Program

Ondřej Končal

geometrické sémantické genetické programování, kartézské genetické programování, symbolická regrese, evoluční algoritmus

Nekonvenční výpočetní techniky

Geometrické sémantické genetické programování (GSGP) dosahuje kvalitních výsledků při popisu dat složitými matematickými modely. Cenou za přesný popis je ale výsledná velikost řešení. Tento článek se zabývá převodem řešení získaného GSGP na instanci kartézského genetického programování (CGP) a jeho následnou optimalizací. CGP dokáže dobře redukovat velikost již vzniklých řešení a kombinace těchto dvou metod má tak potenciál vytvořit kvalitní a zároveň malý model popisující vstupní data. Úspěšným principem redukce je podstromové kartézské genetické programování (SCGP), které je představeno v tomto článku. Využívá možnosti rozdělení řešení na podstromy a následně je upravuje. Na všech testovaných úlohách z oblasti symbolické regrese se podařilo dosáhnout znatelného zmenšení řešení a pouze u jedné úloh ze 4 došlo k přetrénování. Kombinace GSGP a SCGP tak má potenciál vytvořit přesnější model než genetické programování nebo CGP za řádově stejnou dobu. Velikost řešení je znatelně menší než samotný výstup GSGP.

Monika Mužikovská

ANaConDA, Dynamická analýza, Kontrakty pro paralelismus, Parametrická analýza kontraktů

Testování, analýza a verifikace

V paralelních programech a zejména ve velkých projektech složených z několika modulů může docházet k porušení atomicity. Takové chyby je často těžké odhalit, protože neexistuje přesný popis, kdy k nim dochází. Jednou z možností, jak požadavky na atomicitu specifikovat, jsou kontrakty pro paralelismus. Díky tomuto protokolu je možná tvorba automatizovaných nástrojů, které porušení atomicity odhalují. Jedna z metod byla implementována jako dynamický analyzátor v nástroji ANaConDA. Protože analýza může odhalit řadu problémů, u kterých vývojář díky kontextu ví, že se nejedná o chyby, je možné specifikaci kontraktů rozšířit o parametry. Cílem této práce bylo navrhnout a implementovat algoritmus pro analýzu parametrických kontraktů jako rozšíření nástroje ANaConDA. Výsledkem je nový analyzátor Param-contract-validator, jehož použití a výsledky budou demonstrovány na jednoduchých příkladech i programech obsahujících porušení atomicity.

Jan Kubálek

DMA, DPDK, FPGA, PCI-Express

Počítačová architektura a vestavěné systémy

Devices in computer networks, which are used for network management, require a high-speed processing of a large amounts of data for analysis. For a device to enable the monitoring of a network with high data traffic, its network interface card needs to be capable of transferring received data to RAM at sufficient speed. My project deals with the design, implementation, and testing of a new module for an FPGA chip on a network interface card, which will carry out these transfers. The design aims to achieve a high throughput of up to 200 Gb/s for the transfer of packets from the FPGA chip to a computer memory via a PCI-Express bus. For faster packet processing, in software system DPDK is used for data transfer control. This paper contains a short introduction to technologies used in the project and the summary of the resulting module design. Performace testing has shown that the module can achieve the target throughput of 200 Gb/s, but also revealed possible ways for further improvements.

Jindřich Dudek

tshark, bezpečnost sítí, síťové útoky, deklarativní zápis síťových útoků, detektor síťových útoků

Bezpečnost Počítačové sítě

Tento článek se zabývá návrhem nástroje pro detekci síťových útoků ze zachycené síťové komunikace, který ke své činnosti využívá paketový analyzátor tshark. Význam paketového analyzátoru spočívá v převedení vstupního souboru se zachycenou komunikací do textového formátu PDML, přičemž účelem této konverze je flexibilnější zpracování vstupních dat. Při návrhu nástroje je kladen důraz na rozšiřitelnost o detekci nových síťových útoků a jejich snadnou integraci. Z tohoto důvodu je součástí článku také navržení obecného deklarativního zápisu síťových útoků v serializačním formátu YAML. Ten umožňuje specifikovat klíčové vlastnosti síťových útoků a podmínky pro jejich detekci. Výsledný nástroj tedy funguje jako interpret deklarativních zápisů, čímž je umožněna jeho snadná rozšiřitelnost o nové typy útoků.

Jiří Pavela, Šimon Stupinský

Performance, Continuous integration, Automated degradation detection, Difference analysis, Clusterization, Regression analysis

Testování, analýza a verifikace

Current tools for project performance analysis focus mostly on detecting selected performance bugs in the source code. Although being useful, results of such tools cannot provide evaluation of project’s overall performance which is often crucial for development of large applications. Building on our previous works, we aim to provide a solution to a long term monitoring of performance changes using the tool chain of performance data collection, regression analysis, and subsequent automated detection of performance changes performed. We evaluated our solution on series of artificial examples and we were able to detect about 85% of performance changes across different performance models and errors, and estimate their severity (e.g. constant, linear, etc). The proposed solution allows user to deploy new method of code review—possibly integrated into continuous integration—and reveal performance changes introduced by new versions of code in early development.

Patrik Michalák

HDR, Spracovanie Obrazu, Mapovanie Tónov, Mobilná Aplikácia

Počítačová grafika Zpracování dat (obraz, zvuk, text apod.)

Cieľom tejto práce je návrh a implementácia mobilnej aplikácie pre akvizíciu, spracovanie, zobrazenie a úpravu HDR fotografií. V riešení bola použitá metóda generovania HDR obsahu kombinovaním LDR snímok s rôznou hodnotou času expozície. Vytvorené riešenie poskytuje užívateľovi mobilnú aplikáciu pre prácu s HDR fotografiou, štyri metódy mapovania tónov a rôzne nástroje, ktoré užívateľ pri práci potrebuje.

Sebastián Poliak

photo-challenge mobile application, multi-label classification, client-server model

Zpracování dat (obraz, zvuk, text apod.)

This paper introduces an idea for a mobile application, that challenges users to take a picture containing given items. The application is designed to have a functionality, which automatically and instantly evaluates the taken pictures. This is addressed as an image recognition problem, and is solved using multi-label classification. The other option of using object detection is also being discussed and compared. Additional features such as animated avatars, time constrains or sharing the image on social media are added to the application, in order to promote playfulness and user interest. The application as a whole is implemented using a client-server model. The application is able to classify 29 classes of objects in the image , in a multi-label setting. The model has been evaluated using Precision-Recall and other custom metrics. The evaluated average precision equals to 0.68. At the confidence threshold, which has been set to 0.25, in 54% of cases there are not any false positives, and in 58% of cases there are not any false negatives. The application is currently being user tested, and the possible issues are being addressed. After the end of the testing phase, this project will provide a unique mobile application, which will be publicly available. Its usage may also create a multi-label image dataset, which with the approval of the users, can be published for the community.

Jakub Stejskal

Performance Testing, Performance analysis, Qpid-Dispatch testing, Router testing, Network technologies, Messaging Performance Tool

Testování, analýza a verifikace

The application performance testing has recently become more important during the application development of all kinds. This paper analyzes the fundamentals of performance testing that are commonly used and, in particular, it focuses on performance testing of components used in Messaging systems, especially the AMQ Messaging Broker and Qpid-Dispatch router. Currently used methods for performance testing of these components are primarily focused only on Messaging Broker and are implemented in the Messaging Performance Tool. However, it still lacks support for more broad range of components especially the Qpid-dispatch. In this paper I describe the improvements of the Messaging Performance Tool to enable the performance testing of Qpid-Dispatch and its capabilities in automatic testing. I evaluate the proposed extension and study the performance of Qpid-Dispatch component on several real world case studies.

Dominik Tureček

Discrete Stochastic Games, Expectiminimax, Artificial Intelligence

Robotika a umělá inteligence

Dice Wars is a discrete stochastic board game. This work aims to create artificial intelligence able to play the game. Several strategies for AI players were implemented using rule-based approach and expectiminimax algorithm. Statistics from games played with these strategies were collected. Data from the experiments are evaluated and discussed. Proposed single-turn expectiminimax algorithm can accurately estimate game state in a next turn and has a 34.9 % win rate in 6-player games. Using the implementation and data collected in this work, more sophisticated AI players involving reinforcement learning could be created.

Zbyšek Voda

bioimpedance, autonomní měření, čtyřelektrodové měření

Počítačová architektura a vestavěné systémy Uživatelská rozhraní

Tato práce se zabývá návrhem zařízení schopného autonomně měřit impedanci biologických materiálů. Cílem je vytvoření prototypu, který zpřístupní jednoduché webové rozhraní pro sběr dat z měření impedance v čase. Zařízení by mělo být schopné měřit impedanci nejenom pro určité frekvence, ale v celém frekvenčním spektru, a to od desítek Hz do 100 kHz. Součástí práce je návrh PCB pro čtyřelektrodové měření. Analogová část vychází z již existujícího řešení založeného na čipu AD5933, který slouží k analýze impedance, a vhodně je upravuje. Tato část byla odsimulována pomocí simulátoru SPICE. K řízení je použit modul Linkit Smart 7688, který je vybaven WiFi. Ten slouží také jako server pro webové klienty.

Martin Kišš

Historical text, OCR, Convolutional Neural Networks

Počítačová grafika Zpracování dat (obraz, zvuk, text apod.)

The aim of this work is to create a tool for automatic transcription of historical documents. The work is mainly focused on the recognition of texts from the period of early modern times written primarily using font called Fraktur. The problem is solved using convolutional neural networks with addition of Spatial Transformer Network. The solution also includes implemented generator of artificial historical texts. The proposed neural network was trained on a dataset created by this generator and for evaluation real historical texts were used. On the real historical dataset, the network achieved 81.8 % of correctly recognized characters. The benefit of this work is the finding that it is possible to train the neural network on artificial data to be able to recognize real historical texts.

Matúš Dobrotka

detekcia akustického prostredia, GMM, i-vector, fúzia

Zpracování dat (obraz, zvuk, text apod.)

Téma tejto práce je klasifikácia audio nahrávky do 15 tried. Článok popisuje 2 metódy založené na GMM a i-vectoroch a ich vzájomnú fúziu. Na dátach zo súťaže DCASE dosiahol najlepší GMM systém úspešnosť 59\% a ivector systém 68\%. Fúzia týchto dvoch systémov výsledok ešte zlepšila na 69\%, čo by v dobe súťaže stačilo na 20. miesto z 97 odovzdaných systémov z celého sveta.

Daniel Bambušek

ARTable, Microsoft HoloLens, Augmented Reality, mixed reality head-mounted display, human-robot interaction, PR2, program visualization, human-robot collaborative workspace

Uživatelská rozhraní

This paper focuses on usability of mixed reality head-mounted display – Microsoft HoloLens – in human-robot collaborative workspace – ARTable. Use of the headset is demonstrated by created user interface which helps regular workers to better and faster understand the ARTable system. It allows to spatially visualize learned programs, without the necessity to run the robot itself. The user is guided by 3D animation of individual programs and by device voice, which helps him to get a clear idea of what will happen if he runs the program directly on the robot. This approach could be also helpful when the user wants to verify that he programed the robot as he wanted or just wants to quickly overview what will be the result of the current program. Using mixed reality displays enables to visualize valuable spatial information, such as robot perception.

Petr Buchal

neuronové sítě, zpětnovazební učení, DQN

Robotika a umělá inteligence

Tato práce se zabývá zkoumáním algoritmu zpětnovazebního učení DQN, jeho vylepšeními a jejich vlivem na efektivitu učení. Využitím prostředí, která jako svůj popis poskytují místo obrazu vektor čísel, bylo dosaženo snížení doby trénování z několika dní na několik minut. Tato změna umožnila efektivně testovat různé varianty algoritmu DQN a zkoumat jejich účinnost. Za použití několika vylepšení bylo na všech prostředích dosaženo řádově v desítkách až stovkách procent lepších výsledků. Provedené experimenty mohou sloužit k lepšímu pochopení algoritmu DQN a jeho vylepšení.