Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc.

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

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

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

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

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Student si zapíše a vykoná zkoušky z povinných předmětů, minimálně dvou povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, a dále minimálně dvou volitelných předmětů (Angličtina pro doktorandy, Řešení inovačních zadání, Vědecké publikování od A do Z).
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat. Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti mikroelektroniky, elektrotechnologie, fyziky materiálů, nanotechnologií, elektrotechniky, elektroniky, teorie obvodů. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertační práci se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účasti na mezinárodním tvůrčím projektu.

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

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2021 do 15.05.2021)

1. Analýza mikrobiálních struktur pomocí technik zpracování obrazu v kombinaci se strojovým učením

   Masivní rozšíření MALDI-TOF MS (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometry) hmotností spektrometrie přináší do oblasti analýzy a identifikace mikrobiálních kolonií zcela nové možnosti. Společnost Bruker Daltonics GmbH & Co. KG (dále jen Bruker) do této oblasti svým komplementárním produktem MBT Pathfinder přináší výrazné zjednodušení a především standardizaci a transparentnost procesu přípravy vzorků pro hmotnostní spektrometrii pomocí automatizace přenosu mikrobiálních kolonií z kultivačních Petriho misek na analyzační MALDI destičky s terčíky. Digitalizace přípravy vzorků navíc umožní akvizici a analýzu dalších užitečných informací o pozorovaných mikrobiálních koloniích. Tato disertační práce se zabývá zkoumáním umělé inteligence a metod signálového zpracování dat mikrobiálních kolonií kultivovaných na Petriho miskách jako např. jejich počtu, barvy, velikosti, tvaru, lokaci na misce, vzdálenosti od ostatních kolonií, zbarvení jejich okolí, či reakce s reagenciemi na miskách. Tyto informace mohou být použity jako sledované parametry při výzkumu, ale rovněž je lze uplatnit před samotným transferem kolonií pro vhodný výběr kandidátů z Petriho misky pro navazující analýzu hmotnostní spektrometrií. Vybrané parametry budou zpracovány pomocí moderních metod strojového učení. Pro výzkum bude použita banka obrazů Petriho misek s kultivovanými mikroby, jenž poskytne společnost Bruker, vhodně upravená pro daný problém. Různorodost a šíře tématu nabízí mnoho možností uplatnění metod z oblasti klasifikace, shlukování, sémantické a instanční segmentace, detekce objektů a mnoha dalších. Získané poznatky mohou posloužit ke zkvalitnění výsledků hmotností spektrometrie vhodným výběrem kolonií k analýze např. dle zvolených hodnotících parametrů, reakcí kolonie s reagenciemi na agaru nebo odlišnostmi od ostatních kolonií.

   Školitel: Burget Radim, prof. Ing., Ph.D.

2. Kapacitní plánování heterogenních rádiových sítí pro mMTC komunikační scénáře

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

   Školitel: Mašek Pavel, doc. Ing., Ph.D.

3. Matematické modely datové komunikace pro pokročilé simulace chytrých energetických sítích

   Téma je zaměřeno na výzkum datové multi-protokolové komunikace a její modelování v rámci energetických chytrých sítích od úrovně procesu až po např. vnitřní/vnější komunikaci trafostanic a systémů dispečerského řízení. Výzkum je cílen na realizaci modelu elektrizační soustavy blízkému reálnému provozu s možností pokročilých simulací standardních událostí, provozních anomálií vznikajících v důsledku kritických stavů a kybernetických zranitelností využívaných pro poškození soustavy. Předpokládá se zapojení studenta do výzkumných projektů Ústavu.

   Školitel: Mišurec Jiří, prof. Ing., CSc.

4. Nové distribuované a kvazi-distribuované optické vláknové senzorické systémy

   Práce se zaměřuje na problematiku návrhu, simulace a vývoje distribuovaných a kvazi-distribuovaných optických vláknových senzorických systémů. Jedná se o systémy, ve kterých jsou běžná jednovidová telekomunikační vlákna, mnohovidová vlákna, polymerová optická vlákna (POF), mikrostrukturální vlákna, vícejádrová vlákna, případně další speciální vlákna využívána jako senzor. Pomocí rozptylových jevů (Ramanův, Brillouinův, nebo Rayleighův rozptyl), popřípadně změn parametrů přenášeného optického signálu (změna intenzity, fáze, polarizace, atd.), lze získat informace o teplotě, vibracích a dalších fyzikálních veličinách podél optického vlákna.

   Školitel: Münster Petr, prof. Ing., Ph.D.

5. Optické vláknové zesilovače

   Pokračující růst telekomunikačních sítí je v současné době umožněn díky optickým vláknům. Společně s telekomunikačními systémy, optické zesilovače umožnily přenášet obrovské množství dat na vzdálenosti od kilometrů až po transoceanické vzdálenosti, což poskytuje kapacitu potřebnou pro současné a budoucí komunikační sítě. Optické zesilovače mají důležitou roli nejen v optických telekomunikacích, ale také v optických senzorech a mnoha dalších aplikacích. Dnes jsou běžné vláknové zesilovače dopované prvky vzácných zemin (např. Erbiem dopované vláknové zesilovače), Ramanovy zesilovače, nebo polovodičové zesilovače (SOA). Speciální typy zesilovačů, jako jsou parametrické zesilovače, nabízejí mnoho výhod, jsou však složité a drahé. Kromě samotných zesilovačů je třeba zvážit nové typy optických vláken (např. vícejádrová vlákna) a možnosti zesílení v těchto vláknech.

   Školitel: Münster Petr, prof. Ing., Ph.D.

6. Výzkum metod dynamické správy autonomních mobilních sítí v 5G+ infrastruktuře

   Malé základnové stanice instalované na autonomních zařízeních, jako jsou např. drony, jsou považovány za důležitou součást nových generací bezdrátových celulárních sítí s cílem poskytnout dodatečné pokrytí a kapacitu mobilní sítě na základě aktuálního požadavku. Vzhledem k dynamické povaze, hustotě provozu a různorodým požadavkům v moderních bezdrátových sítích jsou pro praktická nasazení důležitá flexibilní řešení, která dokáží v reálném čase reagovat na aktuální požadavky moderních síťových aplikací a uzpůsobit tak svoje parametry jako je škálovatelnost, topologie nebo míra pokrytí. Cílem této práce je výzkum mechanizmů létajících základnových stanic jakožto důležité komponenty nastupujících 5G+ bezdrátových sítí. Úkolem studenta tedy bude provést detailní přehled stávajících komerčních i nekomerčních řešení autonomních mobilních sítí a následně s pomocí nástrojů umělé inteligence a strojového učení navrhnout mechanizmy pro dynamické sestavení topologie, „on-demand“ konfiguraci a optimalizaci komunikačních parametrů sítí tvořených autonomními základnovými stanicemi s ohledem na základní síťové KPI jako jsou počet obsloužených uživatelů, kontinuita služby či energetická náročnost.

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

7. Výzkum metod parametrizace online písma u osob s grafomotorickými obtížemi

   Kombinace motorického plánování a exekuce, vizuálně-percepčních schopností, ortografického kódování, kinestetické zpětné vazby a vizuo-motorické koordinace je označována jako grafomotorické dovednosti. Děti, které nejsou schopny si tyto dovednosti osvojit a automatizovat, mívají tzv. grafomotorické obtíže (GD). Přestože je prevalence GD u dětí školního věku až 30 %, dodnes neexistuje nástroj, který by umožnil hodnotit tyto obtíže objektivně a komplexně. Cílem této dizertační práce je výzkum metod parametrizace online písma (tj. písma zaznamenaného pomocí digitalizačních tabletů), za účelem zlepšení diagnózy a hodnocení GD u dětí. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s psychology z Akademie věd ČR.

   Školitel: Mekyska Jiří, prof. Ing., Ph.D.