma and M. Morari, Eds., Robot Motion and Control, 2007.K. R. Kozlowski, Ed., Springer Verlag London Ltd., 2007, pp. 157166. [4] A.R. Várkonyi-Kóczy, “Model Based Anytime Soft Computing Approaches in Engineering Applications.” in Soft Computing Based Modeling in Intelligent Systems. V. Balas, J. Fodor, A.R. Várkonyi-Kóczy, Eds., Ser. Studies in Computational Intelligence, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2009, pp. 63-92. Hazai és/vagy nemzetközi kapcsolatok a fenti témában: Prof. József Bokor (Sztaki) Prof. Robert Kozlowski (Poznan-i Egyetem) Prof. Jose Tenreiro Machado (Porto-i Mérnöki Intézet) Prof. Ladislaus Madarász (Kassa-i Egyetem) Prof. Antonio Ruano (Algarve-i Egyetem)

112


Megosztott paraméteres irányítási rendszerek tervezése és optimalizálása virtuális szoftverterek segítségével Témavezető: Hulkó Gábor A kutatási téma leírása: Manapság az ipar legkülönbözőbb területein a technológiai folymatok szimulációit egy sor szoftverkörnyezet támogatja, például az öntészet területén több mint 10 szimulációra szakosodott programcsomag van a piacon. Közben Közép-Kelet Európában több mint 500 kisebb nagyobb öntőde működik. Egyébiránt ezek a szoftverterek nemlineáris parciális differenciális egyenletek megoldásaival dolgoznak végeselem módszerrel. Az említett virtuális szoftverterek és a MATLAB & Simulink szoftverkörnyezet összekapcsolásával a koszimulációs rezsim széles lehetőségeket kínál a megosztott paraméteres irányítási rendszerek és szabályzási körök tervezéséhez. A kutatás folyamán a tervezés folyamatát tér és idő összetevőkre bontjuk és kiválasztjuk az efektív stratégiákat a mérnöki gyakorlat számára.

Kutatási célok: A mérnöki gyakorlat számára aktuális területeken az öntészet, folyamatos öntés, extrúzió, hőkezelés, indukciós hevítés és a környezetvédelem területein a megfelelő virtuális szoftverterek igénybevételével – ProCAST, COMPUPLST, ANSYS Polyflow, QuickField, COMSOL Multiphysics, SYSWELD, MODFLOW, valamint a DPS Blockset for MATLAB & Simulink Third-Party software product of The MathWorks programcsomag csatolt szimulációi segítségével megosztott paraméteres irányítási rendszerek és szabályzási körök tervezése és optimalizálása. - Hulkó, G. et al.: Modeling, Control and Design of Distributed Parameter Systems with Demonstrations in MATLAB. Monograph - Publishing House of STU, Bratislava, 1998. www.mathworks.com/support/books/ - Hulkó, G. et al.: Distributed Parameter Systems Blockset for MATLAB and Simulink. Partner product of The MathWorks, Bratislava – Natick-MA-USA, 2003-2010. www.mathworks.com/products/connections/ - Hulkó, G. et al.: Engineering Methods and Software Support for Modelling and Design of Discretetime Control of Distributed Parameter Systems. In: European Journal of Control. Vol. 15, Iss. 3-4 (2009), Fundamental Issues in Control. ISSN 0947-3580.

- Hulkó, G. et al.: Control of Distributed Parameter Systems - Engineering Methods and Software Support in MATLAB & Simulink. Chapter in monograph: MATLAB for Engineers – Applications in Control, Electrical Engineering, IT and Robotics. INTECH Open Access Publisher Wien, 2011. ISBN 978-953-307-914-1.

113


Development of Simulation Software on Matlab-Simulink Platform for Investigating Switched Fuzzy Systems and Controls Prof. Dr. Georgi M. Dimirovski A kutatási téma leírása: The switched fuzzy systems, as a class of hybrid systems in general, are a specific subclass of switched nonlinear systems in which the underlying nonlinear cause-effect of the general nonliner type is being emulated by fuzzy-system computational intelligence most often via Takagi-Sugeno fuzzy models. These are powerful system models of real-world plant dynamics from the point of view of control and systems engineering in various application because can readily accomodate time-delay and uncertainty phenomena. Although theories of switched fuzzy systems and of their combined continuous feedback and switching laws control designs still undergoes fundamental developments, they support information processing capable of revealing hidden system dynamics phenomena and of designing controls that have superior perfoprmence when the actual plant is poorly known. This feature stems from the capacity to capture state-driven switching cause-effects by combining linguistic and numerical information, and not only by employing logical switching. This project is aimed at designinmg and developing a dedicated simulation softwere based on Matlab-Simuling platform. It is dedicated essentaly for exploring switched fuzzy system dynamics and designing novel system models in an interactive human-computer mode via combining analytical investigation and simulation experimentation. Kutatási célok: For this purpose appropriate algorithmic models and techniques are yet to be developed based on the currently existing knowledge on switched systems that follow new hybrid dynamic principles and require new hybrid investigation methodologies. One particularly new approach is based on the switched fuzzy hybrid systems and the synergy of supervisory plus stabilization control combining continuous feedback and switching laws. This approach then could be examined further with respect to its system performance exploration opetential when employing combined state-driven and time-driven switching laws.

114


Kalman and Particle Filters for Through Wall Moving Target Tracking by Using UWB Radar Témavezető: Dušan Kocur A kutatási téma leírása: Ultra wideband (UWB) radars which operate in a lower GHz-range base-band (up to 5 GHz) are characteristic with good penetration through various obstacles, e.g. through most common building materials including reinforced concrete, concrete block, sheet rock, brick, wood, plastic, tile, and berglass, as well as through ground or snow. There are a number of practical applications where such radars can be very helpful, e.g. through wall tracking during security operations, through wall imaging during fire, through rubble localization following an emergency (e.g. earthquake or explosion) or through snow detection after an avalanche, etc. Moving target tracking, i.e. determining target coordinates as the function of time, is the complex process that includes the following phases-tasks of UWB radar signal processing: (1) raw radar data pre-processing, (2) background subtraction, (3) detection, (4) wall parameter estimation, (5) target trace estimation, (6) localization and (7) tracking itself. The most of tracking systems utilize a number of basic and advanced modifications of Kalman filters. Besides Kalman filter further methods (e.g. linear least-square method, sinc function method, etc.) of tracking are available. Kutatási célok: The aim of the reasearch is to develop new computionaly-effective methods of through wall moving target tracking allowing to improve the precision of the target location estimation. It is expeced, that specific forms and modifications of Kalman filters (linear, nonlinear and extended Kalman filters, etc.) and particle filters can be applied for that purpose. Irodalom: [1] J. D. Taylor, Ultrawideband Radar Technology. CRC Press, 2000. [2] B. Ristic, S. Arulampalam, N. Gordon, Beyond the Kalman Filter: Particle Filters for Tracking Applications. Artech House, 2004. [3] J. G. Proakis and D. G. Manolakis, Digital Signal Processing. Principles, Algorithms, and Applications. Pearson Prentice Hall, 2007.

115


Set point control of nonholonomic systems via reference vector fields Témavezető: Krzysztof Kozlowski A kutatási téma leírása: Control of nonlinear systems with velocity constraints (nonholonomic systems) is of interest to scientists and research engineers. The main difficulty is due to the fact that in control of these systems the Brockett’s Theorem has to be observed. Several control schemes have been proposed to avoid Brockett’s obstructions. In this work is suggested to use the dipolar vector field very well known from the electric point dipole studied in electrodynamics. Taking into account this vector field one can align it with non-integrable velocity constraint describing mechanical system. Kutatási célok: The aim of this research is to extend the proposed above method to systems with higher dimensional constraints, namely acceleration constraints. Such mechanical systems are, for example, under-actuated marine vehicle or flying vehicle like blimp. Besides that drift is present in the state space representation. Both kinematic and dynamic model has to be discussed. Stability proof of a set point control will be elaborated based on Lyapunov techniques. It is expected to run many simulation and experimental tests on experimental set up built in our laboratory. It is of interest to formulate appropriate results in solving problem of trajectory tracking.

116


Algorithms of situational control and modeling of complex systems Témavezető: Ladislav Madarász A kutatási téma leírása: Nowadays, the area of technical systems is mainly focused to satisfy the demands for safety, quality and efficiency. Among the growing complexity of present systems, it is necessary to project such systems that will take all the three mentioned contrary demands into account. These facts bring us to a task of precision modeling of such systems and following design of progressive methods of their control. One of the efficient approaches in this area is also the methodology of situational control based on situational classification of operational states of a system designed as a general set of approaches to large scale systems control. This approach nowadays expects use of modern knowledge from the areas of artificial intelligence, modeling and control. Kutatási célok: 1. Research of methodologies of hybrid dynamic models in the context of theory of situational control. 2. Design of progressive hybrid model architectures for the chosen application area. 3. Design of control algorithms for the obtained models and their computer implementation. Irodalom: [1] R. Andoga, “Hybridné metódy situačného riadenia zložitých systémov,“ PhD dissertation, KKUI FEI TU Košice, 2008. [2] L. Főző, “Využitie matematického modelu rovnovážneho a nerovnovážneho stavu chodu motora MPM 20 pri návrhu algoritmu riadenia v každom čase“ PhD dissertation, KKUI FEI TU Košice, 2008. [3] L. Madarász, et al., Situational Control algorithms and large scale systems modeling. Project – Scientific Grant Agency of the Ministry of Education of Slovak Republic, Bratislava, 2007. [4] S. Zillberstein and S. J. Russel, “Anytime sensing, planing and action: A practcal model for robot control,” in Proc. of the, 13th International Joint Conference on Artificial Intelligence, Chambery, France, 1993, pp. 1402-1407. [5] R. Andoga, L. Madarász, and L. Főző, “Situational modeling and control of a small turbojet engine MPM 20,“ IEEE, International Conference on Computional Cybernetics, Aug. 2006, Tallin, Estonia, pp. 81-85. [6] M. J. Patyra and D. M. Mlynek, Fuzzy Logic. Implementation and Applications. Wiley, Teubner, 1996.

117


Iterative Techniques in the Development of Fuzzy Control Systems Témavezető: Radu-Emil Precup A kutatási téma leírása: Iterative control solutions employ optimization methods that have been shown to ensure good results in controlling a wide range of industrial plants. Two of these solutions, with great potential in a lot of control systems, are involved, the Iterative Feedback Tuning (IFT) and the Iterative Learning Control (ILC). Their combination with fuzzy control systems should bring benefits because they can improve the control system performance of an initially developed and implemented fuzzy control system by either re-tuning the parameters of the fuzzy control or inserting additional blocks with dynamics to the fuzzy control system structure. The aim of IFT is to solve a parameter optimization problem, the minimization of an objective function representing a quadratic performance criterion as function of its manipulated variables, the controller tuning parameters. IFT is based on performing an iterative sequence of special online closed-loop experiments to calculate the gradient of the objective function with respect to the controller parameters. These experiments are interlaced with periods of data collection under normal operating conditions. ILC relies on the fact that control system performance indices executing repetitively the same tasks can be improved using previous experiments in the system’s operation. The scope of ILC is represented by the iterative solving of a parametric optimization problem, referred to as learning, to ensure the minimization of an objective function specifying the performance indices. Kutatási célok: The derivation of methods for the development of fuzzy control systems based on IFT and ILC. 2. The development of new fuzzy control system structures with 1-DOF and 2-DOF fuzzy controllers, state-feedback controllers and cascade control systems. 3. The derivation of connections between the desired/imposed control system performance indices and the parameters of the fuzzy controllers. 4. The involvement of IRT, VRFT and several combinations between ILC and feedback control in the development of fuzzy control systems. 5. The combinations of IFT and ILC resulting in new generic fuzzy controllers. Irodalom: [1] R. E. Precup et al., “Fuzzy Control System Performance Enhancement by Iterative Learning Control,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 9, 2008, pp. 3461-3475. [2] R. E. Precup et al., “Design and Experiments for a Class of Fuzzy Controlled Servo Systems,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 13, no. 1, 2008, pp. 22-35. [3] R. E. Precup, and S. Preitl, “Control Solutions in Mechatronics Systems,” Facta Universitatis, Series Electronics and Energetics, Nis, Serbia, vol. 18, no. 3, 2005, pp. 379-394.

118


Stable Design of Fuzzy Control Systems Témavezető: Radu-Emil Precup A kutatási téma leírása: The stable design of fuzzy control systems represents a problem due to at least two reasons, the nonlinearity of the fuzzy controller (which is relatively difficult to point out in an analytical manner) and the possible difficulties regarding the mathematical model of the controlled plant. The problem becomes more difficult and interesting when dealing with controlled plants such as continuous nonlinear systems or non-minimum phase systems. In this context, the stable design and the stability analysis of fuzzy control systems are strictly needed and significant for the control system designer in order to avoid the risks concerning the implementation of the fuzzy controller in applications. The actual trends in the stability analysis of fuzzy control systems are derived mainly from the classical theory of nonlinear dynamical systems (with the controlled plant modeled by a linear or nonlinear crisp system and the fuzzy controller as a nonlinear controller) and from the fuzzy dynamical systems theory. Those ideas are substantiated are exemplified under the form of the following groups of stability analysis methods of fuzzy control systems expressed in time, frequency or matrix formulations: state-state approaches based on geometrical methods, Linear Matrix Inequalities (LMI)-based approaches, Lyapunov’s approaches including quadratic Lyapunov functions, piecewise quadratic ones and non-quadratic ones, Krasovskii’s approaches, the describing function method, the gain-phase margin method, the circle criterion, Popov’s hyperstability theory, algebraic approaches, etc. Kutatási célok: 1. The development and validation of different complexity-based mathematical models of classes of controlled plants. 2. The development of several methods dedicated to the stability analysis of fuzzy control systems. 3. The derivation of indices for the quantitative assessment of the stability of fuzzy control systems that are in connection with the achievable (dynamical and steady-state) performance of those control systems. 4. The derivation of methods for the stable design of fuzzy control systems implemented in computer-aided manner. 5. The implementation of generic fuzzy control structures. 6. The comparative analysis between the new methods and the existing ones based on the real-time experimental results involving several particular operating regimes. Irodalom: [1] R. E. Precup et al., “Fuzzy Control System Performance Enhancement by Iterative Learning Control,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 9, 2008, pp. 3461-3475. [2] R. E. Precup, “Design and Experiments for a Class of Fuzzy Controlled Servo Systems,” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 13, no. 1, 2008, pp. 22-35. [3] R. E. Precup and S. Preitl, “PI-Fuzzy Controllers for Integral Plants to Ensure Robust Stability,” Information Sciences (Elsevier Science), vol. 177, no. 20, 2007, pp. 44104429.

119


[4] R. E. Precup et al., “Stability Analysis and Development of a Class of Fuzzy Systems,” Engineering Applications of Artificial Intelligence (Elsevier Science), vol. 13, no. 3, 2000, pp. 237-247. [5] R. E. Precup et al., “PI Predictive Fuzzy Controllers for Electrical Drive Speed Control: Methods and Software for Stable Development,” Computers in Industry (Elsevier Science), vol. 52, no. 3, 2003, pp. 253-270.

120


Model Based-Control Techniques in the Development of Fuzzy Control Systems Témavezető: Stefan Preitl A kutatási téma leírása: Model Based-Control solutions employ optimization methods that have been shown to ensure good results in controlling a wide range of applications. Many particular solutions, with great potential are involved. The Model Predictive-Control (MPC) and the Generalized Predictive Control (GPC) solutions are widely accepted. Their combination with fuzzy control (FC) systems should bring benefits because they can improve the control system performance. The aim of MBC/MPC/GPC is to solve a parameter optimization problem, the minimization of an objective function representing a quadratic performance criterion as function of its manipulated variables, the controller tuning parameters. The applications can came from various industrial domains. Kutatási célok: 1. The derivation of methods for the development of FC systems based on MBC/MPC/GPC. 2. The development of new system structures with different degrees of freedom controllers, cascade control systems and state-feedback controllers. 3. The derivation of connections between the desired/imposed control system performance indices and the parameters of the FC-s. 4. The combinations with MBC resulting in new generic FC-s. Irodalom: [1] R. E. Precup and S. Preitl, “On a Class of Control Systems with Takagi-Sugeno PIFuzzy Controllers,” Studies in Informatics and Control (National Institute for R&D in Informatics ICI Bucharest), vol. 15, no. 3, 2006, pp. 323-332. [2] S. Preitl, R. E. Precup and S. Kilyeni, “Variable Structure Fuzzy Controllers for Speed and Voltage Control of Synchronous Generators,” Proceedings of 34th Conference on Universities Power Engineering UPEC’99, Leicester, UK, 1999, pp. 185-188. [3] R. E. Precup and S. Preitl, “Development Method for Low Cost Fuzzy Controlled Servosystems,” Proceedings of 2006 IEEE International Symposium on Intelligent Control ISIC, München, Germany, CD-ROM, paper index 125, 2006, pp. 2707-2712.

121


M.4. Mérnöki számítások Speciális függvényekre vonatkozó egyenlőtlenségek és alkalmazásaik Témavezető: Baricz Árpád A kutatási téma leírása: A tervezett kutatásban az ismertebb és fontosabb speciális függvényekkel kapcsolatos egyenlőtlenségekkel és alkalmazásaikkal szándékozunk foglalkozni. Az egyik fontosabb egyenlőtlenség az úgynevezett Turán típusú egyenlőtlenség, amely több alkalmazott probléma kapcsán megjelent. Ez a téma viszonylag sok dolgozatban lett megvizsgálva, viszont sok fontos speciális függvényről még nem tudjuk, hogy a paramétereik szerint hogyan viselkednek. Úgy gondoljuk, hogy a korlátlanul osztható eloszlásoknál megjelenő speciális függvényekre vonatkozó eredmények alkalmazhatóak a Turán típusú egyenlőtlenségek vizsgálatánál. Például, a módosított Bessel függvényeknél a kulcslépést bizonyos Stieltjes transzformációk szolgáltatták. Ezenkívül, olyan egyenlőtlenségeket szeretnénk megvizsgálni amelyek többnyire alsó és felső korlátokat adnak olyan speciális függvényekre (mint például az általánosított Marcum függvény), amelyeknek alkalmazásaik vannak a mérnöki tudományokban.

122


A legjobb állandó problémája Sobolev egyenlőtlenségekben Témavezető: Kristály Sándor A kutatási téma leírása: A legjobb állandó meghatározása egy Sobolev egyenlőtlenségben és az extremális függvény létezése a variációszámításnak egyik legkutatottabb iránya. Ezen problémák szorosan összefüggnek az ún. izoperimetrikus egyenlőtlenségekkel. A. Kristály és S. Ohta 2013-ban igazoltak egy olyan rigiditási tételt, mely kimondja, hogy egy olyan Finsler sokaság, melynek Ricci görbülete nem-negatív és teljesül az ún. Caffarelli-Kohn-Nirenberg egyenlőtlenség a legjobb állandóval, izometrikus egy normált vektortérrel. Az eredményük ennél sokkal általánosabb, mely tartalmazza a Bishop-Gromov értelemben görbült tereket, lásd Kristály A, S. Ohta [Caffarelli-Kohn-Nirenberg inequality on metric measure spaces with applications, Mathematische Annalen, 2013, elfogadva]. Kutatási célok: A legjobb állandók és extremális függvények problémáját szeretnénk tovább kutatni Sobolev egyenlőtlenségek esetén. A kutatás célját topologikus rigiditási eredmények igazolása képezi Riemann-Finsler tereken illetve Heisenberg csoportokon. A Heisenberg csoportok esetén egy pozitív válasz közelebb vihetne a Pansu-féle sejtés megoldásához, ahol az izoperimetrikus objektumnak az ún. “bubble”-halmazt tartják. Meggyőződésünk továbbá, hogy igen mély kapcsolat létezik magasabbrendű Sobolev terekre vonatkozó egyenlőtlenségek (pl. Rellich egyenlőtlenség) és a tér struktúrája között.

123


Szimmetrizációs eljárások parciális differenciálegyenletekben Témavezető: Kristály Sándor A kutatási téma leírása: A matematikai fizikában megjelennek olyan anizotropikus jelenségek, melyek vizsgálata nem lehetséges a klasszikus módszerek révén. Míg az izotropikus jelenségeknél, ahol a másodrendű differenciáloperátor rendszerint a Laplace-operátor, a standard szimmetriát és csoporthatást az ortogonális (esetleg az unitér csoport) szolgáltatja, az anizotropikus esetben hasonló csoportstruktúráról nincs tudomásunk. Kutatási célok: A kutatás egyik célja az, hogy azonosítsuk/jellemezzük azon szimmetria-csoportokat, melyek az anizotropikus jelenségek Wulff-radiális megoldásait generáljak. A sejtesünk az, hogy ilyen csoportstruktúra létezése kizárt, de ennek igazolása nagyon nehéznek tűnik. A másik célkitűzés az lenne, hogy izotropikus esetben is akár, létezési és multiplicitási eredményeket igazoljunk kritikus pontok segítségével, ahol az egyik alapeszköz az ún. kritikus szimmetria elve. Ezen jelenségeket szakadásokkal rendelkező nemlineáris tagokat tartalmazó elliptikus problémák esetén is szeretnénk vizsgálni, ahol többértékű analízisre és nem-sima kritikus pontok elméletére lesz szükségünk. Végül, szeretnénk megérteni néhány specifikus Riemann sokaságon értelmezett differenciálegyenlet megoldásainak jellegét, és ezek invarianciáját az adott izometria-csoportra nézve.

124


Szub-Finsler-geometria Témavezető: Nagy Péter A kutatási téma leírása: A nem-holonom kényszernek eleget tevő variációs feladat geometriai modellezésére vezették be a szub-Finsler sokaság fogalmát. A nem-holonom kényszert a sokaságnak egy érintő disztribúciója adja meg, amelyen adott egy ponttól függő Banach-norma. Ha ez a norma skalárszorzatból származtatható, akkor szub-Riemann sokaságot kapunk. A szub-Finsler sokaságban (hasonlóan a szub-Riemann sokasághoz,) a kitüntetett disztribúciót érintő extrémális görbéket az optimális irányítás elméletében ismert Pontrjágin-kritérium segítségével lehet meghatározni. A két pontot összekötő legrövidebb extrémális görbék meghatároznak egy metrikus teret a sokaságon. A sub-Finsler metrikák spediális szerkezetű Finsler metrikákká terjeszthetők ki. A szub-Finsler metrika extrémális görbéi csak speciális esetben esnek egybe a kiterjesztett Finsler metrika geodetikusaival. Kutatási célok: A tervezett kutatásban példákat kívánunk kidolgozni olyan szub-Finsler sokaságokra, amelyben a kiterjesztett Finsler metrika invariánsainak segítségével becsléseket tudunk megadni az olyan pontpárok távolságára, melyek nem köthetők össze a kiterjesztett Finsler metrika geodetikusával.

125


Applications of Graph Theory to Mechanical Engineering Témavezető: Rudas Imre, Nicola P. Belfiore A kutatási téma leírása: Graph Theory is well know in Engineering as a powerful tool to represent complex systems and the interactions between their elementary components. During the last decades, some methods based on Graphs Theory have been applied to find a proper solution to problems in Engineering, and especially in Mechancal Engineering. Such applications contributed to the development of many issues, such as, for only representative examples, Mechanisms Topology and Classification, Kinematic Analysis, Static Force and Dynamic analysis, Plant Efficiency. In particular, the algorithms based on Graph Theory can be applied to any mechanical systems thanks to the correspondence graph-mechanism that has been introduced in the Seventies and developed in the Eighties until nowadays. Kutatási célok: Although the Graph Theory has been extensively applied to many issues in Mechanical Engineering, there are still many opportunities to develop new and useful contributions. In fact, the availability of new libraries in several programming luanguages, for either algebraic manipulation or matrix based, makes it easier to solve complex problems, such as, for example, the automatic representation of a kinematic chain or mechanisms starting from the corresponding graph, the construction of procedure for the static force and dynamic analysis, and so on. Irodalom: Journal Papers selection

126


Háromdimenziós áramlásbeli anyagátadás és transport számítógépes modellezése és elemzése szimulációs módszerekkel Témavezető: Patkó István A kutatási téma leírása: Áramlásba helyezett 0, 1, 2, 3 D szennyező forrásokból származó szennyezőanyagok mozgásának matematikai leírása, az egyenletrendszerek megoldása véges elemek módszerével. A megoldások összevetése laboratóriumi mérések eredményeivel. A vizsgálatokat ideális folyadékokkal indítva – különböző – egyszerűsítések megfogalmazásával a valóságos folyadékokig jut el a jelölt. Kutatási célok: Legyen képes a jelölt: probléma megfogalmazására, probléma matematikai leírására (modellezésére) a modell számítógépes megoldására laboratóriumi mérések elvégzésére, a mérési és számítási eredmények összevetésére. A szükséges módosítások elvégzésére. Irodalom: [1] G. Bar – Meir, Basics of Fluid Mechanics. Chicago, 2011. [2] R.H. Pletcher, J.C. Tannehill and D. A. Anderson, Compulational Fluid Mechanics and Heat Transfer, CRC Press, Taylor & Francis Croup, USA. [3] T. Lajos, Áramlástan alapjai. BMGE, Budapest, 2004 [4] E. Litrai, Alkalmazott áramlástan. BME egyetemi jegyzet, 1979.

127


Környezetvédelmi folyamatok (megújuló energiák, víz, szennyvíz, talajszennyezés, légszennyezés stb.) matematikai modellezése Témavezető: Patkó István A kutatási téma leírása: A doktorandusz hallgató a - zárójelben felsorolt - lehetséges alternatívák közül kitudja választani azt a környezetvédelmi problémát, melynek megoldására fókuszál tanulmányai során. Olyan témát lehet csak választani amihez valóságos eset , probléma társul. A részletes irodalmi kutatás után a probléma matematikai megfogalmazása, a folyamatot leíró differenciált egyenletek felírása, majd azok megoldásával a probléma elméleti úton történő megoldásához jut a jelölt. Az így kapott megoldást minden esetben a valóságban vagy laboratóriumban felállított mérési rendszerrel, mérőberendezésekkel igazolni. Ha a mért és a számított eredmény között eltérés mutatkozik, akkor az elméleti megoldást tovább kell pontosítani, mindaddig, amíg az elméleti és a mérési eredmények megfelelő egyezőséget biztosítanak. Kutatási célok:

128


Intervallum felezés és numerikusanalitikus technikák alkalmazása nemlineáris peremérték feladatok esetén Témavezető: Rontó Miklós A kutatási téma leírása: Az utóbbi években a nemlineáris peremérték feladatok vizsgálatára kidolgozott un. sorozatos közelítésen alapuló numerikus-analitikus módszerek alkalmazása során fontos kérdés hogyan lehet a konvergencia elégséges feltételeit gyengíteni. Ez a feltétel lényegesen függ az intervallum hosszától és a differenciálegyenlet jobb oldalán szereplő függvény Lipschitz konstansától (mátrixától). Ismert, hogy kezdeti érték feladatokra a különböző numerikus módszerek konvergenciája az intervallum megfelelő lépésközzel való felosztásával érhető el. Ezt az alapgondolatot felhasználják peremérték feladatok esetén az ismert shooting-módszerben is, amikor kezdetiérték feladatok sorozatos numerikus megoldására vezethető vissza a peremérték feladat. Azonban, analitikus illetve numerikus-analitikus módszerek alkalmazása során az intervallum felosztás nem ismert, de segítségével gyengíthetők lennének a konvergencia feltételei. Kutatási célok: Megalapozni az intervallum felezés lehetőségét a sorozatos közelítésen alapuló numerikusanalitikus módszer alkalmazása során általános alakú nemlineáris peremérték feladatok esetén . Bebizonyítani, hogy ezzel az eljárással kétszeresére lehet javítani a konvergencia feltételt, hasonlóképpen mint periodikus peremérték feladatok esetén. Irodalom: [1] A. Ronto and M. Ronto, “Periodic successive approximations and interval halving,” Miskolc Mathematical Notes, vol. 13 , no. 2, 2012, pp. 459-482, [2] M. Rontó and A. M. Samoilenko, Numerical–analytic methods in theory of boundary–value problems. World Scientific, Singapore, 2000. [3] A. Ronto, M. Ronto M. and N. Shchobak, Constructive analysis of periodic solutions with interval halving, Boundary Value problems 2013, DOI:10.1186/1687-2770-2013-57. [4] A. Rontó and M. Rontó, “Successive Approximation Techniques in Non- Linear Boundary Value Problems for Ordinary Differential Equations,” in Handbook of Differential Equations, Ordinary Differential Equations., F. Batelli and M. Feckan, Eds., vol. 4, Elsevier B.V., 2008, pp. 441- 592.

129


Sorozatos közelítésen alapuló numerikus –analitikus módszerek polinomos változatának kidolgozása egyes nemlineáris peremérték feladatokra Témavezető: Rontó Miklós A kutatási téma leírása: A nemlineáris közönséges differenciálegyenletekhez rendelt különböző típusú peremérték feladatok vizsgálata iránt igen nagy érdeklődést mutatnak mind a matematikusok, mind a mérnökök. Az utóbbi években kidolgozott un. sorozatos közelítésen alapuló numerikusanalitikus módszerek, az ismert eljárásokkal ellentétben, lehetőséget adnak a peremérték feladatok két legfontosabb problémájának – a megoldás egzisztenciájának, illetve közelitő meghatározásának egyidejű vizsgálatára. Az eddigi kutatásokban aránylag kevés figyelmet fordítottak a magasabb rendű közelítések gyakorlati meghatározására illetve felhasználására az egzisztencia vizsgálatok során. Ebben a témakörben hiánypótló lenne a kutatások során a megfelelő interpolációs polinomok felhasználása. Kutatási célok: Sorozatos polinomos közelítésen alapuló új numerikusanalitikus módszerek kidolgozása általános alakú nemlineáris peremérték feladatokra. A megfelelő interpolációs polinom megválasztása. Az egyenletes konvergencia bizonyítása. A közelítő megoldás hibabecslése. Egzisztencia vizsgálat. Szimbolikus számítások. Irodalom: [1] A. Ronto et al., Numerical-analytic technique for investigation of solutions of some nonlinear equations with Dirichlet conditions, Boundary value problems. 2011, DOI>10.1186/1687-2770-2011-58 [2] M. Rontó and A. M. Samoilenko, Numerical–analytic methods in theory of boundary–value problems. World Scientific, Singapore, 2000. [3] M. Ronto and A. Galántai, “A computational modification of the numericalanalytic method for periodic BVPs,” Nonlinear Oscillations, vol. 2, no. 1 1999, pp. 109–114. [4] A. Rontó and M. Rontó, “Successive Approximation Techniques in Non- Linear Boundary Value Problems for Ordinary Differential Equations,” in Handbook of Differential Equations, Ordinary Differential Equations. F. Batelli and M. Feckan, Eds., vol. 4, Elsevier B.V., 2008, pp. 441- 592.

130


Ellipszis, illetve parabola alakú lapos ívek stabilitásvizsgálata Témavezető: Szeidl György A kutatási téma leírása: A lapos ellipszis illetve parabola alakú ívek gyakran fordulnak elo a mérnöki alkalmazásokban. Konzervatív terhelés (pl. a szerkezet szimmetria tengelyén muködo állandó iránytartó teher) esetén vezesse le geometriai nemlinearitás feltételezése és különbözo kinematikai modellek mellett a szerkezet viselkedését leíró egyenleteket, a kritikus teher értékét, a szerkezet stabilitás vesztés utáni viselkedését. Vizsgálja meg, hogy mi történik, ha nem lapos a szerkezet. A számítások félanalitikus modellel, illetve végeselem modellel végezhetok, ezeket is dolgozza ki. Kutatási célok:

Irodalom: [1] V. V. Bolotin, Dynamic Stability of Elastic Systems. Holden Day, San Francisco, 1964. [2] N. A. Alfutov, Stability of Elastic Structures. Springer, 1999. [3] C. J. Guo et al., “In-plane elastic stability of fixed parabolic shallow arches,” Science in China Series E: Technological Sciences, vol. 52, no. 3, 2009, pp.596–602. [4] J. Cai and J. Feng, “Buckling of parabolic shallow arches when support stiffens under compression,” Mechanics Research Communications, vol. 37, 2010, pp. 467–471. [5] P. R. Calhoun and D. A. DaDeppo, “Nonlinear finite element analysis of clamped arches,” J. Struct. Eng., vol. 109, 1983, pp. 599–612.

131


Application of Fractional Calculus in Engineering Sciences Témavezető: J. A. Tenreiro Machado A kutatási téma leírása: Fractional Calculus (FC) started in 1695 when L'Hôpital wrote a letter to Leibniz asking for the meaning of Dn for n = 1/2. Starting with the ideas of Leibniz many important mathematicians developed the theoretical concepts. During the thirties A. Gemant and O. Heaviside applied FC in the areas of mechanical and electrical engineering, respectively. Nevertheless, these important contributions were somehow forgotten and only during the eighties FC emerged associated with phenomena such as fractal and chaos and, consequently, in the modeling of dynamical systems. This lecture introduces the FC fundamental mathematical concepts, and reviews the main approaches for implementing fractional operators. Kutatási célok: Based on the FC mathematical concepts, this work addresses applications in the areas of modeling and control. It will be selected or more of the following topics: fractional PID, control of heat diffusion systems, fractional electromagnetism, fractional electrical impedances, evolutionary algorithms, robotics, nonlinear system control, or finance dynamical analysis. Irodalom: [1] J. T. Machado, V. Kiryakova and F. Mainardi, “Recent History of Fractional Calculus,” Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulations, Elsevier, vol. 16, issue 3, pp. 1140-1153, March 2011 [2] C. A. Monje et al., “Fractional-order Systems and Controls: Fundamentals and Applications,” in Advances in Industrial Control, Springer, 2010. [3] D. Valério and J. S. da Costa, An Introduction to Fractional Control. IET, Stevenage, 2012.

132

TÉMALEÍRÁSOK I.1. INFORMATIKAI ALAPOK ÉS ALKALMAZÁSOK... 2 I.2. INTELLIGENS INFORMATIKAI RENDSZEREK... 18

Recommend Documents