Prezenční studium

4 roky

doc. Ing. Jiří Hošek, Ph.D.

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

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.

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.

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.

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.

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.

1. Bezpečnost optických vláknových infrastruktur

   Optické vláknové sítě se v posledních letech rapidně vyvíjely, aby uspokojily stále rostoucí poptávku po navyšující se kapacitě. Optická vlákna jsou dnes široce používána ve všech typech sítí z důvodu nejen přenosových rychlostí, maximálního dosahu, ale i bezpečnosti. Přestože jsou optické vláknové sítě považovány za naprosto bezpečné, existují možnosti, jak část datového signálu zachytit nebo zkopírovat. Využívány mohou být jak nedokonalosti pasivních optických komponent, tak například monitorovací výstupy aktivních zařízení. S nástupem kvantových počítačů by současné šifrování mohlo být prolomeno. Je nutné se tedy zabývat bezpečností optických vláknových sítí, analyzovat bezpečnostní rizika a navrhnout vhodná protiopatření.

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

2. Evaluation and Optimization of Directional Communications Technology in On-Demand Aerial Networks

   Recently, unmanned aerial vehicles and systems attracted attention in many contexts, such as on-demand wireless connectivity provisioning. This doctoral research topic addresses the emerging air-to-everything communication, including autonomous drone interworking over air-to-air links and robust aerial networking via air-to-ground channels. It targets to evaluate and optimize this emerging technology by contributing with efficient features to improve its performance, which notably account for specific effects and behavior of directional millimeter-wave channels. The proposed radio connectivity algorithms, system architectures, and performance evaluation frameworks are expected to become of significant value toward the development of future 5G+/6G wireless systems.

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

3. Moderní optické vláknové přenosové systémy

   Optické přenosové systémy se velmi rychle vyvíjí, aby uspokojily stále rostoucí požadavky uživatelů. Kromě datových přenosů se objevují i nové přenosy jako přesný čas, stabilní frekvence, radio over fiber, kvantové přenosy, apod. Jednotlivé typy signálů mají rozdílné požadavky na přenosovou infrastrukturu. Vlnové multiplexování je dnes široce používáno pro navýšení kapacity optických vláken, nicméně je nutné se zabývat otázkou možného vzájemného rušení. Aby bylo možné splnit požadavky na budoucí přenosové systémy, je nutné se zabývat několika technickými výzvami, jako jsou nové optické modulační formáty s vysokou spektrální účinností, zmírnění lineárních a nelineárních jevů v optických vláknech, nové typy optických vláken a optimalizace jejich spojů s konvenčními vlákny nebo zesílení signálu s minimálním šumem.

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

4. Strojové učení ve fotonice

   Fotonické systémy zahrnují celou řadu oblastí od datových přenosů, přes senzoriku až po kvantové sítě. Každý fotonický systém má vlastní požadavky na přenosovou infrastrukturu, ale i na vstupní a výstupní parametry. Manuální optimalizace rozsáhlých sítí založených na různých typech signálů je téměř nemožná. S pomocí strojového učení lze u fotonických sítí dosáhnout optimalizace jak samotných přenášených signálů, tak celé infrastruktury. V neposlední řadě, lze pomocí algoritmů strojového učení detekovat a klasifikovat nestandardní chování sítě a minimalizovat tak bezpečnostní rizika. Strojové učení ve fotonice tedy představuje aktuální a perspektivní téma.

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

5. Zabezpečené optické sítě využívající kvantovou distribuci klíčů

   Dnešní digitální svět je závislý na bezpečnosti dat jak během komunikace, tak ale i při ukládání dat, například v elektronickém bankovnictví, elektronickém obchodování, elektronickém zdravotnictví nebo v elektronické veřejné správě. S nástupem kvantových počítačů hrozí riziko potenciálního narušení dnešních zabezpečení. Kvantová distribuce klíčů (QKD) poskytuje způsob distribuce a sdílení tajných klíčů, které jsou nezbytné pro kryptografické protokoly. Informace je zde kódována do jednotlivých fotonů. Integrace systémů QKD do stávající síťové infrastruktury využívané pro telekomunikace je aktuální výzvou. Mezi některé další hlavní výzvy patří zvýšení frekvence vysílání klíčů, zvětšení dosahu QKD, nebo snížení komplexnosti a robustnosti stávajících řešení.

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

6. Zlepšování kvality poškozených zvukových signálů kombinací hlubokých neuronových sítí s klasickými modelovacími technikami

   Práce se bude zabývat moderními přístupy k restaurování audiosignálů, konkrétně se bude zaměřovat na úlohu doplnit chybějící úsek audiosignálu a na příbuznou úlohu nahrazení saturovaných vzorků. Problémy tohoto typu se v praxi běžně vyskytují (archivní nahrávky, výpadky v hovorech VoIP apod.). Současné metody zvládají velmi kvalitní interpolaci signálů, které jsou v okolí chybějícího úseku stacionární a mají harmonický charakter. Současný vývoj v oblasti hlubokých neuronových sítí (DNN) je sice slibný, ale ukazuje se, že DNN zlepšují svůj výkon, pokud jsou doplněny o fyzikální formulaci problému (model-based networks). Studium se bude zaměřovat na přístupy, které kombinují algoritmy úspěšné v posledních letech (metody založené na optimalizaci) a DNN. Práce neopomene psychoakustickou stránku problému. (Spolupráce s Acoustics Research Institute, Vídeň)

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

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

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

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