studijní program

Electronics and Information Technologies (Double-Degree)

Fakulta: FEKTZkratka: DKAD-EITAk. rok: 2021/2022

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0619D060001

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: angličtina

Akreditace: 8.10.2019 - 7.10.2029

Forma studia

Kombinované studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Oborová rada

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Elektrotechnika Bez tematického okruhu 100

Cíle studia

Doktorand se naučí tvůrčím způsobem využívat teoretické znalosti získané jak studiem vybraných kurzů, tak vlastní tvůrčí činností. Tyto poznatky je schopný efektivně využít při následném návrhu vlastních a inovátorských řešení v rámci dalšího experimentálního vývoje a aplikačního výzkumu. Důraz je tak kladen na získání jak teoretických, tak i praktických dovedností, dále samostatnost v rozhodování, formulování vědecko-výzkumných hypotéz pro přípravu projektů základního až aplikovaného výzkumu, schopnost hodnocení výsledků a jejich prezentace ve formě vědeckých textů a prezentací před vědeckou komunitou.

Profil absolventa

Doktorský studijní program „Electronics and Information Technology“ (DPA-EIT) je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů, kteří budou mít hluboké znalosti principů a technik využívaných v komunikačních a datových drátových i bezdrátových sítích a s tím souvisejících oblastí jako je i vlastní sběr, zpracování a zpětná reprezentace užitečných uživatelských dat na úrovni aplikační vrstvy. Hlavní části studia tvoří oblasti teoretické informatiky a komunikační techniky. Absolvent má široké znalosti komunikačních a informačních technologií, datových přenosů a jejich zabezpečení. Absolvent se orientuje v operačních systémech, počítačových jazycích a databázových systémech, jejich užití včetně návrhu vhodného software a uživatelských aplikací. Je schopen navrhovat nová technologická řešení komunikačních zařízení a informačních systémů určených pro pokročilý přenos informací.

Charakteristika profesí

Absolventi programu "Electronics and Information Technologies" se uplatňují zejména ve výzkumných, vývojových a projekčních týmech, v oblasti odborné činnosti ve výrobních nebo obchodních organizacích, v akademické sféře a v dalších institucích zabývajících se vědou, výzkumem, vývojem a inovacemi, ve všech oblastech společnosti, kde dochází k aplikaci a využití komunikačních systémů a přenosu informace datovými sítěmi.
Uplatnění naši absolventi nalézají zejména při analýze, návrhu, tvorbě nebo správě komplexních systémů pro přenos a zpracování dat, a také při programování, integraci, podpoře, údržbě nebo prodeji těchto systémů.

Podmínky splnění

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Hodnocení a kontrola plnění individuálního studijního plánu doktoranda probíhá v kontrolních termínech stanovených k danému akademickému roku:
• 1. ročník ke dni 30. června,
• 2. ročník ke dni 30. dubna při odevzdání přihlášky ke státní doktorské zkoušce,
• při zápisu do 4. ročníku studia,
• při odevzdání rozpracované disertační práce,
• při odevzdání přihlášky k obhajobě disertační práce.
Splněním ISP se rozumí získání minimálního počtu bodů ve studijní oblasti, v oblasti pedagogické praxe a v oblasti vědecké a odborné činnosti ve stanovených termínech kontroly. Dále musí doktorand získat ve stanoveném termínu celkový minimální počet bodů. Minimální počty bodů jsou stanoveny a sledovány v ISP doktoranda (Bodové hodnocení tvůrčích aktivit doktoranda a Celkové bodové hodnocení doktoranda).
Vzhledem k tomu, že se jedná o studijní program typu double-degree, student musí splnit také studijní povinnosti dané platnou smlouvou mezi Vysokým učením technickým v Brně a Tampere University of Technology. Mezi tyto dodatečné povinnosti patří zejména povinnost studia i na partnerské univerzitě ve výši minimálně 12 měsíců. Student (doktorand) má od začátku svého studia přiděleny dva školitele – na domácí i partnerské univerzitě, kteří společně koordinují studijní a vědecké aktivity studenta.
Pokud doktorand neplní řádně své povinnosti (tj. nezíská ve stanovených termínech požadovaný počet bodů), proděkan společně se školitelem doktoranda na základě doporučení oborové rady navrhnou snížení stipendia nebo odebrání stipendia anebo ukončení studia.

Vytváření studijních plánů

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Během prvních především čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce.
Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka.
Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce.
Doktorandi v prezenční formě ve čtvrtém roce studia a doktorandi v kombinované formě v pátém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci by měl doktorand odevzdat do konce 4. roku v prezenční formě studia, respektive do konce 5. roku v kombinované formě studia.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Analogové obvody obsahující prvky neceločíselného řádu

    Práce je zaměřena na modelování, simulace a experimentální ověřování struktur, u nichž relace mezi odezvou a budicí veličinou obsahuje derivaci nebo integrál necelistvého řádu (tzv. fraktální struktury či obvody). Úkolem je dále návrh vhodných aplikačních možností obvodů fraktálního řádu, např. kmitočtových filtrů, rekonfigurovatelných filtrů, přeladitelných oscilátorů či dalších obvodů. Pozornost je třeba věnovat i dalším možným způsobům realizace fraktálních obvodů, např. využití struktur s rozprostřenými parametry (RC-EDP), počítačovému modelování přírodních a biologických látek a struktur a také matematickému popisu.

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

  2. Efektivní využití IP sítí v krizových situacích

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

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

  3. Elektrické fantomy popisující fraktální impedanční chování reálných systémů

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

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

  4. Elektronicky konfigurovatelné analogové obvody

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

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

  5. Metody pro měření základních i odvozených parametrů datových sítí

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

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

  6. Návrh chytré komunikační sítě – Smart Grid

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

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

  7. Návrh moderních IP sofistikovaných telematických systémů v dopravě

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

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

  8. Paralelizace evolučních algoritmů

    Cílem práce je výzkum v oblasti paralelizace evolučních algoritmů. Paralelizace je nedílnou součástí ke zvýšení efektivnosti evolučních algoritmů a jejich možnému využití. Výzkum by měl navázat na současné poznatky a provést výzkum vlivu zvolených parametrů a designu na výkon. Výzkum by měl být soustředěn na ostrovní modely evolučních algoritmů. Dle zvoleného postupu nutná znalost některého z programovacích jazyků, dále skriptovacího jazyka Python či Matlab. Zvolené vývojové a testovací prostředí je ponecháno volné volbě. Výsledkem by měla být prezentace a ověření dosažených výsledků.

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

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

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

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

  10. Zefektivnění zabezpečení lokálních bezdrátových sítí

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

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

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Libovolný ročník, zimní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DKA-NWNNext-generation of Wireless Networksen4PovinnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-RE1Modern Electronic Circuit Designen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-ME1Modern Microelectronic Systemsen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-TK1Optimization Methods and Queuing Theoryen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-MA1Statistics, Stochastic Processes, Operations Researchen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKX-JA6Angličtina pro doktorandyen4VolitelnýdrzkCj - 26ano
DKA-EIZScientific Publishing A to Zen2VolitelnýdrzkK - 26ano
DKA-RIZSolving of Innovative Tasksen2VolitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
Libovolný ročník, letní semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DKA-IMLInformation Representation and Machine Learningen4PovinnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-TK2Applied Cryptographyen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-MA2Discrete Processes in Electrical Engineeringen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKA-RE2Modern Digital Wireless Communicationen4Povinně volitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
DKX-JA6Angličtina pro doktorandyen4VolitelnýdrzkCj - 26ano
DKA-CVPQuotations in a Research Worken2VolitelnýdrzkK - 26ano
DKA-RIZSolving of Innovative Tasksen2VolitelnýdrzkK - 39 / S - 39ano
Libovolný ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DKX-QJAZkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškuen4VolitelnýdrzkK - 3ano