Výzkumný záměr. Výzkum informačních a řídicích systémů

Výzkumný záměr

Výzkum informačních a řídicích systémů CEZ: J22/98:262200012

Řešitel: Prof. Ing. Jan M. Honzík, CSc.

Zpráva o řešení v roce 2004

Brno 2005

Obsah

1 ANOTACE............................................................................................................... 3 2 FORMULACE CÍLŮ VÝZKUMNÉHO ZÁMĚRU PRO DALŠÍ ROK ŘEŠENÍ .......... 3 3 FORMOVÁNÍ ŘEŠITELSKÉHO TÝMU................................................................... 4 4 VÝSLEDKY A VÝSTUPY V ROCE 2004 ................................................................ 7 4.1 Metody a nástroje modelování informačních a řídicích systémů................................................................ 7 4.1.1 Modelování, prototypování a verifikace systémů popsaných objektově orientovanými Petriho sítěmi a dalšími formalismy ............................................................................................................................................. 8 4.1.2 Modely založené na automatech a gramatikách......................................................................................... 9 4.1.3 Diskrétní a spojité modely obecných výpočetních procesů ...................................................................... 9 4.1.4 Prostředky pro simulaci systémů ............................................................................................................. 10 4.1.5 Umělá inteligence a neuronové sítě ......................................................................................................... 10 4.2 Technologie a návrh informačních systémů ............................................................................................... 14 4.2.1 Bezpečnost a kryptografie ....................................................................................................................... 15 4.2.2 Formální OO modely ............................................................................................................................... 15 4.2.3 Kvalita a řízení projektů softwarových produktů..................................................................................... 15 4.2.4 Systémy pro řízení toku aktivit – workflow systémy............................................................................... 15 4.2.5 Vyhledávání znalostí z databází............................................................................................................... 16 4.3 Počítačová grafika a multimédia v informačních a řídicích systémech, počítačové vidění .................... 19 4.3.1 Zpracování obrazů a scén ........................................................................................................................ 20 4.3.2 Moderní prostředky interakce .................................................................................................................. 21 4.3.3 Zpracování zvuku a řeči........................................................................................................................... 21 4.3.4 Počítačové vidění..................................................................................................................................... 22 4.4 Architektura technického a programového vybavení vestavěných aplikací............................................ 26 4.4.1 Paralelní vestavěné systémy .................................................................................................................... 27 4.4.2 Aplikované evoluční algoritmy................................................................................................................ 27 4.4.3 Diagnostika a návrh snadno testovatelných obvodů ................................................................................ 28 4.4.4 Formální specifikace a architektury distribuovaných systémů ................................................................ 28 4.4.5 Evoluční návrh hardware ......................................................................................................................... 28 4.4.6 Komprese a šifrování dat ......................................................................................................................... 28 4.4.7 Systém pro monitorování dopravy........................................................................................................... 28 4.5 Průmyslové počítačové sítě a prostředky průmyslové automatizace........................................................ 35 4.5.1 Průmyslové řídicí systémy....................................................................................................................... 35 4.5.2 Průmyslové počítačové sítě ..................................................................................................................... 36 4.6 Senzory, číslicové zpracování a počítačová analýza měřených signálů .................................................... 38 4.6.1 Snímače ................................................................................................................................................... 38 4.6.2 Číslicové zpracování a počítačová analýza měřených signálů................................................................. 38 4.7 Počítačem podporované řízení ..................................................................................................................... 39

5 HOSPODAŘENÍ S INSTITUCIONÁLNÍMI FINANČNÍMI PROSTŘEDKY............. 41

1 Anotace Předmětem záměru je výzkum inženýrských metod návrhu, verifikace, implementace a hodnocení informačních a řídicích systémů a jejich složek, postihujících úroveň jak programových, tak i technických prostředků. Tento výzkum je směrován do tří oblastí odpovídajících logickým úrovním architektur řídicích systémů a systémů podporujících rozhodování: 1. oblast informačních systémů a podpora řízení manažérské úrovně, 2. oblast komunikace, řídicích algoritmů a systémů procesní a operační úrovně, 3. sběr dat a jejich vyhodnocování. Záměr je strukturován na následující problémové okruhy, které budou předmětem vlastního výzkumu: Metody a nástroje modelování informačních a řídicích systémů − výzkum metod specifikace systémů, formálních modelů systémů, využití Petriho sítí pro specifikaci, analýzu a návrh systémů, výzkum metod velmi přesné a rychlé simulace spojitých systémů využitím Taylorova rozvoje, vývoj moderních simulačních prostředků a metod a nástrojů pro formální verifikaci systémů. Technologie a návrh informačních systémů - výzkum metod návrhu workflow systémů a informačních a databázových systémů s důrazem na objektový přístup, metod a technik zajištění bezpečnosti informačních systémů, využití statistických přístupů a metod umělé inteligence pro získávání užitečných znalostí z databází informačních systémů. Počítačová grafika a multimédia v informačních a řídicích systémech, počítačové vidění - výzkum metod realistického zobrazování a rekonstrukce prostorových grafických scén, metody interakce uživatele s počítačem, specializované architektury technického vybavení pro práci a přenos obrazu, návrh nástrojů a technického vybavení pro práci s obrazem a multimediálními daty, výzkum zpracování a záznamu zvukových signálů, kódování řeči na velmi nízkých bitových rychlostech, extrakce robustních příznaků pro rozpoznávání řeči, rozpoznávání řeči, výzkum počítačového vidění v průmyslových a dopravních aplikacích, měření přesných rozměrů, detekce povrchových vad, měření a monitorování pohyblivých objektů v prostoru, extrakce informace z obrazu, vývoj nestandardních prostředků pro snímání a zpracování obrazu. Architektura technického a programového vybavení vestavěných aplikací - výzkum rekonfigurovatelných, flexibilních a adaptivních systémů, se zaměřením na distribuované systémy reálného času, formální specifikace a verifikace, jazyky a operační systémy se souběžností, analýzu testovatelnosti číslicových obvodů, aplikované evoluční algoritmy a aplikačně specifické obvody komprese a šifrování dat. Počítači podporované řízení - výzkum a vývoj moderních algoritmů automatického řízení dynamických systémů, včetně využití principů a výsledků umělé inteligence, výzkum dynamiky, robustnosti, stability a bezpečnosti takových algoritmů, výzkum metod řízení a modelování robotů, manipulátorů a mechatronických systémů. Průmyslové počítačové sítě a systémy průmyslové automatizace - výzkum a aplikace průmyslových regulátorů, mikrokontrolerů, programovatelných automatů a dalších počítačových prostředků, včetně jejich vzájemného propojení lokálními sítěmi, výzkum počítačem podporovaných distribuovaných systémů, počítačových lokálních průmyslových sítí a systémů SCADA se zřetelem na bezpečnost a vysokou funkčnost. Senzory, číslicové zpracování a počítačová analýza měřených signálů - výzkum principů a použití širokého spektra senzorů včetně problematiky jejich připojení k počítači a měřícímu systému, výzkum počítačem podporovaných měřicích systémů, jejich metrologických parametrů a problematiky počítačového zpracování získaných dat.

2 Formulace cílů výzkumného záměru pro další rok řešení Výzkumný záměr skončil v roce 2004. Tato závěrečná zpráva je zprávou posledního roku řešení VZ. Její výsledky budou zahrnuty do celkové závěrečné zprávy VZ za léta 1999-2004.

3 Formování řešitelského týmu 1. Metody a nástroje modelování systémů Doc. Ing. Zdena Rábová, CSc. (600) Prof. RNDr. Milan Češka, CSc. (600) Prof. Ing. Jan M. Honzík, CSc. (600) Ing. Vladimír Janoušek, PhD. (600) RNDr. Martin Kovár, PhD. (600) Doc. Ing. Jiří Kunovský, CSc. (600) Ing. Vladimír Marek (240) Doc. RNDr. Alexandr Meduna, CSc. (600) Prof. RNDR. František Melkes, CSc. (200) Dr. Ing. Petr Peringer (600) Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D. (600) Doc. Ing. František Zbořil, CSc. (600) Ing. Radek Kočí, Ph.D. (600) Ing. Bohuslav Křena, Ph.D. (600) Ing. František Zbořil, ml., Ph.D. (600) 2. Technologie a návrh informačních systémů Ing. Daniel Cvrček, Ph.D. (600) Dr. Ing. Dušan Kolář (600) Ing. Miloš Eysselt, CSc. (600) Doc. Dr. Ing. Petr Hanáček (600) Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. (600) RNDr. Jitka Kreslíková, CSc. (600) Doc. Ing. Jaroslav Zendulka, CSc. (600) 3. Počítačová grafika a multimédia v informačních a řídicích systémech Doc. Dr. Ing. Pavel Zemčík (600) Ing. Přemysl Kršek, Ph.D. (600) Dr. Ing. Jan Černocký (600) Ing. Petr Motlíček, Ph.D. (???) Doc. Ing. Jozef Honec, CSc. (600) Ing. Miroslav Richter (600) 4. Architektura software a hardware vestavěných aplikací Prof. Ing. Václav Dvořák, DrSc. (600) Doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc. (600) Doc. Ing. Zdeněk Kotásek, CSc. (600) Doc. Ing. Josef Schwarz, CSc. (600) Prof. Ing. Miroslav Švéda, CSc. (400)

Dr. Ing. Otto Fučík, CSc. (500) Ing. Miloš Eysselt, CSc. (600) Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. (600) Ing. Richard Růžička, Ph.D. (600) Ing. Josef Strnadel, Ph.D. (600) Ing. Jaroslav Ráb (300) 5. Průmyslové počítačové sítě a systémy průmyslové automatizace Doc. Ing. František Zezulka, CSc. (100) Ing. Radovan Holek, CSc. (600) Ing. Zdeněk Bradáč (100) Ing. Petr Vaňous (300) Ing. Radek Štohl (300) Ing. Luděk Černý (100) Ing. Ondřej Hynčica (200) Ing. Michal Knotek (200) Ing. Pavel Kučera (200) Ing. Petr Honzík (400) Ing. Marie Havlíková (500) 6. Senzory, číslicové zpracování a počítačová analýza měřených systémů Doc. Ing. Luděk Bejček, CSc. (300) Ing. Petr Beneš (300) Ing. Miloslav Čejka, CSc. (300) Ing. Stanislav Klusáček (200) 7. Počítači podporované řízení Doc. Ing. František Šolc, CSc. (300) Doc. Ing. Zdeněk Malec, CSc. (300) Doc. Ing. Pavel Jura, CSc. (400) Ing. Tomáš Macho, PhD. (400) Jazykový expert PhDr. Marcela Borecká z Ústavu jazyků FEKT VUT Techničtí pracovníci FIT Ing. Petr Lampa Ing. Zdeněk Bouša Ing. Rudolf Čejka Ing. Petr Gaďorek Karel Kappler Ing. František Kreslík Ing. Bohumil Michal Eva Kapplerová

Techničtí pracovníci ÚAMT FEKT Ing. Luděk Anděra Jan Vodička Milan Zbořil Do řešení VZ se v roce 2004 na FIT zapojilo 94 a na ÚAMT FEKT 12 doktorských studentů, včetně studentů, kteří v průběhu roku ukončili prezenční studium, a těch, kteří nastoupili jako noví v září (u školitelů je uvedeno číslo výzkumné skupiny). Ing. Zdeněk Havránek Ing. Lubomír Novák Doc. Ing. Ludvík Bejček, CSc. (6) Dr. Ing. Jan Černocký (3)

Ing. František Grézl Ing. Lukáš Burget Ing. Martin Karafiát Ing. Pavel Matějka

Ing. Kamil Chalupníček Ing. Petr Schwarz Ing. Igor Szöke

Prof. RNDr. Milan Češka, CSc. (1)

Ing. Luděk Haša Ing. Pavel Erlebach Mgr. Adam Rogalewicz

Ing. Petr Novosad Ing. Nasibakhon Turakhodjaeva Ing. Aleš Smrčka

Doc. Ing. Vladimír Drábek, CSc. (4)

Ing. Luděk Crha Ing. Pavel Faltýnek

Ing. Štěpán Friedl

Prof. Ing. Václav Dvořák, DrSc. (4)

Ing. Rudolf Čejka Ing. Tomáš Kašpárek Ing. Tomáš Martínek Ing. Jiří Bilík

Ing. Vladimír Kutálek Ing. Jiří Staroba Ing. Jan Kořenek

Prof. Ing. Jan. M. Honzík, CSc. (1)

Ing. Tomáš Vojta

Ing. Vladimír Čech

Doc. Ing. Josef Honec, CSc. (3)

Ing. Ilona Kalová

Ing. Lisztwan Marek

Prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. (2)

Ing. Jakub Güttner Ing. Roman Petrucha Ing. Karel Masařík

Mgr. Tomáš Burger Ing. Petr Lampa

Doc. Ing. Zdeněk Kotásek, CSc. (4)

Ing. Daniel Mika Ing. Josef Strnadel Ing. Tomáš Pečenka Ing. Tomáš Herrmann

Ing. Pavel Tupec Ing. Hynek Urbiš Ing. Ján Kubek Ing. Jaroslav Škarvada

RNDr. Jitka Kreslíková, CSc. (2)

Ing. David Bednář Ing. Zdeněk Martínek

Ing. Lubomír Kubát

Ing. Přemysl Kršek, Ph.D. (3)

Ing. Michal Španěl

Doc. Ing. Jiří Kunovský, CSc. (1)

Ing. Jiří Petřek Ing. David Řezáč

Doc. RNDr. Alexandr Meduna, CSc.(1) Ing. Martin Vítek

Ing. Petr Tomica Ing. Dalibor Zacios Ing. Luboš Lorenc

Ing. Jan Hrouzek Ing. Petr Kaláb Ing. Milan Kolka Ing. Tomáš Kopeček Ing. Radek Bidlo Ing. Petr Blatný

Ing. Martin Švec Ing. Oto Škrkal Ing. Zbyněk Křivka Ing. Roman Lukáš Ing. Milan Holub

Doc. Ing. Zdeňka Rábová, CSc. (1)

Ing. Jakub Černohorský Ing. Pavel Slavíček Ing. David Martinek

Ing. Martin Hrubý Ing. Vladimír Florián Ing. Lukáš Grulich

Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D.

Ing. Michal Bidlo

Ing. Josef Schwarz, CSc. (4)

Ing. Jiří Jaroš Ing. Miloš Kobliha

Ing. Miloš Ohlídal

Doc. Ing. František Šolc, CSc. (7)

Ing. Hrabec Jakub Ing. Michal Vašina

Ing. Michal Hrouzek Ing. Pavel Střítecký

Prof. Ing. Miroslav Švéda, CSc. (4)

Ing. František Bureš Ing. Pavel Očenášek Ing. Ondřej Ryšavý

Ing. Michal Strach Ing. František Ščuglík

Doc. Ing. František Zbořil, CSc. (4)

Ing. Martin Drahanský Mgr. Dominik Pospíšil

Ing. Filip Orság Ing. Jaroslav Rozman

Doc. Dr. Ing. Pavel Zemčík (3)

Ing. Adam Herout Ing. Vítězslav Beran Ing. Jan Pečiva Ing. Robert Chudý

Ing. Igor Potúček Ing. Stanislav Sumec Ing. Jaroslav Kadlec

Doc. Ing. Jaroslav Zendulka, CSc.(2)

Ing. Vladimír Bartík Ing. Martin Heckel Ing. Ivan Šmarda Ing. Ivana Rudolfová Ing. Miloš Trávníček

Ing. Radek Burget Ing. Vladislav Kubíček Ing. Jaroslav Švec Ing. David Zeman

Doc. Ing. František Zezulka, CSc. (4)

Ing. Černý Luděk Ing. Honzík Petr

Ing. Hynčica Ondřej Ing. Knotek Michal

4 Výsledky a výstupy v roce 2004 4.1 Metody a nástroje modelování informačních a řídicích systémů V souladu s dlouhodobou koncepcí výzkumného záměru tato oblast zahrnuje výzkum teoretických základů potřebných pro návrh informačních a řídicích systémů a výzkum metod modelování těchto systémů. Výzkumné práce se zde soustředily na metody modelování, prototypování a verifikace pomocí Petriho sítí a dalších formalismů, obecnou teorii formálních jazyků a algebraickotopologických struktur, různé techniky modelování a simulace vhodné pro aplikace v heterogenních systémech a umělou inteligenci a neuronové sítě.

V oblasti výzkumu modelování na bázi Petriho sítí byla značná pozornost věnována dokončení konceptu reflektivního simulátoru objektově orientovaných Petriho sítí (OOPN), umožňujícího tvorbu heterogenních modelů kombinujících OOPN s jinými formalismy. Směrem k větší výkonnosti a širší aplikovatelnosti byly zdokonalovány metody formální verifikace konečně stavových, parametrických i nekonečně stavových systémů popsaných OOPN či jinými vhodnými formalismy. Práce v oblasti teorie jazyků se zabývala redukcí velikosti různých typů formálních modelů paralelních systémů. Důraz byl přitom kladen zejména na modely založené na gramatických systémech s očekávanými aplikacemi v molekulární biologii a genetice. V rámci výzkumu obecných algebraicko-topologických struktur se podařilo významně zobecnit výsledky dosažené v předchozích letech a rozřešit některé další, dosud nevyřešené problémy týkající se vlastností těchto struktur teoretické informatiky. Výzkum simulačních metod a nástrojů pokračoval zdokonalováním vytvořených simulačních systémů, jejich propojováním a realizací modelů z oblasti analýzy rizik a také z oblasti využití simulace pro inteligentní řízení procesů. Výzkum v oblasti umělé inteligence a neuronových sítí byl zaměřen na zdokonalování modelů multiagentních systémů, speciálně na výzkum sociálního chování agentů (pro účely praktické realizace byl uvažován systém analýzy rizik) a na realizaci návrhů komplexních bezpečnostních systémů s možnou integrací dalších technologií (kromě již uvažovaného rozpoznávání otisků prstů a mluvčích).

Methods and tools for information and control system modelling In accordance with the long-term conception of the project, this area has included research activities focused on the theoretical basis of the design of information and control systems and on methods of modelling such systems. The research in this area has concentrated on methods of modelling, prototyping and verification using Petri nets and other formalisms, on the general theory of formal languages and algebraic-topological structures, on various modelling and simulation techniques suitable for applications in heterogeneous systems, and on artificial intelligence and neural nets. The research on Petri net-based modelling has primarily been focused on finishing the concept of a reflective simulator of Object-Oriented Petri Nets (OOPNs) allowing one to deal with heterogeneous models combining OOPNs with other formalisms. Research activities on methods of formal verification of finite-state as well as infinite-state and parameterized systems modelled by OOPNs or other formalisms have been directed towards improving the efficiency and applicability of these methods. The research in the area of the language theory has concentrated on reducing the size of various types of formal models of concurrent systems. Models based on grammar systems – having expected applications in molecular biology and genetics – have especially been studied. The results obtained in the previous years within studying general algebraic-topological structures have significantly been generalized, and some further, up to now unanswered questions about the properties of these structures of the theoretical computer science have been resolved. The research of simulation methods and tools has been continued by studying possibilities of improving the so-far created simulation systems and their interconnection, and by creating models from the area of risk analysis and also from the area of using simulation for an intelligent process control. The research in the field of artificial intelligence and neural networks has been focused on improving multiagent systems models, especially on exploration of social behavior of agents (a system of risk analysis was taken into account), and on the design of complex biometric systems for person identification using fingerprint recognition and speech recognition with a possibility of integrating other technologies too. 4.1.1 Modelování, prototypování a verifikace systémů orientovanými Petriho sítěmi a dalšími formalismy

popsaných

objektově

Výzkum v této oblasti se zaměřil na formální modelovací jazyky, metody a nástroje využitelné při analýze, návrhu, prototypování, simulaci a formální verifikaci (zejména, ale nejen) paralelních a distribuovaných systémů. Největší pozornost byla věnována, s ohledem na originální a motivující výsledky dosažené v dřívějších letech, objektově orientovaným Petriho sítím (OOPN). Zkoumány však byly i jiné formalismy využitelné v dané oblasti. V roce 2004 byla dokončena významná etapa ve vývoji nástroje založeného na paradigmatu OOPN, která vyústila v realizaci reflektivního simulačního systému. Principy tohoto systému byly navrženy a diskutovány v [1-32] a [1-39]. Reflektivní vlastnosti systému umožňují tvorbu heterogenních modelů

kombinujících OOPN s jinými paradigmaty, násobné simulace (multi-simulation) v různých nebo sdílených časových osách, stejně tak jako i libovolné dynamické zásahy do struktury modelu v průběhu simulace [1-16]. Uvedené vlastnosti jsou nezbytné pro budoucí aplikace v oblasti umělé inteligence, robotiky a inteligentního řízení. V oblasti formální verifikace nad OOPN byla v [1-10] diskutována zdokonalená metoda redukce stavových prostorů OOPN na základě částečného uspořádání, jež umožňuje lépe se vyrovnat s obvykle značně rozsáhlými stavovými prostory OOPN. Byly shrnuty a důkladně vyhodnoceny [1-36] výsledky dosažené při paralelní práci se stavovými prostory OOPN a při typové analýze OOPN. Oblast typové analýzy byla dále obohacena návrhem nového algoritmu tzv. dynamické typové analýzy dosahující vyšší přesnosti za cenu přiměřeně zvýšené paměťové a časové složitosti [1-36]. Kromě metod formální verifikace konečně stavových systémů popsaných OOPN bylo dosaženo významných výsledků i při verifikaci systémů parametrických a nekonečně stavových. V této oblasti zaslouží pozornost zejména spolupráce s laboratoří LIAFA, CNRS/Université Paris 7 na návrhu dvou zcela nových metod symbolické verifikace založené na využití konečných automatů (viz [1-5] a [1-9]), jež se již dočkaly i pozitivní citace na mezinárodním fóru. Zatímco v [1-5] a [1-9] byly uvažovány pouze systémy s lineární (linearizovatelnou) topologií stavů, v [1-22] již byl zahájen výzkum nad zobecněním zmíněných metod pro stromovou topologii stavů.

O dalším rozvoji dosažených výsledků se uvažuje v rámci několika běžících i podaných projektů GA ČR i v rámci podaných mezinárodních projektů (včetně projektů EU). 4.1.2 Modely založené na automatech a gramatikách Jádro výzkumu v této oblasti tvoří formální modely založené na gramatikách a automatech. Většina diskutovaných modelů je založena na zcela přirozených a poměrně jednoduchých modifikacích základních verzí automatů a gramatik, které se běžně používají v teorii formálních jazyků. Důraz je kladen na modifikace, které vycházejí z kombinace a vzájemné spolupráce celé řady gramatik a automatů. Přestože se tato oblast výzkumu pochopitelně hlavně soustředí na výhody zavedených modifikací, upozorňuje také na nežádoucí situace a podmínky, které komplikují či omezují užití těchto modifikovaných modelů. V tomto roce řešení výzkumného záměru bylo v dané oblasti výzkumu dosaženo podstatné redukce velikosti různých typů formálních modelů paralelních systémů, zejména modelů založených na gramatických systémech. Redukce se zaměřila na minimalizaci fundamentálních komponent těchto modelů. Navržené redukce činí studované formální modely snadno a úsporně implementovatelné. Využití se očekává zejména v oblastech informatiky, jež se zabývají formálními modely simulujícími organismy používané v molekulární biologii a genetice. Výsledky byly publikovány v řadě konferenčních příspěvků [1-24], [1-25], [1-26], [1-27], článků v mezinárodních časopisech (viz [1-3], [1-4]) a v nové monografii [1-1]. 4.1.3 Diskrétní a spojité modely obecných výpočetních procesů V předchozích několika letech jsme se zaměřili na výzkum chování duálních topologií a jejich vlastností ve vztahu k modelování obecných výpočetních procesů. Byly analyzovány vhodné algebraické struktury, zejména uspořádané množiny a de Grootovy prostory, které jsou jistým zobecněním topologických prostorů, v nichž platí vhodně zobecněná Hofmann-Mislovova věta. Tento výzkum jsme v letošním roce úspěšně završili nalezením ekvivalentního kritéria pro zcela obecné posety, čímž byl tento problém úplně vyřešen. Jako vedlejší produkt tohoto výzkumu, avšak z vědeckého hlediska mimořádně významný, byly zodpovězeny tyto další otázky: 1) Byla vyvrácena hypotéza J. D. Lawsona, že duální topologie kompaktního T1 prostoru je soberická. 2) Byla dokázána hypotéza D. E. Camerona z roku 1977, že každá kompaktní topologie je obsažena v jisté maximální kompaktní topologii. Tyto výsledky byly (prozatím ve formě 4 preprintů) publikovány na serveru Dagstuhlského centra pro informatiku na http://www.dagstuhl.de/04351/Materials, avšak předpokládá se i publikace v recenzovaných časopisech (Dagstuhl Seminar Proceedings, Theoretical Computer Science, Topology Proceedings, Topology and its Applications). Výsledky byly také presentovány na několika domácích i zahraničních vědeckých konferencích [1-30], [1-31], [1-14] a [1-15].

4.1.4 Prostředky pro simulaci systémů Prostředí pro modelování a simulaci systémů, navržené v předchozích letech řešení projektu a zahrnující nástroje SIMLIB/C++, HELEF a TKSL/C, bylo dále zdokonalováno v několika směrech. Zaměřili jsme se na vytvoření množiny sub-modelů spojovaných do celkového heterogenního modelu. Pro propojování jednotlivých sub-modelů byla navržena komunikační síť AIN (Automatic Information Net), na kterou úzce navazuje simulační jazyk HELEF [1-37]. Navržené metody heterogenního modelování jsou zobecnitelné na oblast vytváření programového i technického vybavení počítačů. Jejich přínosem je optimalizace návrhu systémů založená na znovupoužitelnosti hotových modulů a na zabezpečení kooperace jednotlivých podsystémů [1-11]. Funkci navržených prostředků jsme ověřili na několika modelech, ve kterých jsme kombinovali objektově orientovaný přístup s logickým programováním a Petriho sítěmi (expertní simulátor, model křižovatek ve městě, model hradlových polí, model kryptografických zařízení a kryptografických útoků [1-23]). Dalším výsledkem rozvoje simulačních technik je návrh metodologie a vytvoření simulátoru podporujícího on-line inteligentní řízení procesů. Jde o kombinaci metod umělé inteligence a počítačové simulace. Jedná se o procesně orientovanou simulaci, která je schopna sebe-replikace (klonování), a tím o hledání optimálního řešení metodou simulace s navracením ─ tedy o způsoby prohledávání prostoru možných řešení. Aplikací této techniky je rozšiřování schopností řídicích systémů. Byla rovněž dále zdokonalována nová verze simulačního jazyka TKSL/C, jež umožňuje detekci tuhých systémů pomocí testování velikosti členů Taylorovy řady [1-12], [1-13], [1-28], [1-29] a [138]. Oblast modelování analýzy rizik byla rozšířena o problematiku detekce útoků v rámci bezpečnosti informačních systémů. Tyto modely byly rozšířeny o využití mobilních agentů, zvláště v distribuovaných sítích. 4.1.5 Umělá inteligence a neuronové sítě Výzkum v této oblasti pokračoval ve dvou základních směrech. První směr se týkal multiagentních systémů a byl zaměřen na oblast modelování těchto systémů a na jejich využití pro analýzu rizik. Pro tvorbu simulačních modelů byl navržen jazyk t-Sapi, který řídí agentní prvky v modelu, a s jeho využitím byl navržen nástroj pro vytváření a simulaci těchto modelů. Systém je implementován v jazyce Java pod názvem JT-Mass. Dále bylo zkoumáno sociální chování agentů v multiagentních systémech, zejména schopnosti agentů rozhodovat o pravdivosti sdílených informací a komunikovat ve snaze nalézt kompromis o sdílených prostředcích nebo cílech [1-20], [1-35] a [1-41]. Původně plánovaný výzkum sociálního chování technických agentů byl přerušen vzhledem k problémům s objednávkou a následnou dodávkou objednaných robotů z USA (jsou hrazeny z prostředků mimo výzkumný záměr). Druhým směrem byla oblast biometrických bezpečnostních systémů. Zde byl prakticky dokončen vývoj komplexního bezpečnostního systému pro identifikaci osob, který je založen na rozpoznávání otisků prstů a rozpoznávání hlasu ověřované osoby s možností integrace dalších biometrických technik. V obou případech bylo dosaženo významných výsledků o čemž svědčí spolupráce na podobných projektech v SRN (BioFinger I., II, BioCompress) a řada významných publikací [1-2], [16], [1-7], [1-8], [1-17], [1-18], [1-19], [1-21], [1-33], [1-34], [1-40] a [1-42].

Seznam výstupů v roce 2004 a) Monografie: [1-1] Meduna, A., Švec, M.: Grammars with Context Conditions and Their Applications, Wiley, New York, 2004 (v tisku) [1-2] Bonfig, K.W., Drahanský, M.: Biometrie, Sensorpraxis, Band 5, Kreuztal, DE, p. 153, ISBN 3-933609-02-X

b) Články v zahraničních časopisech, kapitoly v knihách: [1-3] Meduna, A., Vítek M.: New language operations in formal language theory, In: Schedae Informaticae, roč. 2004, č. 13, Krakov, PL, p. 123-150, ISSN 0860-0295 [1-4] Kopeček, T., Meduna, A.: Simple-Semi-Conditional Versions of Matrix Grammars with a Reduced Regulating Mechanism, In: Computing and Informatics, roč. 2004, č. 23, Bratislava, SK, p. 189-202, ISSN 1335-9150 [1-5] Bouajjani, A., Habermehl, P., Vojnar, T.: Abstract Regular Model Checking, In: Proceedings of 16th International Conference on Computer Aided Verification ─ CAV 2004, Boston, USA, LNCS 3114, Springer Verlag, 2004, p. 372-386, ISSN 0302-9743, ISBN 0302-9743 [1-6] Drahanský, M, Nötzel, R.: Sensoren zur Fingerabdruckerkennung, Sensoren, Signale, Systeme, Band 5, Kreuztal, DE, 2004, p. 49-60, ISBN 3-933609-19-4 [1-7] Drahanský, M, Nötzel, R.: Ein einfaches Verfahren zur Parameteridentifikation am Beispiel einer Freiformschmiedepresse, Sensoren, Signale, Systeme, Band 5, Kreuztal, DE, 2004, p. 71-82, ISBN 3-933609-19-4 [1-8] Orság, F.: Vision für die Zukunft, Biometrie, Kreutztal, DE, bQuadrat, 2004, p. 131-145, ISBN 3-933609-02-X c) Příspěvky na zahraničních konferencích: [1-9] Habermehl, P., Vojnar, T.: Regular Model Checking Using Inference of Regular Languages, In: Proceedings of 6th International Workshop on Verification of Infinite-State Systems ─ INFINITY 2004, London, GB, 2004, p. 61-71, bude dále opublikováno v ENTCS, Kluwer. [1-10] Haša, L., Češka, M.: Improvements in Model Checking for Object-Oriented Petri Nets, In: Proceedings of the 10th International Conference on Information Systems Analysis and Synthesis ─ ISAS 2004 and International Conference on Cybernetics and Information Technologies, Systems and Applications ─ CITSA 2004, Orlando, Florida, USA, 2004. [1-11] Hrubý, M., Kočí, R.: Modern Simulation Techniques and Tools, In: Proceedings of the International Workshop ─ MOSMIC‘2003, Žilina, SK, FRI ZU, 2003, p. 7-15, ISBN 80-8070-139-3 [1-12] Kunovský, J., Řezáč, D., Domica, P.: Non-autonomous Example of Stiff System, In: Proceedings of the sixth international scientific conference Electronic Computers and Informatics ECI 2004, Košice, SK, TU v Košiciach, 2004, p. 81-85, ISBN 80-8073-150-0 [1-13] Kunovský, J., Řezáč, D.: TKSL and Stiff System Detection, In: Proceedings of the 3rd International Conference Aplimat, Bratislava, SK, STUBA, 2004, p. 621-626, ISBN 80-227-1995-1 [1-14] Kovár, M.M.: On Bypassing Sobriety in Hofmann-Mislove Theorem, In: 19-th Summer Conference on Topology and Its Applications, 2004, Cape Town, South Africa [1-15] Kovár, M.M.: On Maximality of Compact Topologies, In: 3-rd Joint Japan-Mexico Topology Conference (JAMEX), 2004, Oaxaca, Mexico [1-16] Janoušek, V., Kočí, R.: Towards an Open Implementation of the PNtalk System, In: Proceedings of the 5th EUROSIM Congress on Modeling and Simulation, Paris, FR, EUROSIM, 2004 [1-17] Drahanský, M., Orság, F.: Biometric Security Systems: Robustness of the Fingerprint and Speech Technologies, In Proceedings of the BT 2004 ─ International Workshop on Biometric Technologies, Calgary, CA, 2004, p. 99-103 [1-18] Drahanský, M., Smolík, L.: Entropic Numbers from the Fingerprint, In Proceedings of the BMWA ─ Workshop on Biometrics, London, GB, 2004, p. 20 [1-19] Drahanský, M.: Nutzung biometrischer Daten zur Gewinnung personenbezogener kryptographischer Schlüssel, In Proceedings of the BIOSIG 2004, Darmstadt, DE, 2004, p. 30

[1-20] Zbořil F., ml., Zbořil, F.: Building of Multiagent Models, In Proceedings of the ECI 2004, Košice, SK, 2004, p. 388-393, ISBN 80-8073-150-0 d) Články v tuzemských časopisech: [1-21] Drahanský, M., Smolík, L.: Biometrické certifikáty, In: DSM (Data Security Management), ročník 8, číslo 5, 2004, p. 20-22, ISSN 1211-8737 e) Příspěvky na tuzemských konferencích: [1-22] Rogalewicz, A., Vojnar, T.: Tree Automata In Modelling And Verification Of Concurrent Programs, In: Proc. of ASIS 2004, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 197-202, ISBN 80-86840-03-4 [1-23] Hrubý, M., Peringer, P., Rábová, Z.: Modelling of Tamper-Proof Devices, In: Proceedings of 38th International Conference MOSIS’04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 6, ISBN 80-85988-98-4 [1-24] Elbl, S., Meduna, A.: Finite Index in Language Theory, In: Proceedings of 10th Conference and Competition STUDENT EEICT 2004, Brno, CZ, FIT VUT, 2004, p. 247-251, ISBN 80-2142635-7 [1-25] Elbl, S., Meduna, A.: Grammar Systems of Finite Index, In: Proceedings of 7th International Conference ISIM ‘04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 141-146, ISBN 80-85988-99-2 [1-26] Lorenc, L., Meduna, A.: Sebereprodukující zásobníkové převodníky, In: Proceedings of 7th International Conference ISIM’04 Information Systems Implementation and Modelling, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 155-160, ISBN 80-85988-99-2 [1-27] Meduna, A., Škrkal, O.: Kombinované levé derivace v maticových gramatikách, In: Proceedings of 7th International Conference ISIM’04 Information Systems Implementation and Modelling, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 127-132, ISBN 80-85988-99-2 [1-28] Kunovský, J., Řezáč, D., Melkes, F.: Modern Taylor Series Method, In: Proceedings of 38th International Conference MOSIS ‘04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 9-20, ISBN 80-85988-98-4 [1-29] Kunovský, J., Zacios, D., Tomica, P.: Modern Taylor Series Method and Coefficients of Fourier Transform Series, In: Proceedings of 38th International Conference MOSIS ‘04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 87-92, ISBN 80-85988-98-4 [1-30] Kovár, M.M.: A note on topology generated by Scott-open filters, In: Sborník 3. matematického workshopu, FAST VUT , 2004, 8 stran, ISBN 80-214-2741-8 [1-31] Kovár, M.M.: De Groot Dual for Topological Systems and Locales, In: Sborník 3. matematického workshopu, FAST VUT Brno, 2004, 10 stran, ISBN 80-214-2741-8 [1-32] Kočí, R.: Open Implementation of the Simulation Framework, Proceedings of 38th International Conference MOSIS ‘04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, ISBN 80-85988-98-4 [1-33] Drahanský, M., Orság, F., Zbořil, F.: Biometrics in Security Applications, In: Proceedings of the MOSIS ‘04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 6, ISBN 80-85988-98-4 [1-34] Hanáček, P., Zbořil, F., Zbořil, F., ml.: Bezpečná komunikace autonomních agentů-robotů v nepřátelském prostředí, In: NETSS 2004, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 91-95, ISBN 80-85988-92-5 [1-35] Zbořil, F., ml.: Argumentation Base Selection, In: Proceedings of the MOSIS ‘04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 207-212, ISBN 80-85988-98-4 f) Disertační a habilitační práce: [1-36] Křena, B.: Metody analýzy objektově orientovaných Petriho sítí, disertační práce, FIT VUT, Brno, CZ, 2004, p. 128

[1-37] Hrubý, M.: Prostředí pro modelování heterogenních systémů, disertační práce, FIT VUT, Brno, CZ, 2004, p. 93 [1-38] Řezáč, D.: Stiff Systems of Differential disertační práce, FIT VUT, Brno, CZ, 2004

Equations and Modern Taylor Series Metod,

[1-39] Kočí, R.: Metody a nástroje pro implementaci otevřených simulačních nástrojů, disertační práce, FIT VUT, Brno, CZ, 2004 [1-40] Orság, F.: Biometric Security Systems: Speaker Recognition Technology, disertační práce, FIT VUT v Brně, 2004, p. 109 [1-41] Zbořil, F., ml.: Plánování a komunikace v multiagentních systémech, disertační práce, FIT VUT v Brně, 2004, p. 107 g) Technické a výzkumné zprávy: [1-42] Arnold, M., Bush, Ch., Drahanský, M. Ihmor, H., Reinefeld, T., Zwiesele, A.: BioFinger Evaluierung biometrischer Systeme (Fingerabdrucktechnologien), Fraunhofer Gesellschaft ─ Institut Graphische Datenverarbeitung, Darmstadt, DE, 2004, p. 273

Přehled vědeckých akcí vztahujících se k výzkumnému záměru Název akce: Charakter: Organizátor: Termín: Účastníci:

MOSIS 2004 Mezinárodní konference zaměřená na modelování a simulaci systémů FIT VUT Brno, MARQ Ostrava 19-21 dubna 2004, Rožnov pod Radhoštěm, ČR 111 účastníků

Název akce: Charakter: Organizátor: Termín: Účastníci:

ASIS 2004 Mezinárodní kolokvium zaměřené na aplikace modelování a simulace systémů FIT VUT Brno, MARQ Ostrava 22-24 září 2004, Sv. Hostýn, ČR 78 účastníků

Smlouvy o spolupráci v oblastech výzkumného záměru Organizace: LIAFA, Université Paris 7/CNRS UMR 7089, Paříž, Francie Obsah smlouvy:Cílem je spolupráce ve výzkumu metod formální verifikace systémů se složitou a případně dynamicky se měnící strukturou a systémů s pokročilými kvantitativními rysy chování (časování, parametry spolehlivosti apod.). Doba trvání: 3 roky (září 2003 – září 2006)

Spolupráce se zahraničím V oblasti metod automatizované formální verifikace probíhala v rámci uzavřené smlouvy o spolupráci ve výzkumu úzká kooperace s laboratoří LIAFA, Université Paris 7/CNRS UMR 7089 v Paříži. Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D. publikoval společné články s týmem prof. A. Bouajjani, spolu s dr. Peterem Habermehlem podal návrh česko-francouzského projektu Barrande pro rok 2005-6 a zapojil se do návrhu projektu FET IST 6. rámcového programu EU připravovaného prof. A. Boujjani a dalšími předními evropskými týmy. Mgr. Adam Rogalewicz zahájil na podzim půlroční až jednoletý pobyt v laboratoří LIAFA v rámci programu Socrates/Erasmus. Ing. Bohuslav Křena, Ph.D. úspěšně navázal spolupráci se Sofware Testing and Analysis Laboratory, Universita degli Studi di Milano ─ Bicocca, Miláno, Itálie v rámci projektu SegraVis. Při své dvouměsíční návštěvě v Milánu spolupracoval s prof. Pezzem a dr. Denarem na vývoji verifikačního nástroje založeného na symbolickém provádění Java programů. Ing. Martin Drahanský je od září 2002 na stáži na univerzitě v Siegenu, SRN. Nejprve spolupracoval s Fraunhofer Institutem (IGD, Darmstadt) na projektu BioFinger I. a BioCompress, které se zabývaly

spolehlivostí bezpečnostních systémů založených na otiscích prstů. Nyní spolupracuje se stejným institutem na projektu BioFinger II. Zadavatelem všech projektů je BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) a na řešení se podílel/podílí i BKA (Bundeskriminalamt). Stáž Ing. Drahanského byla prodloužena do srpna roku 2005.

Jiné akce související s řešením VZ v roce 2004 Mezi další významné aktivity řešitelů patří rovněž účast v programových výborech konferencí MOSIS, ČR, ASIS, ČR, MOSMIC, SR (M. Češka, Z. Rábová, F. Zbořil), MOCA, Dánsko (T. Vojnar), ECI, SR (F. Zbořil), I&IT, SR (F. Zbořil) a SCI, USA (F. Zbořil). Odborná úroveň řešitelů byla oceněna na těchto konferencích jmenováním řady řešitelů předsedy odborných sekcí. V neposlední řadě pokračovala také recenzní činnost řešitelů v různých časopisech a na konferencích.

4.2 Technologie a návrh informačních systémů V roce 2004 se výzkum v této oblasti technologie a návrhu informačních systémů i nadále zabýval metodami návrhu procesní části informačních a databázových systémů s důrazem na objektový přístup, zajištění bezpečnosti informačních systémů, využití umělé inteligence pro získávání užitečných znalostí z databází informačních systémů. Konkrétně byly zkoumány modely metrik pro hodnocení a zdokonalování kvality procesů vývoje softwarových produktů, zkoumány byly i vztahy procesního modelu, BPR/BPRD a workflow systému. Zkoumány byly i metriky uplatnitelné v řízení procesů se zaměřením k malým podnikům a týmům. U objektových databází byly potom zkoumány vlastnosti objektových databází vzhledem k jejich použití v interpretovaných systémech. Byl proveden rozvoj obecného grafového modelu použitelného pro zobecnění navigace a reference zejména v oblasti sémantického webu. V oblasti vyhledávání znalostí z databází pokračovala implementace experimentálního systému na bázi jazyka DMSL. U dolování asociačních pravidel z relačních dat pokračoval výzkum metody založené na průměrné vzdálenosti. Oblast podobnostního vyhledávání a získávání znalostí z obrazových dat byla dále rozvíjena v úrovni metod popisu textury založené na přístupu z oblasti dolování dat a metod založených na využití neterminální fuzzy gramatiky, přičemž metody byly experimentálně ověřovány. V oblasti extrakce informace z WWW byly navrženy formální modely pro popis vizuální informace obsažené v dokumentech a pro popis logické struktury dokumentu. Z hlediska bezpečnosti informačních systémů byl kladen důraz na hodnocení a audit takových systémů, zejména potom v oblasti hardwarových kryptografických modulů, čipových karet apod.. U systémů řízení toku aktivit byly dokončeny práce s rozšiřováním informačních systémů pro podporu systémů řízení toku aktivit a naplno se rozjely práce zkoumající formalismy vhodné pro popis takových systémů, zejména možnost efektivní analýzy takových popisů.

Technology and Design of Information Systems During last period, research dealt with the processing of information and database design, stressing the object oriented approach, of information systems security, application of artificial intelligence for getting useful knowledge from information systems databases. Software and process metrics were evaluated to improve quality of software development processes. Moreover, metrics applicable in process control of small enterprises were studied too. Properties of object-oriented databases used in interpreted systems were studied. Namely, a general graph model was extended to be applicable in the area of semantic web. In the area of knowledge discovery in databases (KDD), implementation of the experimental system DMSL successfully continued. Mining of associate rules was studied from a viewpoint of methods based on average distance of objects. Using new texture descriptions based on KDD and fuzzygrammar approaches evolved the area of similarity search and data knowledge discovery from image data. Formal models for visual information description and for description of document logical structure were proposed too. Security of information systems used by these days is often tightly coupled with security of hardware used. Thus auditing of such systems, especially those based on cryptographic modules, chip-cards, etc.

was in focus of our research area. Incorporation of workflow systems directly into a database system continued by extending of selected database system. Exploration of formal aspects of description and efficient analysis of workflow systems has been started too. 4.2.1 Bezpečnost a kryptografie Významnou částí výzkumu v oblasti bezpečnosti informačních systémů a aplikované kryptografie bylo hodnocení a audit bezpečnosti informačních systémů. Vzhledem k tomu, že pro implementaci kryptografických mechanismů včetně elektronického podpisu se často používají hardwarové kryptografické moduly, čipové karty a mikrokontroléry, je bezpečnost těchto systémů také závislá na odolnosti těchto zařízení proti přímým i nepřímým útokům. Přípravy na výzkum v této oblasti (bezpečnosti čipových karet a hardwarových kryptografických zařízení) byly započaty už v minulém roce. V tomto roce výzkum v této oblasti probíhal naplno a bylo dosaženo dobrých výsledků, které byly publikovány na národních i zahraničních konferencích a časopisech. Za významné považujeme zejména výsledky v oblasti bezpečnosti aplikačních programových rozhraní kryptografických modulů, uveřejněné v publikacích [2-10], [2-11], [2-16] a [2-30]. Významný pokrok byl také učiněn v oblasti výzkumu útoků na kryptografická zařízení pomocí postranních kanálů (viz publikace [2-17], [2-18] a [2-19]). Poslední oblastí výzkumu bylo zkoumání problémů reputace, pseudonymity a soukromí v informačních systémech. Výsledky v této oblasti byly převážně publikovány na mezinárodním fóru a to v publikacích [2-5], [2-7], [2-8], [2-9] a [2-12]. 4.2.2 Formální OO modely U objektových databází byly zkoumány vlastnosti objektových databází vzhledem k jejich použití v interpretovaných systémech. Byl proveden rozvoj obecného grafového modelu použitelného pro zobecnění navigace a reference ve jmenných prostorech, zejména o oblasti sémantického webu a jeho použití pro formalizaci objektového modelu [2-26], [2-27], [2-29]. Výsledky výzkumné činnosti byly uplatněny při realizaci prototypového informačního systému Fakulty informačních technologií. Bylo započato zkoumání objektového modelu pro použití v definici popisu chování mikroprocesorů. 4.2.3 Kvalita a řízení projektů softwarových produktů Byly zkoumány modely metrik pro hodnocení a zdokonalování kvality procesů vývoje softwarových produktů [2-21], [2-15]. V oblasti řízení procesů byly zkoumány vztahy procesního modelu, BPR/BPRD a workflow systému. Byl uveden postup optimalizace konkrétního procesu a shrnutí poznatků z reálného prostředí [2-22]. Byly zkoumány možnosti uplatnění metrik v řízení procesů, přínosy a rozdíly v procesní vyspělosti organizace, stejně tak jako význam budování systému řízení jakosti a získávání různých ocenění kvality. Pro tyto oblasti byly zkoumány vhodné vlastnosti vybraných metod a ocenění s ohledem na jejich využitelnost zejména v malých organizacích [2-23]. V oblasti projektového řízení byly zkoumány prakticky použitelné techniky a metody pro řízení projektů v malých týmech. Byly navrženy vhodné postupy pro jejich okamžitou realizaci [2-24] a uplatnění ve výuce projektového řízení [2-25]. 4.2.4 Systémy pro řízení toku aktivit – workflow systémy V oblasti systémů pro řízení toku aktivit došlo v roce 2004 k dokončení aktivit započatých v předchozích letech a v souladu s plánem na rok 2004 došlo k výzkumu v oblasti teoretické – možnosti analýz silnějších, jak kontextových jazyků. V případě dokončení prací započatých dříve byl rozšířen DB systém Caché o temporální vlastnosti, což v případě implementace systému pro řízení toku aktivit přímo v rámci systému poskytuje vhodné možnosti. Výsledek této aktivity byl realizován jako ročníkový projekt a prezentován na studentské konferenci EEICT 2004. Nově započaté činnosti kolem možnosti analýzy silnějších jak bezkontextových jazyků zatím ukázaly drobné dílčí výsledky, které slibují rozvoj v této oblasti v následujících letech.

4.2.5 Vyhledávání znalostí z databází V oblasti vyhledávání znalostí z databází probíhal výzkum v souladu se stanoveným záměrem na rok 2004. Pokračovala implementace experimentálního systému na bázi jazyka DMSL a to v části předzpracování dat. V oblasti dolování asociačních pravidel z relačních dat pokračoval výzkum metody založené na průměrné vzdálenosti. Byly provedeny experimenty a porovnání výsledků této metody s jednou z dalších metod, které jsou schopny zpracovat jak kategorické, tak kvantitativní atributy. Ukázalo se, že oddělení zpracování kategorických a kvantitativních atributů, které je jednou ze základních vlastností této metody, je výhodné pro tabulky obsahující oba tyto typy atributů. Dále byla provedena formalizace metody. Výsledky jsou obsahem disertační práce, jejíž dokončení se předpokládá začátkem příštího roku. V oblasti podobnostního vyhledávání a získávání znalostí z obrazových dat byla dále rozvíjena metoda popisu textury založená na přístupu z oblasti dolování dat a metoda založená na využití neterminální fuzzy gramatiky pro reprezentaci obsahu obrazové databáze a při podobnostním vyhledávání. Prvá metoda byla vylepšena použitím frekventovaných množin namísto asociačních pravidel, čímž byla zvýšena i její síla z hlediska vzájemné separability získaných vektorů rysů. Metoda byla experimentálně ověřena a výsledky práce byly publikovány v [2-4]. Je předmětem disertační práce, která bude odevzdána na začátku příštího roku. Druhá metoda byla experimentálně ověřována a podrobně popsána v rukopisu disertační práce, jejíž odevzdání se předpokládá v první polovině příštího roku. V oblasti extrakce informace z WWW byly navrženy formální modely pro popis vizuální informace obsažené v dokumentech a pro popis logické struktury dokumentu. Dále byla navržena nová metoda pro extrakci informace z HTML dokumentů založená na využití těchto modelů. Veškeré tyto výsledky byly publikovány v [2-6] a v obhájené doktorské práci [2-28]. Dále byly podány a přijaty k publikaci tři kapitoly do dvou encyklopedií s tematikou databází a získávání znalostí z databází, které vyjdou na jaře 2005 4[2-1], 4[2-2], 4[2-3].

Seznam výstupů v roce 2004 a) Monografie: [2-1] Zendulka Jaroslav: API Standardization Efforts for Data Mining. In J. Wang (ed.) Encyclopedia of Data Warehousing and Mining. Idea Group Reference. 2005, 14 p. (přijato k publikaci - http://www.idea-group.com/encyclopedia/details.asp?ID=4465). [2-2] Zendulka Jaroslav: Using Standard APIs for Data Mining in Prediction. In J. Wang (ed.) Encyclopedia of Data Warehousing and Mining. Idea Group Reference.2005, 13p. (přijato k publikaci - http://www.idea-group.com/encyclopedia/details.asp?ID=4465). [2-3] Zendulka Jaroslav: Object-Relational Modeling in the UML. In: (Laura C. Rivero et al. eds) Encyclopedia of Database Technologies and Applications (přijato k publikaci - http://www.ideagroup.com/encyclopedia/details.asp?id=4462). b) Články v zahraničních časopisech: [2-4] Heckel Martin, Zendulka Jaroslav: Data Mining and Its Use in Texture Analysis, In: Fundamenta Informaticae, Vol. 2004, No. 60, Amsterdam, NL, p. 173-186, ISSN 0169-2968. [2-5] Cvrček Daniel, Matyáš Václav ml.: Pseudonymity in the light of evidence-based trust, In: Authentic Privacy, Berlin, DE, Springer, 2004, p. 109-116, ISSN 0302-9743 c) Příspěvky na zahraničních konferencích: [2-6] Burget Radek: Hierarchies in HTML Documents: Linking Text to Concepts, In: 15th International Workshop on Database and Expert Systems Applications, Zaragoza, ES, IEEE CS, 2004, p. 186-190, ISBN 0-7695-2195-9

[2-7] Cvrček Daniel, Matyáš Václav ml.: On the role of contectual information for privacy attacks and classification, In: Workshop on Privacy and Security Aspects of Data Mining, Brighton, GB, 2004, p. 31-39 [2-8] Cvrček Daniel, Matyáš Václav ml.: Privacy - what do you mean?, In: UBICOMP Privacy Workshop, Nottingham, GB, 2004, p. 12-19 [2-9] Cvrček Daniel: Dynamics of Reputation, In: NordSec'04, Helsinki, FI, HUT, 2004, p. 1-7, ISSN 1455-9749 d) Články v tuzemských časopisech: [2-10] Bond Mike, Cvrček Daniel, Murdoch Steven J.: Reverse-engineering kryptografického modulu, Cryptoworld, Praha, CZ, 2004, p. 6 [2-11] Cvrček Daniel, Krhovják Jan, Matyáš Václav ml.: Útoky a kryptografie v hardwarovém provedení, In: DSM Data Security Management, roč. 2004, č. 5, CZ, p. 16-19, ISSN 1211-8737 [2-12] Cvrček Daniel, Matyáš Václav ml.: Informační soukromí a jeho měřitelnost, In: DSM Data Security Management, roč. 2004, č. 6, CZ, p. 5, ISSN 1211-8737 [2-13] Hanáček Petr: Informační systémy podle norem ISO, In: e-biz, roč. 2004, č. 2, Brno, CZ, p. 57-58, ISSN 1213-063X e) Příspěvky na tuzemských konferencích: [2-14] Bednář, D., Kreslíková, J.: Towards verification of processes in object-oriented model of project managemente, In: Proceedings of ASIS 2004, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 8, ISBN 8086840-03-4. [2-15] Bednář, D., Kreslíková, J., Kubát, L.: Metrics Models for Software Development, In: NETSS2004, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 97-102, ISBN 80-85988-92-5. [2-16] Cvrček Daniel, Krhovják Jan, Matyáš Václav ml.: Hardwarové bezpečnostní moduly - API a útoky, Plzeň, CZ, 2004, p. 91-114, ISBN 80-86583-07-4 [2-17] Florián Vladimír, Hanáček Petr, Slavíček Pavel: Analýza metod pro modelování útoků na bezpečná zařízení, In: Proceedings of 38th International Conference MOSIS'04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 261-265, ISBN 80-85988-98-4 [2-18] Hanáček Petr, Peringer Petr, Rábová Zdeňka: Analýza simulačních dat získaných z kryptografického modulu, In: Proceedings of ASIS 2004, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 6 [2-19] Hanáček Petr, Peringer Petr, Rábová Zdeňka: Využití modelů při analýze bezpečnosti kryptografických modulů, In: NETSS2004, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 115-120, ISBN 80-8598892-5 [2-20] Hanáček Petr: Securing Web Services, In: Proceedings of ISIM04 - Tutorial, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 1-20, ISBN 80-86840-01-8 [2-21] Kubát, L.: MEASUREMENT IN SOFTWARE DEVELOPMENT PROCESS, In: Proceedings of the 10th conference STUDENT EEICT 2004, Brno, CZ, VUT v Brně, 2004, p. 5, ISBN 80-2142635-7. [2-22] Martínek, Z., Kreslíková, J.: Vyhodnocování procesů v malých organizacích, In: GEMAN, Plzeň, CZ, EVIDA, 2004, p. 7, ISBN 80-86596-51-6. [2-23] Martínek, Z.: Nástroje pro procesní řízení v malých organizacích, In: PRONT 04, Plzeň, CZ, EVIDA, 2004, p. 7, ISBN 80-86596-54-0. [2-24] Martínek, Z., Kreslíková, J.: Metody pro projektové řízení v malých týmech, In: PRONT 04, Plzeň, CZ, EVIDA, 2004, p. 7, ISBN 80-86596-54-0.

[2-25] Kreslíková, J.: Výuka projektového řízení na FIT VUT v Brně, In: EDU 2004 PM, Brno, CZ, FAST VUT, 2004, p. 4, ISBN 80-214-2720-5. [2-26] Petrucha Roman: Semantic Web as a machine understandable Web, In: Proceedings of 7th International Conference ISIM '04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 53-56, ISBN 80-85988-99-2 [2-27] Petrucha Roman: Sémantický web, In: Proceedings of the 10th Conference STUDENT EEICT 2004, Brno, CZ, FIT VUT, 2004, p. 277-281, ISBN 80-214-2635-7 f) Disertační a habilitační práce: [2-28] Burget Radek: Information Extraction from HTML Documents Based on Logical Document Structure, Brno, CZ, FIT VUT, 2004, p. 85 [2-29] Güttner Jakub: Object Databases and the Semantic Web, Brno, CZ, 2004, p. 85, obhájená disertační práce VUT v Brně Fakulta informačních technologií g) Technické a výzkumné zprávy: [2-30] Bond Mike, Cvrček Daniel, Murdoch Steven J.: Unwrapping the Chrysalis, In: Technical report, č. 592, Cambridge, GB, p. 15, ISSN 1476-2986


Information System Modelling and Implementation ISIM 2003 – mezinárodní konference zaměřená zejména na problematiku databázových technologií a informačních systémů.. mezinárodní KI FEI VŠB – TU Ostrava, FIT VUT v Brně, MARQ Ostrava 19. – 21.4. 2004 30 ze 6 zemí


Mikulášská kryptobesídka mezinárodní TNS, a.s., D. Cvrček (předseda PV) 6.-7.12. 60+

Přehled pedagogicko vzdělávacích akcí vztahujících se k výzkumnému záměru Název akce: Charakter: Organizátor:

Termín: Účastníci:

Edu 2004 PM, Výuka projektového řízení na vysokých školách mezinárodní VUT v Brně, FAKULTA STAVEBNÍ - Ústav stavební ekonomiky a řízení ve spolupráci s FAKULTOU INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ s AKADEMICKÝM CENTREM STUDENTSKÝCH AKTIVIT pod patronací SPOLEČNOSTI PRO PROJEKTOVÉ ŘÍZENÍ 21.září 2004 57, Česká republika, Slovenská republika, Rakousko.

Smlouvy o spolupráci v oblastech výzkumného záměru Organizace: Universidad de Valladolid, Španělsko Obsah smlouvy:Výměny učitelů a studentů Kontext: Bilaterální smlouva v rámci programu EU Socrates Erasmus. Doba trvání: 1 rok, finanční podpora výjezdů.

Nově budovaná (vybudovaná) pracoviště či laboratoře Název: Použití:

Laboratoř pro výzkumný projekt zabývající se bezpečnostními mechanismy založenými na reputaci. řešení projektu MŠMT 1K04106

Jednorázové odborné přednášky či prezentace Téma: Přednášející: Termín:

Current Issues in Access Control D. Cvrcek, for SECURE Project Meeting 3rd February 2004, Aarhus, Denmark

Téma: Přednášející: Termín:

Contexts for Trust and Privacy D. Cvrcek, presentation for OPERA group 16 November 2004, Cambridge, UK


Secure Hardware Devices D. Cvrcek, invited talk, University College Dublin, Department of computer science 8th January, 2004

Jiné akce související s řešením VZ v roce 2004. Členství v programových výborech mezinárodních vědeckých konferencí 7th Information Systems Implementation and Modelling" (ISIM 2004) Rožnov pod Radhostem ČR, 38th Spring International Conference Modelling and Simulation of Systems (MOSIS 2004) Brno ČR, The IASTED International Conference on Databases and Applications (DBA 2004) Innsbruck Austria, Znalosti 2004 Brno, DATAKON 2004 a 8th Conference on Advances in Databases and Information Systems (ADBIS 2004) Budapest Hungary. Recenze pro časopis Journal of Software and Systems - A New Practical and Forward Secure Group Signature Schemes - On the Security of a Group Signature Scheme with Strong Separability Recenze pro časopis J.UCS - Dynamic Typing of Objects Vedení studentských projektů pro prezentaci v EEICT - Burda, Z.: Graphical User Interface for Firewall Configuration, EEICT 2004 - Michel, R.: Secure Proxy Server Connected to PGP, EEICT 2004 - Wagner, T.: Forward Secure Digital Signature Scheme, EEICT2004 - Rychnovský, L.: Implementace temporálních databází v Caché, EEICT2004

4.3 Počítačová grafika a multimédia v informačních a řídicích systémech, počítačové vidění Aktuálně je výzkumu v oblasti počítačové grafiky zaměřen na praktické ověřování programového systému pro vývoj aplikací a práci s 2D obrazem. Další oblastí je zpracování 3D scén, softwarově na klasických PC i prostřednictvím specializovaných hardwarových architektur a využitím programovatelných obvodů (typu FPGA) a signálových procesorů (DSP). V medicínských aplikacích počítačové grafiky jsou vyvíjeny především metody a prostředky pro tvorbu 3D geometrických modelů tkání na základě CT/MR dat a výrobu jejich fyzických modelů s důrazem na praktické klinické využití. V oblasti zpracování řečových signálů byla většina aktivit koncentrována na zpracování meetingových dat, především v souvislosti s evropskými projekty M4 a AMI. Koncentrujeme se především na rozpoznávání plynulé řeči a na detekci klíčových slov, které usnadní orientaci v mnohahodinových sbírkách meetingových dat.

Výše uvedená aktivita částečně spadá do postdoktorandských i standardních projektů řešených v rámci grantů GAČR (postdoktorandské Černocký, Kršek, standardní Zemčík) a EU (5. rámcový program Multimodal Meeting Manager - M4, 6. rámcový program –Advanced Multiparty Interfaces - AMI) a částečně i do dalších grantových projektů FRVŠ, GA AVČR. Uvedený výzkum je zpracováván ve spolupráci s ostatními skupinami zapojenými do tohoto výzkumného záměru, dalšími fakultami VUT v Brně, zejména FEKT a FAVU, dalšími školami v ČR (ČVUT v Praze, FI a LF MU v Brně) a zahraničními institucemi (viz níže).

Computer graphics and multimedia in information and control systems, computer vision The current research in computer graphics area is focused in practical evaluation of the 2D application development framework. Further work is being done in 3D graphics scenes processing, both in software on standard PC architectures, and in specialised hardware architectures with programmable logic devices (FPGA) and digital signal processors (DSP). In medical applications of computer graphics, the focus is more on methods for automatic creation and processing of 3D geometrical tissue models based on CT/MR data and production of their physically existing models with emphasis on real clinical exploitation. Activities in speech signals processing and speech recognition are mainly focused on meeting data processing concerned with M4 and AMI European projects. The two main areas are fluent speech recognition (large vocabulary systems) and keyword detection – these methods help orientation in large collections of meeting data. The above mentioned activity partly belongs to both postdoctoral and standard projects financed by GAČR (Czech National Grant Agency – postdoctoral Černocký, Kršek, standard Zemčík) and partly to EU projects (5th framework - Multimodal Meeting Manager - M4, 6th framework –Advanced Multiparty Interfaces – AMI) and partly into other grant activities, such as FRVŠ and GA AVČR. 4.3.1 Zpracování obrazů a scén Jednou ze zásadních částí záměru týkající se zpracování obrazů a scén bylo vytvořit programové vybavení pro vývoj 2D obrazových aplikací. Během řešení záměru takové programové vybavení bylo vytvořeno, ověřeno a nasazeno. Programové vybavení má modulární strukturu. Základní modul obsahuje knihovní funkce v jazyce „C“ pracujících nad společným datovým modelem obrazu a jednoduchých 2D grafických elementů (bod, úsečka, kružnice, …). Další modul obsahuje stavební prvky uživatelského rozhraní – komponenty a funkce pro zobrazování grafických dat. Dalším modul je zaměřen na podporu synchronizace procesů a zpracování v reálném čase. Celý systém je doplněn i o funkce pro „ladění“ a diagnostiku. Programový systém byl v průběhu řešení záměru použit v řadě studentských prací v magisterském studiu a v grantových projektech, které jsou součástí práce studentů v doktorském studiu (projekt EU: Posílená skupinová interakce, EU-HLT, 506811-AMI, 2004-2006, GA AVČR: Prostředky pro rychlý vývoj HW-akcelerovaných vestavěných aplikací zpracování obrazu a videa, GA AVČR, T400750408, 2004-2008, doktorandi Ing. Adam Herout, Ing. Michal Špatněl, Ing. Igor Potúček, Ing. Stanislav Sumec, Ing. Vítězslav Beran, Ing. Jan Pečiva). Bylo též dokončeno experimentální vyhodnocování systému na signálových procesorech. Další oblastí výzkumu bylo zpracování 3D scén. V této oblasti byl zpracován zejména systém pro zobrazování číslicových systémů a to jak prostřednictvím programového vybavení na konvenčních osobních počítačích, tak i ve specializovaných architekturách postavených na programovatelných obvodech typu FPGA a signálových procesorech. Na této architektuře byly zkoumány i možnosti akcelerace v systémech obrazových databází. V oblasti aplikací 3D modelování v medicíně jsme vytvořili specializovaný grafický programový systém Transfer 3.0 (viz. inženýrská díla) [3-16], který je určen pro: 3D prohlížení a 3D segmentaci tkání; tvorbu 3D geometrických modelů tkání na základě dat z CT (Computer Tomography) a MR (Magnetic Resonance). Využití získávaných modelů lidských tkání bylo v průběhu roku prakticky ověřováno na modelech tkání z oblasti: stomatologie, plastické chirurgie a ortopedie. Vytvořené modely byly klinicky použity při plánování, přípravě a simulaci reálných operací [3-24][3-25]. Pro

výrobu fyzických (materializovaných) modelů tkání jsme na fakultě vybudovali specializovanou laboratoř Medicínsko Inženýrských Aplikací (viz. nově vybudovaná pracoviště). Na uvedených klinických aplikacích spolupracujeme s Lékařskou fakultou MU v Brně a FN u sv. Anny v Brně (viz. smlouvy o spolupráci). 4.3.2 Moderní prostředky interakce V oblasti moderních prostředků interakce bylo implementováno experimentální 3D uživatelské rozhraní (na toto téma zaměřil doktorandské studium Ing. Robert Chudý, který absolvoval Fakultu výtvarných umění VUT v Brně). Jsou též rozpracovány možnosti abstraktního popisu uživatelských rozhraní aplikací použitelného pro konstrukci uživatelských rozhraní podle „momentální konfigurace“ počítačového systému. Bylo též dosaženo dobrých výsledků ve zpracování obrazu uživatele počítače pro možnost tvorby uživatelského rozhraní založeného na rozpoznávání polohy a gest uživatele. Součástí výzkumu v tomto směru byla segmentace obrazu ve videosekvencích, vyhledávání částí lidského těla na základě barev, verifikace pomocí rozpoznávání tvaru obličeje a rukou, sledování pohybu a orientace částí těla. Tyto výzkumy jsou doplněny o parametrizaci pohybu rtů pro podporu rozpoznávání mluvčího a řeči. Pro získávání výše uvedených údajů z videosekvencí jsou použity výhradně metody počítačového zpracování obrazu a výzkum je prováděn na lokální databázi založené na datech snímaných „off the shelf“ zažízením (běžně komerčně dostupným) i na datech pořízených speciálně připraveným experimentálním zařízením v IDIAP (Švýcarsko), který je jedním z partnerů v rámci výše uvedeného projektu AMI. 4.3.3 Zpracování zvuku a řeči V oblasti zpracování řečových signálů byla většina aktivit koncentrována na zpracování meetingových dat, především v souvislosti s evropskými projekty M4 (MultiModal meeting manager) a AMI (Augmented Multiparty interaction). Koncentrujeme se především na rozpoznávání plynulé řeči a na detekci klíčových slov, které usnadní orientaci v mnohahodinových sbírkách meetingových dat. Hodnocení předpokládaných cílů uvedených ve zprávě za rok 2003: •

Zvýšení robustnosti fonémového rozpoznávače v reálných podmínkách živých jednání (hluky okolí a mluvčích, změna pozice mluvčích, atd), rozpoznávání fonémů ve více jazycích. V této oblasti jsme dosáhli pokroku v přesnosti rozpoznávání fonémů a to jak na databázích pořízených v čistých podmínkách, tak na reálných meetingových datech – na těchto dnes dosahujeme 60% úspěšnosti rozpoznávání. Potvrdili jsme, že pomocí systému založeného na neuronových sítích a parametrizaci řeči pomocí časových trajektorií TRAPs lze dosáhnout lepších výsledků než s klasickým GMM/HMM modelováním [3-29].

•

Integrace videa do rozpoznávání fonémů. Pokračovaly práce s integrací parametrů odvozených z videa (mouth-area features) do rozpoznávání fonémů [3-28]. Bylo dosaženo mírného zlepšení úspěšnosti, ale konstatovali jsme, že se současnou kvalitou videa (rozlišení oblastí okolo úst mluvčího) není další zlepšení výsledků pravděpodobné. Lepší výsledky očekáváme na nových AMI-datech s lepším rozlišením obličeje mluvčího.

•

Zvýšení úspěšnosti rozpoznávacího systému s velkým slovníkem LVCSR na meeting-datech. V této oblasti jsme úspěšně testovali použití nových parametrů založených na časových trajektoriích (TRAPs) pro LVCSR. Za použití HLDA-transformace jsme dosáhli lepších výsledků než s klasickými parametry [3-17]. Pro trénování modelů pro LVCSR byl vyvinutý toolkit STK http://www.fit.vutbr.cz/speech/sw/stk.html, který přináší některá vylepšení oproti standardnímu HTK (trénování z rozpoznávacích sítí, učení lineárních transformací, diskriminativní trénování atd). Ověřili jsme, že lineárních transformace HLDA předčí v postprocessingu parametrů jiné transformace [3-18]. Disertace Lukáše Burgeta [3-33] byla věnována spojování výsledků rozpoznávačů. Tvorba aplikací využívajících fonémový rozpoznávač. Tento rozpoznávač posloužil jako jádro systému pro detekci klíčových slov. Jeho první použití

•

je pro generování posteriorních pravděpodobností fonémů, nad nimiž detekuje klíčová slova Viterbiho algoritmus. S tímto přístupem jsme dosáhli na meetingových datech Figure of Merit (FOM – úspěšnost při průměrně 5ti falešných záchytech za hodinu) 64.4%, což předčilo i výsledky dosažené pomocí kontextově závislých HMM, viz http://www.fit.vutbr.cz/speech/res_icsi Pracovali jsme dále na detekci klíčových slov z fonémových sítí (lattices), která by měla vést k velmi rychlému prohledávání. •

Další zpřesnění detekce jazyků v systému LID (language identification)a práce na statistickém přístupu pro automatické určování řečových jednotek, založeném na EHMM (Ergodic Hidden Markov model) Zpřesnění detekce bylo dosaženo zlepšením rozpoznávání fonémů a robustnějším fototaktickým modelováním. Nejlepší výsledky (i pro jiné jzayky) byly dosaženy použitím rozpoznávače českých fonémů jako front-endu [3-27]. Automaticky naučené jednotky založené na EHMM byly testovány, avšak nedosahují výsledků systému založeného na fonémovém rozpoznávači. Systém pro LID byl upraven pro distribuci a bylo dodán modul pro dotrénování dalších jazyků.

•

Zkvalitnění syntézy pro kodér na velmi nízkých bitových rychlostech. Práce na zkvalitnění syntézy pro tento kodér byly plánovány v případě úspěšného přijetí projektu MOBINEWS do 6. rámcového programu IST. Tento projekt nebyl přijat, přesto na VLBR (Very low bit rate) kódování probíhaly práce v rámce diplomové práce Ondřeje Koláčka: „Aplikace kodéru řeči pracující na velmi nízkých bitových rychlostech“. Jejím výsledkem je funkční systém pro přenos kódované řeči mezi dvěma počítači s grafickým uživatelským rozhraním.

•

Další rozšiřování databáze meeting-dat, anotace a analýza dat. Bylo dokončeno nahrávání brněnských meetingových dat pro projekt M4 – celkem bylo zachyceno 13 meetingů s celkovou délkou 189 minut. Jsou k disposici ortografické transkripce pořízené anotátory-studenty pomocí SW ETCA-Transcriber s ICSI Multichannel extension. Data jsou k disposici na http://www.fit.vutbr.cz/research/grants/m4/meetings.htm V současné době připravujeme pořizování dalších meeting dat na základě scénářů a jejich anotaci. Zúčastníme se rovněž anotace dat od partnerů projektu AMI. Ve spolupráci s ČVUT Praha a Západočeskou universitou v Plzni jsme pracovali na databázi českých řečových dat z prostředí auta, obsahující 700 mluvčích.

4.3.4 Počítačové vidění V oblasti výzkumu v počítačovém vidění byl výzkum zaměřen na technické prostředky a senzory. Uvedené senzory jsou unikátní v tom, že mají volně programovatelné časování snímání a současně velmi vysoké rozlišení, což umožňuje přesné asynchronní řízení kamer (na základě spouštěcího signálu). Řádkové kamery a kamery s vysokým rozlišením byly aplikovány, a to v experimentálních zařízeních pro detekci a identifikaci třídy vozidel v dopravě. Moderní obrazové senzory jsou v tomto zařízení doplněny o laserové světelné zdroje a úzkopásmové optické filtry a předmětem snímání je poloha laserového paprsku dopadajícího na měřený automobil (na práci se podílí i studentka doktorandského studia, Ing. Ilona Kalová). Pro zpracování výstupů senzorů s vysokým rozlišením jsou využívány výpočetní moduly osazené signálovými procesory DSP TMS320C6211/6711 a FGPA Xilinx Virtex E-300. V tomto navazujícím stupni po snímání obrazu je prováděna digitalizace a číslicové zpracování obrazu. V oblasti digitalizace proběhly úspěšně experimenty v oblasti 10 a 12 bitové digitalizace obrazu též s použitím programovatelných logických obvodů (obrazy jsou pro další digitální zpracování převedeny na 8 bitů, ale s podstatně lepšími vlastnostmi výsledného 8-bitového obrazu). Z hlediska aplikačního výše uvedené výpočetní moduly předzpracovávají obrazová data, klasifikují trajektorii laserového paprsku a po identifikaci přítomnosti a třídy vozidla poskytují výstup prostřednictvím TCP/IP protokolu na rozhraní 100 MBit Ethernet. Významnou vlastností je, že systémy s kamerami jsou samostatně pracující a mohou být umístěny zcela oddělena od další výpočetní techniky.

Seznam výstupů v roce 2004 a) Příspěvky na zahraničních konferencích: [3-1] 4

Beran Vítězslav: Augmented Multi-User Communication System, In: AMI 2004, CZ, 2004, p.

[3-2] Fučík Otto, Zemčík Pavel, Tupec Pavel, Crha Luděk, Herout Adam: Síťový systém pro fotografickou detekci přestupků a monitorování dopravy, In: Proceedings of Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, p. 423-428, ISBN 0-7695-2125-8 [3-3] Pečiva Jan: Kolaborativní virtuální scény, In: Collaborative Virtual Environments, Martigny, CH, CH, IDIAP, 2004, p. 1 [3-4] Zemčík Pavel, Herout Adam, Crha Luděk, Tupec Pavel, Fučík Otto: Systém pro zobrazování částic na bázi DSP a FPGA, In: Proceedings of Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, p. 361-368, ISBN 0-7695-2125-8 [3-5] Fučík Otto, Zemčík Pavel, Tupec Pavel, Crha Luděk, Herout Adam: Síťový systém pro fotografickou detekci přestupků a monitorování dopravy, In: Proceedings of Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, p. 423-428, ISBN 0-7695-2125-8 [3-6] Herout Adam, Zemčík Pavel, Beran Vítězslav, Kadlec Jaroslav: Softwarové prostředí pro rychlou tvorbu aplikací zpracování obrazu a videa, In: Joint AMI/PASCAL/IM2/M4 workshop, Martigny, CH, 2004, p. 1 [3-7] Herout Adam, Zemčík Pavel: Animované zobrazování částicových systémů v DSP a FPGA, In: SCCG 2004 Proceedings, Bratislava, SK, 2004, p. 237-242, ISBN 80-223-1918-X [3-8] Herout Adam, Zemčík Pavel: Hardware Implementation of EWA, In: Proceedings of ICCVG 2004, Warsaw, PL, 2004, p. 6 [3-9] Zemčík Pavel, Sumec Stanislav, Potúček Igor, Španěl Michal, Herout Adam, Pečiva Jan: Sumarizace zpracování obrázu/videa pro AMI projekt v Brně, In: Summary of Image/Video Processing for AMI Project in Brno, Martigny, CH, IDIAP, 2004, p. 1-1 [3-10] Jenderka Petr, Potúček Igor, Sumec Stanislav: Meeting recordings at Brno University of Technology, In: AMI/PASCAL/IM2/M4 workshop, Martigny, CH, 2004, p. 3 [3-11] Potúček Igor, Sumec Stanislav, Španěl Michal: Participant activity detection by hands and face movement tracking in the meeting room, In: 2004 Computer Graphics International (CGI 2004), Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, p. 4, ISBN 0-7695-2717-1 [3-12] Sumec Stanislav: Multi Camera Automatic Video Editing, In: Proceedings of ICCVG 2004, Warsaw, PL, 2004, p. 10 [3-13] Potúček Igor, Rigoll Gerhard, Wallhoff Frank, Zobl Martin: Dynamic Tracking in Meeting Room Scenarios Using Omnidirectional View, Cambridge, GB, 2004, p. 4 [3-14] Potúček Igor, Španěl Michal: Detekce a rozpoznání obličejů ve všesměrovém obraze, In: AMI/PASCAL/IM2/M4 workshop, Martigny, CH, 2004, p. 3 [3-15] Pečiva Jan: Kolaborativní virtuální scény, In: Collaborative Virtual Environments, Martigny, CH, CH, IDIAP, 2004, p. 1 [3-16] Kršek Přemysl: Flow Reduction Marching Cubes Algorithm, In: Proceedings of ICCVG 2004, Warsaw, 2004, PL, p. 6, v tisku [3-17] Karafiát Martin, Grézl František, Černocký Jan: TRAP based features for LVCSR of meeting data, In: Proc. 8th International Conference on Spoken Language Processing, Jeju Island, KR, Sunjin, 2004, p. 4, ISSN 1225-4111 [3-18] Burget Lukáš, Combination of speech features using smoothed heteroscedastic linear discriminant analysis, In: Proc. 8th International Conference on Spoken Language Processing, Jeju Island, KR, Sunjin, 2004, p. 4, ISSN 1225-4111

[3-19] Fousek Petr, Svojanovský Petr, Grézl František, Heřmanský Hynek: New Nonsense Syllables Database - Analyses and Preliminary ASR Experiments, In: Proc. 8th International Conference on Spoken Language Processing, Jeju Island, KR, Sunjin, 2004, p. 4, ISSN 1225-4111 b) Příspěvky na tuzemských konferencích: [3-20] Sumec Stanislav: Simulation of Parallel Ray Tracing, In: Proceedings of 38th International Conference MOSIS'04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, p. 6, ISBN 80-85988-98 [3-21] Beran Vítězslav, Potúček Igor: REAL-TIME RECONSTRUCTION OF INCOMPLETE HUMAN MODEL USING COMPUTER VISION, In: Proceeding of the 10th Conference and Competition STUDENT EEICT 2004, Volume 2, Brno, CZ, 2004, p. 298-302, ISBN 80-214-2635-7 [3-22] Sumec Stanislav: Multi View Person Localization, In: Proceedings of the 10th Conference and Competition STUDENT EEICT 2004, Brno, CZ, 2004, p. 5 [3-23] Baxant Petr, Sumec Stanislav: Program instruments for digital photography in photometry, In: 6. mezinárodní konference LIGHT - Světlo 2004, Brno, CZ, 2004, p. 312-317, ISBN 80-238-8928-1 [3-24] Kršek Přemysl, Černochová Pavlína, Kaňovská Karin, Krupa Petr: Možnosti aplikace prostorových geometrických modelů lidských tkání v dentální chirurgii, In: VII Brněnské implantologické dny, Brno, LF MUNI, 2004, p. 12-12, ISBN 80-210-3334-7 [3-25] Kršek Přemysl, Molitor Martin, Krupa Petr: Aplikace 3D modelů lidských tkání v plastické chirurgii, In: Celostátní sjezd plastických chirurgů 2004, Hradec Králové, 2004, p. 39-39, ISBN 8086225-45-3 [3-26] Grézl František: Combinations of TRAP-based systems, In: Proc. 7th International Conference Text, Speech and Dialogue 2004, Brno, CZ, Springer, 2004, p. 8, ISBN 3-540-23049-1. [3-27] Matějka Pavel, Szöke Igor, Schwarz Petr, Černocký Jan: Automatic Language Identification using Phoneme and Automatically Derived Unit Strings, In: Proceedings of 7th International Conference Text,Speech and Dialogue 2004, Brno, CZ, Springer, 2004, p. 8, ISBN 3-540-23049-1 [3-28] Motlíček Petr, Černocký Jan: Multimodal Phoneme Recognition of Meeting Data, In: Proc. 7th International Conference, TSD 2004 Brno, Czech Republic, September 2004, Brno, CZ, Springer, 2004, p. 379-384, ISBN 3-540-23049-1, ISSN 0302-9743 [3-29] Schwarz Petr, Matějka Pavel, Černocký Jan: Towards Lower Error Rates in Phoneme Recognition, In: Proceedings of 7th International Conference Text, Speech and Dialogue 2004, Brno, CZ, Springer, 2004, p. 8, ISBN 3-540-23049-1 c) Inženýrská díla: [3-30] Kršek Přemysl: Medicínský modelovací systém Transfer 3.0: programový systém určený pro 3D prohlížení a segmentaci tkání; tvorbu 3D geometrických modelů tkání; jejich využití pro virtuální i reálné simulace, plánování a testování operací; výrobu fyzických modelů tkání. [3-31] Honec Jozef, Kalová Ilona: Prototyp zařízení pro detekci a identifikaci vozidel. Systém využívá řádkových snímačů CCD d) Disertační a habilitační práce: [3-32] Herout A.: Hardware acclerated rendering, Brno University of Technology, Faculty of Information Technology, Brno, Czech Republic, 2004 (disertační práce) [3-33] Lukáš Burget: Complementarity of speech recognition systéme and systém combination. PhD Thesis, Brno FIT VUT, 2004. e) Technické a výzkumné zprávy: [3-34] Schwarz Petr, Burget Lukáš, Černocký Jan, Matějka Pavel, Szöke Igor: Komponenta pro detekci klíčových slov z mluvené řeči se vstupem z mikrofonu, technická zpráva pro firmu MediTronic Zlín, Brno FIT VUT, listopad 2004.

Spolupráce se zahraničím Zahraniční spolupráce byla intenzivní především v rámci evropských projektů M4 (5. rámcový program) a AMI (6. rámcový program – integrovaný projekt), viz http://www.m4project.org a http://www.amiproject.org. V rámci těchto projektů se uskutečnilo několik dlouhodobých výjezdů doktorandů na partnerské instituce (František Grézl, Petr Svojanovský a Stanislav Sumec – IDIAP, Švýcarsko, Martin Karafiát – Sheffield, UK, Igor Potůček – Mnichov, Něměcko), pravidelně jsme se zúčastňovali pracovních schůzek těchto projektů. Nadále probíhala spolupráce s partnerskými institucemi v rámci projektu Erasmus/Sokrates (Francie – ESIEE Paris a Amiens, University of La Rochelle; Něměcko – FH Wiesbaden, Finsko – University of Lappeenranta a Technical university of Helsinky, Rakousko – Technical university of Graz, Velká Británie – University of Surrey in Guildford, University of Bristol).

Smlouvy o spolupráci v oblastech výzkumného záměru Smlouva o spolupráci byla podepsána s firmou CAMEA s.r.o. (vývoj systému pro identifikaci jazyků) a s ČVUT Praha (tvorba české řečové databáze v autě.) Byla navázána spolupráce se zlínskou firmou MediTronic (systém pro ovládání přístroje pomocí detektoru klíčových slov). Těsně před podpisem je smlouva o spolupráci a Lékařskou fakultou MU v Brně, Fakultou informatiky MU v Brně a ČVUT Praha o subkontraktu v rámci projektu AMI pro rozpoznávání obličejů.


Schůzka pracovních skupin WP4 a WP6 projektu AMI Pracovní schůzka FIT VUT v Brně 3.-5.11.2004 Zástupci partnerů projektů AMI, cca 30 osob, Evropa, USA

Název akce: Charakter:

7th International Conference, Text Speech Dialogue TSD 2004 mezinárodní konference zaměřená na počítačovou lingvistiku a zpracování řečových signálů, konaná pravidelně v Brně nebo v jižních Čechách. FI MU Brno, Jan Černocký byl členem mezinárodního programového výboru konference 8.-11.2004 cca 150, z celého světa

Organizátor: Termín: Účastníci:

Přehled pedagogicko vzdělávacích akcí vztahujících se k výzkumnému záměru Název akce: Charakter: Organizátor: Termín: Účastníci:

Série přednášek na FEI VŠB-TU Ostrava Národní FEI VŠB-TU Ostrava (Dr. Šarman) a ÚPGM FIT VUT v Brně (Doc. Zemčík) zimní semestr školního roku 2004/2005 Zaměstnanci a doktorandi ÚIVT FEI (Herout, Kršek, Potůček, Pečiva)

Nově budovaná (vybudovaná) pracoviště či laboratoře Název: Laboratoř Medicínsko Inženýrských Aplikací se zaměřením na generování 3D geometrických modelů tkání z CT/MR dat a na výrobu fyzických modelů tkání. Použití: Pracoviště pracuje ve spolupráci s Lékařskou fakultou Masarykovy univerzity v Brně a Fakultní nemocnicí u sv. Anny v Brně. Pro vývoj speciálních aplikací v oblasti: stomatologie, plastické chirurgie, ortopedie a neuroradiologie jsou z reálných CT/MR dat vytvářeny 3D geometrické modely vybraných tkání. Tyto modely jsou používány pro virtuální simulace, testování a plánování připravovaných operací. Druhou aktuální možností je výroba fyzických modelů tkání pro reálné simulace, testování a plánování operací.


Medical geometrical modeling ESIEE Paris, ESIEE Amiens, Francie, Dr. Kršek, ÚPGM FIT VUT v Brně duben 2004 v rámci projektu SOCRATES/ERASMUS


Human tissue 3D geometrical modeling University La Rochelle, Francie, Dr. Kršek, ÚPGM FIT VUT v Brně květen 2004 v rámci projektu SOCRATES/ ERASMUS


Medical imaging and tissue geometrical modeling University of Graz, Rakousko, Dr. Kršek, ÚPGM FIT VUT v Brně prosinec 2004 v rámci projektu SOCRATES/ ERASMUS


Hardware accelerated image processing Lappeenranta University of Technology, Finsko, Doc. Zemčík, ÚPGM FIT VUT v Brně Srpen 2004 v rámci projektu SOCRATES/ERASMUS


Hardware accelerated image rendering and processing University of Graz, Rakousko, Doc. Zemčík, ÚPGM FIT VUT v Brně Prosinec 2004 v rámci projektu SOCRATES/ ERASMUS


Speech recognition using DTW and Hidden Markov models ESIEE Paris, Jan Černocký, ÚPGM FIT VUT v Brně duben 2004 v rámci projektu SOCRATES/ERASMUS


Presentation of FIT and its Department of Computer Graphics and MM ESIEE Paris, Jan Černocký, ÚPGM FIT VUT v Brně duben 2004 v rámci projektu SOCRATES/ERASMUS

4.4 Architektura technického a programového vybavení vestavěných aplikací V oblasti paralelních vestavěných systémů jsme se zaměřili na optimalizaci propojení výpočetních jednotek a optimalizaci komunikačních algoritmů. Navržené postupy byly testovány na řadě reálných problémů. Nejen pro tyto úlohy byly vyžity evoluční algoritmy a simulované žíhání, jakožto účinné optimalizační techniky. Dále jsme vytvořili koncepce a nástroje spojující oblast formálních specifikací chování a oblast specifikací a návrhu architektur vestavěných distribuovaných systémů, které byly v předchozích letech řešení studovány nezávisle na sobě. Vytvořili jsme kompletní realizaci adaptivního vestavěného systému v FPGA, který využívá vyvíjející se obvody. Pro implementaci v FPGA byla rovněž navrženy metody hledání vzorů v obraze a jejich komprese. Dlouhodobě vyvíjený formální model číslicového obvodu na úrovni RT byl obohacen o struktury umožňují tvorbu nových metodik souvisejících s analýzou testovatelnosti a diagnostikou číslicového obvodu. Nejvýznamnějším vědeckým výsledkem jsou studie týkající se formální specifikace systémů založených na počítačích shrnuté ve dvou článcích v časopise Journal of Universal Computer Science a koncepce vyvíjejících se výpočtů popsaná v článku pro časopis Natural Computing. Byly obhájeny dvě doktorské disertační práce týkající se výše zmíněných výsledků: Modelování a predikce výkonnosti paralelních výpočtů (ing. J. Staroba) a Analýza a zlepšení testovatelnosti číslicového obvodu na úrovni meziregistrových

přenosů (ing. J. Strnadel). Další dva doktorandi se připravují k obhajobě příští rok. Zorganizovali jsme 11. výroční mezinárodní IEEE konferenci a workshop o technice systémů založených na počítačích (11th Annual IEEE International Conference and Workshop on the Engineering of Computer-Based Systems, ECBS 2004). Akce byla hodnocena účastníky jako vynikající. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. získal Fulbrightovo stipendium pro vědce a přednášející, v rámci kterého pracoval 3 měsíce se skupinou zabývající se evolvable hardware v NASA Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně.

Architecture of hardware and software for embedded systems In the area of parallel embedded systems we focused our attention to the optimization of interconnection network and optimization of communication algorithms. The proposed approaches were tested on real-world problems in various application domains. Evolutionary approaches and simulated annealing were utilized in these problems and also in some other applications. We developed new concepts and methods for distributed embedded systems in order to connect the area of formal specifications of behavior with the areas of formal specifications of design and architecture. A complete hardware implementation of an evolvable hardware system was realized in the FPGA. Novel algorithms for pattern recognition and compression were introduced for FPGAs. We enriched the RTlevel formal model of a digital circuit developed for several years at FIT with novel methods dealing with the testability analysis and diagnostics. The studies dealing with the formal specifications of computer-based systems published in the Journal of Universal Computer Science and the concept of evolvable computing published in the Natural Computing Journal represent the most significant results achieved in the past year. Two doctoral theses related to the mentioned research were defended: Parallel Performance Modeling, Prediction and Tuning (Ing. J. Staroba) and Testability Analysis and Improvements of Register-Transfer Level Digital Circuits (Ing. J. Strnadel). Other two doctoral students are preparing for the defense. We organized the 11th Annual IEEE International Conference and Workshop on the Engineering of Computer-Based Systems, ECBS 2004. The participants have evaluated the event as excellent. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. was awarded the Fulbright scholarship and conducted a research with the evolvable hardware group in NASA Jet Propulsion Lab, Pasadena. 4.4.1 Paralelní vestavěné systémy V oblasti simulace paralelních výpočtů a architektur SMP se sběrnicí i svazků počítačů byly výsledky prezentovány v doktorské práci „Modelování a predikce výkonnosti paralelních výpočtů“ (ing. J. Staroby), která byla úspěšně obhájena v červnu [4-57]. Jelikož v multiprocesorových systémech (i MPSoC ma čipech) je výkonnost procesorů více méně dána, vystupuje do popředí optimalizace propojení a komunikačních algoritmů. Optimalizace propojení procesorů pro danou specifickou aplikaci použitím simulace byla předmětem práce [4-2], zatímco optimální naplánování skupinových komunikací bylo řešeno v práci [4-33] pomocí genetických algoritmů. Výsledky jsou aplikovatelné i v případě nepravidelných topologií. V další právě dokončované disertační práci (doktorand Kutálek) byly vyšetřovány optimální varianty generické topologie typu tlustá kostka pro konkrétní aplikace ve vestavěných systémech (FWT a umělá neuronová síť) [4-18]. Dále byla studována i dynamická rekonfigurace pole procesorových prvků včetně formální specifikace a modelování těchto systémů pomocí modifikovaného modelu PPM (Phase-Parallel Model) [4-9]. Navržený model může sloužit k predikci a k ladění výkonnosti rekonfigurovatelných paralelních systémů. Řada výsledků výzkumu byla zabudována i do studijního textu „Architektura a programování paralelních systémů“ pro magisterský a doktorský studijní program [4-1]. 4.4.2 Aplikované evoluční algoritmy Výzkumná činnost byla zaměřena na aplikaci bayesovských evolučních algoritmů v obecných úlohách dekompozice [4-32]. Byla navržena a implementována technika pro plánování procesů v multiprocesorovém systému [4-12]. Pokračovaly výzkumné práce zaměřené na modifikaci metrik používaných v evolučních algoritmech založených na pravděpodobnostních modelech [4-45]. Byl navržen a implementován paralelní algoritmus hybridního genetického simulovaného žíhání, jehož účinnost byla testována na TSP úlohách [4-22][4-50][4-51]. V současné době je testován genetický algoritmus pro optimalizaci neuronových sítí [4-43]. Pokračují výzkumné práce z oblasti plánování

skupinových komunikací na různých multiprocesorových topologiích a návrh vhodných evolučních algoritmů pro nalezení optimálních topologií pro dané komunikační vzory [4-52]. 4.4.3 Diagnostika a návrh snadno testovatelných obvodů Byly rozvíjeny techniky analýzy testovatelnosti číslicových obvodů na úrovni meziregistrových přenosů [4-17][4-20][4-23][4-25][4-44][4-53]. Byl definován formální model obvodu na úrovni RT reflektující strukturální a diagnostické vlastnosti prvků obvodu a obvodu jako celku. Formální model je vybudován na pojmech a algoritmech diskrétní matematiky, teorie grafů a Petriho sítí [4-14][420][4-21][4-25][4-26][4-53]. Byl implementován do struktury, na níž byla dokumentována možnost využití vytvořeného modelu pro tvorbu metodik souvisejících s analýzou testovatelnosti a diagnostikou číslicového obvodu – např. návrh pro snadnou testovatelnost s využitím techniky scan [4-14][4-17][4-44], metoda generování syntetických benchmarkových obvodů [4-15], metoda návrhu řadiče testu [4-21][4-26] nebo metoda verifikace testovatelnosti [4-25][4-53]. Tyto techniky budou i v příštích letech rozvíjeny, formální model bude doplňován podle potřeb těchto technik. Kromě publikací výsledků na konferencích je výsledkem výzkumné činnosti také dokončená a úspěšně obhájená disertační práce na téma „Analýza a zlepšení testovatelnosti číslicového obvodu na úrovni meziregistrových přenosů“ [4-58]. 4.4.4 Formální specifikace a architektury distribuovaných systémů Ve formálních specifikacích a architekturách distribuovaných systémů bylo cílem vytvořit koncepce a nástroje spojující oblast formálních specifikací chování a oblast specifikací a návrhu architektur vestavěných distribuovaných systémů, které byly v předchozích letech řešení studovány nezávisle na sobě. Doména aplikací systémů založených na počítačích, speciálně vestavěných systémů, byla vymezena pro potřeby tohoto výzkumu sborníkem [4-3] a zvláštním číslem časopisu [4-6]. Vytvořené koncepty a nástroje se týkají efektivní podpory strukturovaných a objektově-orientovaných specifikací a z nich vycházejícího návrhu vestavěných aplikací [4-27]. Zvláštní pozornost byla soustředěna na specifikace a návrh systémů s distribuovanou architekturou založenou na Internetu [4-35][4-54]. 4.4.5 Evoluční návrh hardware Kompletní vyvíjející se systém, který umožňuje evoluční návrh malých kombinačních obvodů během několika sekund, byl implementován o ověřen v FPGA [4-10][4-31]. Byla tím završena několikaletá práce na nových metodách realizace vyvíjejících se obvodů v běžných programovatelných polích FPGA. Ve vyžádaném článku pro časopis Natural Computing byl zformulován koncept vyvíjejícího se počítání (evolvable computing) a ukázány možné implementace s využitím vyvíjejících se komponent [4-5]. Článek [4-30] shrnuje specifika vyvíjejících se vestavěných systémů a na případové studii demonstruje jejich aplikační potenciál. Pomocí genetického programování se podařilo nalézt nové implementace řadicích a mediánových sítí [4-28][4-29][4-41][4-56]. Byla navržena platforma pro evoluční návrh analogových obvodů [4-24]. Vzniklo několik článků ve spolupráci s University of Oslo o využití evolvable hardware pro zpracování obrazů v inteligentních dopravních prostředcích [4-36][437][4-38]. 4.4.6 Komprese a šifrování dat Byl vyvinut algoritmus detekce polohy státních poznávacích značek na karosériích projíždějících vozidel a algoritmus rozpoznání symbolů na detekované značce [4-8]. Současně probíhají práce na vývoji obvodové podpory komprese videosekvencí silničního provozu pořizovaných televizní kamerou v reálném čase. 4.4.7 Systém pro monitorování dopravy Zabývali jsme se návrhem akcelerátoru výpočtů nad obrazem na bázi FPGA a DSP, konkrétně pak návrhem metody pro detekci hledaných obrazových vzorků a kompresi obrazu s využitím hardwaru [4-8], návrhem síťového systému pro fotografickou detekci přestupků a monitorování dopravy [4-11] a návrhem obrazových filtrů, usnadňujících detekci státní poznávací značky v obraze poskytovaném kamerovým systémem [4-42].

Seznam výstupů v roce 2004 a) Monografie, sborníky: [4-1]

Dvořák, V.: Architektury a programování paralelních systémů, Brno, CZ, VUTIUM, 2004.

[4-2] Dvořák, V.: Optimizing Communication Architectures for Parallel Embedded Systems, Design of Discrete-Event Systems, Amsterdam, NL, Kluwer, v tisku. [4-3] Dvořák, V., Švéda, M.: Proceedings of the International IEEE Conference and Workshop ECBS'2004, Los Alamitos, CA, US, IEEE CS, 560 s., 2004. b) Články v zahraničních časopisech: [4-4] Dvořák, V., Švéda, M., Rattray, Ch., Rozenblit, J.: Formal Specifications of Computer-Based Systems - J.UCS Special Issue, In Journal of Universal Computer Science, Vol. 9, No. 11, AT, s. 1258-1260, ISSN 0948-6968. [4-5] Sekanina, L.: Evolvable computing by means of evolvable components, In Natural Computing, Vol. 3, No. 3, Dordrecht, NL, s. 323-355, ISSN 15677818. [4-6] Švéda, M., Rattray, Ch., Rozenblit, J.: Formal Specifications of Computer-Based Systems J.UCS Special Issue, In Journal of Universal Computer Science, Vol. 10, No. 10, AT, s. 1354-1356, ISSN 0948-6968. c) Příspěvky na zahraničních konferencích: [4-7] Antoš, D., Kořenek, J.: Hardware Router's Lookup Machine and its Formal Verification, In Proceedings of the 3rd International Conference on Networking ICN '04, Colmar, FR, UHA, 2004, s. 1002-1007, ISBN 0-86341-325-0. [4-8] Crha, L.: System for the license plate detection and image compression using hardware, In Proc. of the 7th IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 3, ISBN 80-969117-9-1. [4-9] Dvořák, V.: Formal Specifications of an Extended Phase-Parallel Model of Stream Processing, In Proc. of Joint Workshop on Formal Specifications of Computer-Based Systems, Stirling, GB, US, 2004, s. 37-44, ISBN 1-85769-1970. [4-10] Friedl, Š., Sekanina, L.: The First Circuits Evolved in a Physical Virtual Reconfigurable Device, In Proc. of the 7th IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 35-42, ISBN 80-969117-9-1. [4-11] Fučík, O., Zemčík, P., Tupec, P., Crha, L., Herout, A.: Síťový systém pro fotografickou detekci přestupků a monitorování dopravy, In Proceedings of Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, s. 423-428, ISBN 0-7695-2125-8. [4-12] Jaroš, J.: Úloha plánování procesů na paralelním multiprocesorovém systému pomocí bayesovských optimalizačních algoritmů, In Zborník príspevkov ze seminara Počítačové Architektury a Diagnostika, Bratislava, SK, STUBA, 2004, s. 60-65, ISBN 80-969202-0-0. [4-13] Kašpárek, T.: Plně modulární architektura pro jádro OS, In Zborník príspevkov Československého seminára pre študentov doktorandského štúdia Počítačové architektúry & Diagnostika, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 88-93, ISBN 80-969202-0-0. [4-14] Kotásek, Z., Mika, D., Strnadel, J.: The Identification of Registers in RTL Structures, In Preliminary Proceedings of 1st International Symposium on Leveraging Applications of Formal Methods ISOLA 2004, Nicosia, CY, 2004, s. 317-320. [4-15] Kotásek, Z., Pečenka, T., Sekanina, L., Strnadel, J.: Evolutionary Design of Synthetic RTL Benchmark Circuits, In Proceedings of European Test Symposium, Montpellier, FR, IEEE CS, 2004, s. 107-108.

[4-16] Kotásek, Z., Pečenka, T., Strnadel, J., Mika, D., Sekanina, L.: An Overview of Research Activities in Digital Circuit Diagnosis and Benchmarking, In Proceedings of the Sixth Internation Scientific Conference Electronic Computers nad Informatics 2004, Košice, SK, TU v Košiciach, 2004, s. 229-234, ISBN 80-8073-150-0. [4-17] Kotásek, Z., Pečenka, T., Strnadel, J.: Improving Testability Parameters of Pipelined Circuits Through the Identification of Testable Cores, In Proc. of the 7th IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 6, ISBN 80-969117-91. [4-18] Kutálek, V.: Modelování a predikce výkonnosti aplikačně-specifických multiprocesorových systémů, In Počítačové architektúry & diagnostika PAD 2004, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 132-137, ISBN 80-969202-0-0. [4-19] Marek T., Novotný M., Crha L.: Design and Implementation of the Memory Scheduler for the FPGA - Based Router, In Proceedings of Field Programmable Logic and its applications, 2004, s. 100-108. [4-20] Mika, D.: Grafický nástroj pro analýzu paralelních I-cest, In Proceedings of IEEE Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems Workshop, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 3, ISBN 80969117-9-1. [4-21] Mika, D.: Uplatnění formálních postupů při návrhu řadiče testu číslicového obvodu, In Počítačové architektúry & diagnostika PAD 2004, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 144-149, ISBN 80969202-0-0. [4-22] Ohlídal Miloš: Hybrid parallel simulated annealing using genetic operations, In Zborník príspevkov ze seminara Počítačové Architektury a Diagnostika, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 48-53, ISBN 80-969202-0-0. [4-23] Pečenka, T.: Evoluční návrh testovacích obvodů, In Zborník príspevkov ze seminara Počítačové Architektury a Diagnostika, Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 22-24, ISBN 80-969202-0-0. [4-24] Růžička, R., Sekanina, L.: A Platform for Demonstration of Analogue and Digital Circuits Evolution, In Proceedings of the Sixth Internation Scientific Conference Electronic Computers and Informatics 2004, Košice, SK, TU v Košiciach, 2004, s. 158-163, ISBN 80-8073-150-0. [4-25] Růžička, R., Škarvada Jaroslav: RTL Testability Verification System, In Proceedings of the Work In Progress Session of 30th Euromicro Conference, Linz, DE, JKUL, 2004, s. 2, ISBN 3902457-05-8. [4-26] Růžička, R., Tupec, P.: Formal Approach to Synthesis of a Test Controller, In Proceedings of Eleventh International Conference and Workshop on the Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, California, US, IEEE CS, 2004, s. 348-355, ISBN 0-7695-2125-8. [4-27] Ryšavý, O., Bureš, F., Ščuglík, F., Švéda, M.: Integration of Formal Methods in a Specification Framework for Embedded Systems, In Proceedings of the IEEE TC-ECBS and IFIP WG10.1 Joint Workshop on Formal Specifications of Computer-Based Systems, Stirling, GB, IEEE CS, 2004, s. 57-63, ISBN 1-85769-1970. [4-28] Sekanina, L.: Evolutionary Design Space Exploration for Median Circuits, In Applications of Evolutionary Computing, Berlin, DE, Springer, 2004, s. 240-249, ISBN 3540213783. [4-29] Sekanina, L.: Evolving Constructors for Infinitely Growing Sorting Networks and Medians, In SOFSEM: Theory and Practice of Computer Science, Berlin, DE, Springer, 2004, s. 314-323, ISBN 3540-20779-1. [4-30] Sekanina, L., Drábek, V.: Theory and Applications of Evolvable Embedded Systems, In Proc. of the 11th IEEE Int. Conference and Workshop on the Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, CA, US, ICSP, 2004, s. 186-193, ISBN 0-7695-2125-8.

[4-31] Sekanina, L., Friedl, Š.: On Routine Implementation of Virtual Evolvable Devices Using COMBO6, In Proc. of the 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, Los Alamitos, US, ICSP, 2004, s. 63-70, ISBN 0-7695-2145-2. [4-32] Schwarz, J., Očenášek, J., Jaroš, J.: Advanced Bayesian Optimization Algorithms Applied in Decomposition Problems, In Proceedings of 11th IEEE Int. Conference and Workshop on the Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, s. 102-111, ISBN 07695-2125-8. [4-33] Staroba, J., Dvořák, V.: Design of Low-Cost Communication Algorithms for Irregular Networks, In Proceedings of the 3rd International Conference on Networking ICN '04, Colmar, FR, UHA, 2004, s. 980-985, ISBN 0-86341-325-0. [4-34] Strnadel, J.: Analýza a zlepšení testovatelnosti číslicového obvodu na úrovni meziregistrových přenosů, In Zborník príspevkov Česko-slovenského seminára pre študentov doktorandského štúdia Počítačové architektúry & Diagnostika (PAD), Bratislava, SK, SAV, 2004, s. 138-143, ISBN 80969202-0-0. [4-35] Švéda, M., Vrba, R.: A Development Environment for Internet-Based Applications of Smart Sensors, In Proceedings of the 2004 ISA/IEEE Sensors for Industry Conference, New Orleans, LA, US, IEEE CS, 2004, s. 170-176, ISBN 0-7803-8143-2. [4-36] Torresen, J., Bakke, J. W., Sekanina, L.: Efficient Image Filtering and Information Reduction in Reconfigurable Logic, In Proc. of 2004 Norchip conference, Oslo, NO, ICSP, 2004, s. 63-66, ISBN 0-7803-8510-1. [4-37] Torresen, J., Bakke, J. W., Sekanina, L.: Efficient Recognition of Speed Limit Signs, In Proc. of the 7th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems, Los Alamos, US, ICSP, 2004, s. 5. [4-38] Torresen, J., Bakke, J. W., Sekanina, L.: Recognizing Speed Limit Sign Numbers by Evolvable Hardware, In Proc. of the 8th Int. Conf. on Parallel Problem Solving from Nature (PPSN VIII), Berlin, DE, Springer, 2004, s. 10, ISBN 3540230920. [4-39] Zemčík, P., Herout, A., Crha, L., Tupec, P., Fučík, O.: Systém pro zobrazování částic na bázi DSP a FPGA, In Proceedings of Engineering of Computer-Based Systems, Los Alamitos, US, IEEE CS, 2004, s. 361-368, ISBN 0-7695-2125-8. d) Příspěvky na tuzemských konferencích: [4-40] Antoš, D., Kořenek, J.: String Matching for IPv6 Routers, In SOFSEM 2004: Theory and Practice of Computer Science, Praha, CZ, CESNET, 2004, s. 205-210, ISBN 80-86732-19-3. [4-41] Bidlo Michal: Evoluční návrh řadicího algoritmu, In Proceedings of 10th Conference and Competition Student EEICT 2004, Volume 1, Brno, CZ, FEKT VUT, 2004, s. 260-262, ISBN 80-2142634-9. [4-42] Crha, L., Fučík, O., Drábek, V.: Image filter implementation in FPGA used for the license plate, In Proceedings of 38th International Conference MOSIS'04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, s. 6, ISBN 80-85988-98-4. [4-43] Gažar Roman: Neural Network Training using Genetic Algorithm, In Mendel 2004 – 10th Internacional Conference on Soft Computing, Brno, CZ, 2004, s. 6, ISBN 80-214-2676-4. [4-44] Herrman, T.: Využití optimalizačních technik pro výběr registrů do řetězce SCAN, In Proceedings of 10th Conference and Competition Student EEICT 2004, Vol. 1, Brno, CZ, FEKT VUT, 2004, s. 263-265, ISBN 80-214-2634-9. [4-45] Jaroš, J., Schwarz, J.: Development tools for rapid prototyping of evolutionary algorithms, In Proceedings of 38th International conference MOSIS'04, Rožnov pod Radhoštěm, CZ, MARQ, 2004, s. 97-104, ISBN 80-85988-98-4.

[4-46] Kašpárek, T.: Nový model pro design operačních systémů, In Proceedings of 38th International Conference MOSIS, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, s. 147-153, ISBN 80-85988-98. [4-47] Kašpárek, T.: Sun Grid Engine - když se počítá hodně a dlouho, In Sborník konference OpenWeekend 2004, Praha, CZ, SU CVUT, 2004, s. 71-76, ISBN 80-01-03085. [4-48] Kotásek, Z., Tupec, P.: New approach to the FPGA testing based on the Boundary Scan, In Proceedings of 38th International Conference MOSIS'04, Ostrava, CZ, 2004, s. 120-123, ISBN 8085988-98-4. [4-49] Martínek, T., Kořenek, J., Novotný, J.: Passive network monitoring adapter intended for 10Gbps technology, In Sborník příspěvků z XXV. konference Europen, Plzeň, CZ, 2004, s. 55-63, ISBN 80-86583-07-4. [4-50] Ohlídal Miloš, Schwarz, J.: Hybrid Parallel Simulated Annealing Using Genetic Operations, In Mendel 2004 – 10th Internacional Conference on Soft Computing, Brno, CZ, FSI VUT, 2004, s. 8994, ISBN 80-214-2676-4. [4-51] Ohlídal Miloš, Schwarz, J.: Parallel Simulated Annealing Applied to the Traveling Salesman Problem, In Proceedings of 38th International conference MOSIS'04, Ostrava, CZ, MARQ, 2004, s. 155-162, ISBN 80-85988-98-4. [4-52] Schwarz, J., Jaroš, J.: A Problem Knowledge Based Bayesian Optimization Algorithm Applied In Multiprocessor Scheduling, In Mendel Conference on Soft Computing, Brno, CZ, FSI VUT, 2004, s. 83-88, ISBN 80-214-2676-4. [4-53] Škarvada, J.: Verifikace testovatelnosti návrhu číslicového obvodu, In Proceedings of 10th Conference and Competition Student EEICT 2004, Vol. 1, Brno, CZ, FEKT VUT, 2004, s. 275-277, ISBN 80-214-2634-9. [4-54] Švéda, M.: IP Multicast with Publish/Subscribe for Sensors on Internet, In Proceedings of 11th Electronic Devices and Systems Conference 2004, Brno, CZ, VUT v Brně, 2004, s. 350-353, ISBN 80-214-2701-9. [4-55] Tupec, P., Fučík, O.: Software monitoring of the PCI bus, In Proceedings of 6th International Workshop on Electronics, Control, Measurement and Signals, Liberec, CZ, TUL, 2004, s. 310-314, ISBN 55-025-003. [4-56] Vašíček, Z., Sekanina L.: Evoluční návrh kombinačních obvodů, In Elektrorevue www.elektrorevue.cz, Vol. 2004, No. 43, Brno, CZ, s. 6, ISSN 1213-1539. e) Inženýrská díla: f) Disertační a habilitační práce: [4-57] Staroba, J.: Modelování, predikce a ladění paralelní výkonnosti. Disertační práce, VUT v Brně, Brno, 2004, 83 s. [4-58] Strnadel, J.: Analýza a zlepšení testovatelnosti číslicového obvodu na úrovni meziregistrových přenosů. VUT v Brně, Brno, 2004, 150 s. g) Technické a výzkumné zprávy:

Spolupráce se zahraničím Ústav informatiky Slovenské akademie věd, SR Technická univerzita v Tallinu, Estonsko Department of Informatics, University of Oslo, Norsko

Pennsylvania State University, The Behrend College, Erie, USA Cell Matrix Corp., USA Univerzita v Aveiru, Portugalsko Univesity of Wyoming. USA Dept. of Statistics, Operational Research and Computing, La Laguna University, Tenerife, Spain Computational Laboratory (CoLab), Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zürich, Switzerland ESIEE Amiens, Francie – spolupráce v oblasti výměny studentů v rámci studijních pobytů, http://www.esiee-amiens.fr NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, USA Prof. Dvořák a prof. Švéda jsou členové programového výboru IEEE konference Engineering of Computer-Based Systems, která se bude konat v květnu 2005 a členové redakční rady a recenzenti časopisu J.UCS – The Journal of Universal Computer Science (http://www.jucs.org/). Prof. Dvořák je dále členem redakční rady JEEEC (http://iris.elf.stuba.sk/JEEEC/)– Journal of Electrical Engineering. Ing. Miloš Eysselt, CSc. je členem IGIP (Internationale Gesellschaft für Ingenieurpädagogik / International Society for Engineering Education, A, Klagenfurt). Doc. Ing. Zdeněk Kotásek, CSc. je členem oponentní rady projektu ITEA – EMPRESS, členem Podoborové komisi 102 agentury GAČR, oborové komise Technické vědy agentury GAČR a oborové komisi A FRVŠ. Ing. Richard Růžička, Ph.D. byl předsedou organizačního výboru konference IEEE Engineering of Computer-Based Systems v Brně (23.-28.5.2004) a byl pověřen vedením sekce “Industrial Track” na této konferenci, dále vedením studentské sekce workshopu IEEE DDECS 2004 (Design and Diagnostics of Electronics Circuits and Systems) konaného ve dnech 18.-21.4.2004 v Tatranské Lomnici, Slovensko (tato sekce byla na workshopu DDECS vůbec poprvé) a také vedením sekce “Processor Test” na workshopu IEEE WRTLT 2004 (Workshop on RTL and High-level Testing) konaného ve dnech 11.-12.11.2004 v Ósace, Japonsko. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. získal Fulbrightovo stipendium pro vědce a přednášející, v rámci kterého pracoval 3 měsíce se skupinou zabývající se evolvable hardware v NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USA. Pokračovala spolupráce s University of Oslo, v rámci které vzniklo několik článků o využití evolvable hardware pro zpracování obrazů v inteligentních dopravních prostředcích. Dr. Sekanina byl členem programového výboru na 1st European Workshop on Hardware Optimisation EvoHOT 2004 (Coimbra, Portugalsko), semináře Počítačové architektury a diagnostika (PAD 2004) a členem organizačního výboru 11th IEEE Conf. On Engineering of Computer Based Systems 2004, Brno. Na téže konferenci a dále na The 2004 NASA-DOD Conf. On Evolvable Hardware byl pověřen vedením sekce. Dále recenzoval články pro časopisy IEE Proceedings - Computers and Digital Techniques a konference CEC 2004: Congress on Evolutionary Computation - Special Session on Evolutionary Design Automation a The World Multiconference on Systemics, Cybernetics and Informatics. Doc. Ing. Josef Schwarz Josef, CSc. je členem České a slovenské společnosti pro simulaci systémů (CSSS), skupiny EvoNet - The European Network of Excellence in Evolutionary Computing a předseda oponentní rady projektu Kontakt MŠMT ME526

Přehled vědeckých akcí vztahujících se k výzkumnému záměru Název akce:

Charakter: Organizátor: Termín: Účastníci:

11. výroční mezinárodní IEEE konference a Workshop o technice systémů založených na počítačích (11th Annual IEEE International Conference and Workshop on the Engineering of Computer-Based Systems, ECBS 2004), v Brně. (mezinárodní) prof. Švéda, prof. Dvořák, Dr. Růžička, Dr. Sekanina 24. až 27. května 2004 80 účastníků ze všech kontinentů kromě Antarktidy.


Systems Modeling and Requirements Specification Using ECSAM: A Method for Embedded Computer-Based Systems Analysis Prof. Jonah Z. Lavi , CBSE Associates, Izrael 21.5.2004 na FIT


Prezentace školy ESIEE Amiens: zavádění nových magisterských programů Prof. Francois Hesdin, ESIEE Amiens, Francie 3.6.2004 na FIT


Evolvable Hardware and Fulbright project with JPL Sekanina Lukáš, Ing., Ph. D., 17.9.2004 na NASA JPL Lab, Pasadena, USA


Evolvable Hardware and Evolvable Computing Sekanina Lukáš, Ing., Ph. D., 16.11.2004 na University of Arizona, Tucson, USA


Evolvable Hardware and Evolvable Computing Sekanina Lukáš, Ing., Ph. D., 18.11.2004 na Pennsylvania State University, Erie, USA


Novel Circuits Evolved in Field Programmable Transistor Array FPTA-2 Sekanina Lukáš, Ing., Ph. D., 2.12.2004 na NASA JPL Lab, Pasadena, USA

Jiné významné akce a výsledky související s řešením VZ v roce 2004 Práce Ing. Richarda Růžičky, Ph.D. byly 2 krát citovány v článcích na mezinárodních konferencích. Ing. Lukáš Sekanina, Ph.D. získal cenu The Merit Award v soutěži Human-competitive awards in genetic and evolutionary computation pořádané v rámci 2004 Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO-2004) v Seattlu, USA Práce Ing. Lukáše Sekanina, Ph.D. byly 14 krát citovány (zejména v článcích na mezinárodních konferencích). Ing. Jiří Staroba a Ing. Josef Strnadel úspěšně dokončili studium v doktorském studijním programu Informační technologie obhájením disertačních prací na téma „Modelování, predikce a ladění paralelní výkonnosti“ a „Analýza a zlepšení testovatelnosti číslicového obvodu na úrovni meziregistrových přenosů“.

Ing. Josef Strnadel získal Cenu prof. Ing. Jana Hlavičky, DrSc. za vynikající příspěvek na semináři PAD (Počítačové architektury a diagnostika).

4.5 Průmyslové počítačové sítě a prostředky průmyslové automatizace Výzkumná a vývojová aktivita skupiny byla v roce 2004 zaměřena na výzkum a vývoj v oblasti bezdrátové komunikace řídicích systémů a procesní instrumentace. Pokračoval vývoj mobilní platformy, komunikující s prostředím pomocí Bluetooth technologie. Byla zahájena stavba stabilní bezdrátové platformy, určená pro pilotní experimenty. Byla realizována SW rozhraní a základní knihovny pro inteligentní senzory. Byly zahájeny práce na koncepci SW komunikačních modulů se zřetelem na safety a security. Tyto práce na bezdrátové komunikaci pro účely automatizace byly rovněž částečně podporovány grantem GAČR 102/03/1097 s názvem IBWDA.. Pokračovat vývoj internetového programování PLC a řídicích PC prostřednictvím Ethernet TCP/IP. Byla zprovozněna internetově ovládaná kamera, zhotovená na pracovišti. Byla provedena měření časových odezev internetových laboratorních aplikací. Uskutečnil se plánovaný studijní pobyt dvou doktorandů na zahraničních pracovištích s cílem rozpracovat plánovaná témata disertačních prací: Příspěvek k řízení hybridních systémů (ESIEE Paris, ing. Hynčica, Rozvojový projekt MŠMT) a Robustní řízení produkčních systémů (INPG Grenoble, ing. Knotek, grant Marie Curie). Ve spolupráci se zahraničními partnery byly vypracovány 3 návrhy projektů do 6. rámcového programu EU a to 2 projekty do programu STREP a jeden integrovaný projekt (IP). Projekty STREP byly těsně neúspěšné, IP VAN postoupil do 2. kola hodnocení. Do řešení úkolů skupiny průmyslové automatizace byli zapojeni jak studenti oboru KAM, tak 4 zahraniční studenti z Finska, Francie a Ruské federace v rámci svých studijní pobytů Socrates a bilarerální výměné akce FEKT Brno – TU Izevsk.

Industrial Buses and Industrial Automation Systems

4.5.1 Průmyslové řídicí systémy Na novém pracovišti byla v nově vybudovaných laboratořích dokončena realizace laboratorních modelů pro výuku i výzkum distribuovaného mikrokontrolerového řízení a programového řízení (soft control) pomocí výkonných PC a odloučených jednotek vstupů/výstupů, propojených sítí Ethernet [53]. Bylo realizováno a testováno 6 nových laboratorních elektromechanických modelů pro ověření logického řízení. Tyto realizace byly podpořeny projektem FRVŠ F1. Byl vypracován projekt inovace laboratoře firmy Rockwell, který by měla firma poskytnout pracovišti v průběhu roku 2005. Byl vypracován další, větší projekt pro vybudování nové laboratoře řídicích systémů firmy Siemens, jehož realizace by posunula pracoviště řešitele na absolutní špičku universitních pracovišť, sponzorovaných firmou Siemens v České republice. V současné době probíhá finální jednání o tomto projektu. V rámci dvou doktorských disertačních prací [5-10], [5-11] byl učiněn významný krok k rozpracování příspěvku k velmi aktuálnímu teoretickému tématu řízení logicko – dynamických systémů, které jsou převažujícím technologických procesů. V rámci těchto aktivit se uskutečnil plánovaný studijní pobyt dvou doktorandů na zahraničních pracovištích s cílem rozpracovat téma Příspěvek k řízení hybridních systémů (ESIEE Paris, ing. Hynčica, Rozvojový projekt MŠMT) a Robustní řízení produkčních systémů (INPG Grenoble, ing. Knotek, grant Marie Curie). Pro rozšíření a zkvalitnění výuky byla vydána monografie [5-1] a byly publikovány nové poznatky v oblasti formálních metod verifikace softwaru PLC [5-2]. Byly vytvořeny databázové systémy pro potřeby státní správy vstupu ČR do EU [5-7], [5-8] a [5-9]. Skupina zpracovala matematický model deskového výměníku tepla [5-13], [5-14].

4.5.2 Průmyslové počítačové sítě Byla zahájena stavba stabilní bezdrátové platformy, určená pro pilotní experimenty a pokračoval vývoj a realizace mobilní platformy, komunikující s prostředím pomocí Bluetooth technologie. Byly navrženy, realizovány a oživeny elektronické mikrokontrolerové komunikační moduly na certifikované Bluetooth technologii. Byla realizována SW rozhraní a základní knihovny. Byly zahájeny práce na posílení spolehlivosti a zabezpečení bezdrátové komunikace (safety a security). Práce na bezdrátové komunikaci pro účely automatizace byly částečně podporovány grantem GAČR 102/03/1097 s názvem IBWDA.. Pokračoval vývoj internetového programování PLC a řídicích PC prostřednictvím Ethernet TCP/IP. Byl zhotoven a vystaven na MSV v Brně funkční model (elektronicky řízený xylofon) [5-5], řízený průmyslovou sítí AS-Intefrace [5-4]. Bylo založeno zájmpvé sdružení právnických osob AS-interface Česká republika se sídlem a sekretariátem na UAMT FEKT VUT v Brně. Byla završena etapa vývoje detekčního systému pro analytickou chemii. Výsledky byly publikovány v [5-6] a disertační práci [5-12]. Skupina spolupracovala na kamerovém systému pro zkušebnu zdrojů ionizujícího záření a podala o tom zprávu [5-15] Skupina se aktivně podílela na podání integrovaného projektu VAN do 6. rámcového programu

Seznam výstupů v roce 2004 a) Monografie: [5-1] ZEZULKA, F.: Prostředky průmyslové automatizace. VUTIUM Brno, 2003 (vyjde v prosinci 2004). b) Příspěvky na zahraničních konferencích: [5-2] KUČERA, P., ZEZULKA, F.: Software reliability model for PLC In proceedings on the 8th World Multi-conference SCI'04. Orlando: Nagib Callaos, 2004, s. 349 - 352 - 353, ISBN 980-656013-2 c) Články v tuzemských časopisech: [5-3] BRADÁČ, Z., FIEDLER, P., ŠTOHL, R.: Laboratoř moderních metod v automatizaci. Automa, ISSN 1210-9592, 2004, roč. 10, č. 4, s. 50 - 51. [5-4] ZEZULKA, F., HYNČICA, O.: Průmyslová komunikační síť AS-interface. Automa, ISSN 1210-9592, 2004, roč. 10, č. 4, s. 8 - 11. [5-5] ZEZULKA, F., ŠTOHL, R.: AS-interface – komunikační prostředek průmyslové automatizace. Automa, ISSN 1210-9592, 2004, roč. 2004, č. 10, s. 2 – 2 d) Příspěvky na tuzemských konferencích: [5-6] ŠTOHL, R.: Identifikace zón jako základ řízení separací chemických látek In RIP 2004. Pardubice: Česká společnost průmyslové chemie při Univerzitě Pardubice, 2004, s. 1 - 8, e) Inženýrská díla: [5-7] HOLEK, R.: Projekt Registr vinic pro MZCR jako databázový systém pro potřeby státní zprávy v souvislosti se vstupem do EU [5-8] HOLEK, R.: Projekt Registr chmelnic pro MZCR jako databázový systém pro potřeby státní zprávy v souvislosti se vstupem do EU

[5-9] HOLEK, R.: Projekt Registr sadů pro MZCR jako databázový systém pro potřeby státní zprávy v souvislosti se vstupem do EU f) Disertační a habilitační práce: [5-10] KUČERA P.: Formal methods in industrial Communication. Disertační práce, obhajoba červenec 2004 [5-11] BRADÁČ Z.: Správa decentralizovaných automatizačních systémů. Disertační práce, UAMT FEKT, obhajoba září 2004 [5-12] ŠTOHL R. : Detekční system pro elektroseparační metody analýzy chemických látek. Disertační práce, UAMT FEKT, obhajoba září 2004 g) Technické a výzkumné zprávy: [5-13] Heat exchanger. Final Report , Dep. Of Control and Instrumentation DCI, Brno, May 2004 [5-14] Heat exchanger. Final Report supplement, Dep. Of Control and Instrumentation DCI, September 2004 [5-15] Technická zpráva, Bradáč Z. a kol.: Kamerový system pro zkušebnu zdrojů ionizujícího záření. UAMT FEKT, 30.6.204, zpráva pro project MPO


4. Seminář teorie a praxe automatizace Národní UAMT FEKT VUT v Brně (doc.F.Zezulka) 12.11.2004 Zástupci 15 firem, a ústavů FEKT a FSI, 1 ústavu VŠB, 1 SPŠE, redaktor casopisu AUTOMA


AS-Interface Safety at Work Národní UAMT FEKT VUT v Brně (Ing. Radek Štohl, Ph.D.) 1.12.2004 Zástupci 28 firem, a univerzit ČVUT Praha, STU v Bratislavě a redaktor časopisu AUTOMA

Název akce:

Communication and SW technologies for imbedded , distributed and internet based automation Mezinárodní FH Furtwangen (Prof.Ing.František Zezulka,CSc.) 21.6.2004, FH Furtwangen, Německo studenti a učitelé FH Furtwangen

Charakter: Organizátor: Termín: Účastníci:

Spolupráce se zahraničím V roce 2004 pokračovala spolupráce s odbornými pracovišti partnerských zahraničních universit, fakult a institutů. Využily se k tomu prostředky především z programů Socrates – Erasmus a CEEPUS. Jednalo se o zvané přednášky doc. F.Zezulky na FH Furtwangen a HTWK Leipzig, Německo. Pro účely dalších vědeckých stáží pro doktorandy týmu řešitelů se využily i zdroje z Rozvojových projektů MŠMT (2 měsíční studijní pobyt ing.O.Hynčicy ESIEE Paris, France), programů 6. rámcového programu EU (7 měsíční studijní pobyt ing . M.Knotka na UJF v Grenoblu) i studijní pobyty v rámci programu Ceepus (1 měsíční studijní pobyt ing. Z.Bradáče na TU Bratislava).

Jiné významné akce a výsledky související s řešením VZ v roce 2003 Prof. Zezulka byl jmenován profesorem v oboru Technická kybernetika. Prof. Zezulka byl jmenován členem organizačního výboru IFAC World Congress Praha 2005 a členem organizačního výboru IFAC Workshop PDS’04 Krakow, F.Zezulka. Ing. Bradáč byl členem organizačního výboru mezinárodní konference RAAD’04

Využití technického vybavení pořízeného z VZ Pro potřeby VZ byla zakoupena výpočetní technika PC, která je využívána především pro měřicí účely a pro výpočty na podporu tvorby disertačních prací.

4.6 Senzory, číslicové zpracování a počítačová analýza měřených signálů Pokračoval vývoj technických prostředků měření kvality dodávky elektrické energie ve spolupráci s JME - E.ON a MEgA Brno Brno, programových prostředků monitorů kvality dle požadavků norem. Další spolupráce s MEgA Brno se odvíjela při modifikaci programových prostředků monitorů kvality. Byl dokončen a rozšířen projekt síťového monitorování kvality sítí [6-2] a pokračovala spolupráce při školení uživatelů (tj. pracovníků REAS) pro efektivní využívání monitorovací techniky ve vn i nn sítích . Byla dokončena instalace základního měřícího systému v laboratoři měření průtoku. Pokračovalo se ve výzkumu měření a analýzy mechanických kmitů v tenkých pulzních potrubích v prostorách FEKT na Údolní a ve vibroakustickém měření zemědělských plodů a akustické holografii. Ukončeno měřící zařízení pro měření parametrů přesných převodovek a metod měření. Dokončení budovaných pracovišť a laboratoří, ověření snímačů průtoku pevných částic v průmyslových podmínkách, širokopásmových snímačů akustické emise a rychlostních průtokoměrů (optimalizace a rozšíření rozsahu). Byla zprovozněna specializovaná laboratoře pro bezdotykové měření teploty ve spolupráci s firmou Raytek (TSI System).

Sensors, digital processing and computer analysis of measured signals

4.6.1 Snímače Pokračovalo se se zdokonalováním měřicího systému v laboratoři měření průtoku vzduchu a s přípravou výstavby zkušební trati pro kapaliny (Js 50 mm) v prostorách FEKT na Údolní. Dále se pokračovalo ve výzkumu měření a analýzy mechanických kmitů v tenkých pulzních potrubích. Pokračovalo se v optimalizaci snímačů a metod měření v nové laboratoři Měření průtoku a tlaku. Byly využity poznatky a výsledky práce v oblasti akustické holografie [6-1][6-3]. 4.6.2 Číslicové zpracování a počítačová analýza měřených signálů Pozornost byla věnována dalším metodám číslicového měření kvality dodávky elektrické energie s orientací na kvalitu napětí a výkonu. Pokračoval vývoj technických prostředků měření kvality dodávky elektrické energie ve spolupráci s MEgA Brno Brno, [6-5] a programových prostředků monitorů kvality. Měření a analýza dynamických jevů V návaznosti na předchozí práce bylo dále pokračováno v praktickém ověřování multifunkčního čtyřkanálového multianalyzátoru Brüel & Kjaer 3560-C Portable PULSE, včetně příslušenství a piezoelektrických snímačů zrychlení Brüel & Kjaer [6-1].

Seznam výstupů v roce 2004 a) Články v tuzemských časopisech:

[6-1]

NOVÁK,L.: Vyvažováni tuhých rotorů. Elektrorevue, VUT Brno FEKT 2004

b) Příspěvky na tuzemských konferencích: [6-2]

ČEJKA,M.: Prezentace testeru ochran – výběrové řízení JME - E.ON, a.s červen 2004

HAVRÁNEK, Z. Problematika návrhu vstupních obvodů měřiče parametrů vody. In PROCEEDINGS the 6th International Scientific - Technical Conference PROCESS CONTROL 2004. Process control 2004. Pardubice: Univerzita Pardubice, 2004, s. 275 - 284, ISBN 80-7194-662-1.

[6-3]

c) Inženýrská díla: [6-4]

ČEJKA,M.: Tester ochran Meg 5020. Zpráva pro JME - E.ON, a.s, prosinec 2004

[6-5] ČEJKA,M.: Simulátor analýzy kvality napětí na bázi algoritmů monitoru kvality PQ. Zpráva a sw pro MEgA Brno, s.r.o., duben 2004. d) Disertační a habilitační práce: [6-6] ŠTOHL, R: Detekční systém pro elektroseparační metody analýzy chemických látek. VUT FEKT, ÚAMT září 2004. e) Skripta: [6-7] BEJČEK,L.: Měření fyzikálních veličin. Elektronické skriptum pro předmět Měření fyzikálních veličin VUT v Brně, 2004 [6-8] BEJČEK,L.: Optoelektronika v automatizaci a měření. Elektronické skriptum pro předmět Optoelektronika v automatizaci a měření. VUT v Brně, 2004

Nově budovaná (vybudovaná) pracoviště či laboratoře Název: Laboratořbezdotykového měření teploty. Použití: a) Akreditační kurzy. b) Výzkumná činnost. c) Pedagogické aktivity

Využití technického vybavení pořízeného z VZ Skupina zakoupila z VZ 1 ks PC, které bylo použito pro nově vzniklou učebnu (laboratoř) Bezdotykového měření teploty a pro nové doktorandy.

4.7 Počítačem podporované řízení V roce 2004 byly hlavní práce soustředěny na fuzzy řízení nelineárních systémů s pomocí TakagiSugeno fuzzy regulátorů. Pro tyto účely byly vybrány dva nelineární systémy reprezentované dvěma rozdílnými nízkoztrátovými heliovými kryostaty. Dynamika změny tlaku heliových par (řízená veličina) je nelineárně závislá na polaritě řídící veličiny. Oba typy systémů byly identifikovány a simulačně prověřeno jejich řízení pomocí Takagi- Sugeno fuzzy regulátorů, [7-1]. V souladu se záměrem byly v oblasti robotických a mechatronických systémů zkoumány modely a metody řízení netradičních pohonů pro stacionární roboty. Šlo především o výzkum pohonů založených na paměťovém efektu speciálních slitin Nikl-Titan (NiTiNol), které vykazují významnou kontrakci se změnou teploty. Tyto systémy vykazují významné nelineární vlastnosti, které činí jejich řízení neobyčejně obtížným. Na druhou stranu vykazují pohony na této bázi výborný poměr výkon/váha. Byl sestaven model takového pohonu [7-3] a navrženo jeho řízení. V oblasti měření a diagnostiky el.-mech. systémů bylo podle dříve vypracovaného návrhu realizováno mikroprocesorem řízené měřicí zařízení na měření spínání a rozpínání kontaktů neutrálních relé a pro

kontrolu jejich životnosti. Jeho funkce byla ověřena proměřením souboru různých druhů relé (v automatizaci používaných relé RP 100 /24 V/, LUN 2621.4 /24 V/, telekomunikační relé /12 V/, Takamisawa A-5W-K /12 V/ a Milionspot H 500 S12 /12 V/). Zařízení dovoluje měřit: a) zlomové body statických charakteristik relé, b1) počty zákmitů kontaktů při jejich spínání a rozpínání, b2) doby trvání kmitání, c) přechodový odpor sepnutých kontaktů, d) odezvu relé při impulsním buzení a e) životnost relé. Degradace relé se stanovuje a) podle vývoje odporu (sepnutých) kontaktů a b) podle změny odezvy relé na impulsní buzení. Degradace relé byla zjišťována do jednoho milionu cyklů (sepnutí a následující rozepnutí). Zařízení bylo realizováno na úrovni funkčního vzorku a k mikroprocesoru jímž je řízeno je zpracováno programové vybavení. Funkčnost zařízení byla ověřována na souboru výše uvedených vzorků relé a prokázalo se, že zařízení je plně funkční. Z elektromechanických prvků bylo dále ověřeno impulzní napájení zubové spojky pro přenos krouticího momentu do 500Nm, jímž se dosáhlo dostatečně rychlého sepnutí do cca 20ms bez následného trvalého oteplování spojky [7-2],[7-5].

Computer Aided Control Seznam výstupů v roce 2004 a) Příspěvky v zahraničních časopisech: [7-1] JURA, P.: Sugeno Fuzzy Controller of Helium Evaporation.WSEAS Transaction on Systems, Issue 2, Vol. 3, Apríl 2004, ISSN 1109-2777, pp. 807- 810. b) Příspěvky na zahraničních konferencích: [7-2] BENEŠ, P., MALEC, Z.: Some experiences with automatic quality measuring of precision gearboxes. Přijato k publikaci na konferenci Eurosensor, Nuernberg 10.5.2005, BRD. c) Příspěvky na tuzemských konferencích: [7-3] VAŠINA, M. Modelling of Hysteresis - Shape Memory Alloys In Proceedings of the XXVIth International Autumn Colloquium Avanced Simulation of Systems. XXVIth International Autumn Colloquium Avanced Simulation of Systems. Ostrava: MARQ, Ostrava, 2004, s. 70 - 74, ISBN 8086840-03-4 d) Disertační a habilitační práce: [7-4]

MACHO, T. Použití ortogonálních funkcí pro identifikaci dynamických systémů. 2004.

e) Výzkumné zprávy: [7-5] BENEŠ, P., MALEC, Z.: Manual zur Labor-Einrichtung fuer Vermessung spielarmer Getriebe. (fuer Stoeber Antriebe, Pforzheim, BRD), UAMT FEKT VUT Brno, Sommer 2004, 47 pp


Vedení rozvojového projektu „Projekt rozvoje distančních a kombinovaných forem vzdělávání”. Součást integrovaného projektu VUT v Brně. národní Doc. Ing. Pavel Jura, CSc. celoročně 100 pedagogů FEKT VUT v Brně

Smlouvy o spolupráci v oblastech výzkumného záměru Organizace: University of Salford Obsah smlouvy: Výměny učitelů a studentů Kontext: Bilaterální smlouva v rámci projektu EU, Socrates. Doba trvání: 1 rok, finanční podpora výjezdů (obvykle pokryto 100% ceny výjezdu) Organizace: University of Roma, La Sapienza Obsah smlouvy: Výměny učitelů a studentů Kontext: Bilaterální smlouva v rámci projektu EU, Socrates. Doba trvání: 1 rok, finanční podpora výjezdů (obvykle pokryto 100% ceny výjezdu)

Nově budovaná (vybudovaná) pracoviště či laboratoře Název: Použití:

Virtuální laboratoře Operace se signály1, Operace se signály 2, Fourierova řada, Fourierova transformace, Modelování hysterezí.Autor ing. Hrabec Pro výuku teorie signálů a systémů.


Field robotics Doc. Šolc, pro studenty a vědecké pracovníky, University of Roma, La Sapienza, Itálie. 9.-15.5.2004

Jiné významné akce a výsledky související s řešením VZ v roce 2003 Tým studentů vedený ing. Hrabcem se zúčastnil Mistrovství Evropy 2003 ve fotbale robotů, 14.19.6.2004 v Mnichově a získal 3. místo.

Využití technického vybavení pořízeného z VZ Pro potřeby VZ byla zakoupena výpočetní technika - PC s V/V kartami. tato technika je využívána především pro zpracování obrazové informace při řízení mobilních robotů.

5 Hospodaření s institucionálními finančními prostředky Výzkumný záměr byl v roce 2004 financován z přidělených institucionální prostředků SR ve výši 6 846 000 Kč

Institucionální prostředky byly plánovány a čerpány ve struktuře: Institucionální finanční prostředky ze SR celkem v tom Investiční Neinvestiční Z toho: mzdové cestovné režijní ostatní a) Investiční prostředky Z investičních prostředků VZ byly realizovány v roce 2004 tyto investice: Počítač NB IBM TP X40PM1200 – 1 ks Počítač OfficePro 2000N midi – 30 ks Monitor L1925 – 30 ks

6 846 000 1.026 000 5 820 000 2 844 000 176 000 1 330 000 1 470 000

HP ProCurve Switch 2824 – 1 ks MS 184003i – 12 ks b) Mzdové prostředky Na mzdách bylo celkem vyplaceno 2 844 000,- Kč (plus 1.006.990,- Kč zákonné odvody). Přidělování mzdových prostředků jednotlivým tvůrčím pracovníkům respektovalo kvalifikační zařazení pracovníka a jeho tvůrčí potenciál, odvozený z tvůrčích výsledků předcházejícího atestačního období (tři roky). Výše odměny pracovníků v posledním termínu odměn byla stanovena s ohledem na hodnocení výsledků dosažených v tomto roce. Techničtí pracovníci byli odměněni podle hodinového výkonu ve třech kvalifikačních kategoriích. c) Cestovné a pobyty Náklady (176.000,- Kč) částečně kryly aktivní účast na mezinárodních a zahraničních konferencích 15 pracovníků - konference ICN 04, ECCV 04, WSEAS 04, ICCVG 04, IEEE/ISA SICON 04, DATAKON 04, PROCESS CONTROL 04, ICAI 04, CEC 04, SoftCOM 04, IPSI 03, 2004 d) Režijní prostředky Představují 20% z neinvestičních prostředků přídělu r. 2004 a 20% investičních prostředků roku 2003 a byly využity pro posílení krytí provozních nákladů a odpisů fakulty (celkem 1.330,- tis. Kč) e) Ostatní Zákonné odvody a pojištění mezd Členství IEEE, ACM a USENIX Literatura Technické vybavení Technické zhodnocení Údržba a opravy Služby Práce výrobní povahy

Materiál Konferenční poplatky

1 006 990,-Kč 54 900,-Kč 29 400,-Kč 195 700,-Kč 36 600,-Kč 10 010,-Kč 41 100,-Kč 11 100,-Kč

55 900,-Kč 28 300,-Kč

Náklady na členství 2004 (54.900,-) - uhrazeno členství pracovníků v IEEE, ACM a USENIX, které umožňuje nákup odborných časopisů se slevou. Literatura (29.400,-) – byly zakoupeny knihy: Algorithmic and Register-Transfer Level, Linux kornel Development, The Linux TCP, Building Clustered LS, Building Secure Servers with Linux, Learning the vi Editor, Advanced Environments, … Technické vybavení pořízené z VZ v rámci neinvestičních prostředků (195 700 Kč) bylo použito pro doplnění a vylepšení vybavení laboratoří využívaných pro činnost v rámci VZ (Přepínač HP 2524-6H, měnič Entec Voltaire, karta Multi, tiskárna HPLJ 2300, skener SJ 3970C, karta 3COM, Port BARII, DWL-WIFI, HDD 80GB, Adaptér USB, vypalovačka DVD R/RW, foto Kodak 6230, Flash disk). Jinak bylo pro činnost v rámci VZ použito vybavení pořízené v minulých letech z prostředků školy GAČR a FRVŠ. Náklady na technické zhodnocení (36.600,-Kč) byly použity na modernizaci výpočetní techniky pořízené v předcházejících letech. Položka údržba a opravy (10.010,-Kč) pokrylo náklady na opravu disku a opravu laboratorních zdrojů.

Z položky služby (41.100,-Kč) byly uhrazeny náklady na záchranu dat z HDD, návrh plošných spojů , tisk, poštovné aj. Částka 11.100,-Kč – práce výrobní povahy, byla použita na výrobu plošných spojů a obrobení kol Náklady na položce materiál (55.900,-Kč) byly spotřebovány na nákup papíru do tiskáren, tonerů do kopírek, kabelů, čidel, integrovaných obvodů, elektromateriálu aj. Z položky konferenční poplatky (28.300,-Kč) byly hrazeny náklady na poplatky konferencí ČSPCH, ICN 2004, DATAKON 2004.

Výzkumný záměr. Výzkum informačních a řídicích systémů

Recommend Documents