Dissertations (KIV)

Permanent URI for this collection

http://hdl.handle.net/11025/29989

Browse

Showing 1 - 20 out of 47 results

Návrhový přístup k modelování rozhraní API sjednocených služeb pro sémantickou interoperabilitu aplikací vozidel napříč podniky
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-06-26) De, Sangita
Automobilový průmysl je složitá, ale propojená síť nebo ekosystém vysoce vzájemně závislých subsystémů. V poslední době se objevily složitější automobilové služby, jako je autonomní řízení, komunikace mezi vozidly (V2X) a IoT v automobilech. To vedlo k tomu, že v automobilovém průmyslu spolupracovalo více rámců. V důsledku toho nyní mnoho funkcí běží paralelně na palubních systémech vozidla, podporovaných komplexními softwarovými platformami ECU. Všechny tyto funkce jsou založeny na datech, ať už se jedná o data ze senzorů, uživatelské profily, dopravní přenosy nebo zprávy mezi vozidly od ostatních vozidel. Klíč k úspěchu při zprovozňování tak složitého ekosystému však spočívá v organizovaném a efektivním přístupu k datům API heterogenních rámců služeb pro vozidla. Koordinace služeb mezi různými rámci v oblasti použití vozidel a podpora horizontální integrace by mohly vést k rozšířeným a komplexnějším funkcím v automobilovém průmyslu a otevřít nové možnosti. Interoperabilita obvykle odkazuje na schopnost, která závisí na pochopení kompatibility mezi rozhraními různých aplikací. Nekompatibilita mezi specifickými artefakty různých modelů služeb vozidel způsobuje překážky sémantické interoperability mezi modely rozhraní API služeb. Vzhledem k tomu, že neexistuje jednotná, obecná šablona popisu API služeb pro vozidla, je zdrojem sporu to, že poskytovatelé služeb třetích stran musí před zavedením služby vždy zkontrolovat, zda jsou klienti nebo spotřebitelé služeb na druhé straně komunikačního spojení kompatibilní s rozhraním API dané služby. Z hlediska modelování je jedním z klíčových prvků, které je třeba vzít v úvahu pro efektivní spolupráci mezi službami mezi různými podniky, korelace sémantických dat API nezávislá na platformě na úrovni modelu pomocí ontologií, aby se usnadnila holistická a smysluplná výměna dat API mezi heterogenními modely API v doméně vozidel. Aby byly služby vozidla přístupné a vzájemně kompatibilní, musí být specifikovány pomocí standardizovaných, obecných šablon sémantických specifikací. Tato výzkumná studie navrhuje různé příspěvky, inspirované pracemi založenými na standardech W3C, jako jsou WSMO a WSDL v doméně sémantického webu. Tato výzkumná studie navrhuje nový přístup k návrhu pro specifikaci sémantických dat API služeb vozidel ve formě jednotné, platformově agnostické, doménově specifické, generické ontologické šablony. Obecná šablona ontologie rozhraní API je vyjádřena v abstraktním syntaktickém stromu výhradně na základě sémantických vlastností bez ohledu na specifika platformy. Transparentnost sémantických dat API mezi komunikačními partnery je zajištěna takovou obecnou šablonou ontologie API. Aby bylo možné implementovat výše navrhovaný nový přístup k návrhu směrem k sémantické interoperabilitě modelů API služeb napříč rámci vozidel a automatizovat generování šablony sémantické specifikace jednotného rozhraní API služeb vozidel, je popsán a demonstrován poloautomatizovaný zásuvný modul založený na rozhraní OWL API s využitím různých existujících, typických reálných průmyslových případových studií založených na modelech API rámců služeb vozidel. Mediátor ontologie nezávislý na platformě je definován jako součást přístupu k návrhu, aby byla zajištěna sémantická interoperabilita mezi sémanticky ekvivalentními, ale syntakticky odlišnými koncepty různých rámců služeb vozidel, ontologických modelů API. Navrhovaný ontologický mediátor může účinně sloužit jako lepidlo mezi různými koncepty ontologií API služeb heterogenních rámců, a to na základě identifikovaných synergií v sémantických vlastnostech. Tato výzkumná studie navrhuje empirický přístup k hodnocení a validaci ontologií API služeb vozidel pomocí metrik sémantické kvality a prahových hodnot metrik k určení jejich úplnosti, užitečnosti a hloubky sémantického zarovnání.
Mezijazyčná analýza sentimentu
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-04-02) Přibáň, Pavel; Steinberger Josef, doc. Ing. Ph.D.
Zpracování přirozeného jazyka se stalo důležitou součástí umělé inteligence, kterou denně využívají miliony lidí i firmy v průmyslu. Analýza sentimentu jako přirozená součást zpracování přirozeného jazyka není výjimkou. Tato práce představuje podrobnou studii, která se věnuje mezijazčné analýze sentimentu. Hlavním cílem je prozkoumat, vyhodnotit a navrhnout mezijazyčné metody pro analýzu sentimentu, které dovolují řešit tuto úlohu v jiných jazycích než v angličtině, se zvláštním zaměřením na češtinu. Jádro práce spočívá v mezijazyčných experimentech s úlohou detekce polarity v tzv. zero-shot nastavení, ve kterém jsou k dispozici anotovaná data pouze pro jeden jazyk (zdrojový). Konkrétně v práci využíváme moderní vícejazyčné modely založené na architektuře Transformer a dále modely využívající lineární transformace v kombinaci s neuronovými sítěmi CNN a LSTM. Tyto modely vyhodnocujeme na datových sadách v češtině, francouzštině a angličtině. Naším cílem je porovnat schopnost modelů přenášet znalosti napříč jazyky a zhodnotit kompromis mezi jejich úspěšností a rychlostí trénování a predikce. Pro porovnání jsou vytvořeny základní modely, které dosahují současných state-of-the-art výsledků pro češtinu a francouzštinu. Dále jsou naše výsledky porovnány s výstupy nejnovějších velkých jazykových modelů, tj. modely Llama 2 a ChatGPT. Ukazujeme, že velký vícejazyčný model XLM-R založený na architektuře Transformer konzistentně překonává všechny ostatní mezijazyčné přístupy při tzv. zero-shot detekci polarity. Dále je ukázáno, že menší modely založené na architektuře Transformer jsou výkonnostně srovnatelné se staršími, ale mnohem rychlejšími metodami používající lineární transformace. Této úspěšnosti je dosaženo jen s přibližně 0,01 času potřebného pro natrénování velkého modelu XLM-R. Tyto výsledky podtrhují potenciál metod založených na lineárních transformacích jako pragmatické alternativy. A to zejména v reálných aplikacích používajících modely založených na architektuře Transformer, které jsou pomalejší a náročné na výpočetní zdroje. Velké jazykové modely (Llama 2 a ChatGPT) dosáhly působivých výsledků, které jsou srovnatelné nebo lepší minimálně o 1% - 3%, ale přinášejí další omezení a požadavky. Celkově přispíváme k pochopení mezijazyčné analýzy sentimentu a poskytujeme cenné zkušenosti o silných stránkách a omezeních mezijazyčných přístupů. Dále je představena nová česká datová sada pro detekci subjektivity a navrhnuta nová metoda pro zlepšení výsledků aspektově orientované analýzy sentimentu s vyžitím informací z úlohy značkování sémantických rolí. Nakonec jsme použili moderní techniku nazvanou prompting pro úlohy aspektově orientované analýzy sentimentu a klasifikaci sentimentu.
Plánování pohybu pro geometrické modely v oblasti vizualizací dat
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-02-07) Szkandera, Jakub
Hledání cesty je důležitou úlohou v mnoha výzkumných oblastech, neboť je to běžný problém, který se řeší v široké škále různých aplikací. Stále se vyskytují nové problémy a výzvy hledání cesty a zároveň přetrvávají složité problémy, jako je například plánování cesty v reálném čase pro velké davy lidí v dynamickém prostředí, kde může docházet ke změně vlastností, které se používají pro výpočet ceny cesty či topologii cesty. Úlohu hledání cesty lze rozdělit na dvě skupiny - plánování cesty a plánování pohybu. Obě skupiny zohledňují možnost kolize s~objekty v prostředí navigace. V rámci první skupiny se tato práce zaměřuje na plánování cest na grafech pro~davy. Hlavní myšlenkou je rozdělení davu do skupin s respektem k jejich společné výchozí a cílové pozici a následné naplánování cesty pro jednoho reprezentativního člena z každé skupiny. K navigaci těchto reprezentativních členů lze použít klasické přístupy a zbytek skupiny je bude následovat. Pokud lze dav tímto způsobem rozdělit do několika skupin, navrhovaný přístup výrazně sníží výpočetní a paměťové nároky v dynamickém prostředí. Ve druhé oblasti, plánování pohybu, se zabýváme jiným problémem. Úkolem je navigovat molekulu z aktivního místa proteinu ven nebo naopak do aktivního místa proteinu, což se ukazuje jako náročný problém, protože je třeba jej řešit ve 3D s detekcí kolizí. Jedním z jeho úskalí je problém úzkého průchodu. Hlavní myšlenkou řešení je detekování přesné pozice úzkých průchodů tak, aby bylo možné se na ně zaměřit a analyzovat, zda existuje bezkolizní průchod.
Zvýšení výkonnosti distribuovaného souborového systému
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023-06-28) Pešička, Ladislav
Dizertační práce se zabývá problematikou replikací v distribuovaných souborových systémech a v hierarchických DFS. Mobilní zařízení kladou nové požadavky na funkcionalitu distribuovaného souborového systému. Počet replik významným způsobem ovlivňuje přístup k nejnovějším datům pro velké množství klientů v geograficky rozsáhlých oblastech. Dizertační práce navrhuje nový algoritmus pro určení vhodného počtu a umístění replik za účelem zvýšení výkonu celého systému.
Komprese dynamických polygonálních sítí s konstantní a proměnlivou konektivitou
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Dvořák, Jan
Díky pokrokům technologií pro snímání pohybu jsou struktury pro popis dynamických povrchů, jako jsou sekvence polygonálních sítí či bodových mračen, čím dále častěji používány pro reprezentaci dynamických scén. Taková data je ovšem náročné efektivně ukládat, či je časově globálně zpracovat, protože nejsou explicitně známy časové korespondence mezi snímky, což komplikuje využití jejich časové koherence. Ačkoli dva po sobě jdoucí snímky mohou vypadat téměř nerozeznatelně, je těžké tyto korespondence mezi povrchy určit, protože některé oblasti na povrchu nemusí mít kvůli kontaktu mezi jeho částmi žádné korespondující protějšky v některých ze snímků. Metody dostupné v současnosti jsou do určité míry schopny efektivnější komprese nežli metody, které používají pouze prostorovou koherenci a tu časovou ignorují. Často se používají metody založené na časových modelech, které ale omezují typ dat, které jsou schopny zpracovat (např. pouze sekvence trojúhelníkových sítí reprezentujících lidskou postavu). Některé metody zase dosahují lepších kompresních poměrů tím, že nezachovávají originální strukturu snímků (počet vrcholů a hrany mezi nimi), zejména kvůli časově nekoherentnímu vzorkování povrchu, ale také protože je náročné kódovat efektivně konektivitu, pokud byla využita časová koherence při kódování geometrie. Existují i metody, které jsou schopny kódovat obecnější data i zachovat strukturu snímků, ty ovšem jsou neefektivní, a proto je v takovém případě v současné době výhodnější ignorovat časovou koherenci a ke kódování využít pouze té prostorové. Tato práce se soustředí na schopnost zpracovat obecnější data a efektivní kódování struktury snímků. Navrhujeme nový časový model nazvaný trasovaná centra, který pracuje s objemovými korespondencemi místo povrchových. To umožňuje reprezentaci mnohem obecnějších dynamických povrchů, dokud platí, že objem uzavřený povrchem se po celou sekvenci zásadně nemění. Také představujeme vylepšený algoritmus pro kompresi konektivity, který může být potenciálně zakomponován do existujících kompresních metod, které zachovávají strukturu, pro zlepšení výsledného datového toku.
Hardwarové útoky postranním kanálem v bezpečnostně kritických zařízeních
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Pozzobon, Enrico
V oblasti zabezpečení programového vybavení došlo v posledních letech k významnému pokroku v jeho zabezpečení užitím robustních kryptografických protokolů a metod bezpečného kódování, které se stávají stále rozšířenějšími. Díky zdokonalení jejich struktury je přímé zneužití softwarových produktů stále obtížnější. Případní útočníci obracejí svoji pozornost na hardwarové útoky, jimiž obcházejí softwarové bezpečnostní mechanismy. Předložená práce proto zkoumá podstatu hardwarových útoků na bezpečnostně kritické mikrokontroléry a realizuje metody a techniky pro odhalování a následné odstraňování či zmírňování možných zranitelností. První oblastí práce je zkoumání a ověřování útoků postranními kanály a návrh možností pro odhalování a potlačování úniků postranními kanály v kryptografických algoritmech. Útoky postranními kanály využívají neúmyslné úniky informací prostřednictvím fyzických parametrů realizace kanálů, jakými jsou např. nadměrná spotřeba energie, elektromagnetické emise nebo časové odchylky, příp. časová zpoždění. Byla proto navržena metoda automatického vyhledávání odolného booleovského maskování postranních kanálů na bázi modulárního sčítání jako jedna z možných alternativ použití kryptografického primitiva. Účinnost navržené metody je pak ověřována a vyhodnocována provedením rozsáhlých experimentů a aplikací benchmarků na konkrétním hardwaru. Další oblastí práce je vývoj nové techniky pro automatizaci vyhledávání chybových stavů zabezpečených mikrokontrolérů používaných v automobilovém průmyslu. Takové mikrokontroléry se instalují pro zabezpečení vozidla a jsou v současné době orientovány především na činnosti jakými jsou krádeže vozidel, neoprávněné úpravy vozidel apod. Využitím genetického algoritmu evoluce jsou odhadovány parametry potřebné pro identifikaci poškození či poruchy mikrokontroléru prostřednictvím rychlého vyhodnocení parametrů útoku na mikrokontrolér. Na základě testování aplikací vyvinutých metod a technik pro zmírnění nebo potlačení útoků postranními kanály, detekování vzniklých chyb a odstraňování dalších zranitelností hardwaru byla finálně navržena a v práci prezentována obecná metoda, jejíž výsledky přispějí ke zvýšení hardwarové bezpečnosti v bezpečnostně kritických prostředích.
Detekce symetrie v geometrických modelech
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Hruda, Lukáš
Symetrie je častá vlastnost objektů reálného světa i uměle vytvořených geometrických modelů. Znalost symetrie daného objektu může být užitečná v mnoha aplikacích v počítačové grafice a zpracování geometrie, jako je komprese, zarovnávání objektů, symetrická editace nebo rekonstrukce neúplných objektů. Aby bylo možné symetrii daného objektu jakkoliv využít, musí být nejprve nalezena. Tato práce se zaměřuje na úlohu automatické detekce symetrie ve 3D objektech a také popisuje vazbu mezi detekcí symetrie a problémem registrace. Především však jsou v textu prezentovány naše vlastní příspěvky v těchto oblastech, zejména rigidní registrace povrchů, detekce zrcadlové a rotační symetrie a reprezentace prostoru rovin.
Rozsáhlé informační systémy - standardizace metadat
(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Včelák, Petr
Disertační práce se zabývá standardizací metadat ve spojení informačních systémů a multidisciplinárního datově orientovaného výzkumu v oblasti medicíny. Standardizace metadat v práci nespočívá pouze ve vhodném, jednoznačném a srozumitelném popisu založeném na ontologiích v jazyce OWL. Součástí je také standardizace procesů, která je realizována prostřednictvím vytvořené výzkumné platformy poskytující jednotné řešení často opakujících se úloh: ochrana osobních údajů, tvorba metadat a ETL, ontologický popis, archivace a manipulace s~daty, ostatní praktické použití dat, metadat a jejich popisu.
Testování zabezpečení v sítích pro bezpečnostně kritické aplikace
(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Weiss, Nils
Současný vývoj vozidel směřující od čistě mechanických systémů k systémům řízeným specializovanými procesory vytváří nové požadavky na oblast bezpečnosti automobilů. V dnešní době je každé moderní vozidlo vybaveno bezpečnostně kritickou realtime komunikační sítí, která zajišťuje a kontroluje všechny funkce automobilu. Neustále rostoucí konektivita automobilových systémů je ale ve stále větší míře ohrožena možnými kybernetickými útoky. Ačkoli se bezpečnostní inženýrství v této oblasti rozvíjí již několik desetiletí, zajištění bezpečnosti těchto systémů stále více vyžaduje velmi intenzivní výzkum. Tato práce seznamuje čtenáře s procesem "black-box" analýzy existujících elektronických automobilových systémů a jejich součástí a popisuje možnosti zranitelnosti bezpečnostních systémů na základě výsledků testování čtyř různých elektronických řídicích jednotek. Z hodnocení dosavadního výzkumu bezpečnosti vnitřní počítačové sítě automobilu je spolehlivost, resp. zranitelnost, celého elektronického systému uváděna jako největší hrozba pro bezpečnost vozidla, a proto mimořádné automotivní schopnosti interních sítí automobilu jsou rozebírány v druhé části práce. Při koncepci automatových prostředků pro automotivní sítě automobilů je nezbytné vytvořit komplexní softwarové prostředky emulující logické systémy speciálního účelu. Proto jako další část této práce byl vyvinut, implementován a též již nabízen obsáhlý open-source programový paket pro testování bezpečnosti specializovaných automobilových sítí. Další výzkumné činnosti v tomto směru jsou pak zaměřeny na výzkum bezpečnosti vozidlových sítí založené na otevřeném, popř. volně dostupném programovém vybavení. Moderní prostředky pro zjišťování a automatickou identifikaci zdrojů kybernetických útoků jsou vytvořeny a hodnoceny v rámci navržené a realizované implementace automotivního diagnostického protokolu. Tyto prostředky umožňují vytvoření speciální metriky pro hodnocení úrovně útoku prostřednictvím "black-box" scanování libovolné elektronické řídicí jednotky. Učící se automaty a reverzní techniky vyhodnocování stavu systému dále značně rozšiřují možnosti vytvořených programových prostředků. Navržený algoritmus byl testován na třinácti různých řídicích jednotkách, získaná data byla rozsáhle testována v laboratorních i reálných podmín-kách, objektivně vyhodnocena a výsledky testování jsou uvedeny zčásti v poslední části práce, zčásti pak v přílohách. V závěru práce jsou pak diskutovány dosud otevřené problémy návrhu takových systémů a zaměření dalšího výzkumu založeného na výše uvedených výsledcích.
Detekce a vyhodnocení vysokorychlostního videozáznamu hlasivkové štěrbiny
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Ettler, Tomáš
Tato práce shrnuje výsledky studia zabývajícího se hodnocením hlasivek na základě dat získaných ze záznamů pořízených laryngoskopickým systémem, konkrétně laryngeální vysokorychlostní videoendoskopií (Laryngeal High-Speed Videoendoscopy -- LHSV) Hlavním cílem této práce je zpracovat obrazovou informaci, která je obsažena ve videosekvencích LHSV, najít a detekovat hlasivkovou štěrbinu (glottis) zvolenými metodami segmentace obrazu a vyhodnotit kvalitu hlasivek analytickými a statistickými metodami s využitím definovaného souboru parametrů. První část této práce se zaměřuje na popis podstaty a struktury informace, která je získána pomocí systému LHSV. Proto je zde popsána anatomie hlasivek a fyziologie vzniku hlasu, to vše ve vztahu k informacím obsažených ve snímku v záznamu LHSV. Také jsou uvedeny základní typy onemocnění hlasivek a doplněn popis získávání dat, jejich struktura a poruchové jevy, které ovlivňují kvalitu záznamu LHSV. Dále je popsána problematika segmentace obrazu použitá na získaných obrazových datech z vyšetření pomoci LHSV a jsou shrnuté metody vyvinuté pro lokalizaci glottis, tzv. nalezení oblasti zájmu (Region of Interest -- ROI), samotnou segmentaci a výběr parametrů založených především na geometrii a symetrii hlasivek. Proces je demonstrován na několika kazuistikách. Důležitou částí práce je popis nových metod zabývajících se vypočítanými parametry a jejich vztahy pomocí korelační analýzy. Přístup založený na očekávaných a neočekávaných korelačních vztazích vyplývajících z podrobné analýzy může poskytnout základní hodnocení chování hlasivek. Další metody pak poskytují numerické hodnocení vývoje tvaru hlasivkové štěrbiny na základě statistické analýzy a expertního hodnocení. Výsledky jsou ilustrovány a vysvětleny.
Metody hlubokeho učení pro rozpoznávání dialogových aktů s využitím vizuální informace
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Martínek, Jiří
Rozpoznávání dialogových aktů (DA) je důležitým krokem v řízení a porozumění dialogu. Tato úloha spočívá v automatickém přiřazení třídy k výroku/promluvě (nebo jeho části) na základě jeho funkce v dialogu (např. prohlášení, otázka, potvrzení atd.). Takováto klasifikace pak pomáhá modelovat a identifikovat strukturu spontánních dialogů. I když je rozpoznávání DA obvykle realizováno na zvukovém signálu (řeči) pomocí modelů pro automatické rozpoznávání řeči, dialogy existují rovněž ve formě obrázků (např. komiksy). Tato práce se zabývá automatickým rozpoznáváním dialogových aktů z obrazových dokumentů. Dle nás se jedná o první pokus o navržení přístupu rozpoznávání DA využívající obrázky jako vstup. Pro tento úkol je nutné extrahovat text z obrázků. Využíváme proto algoritmy z oblasti počítačového vidění a~zpracování obrazu, jako je prahování obrazu, segmentace textu a optické rozpoznávání znaků (OCR). Hlavním přínosem v této oblasti je návrh a implementace OCR modelu založeného na konvolučních a rekurentních neuronových sítích. Také prozkoumáváme různé strategie pro trénování tohoto modelu, včetně generování syntetických dat a technik rozšiřování dat (tzv. augmentace). Dosahujeme vynikajících výsledků OCR v případě, kdy je malé množství trénovacích dat. Mezi naše přínosy tedy patří to, jak vytvořit efektivní OCR systém s~minimálními náklady na ruční anotaci. Dále se zabýváme vícejazyčností v oblasti rozpoznávání DA. Úspěšně jsme použili a nasadili obecný model, který byl trénován všemi dostupnými jazyky, a také další modely, které byly trénovány pouze na jednom jazyce, a vícejazyčnosti je dosaženo pomocí transformací sémantického prostoru. Také zkoumáme techniku přenosu učení (tzv. transfer learning) pro tuto úlohu tam, kde je k dispozici malý počet anotovaných dat. Používáme příznaky jak na úrovni slov, tak i vět a naše modely hlubokých neuronových sítí (včetně architektury Transformer) dosáhly výborných výsledků v oblasti vícejazyčného rozpoznávání dialogových aktů. Pro rozpoznávání DA z obrazových dokumentů navrhujeme nový multimodální model založený na konvoluční a rekurentní neuronové síti. Tento model kombinuje textové a obrazové vstupy. Textová část zpracovává text z OCR, zatímco vizuální část extrahuje obrazové příznaky, které tvoří další vstup do modelu. Text z OCR obsahuje často překlepy nebo jiné lexikální chyby. Demonstrujeme na experimentech, že tento multimodální model využívající dva vstupy dokáže částečně vyvážit ztrátu informace způsobenou chybovostí OCR systému.
Zvyšování bezpečnosti počítačových sítí zesílenou detekcí odlehlých hodnot v datových tocích
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Heigl, Michael
V několika posledních letech se metody strojového učení (zvláště ty zabývající se detekcí odlehlých hodnot - OD) v oblasti kyberbezpečnosti opíraly o zjišťování anomálií síťového provozu spočívajících v nových schématech útoků. Detekce anomálií v počítačových sítích reálného světa se ale stala stále obtížnější kvůli trvalému nárůstu vysoce objemných, rychlých a dimenzionálních průběžně přicházejících dat (SD), pro která nejsou k dispozici obecně uznané a pravdivé informace o anomalitě. Účinná detekční schémata pro vestavěná síťová zařízení musejí být rychlá a paměťově nenáročná a musejí být schopna se potýkat se změnami konceptu, když se vyskytnou. Cílem této disertace je zlepšit bezpečnost počítačových sítí zesílenou detekcí odlehlých hodnot v datových proudech, obzvláště SD, a dosáhnout kyberodolnosti, která zahrnuje jak detekci a analýzu, tak reakci na bezpečnostní incidenty jako jsou např. nové zlovolné aktivity. Za tímto účelem jsou v práci navrženy čtyři hlavní příspěvky, jež byly publikovány nebo se nacházejí v recenzním řízení časopisů. Zaprvé, mezera ve volbě vlastností (FS) bez učitele pro zlepšování již hotových metod OD v datových tocích byla zaplněna navržením volby vlastností bez učitele pro detekci odlehlých průběžně přicházejících dat označované jako UFSSOD. Následně odvozujeme generický koncept, který ukazuje dva aplikační scénáře UFSSOD ve spojení s online algoritmy OD. Rozsáhlé experimenty ukázaly, že UFSSOD coby algoritmus schopný online zpracování vykazuje srovnatelné výsledky jako konkurenční metoda upravená pro OD. Zadruhé představujeme nový aplikační rámec nazvaný izolovaný les založený na počítání výkonu (PCB-iForest), jenž je obecně schopen využít jakoukoliv online OD metodu založenou na množinách dat tak, aby fungovala na SD. Do tohoto algoritmu integrujeme dvě varianty založené na klasickém izolovaném lese. Rozsáhlé experimenty provedené na 23 multidisciplinárních datových sadách týkajících se bezpečnostní problematiky reálného světa ukázaly, že PCB-iForest jasně překonává už zavedené konkurenční metody v 61 % případů a dokonce dosahuje ještě slibnějších výsledků co do vyváženosti mezi výpočetními náklady na klasifikaci a její úspěšností. Zatřetí zavádíme nový pracovní rámec nazvaný detekce odlehlých hodnot a rozpoznávání schémat útoku proudovým způsobem (SOAAPR), jenž je na rozdíl od současných metod schopen zpracovat výstup z různých online OD metod bez učitele proudovým způsobem, aby získal informace o nových schématech útoku. Ze seshlukované množiny korelovaných poplachů jsou metodou SOAAPR vypočítány tři různé soukromí zachovávající podpisy podobné otiskům prstů, které charakterizují a reprezentují potenciální scénáře útoku s ohledem na jejich komunikační vztahy, projevy ve vlastnostech dat a chování v čase. Evaluace na dvou oblíbených datových sadách odhalila, že SOAAPR může soupeřit s konkurenční offline metodou ve schopnosti korelace poplachů a významně ji překonává z hlediska výpočetního času . Navíc se všechny tři typy podpisů ve většině případů zdají spolehlivě charakterizovat scénáře útoků tím, že podobné seskupují k sobě. Začtvrté představujeme algoritmus nepárového kódu autentizace zpráv (Uncoupled MAC), který propojuje oblasti kryptografického zabezpečení a detekce vniknutí (IDS) pro síťovou bezpečnost. Zabezpečuje síťovou komunikaci (autenticitu a integritu) kryptografickým schématem s podporou druhé vrstvy kódy autentizace zpráv, ale také jako vedlejší efekt poskytuje funkcionalitu IDS tak, že vyvolává poplach na základě porušení hodnot nepárového MACu. Díky novému samoregulačnímu rozšíření algoritmus adaptuje svoje vzorkovací parametry na základě zjištění škodlivých aktivit. Evaluace ve virtuálním prostředí jasně ukazuje, že schopnost detekce se za běhu zvyšuje pro různé scénáře útoku. Ty zahrnují dokonce i situace, kdy se inteligentní útočníci snaží využít slabá místa vzorkování.
Model-driven Security Engineering for FPGAs
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Vetter, Michael
Tato práce obsahuje analýzu a adaptaci vhodných metod zabezpečení, pocházejících ze softwarové domény, do světa FPGA. Metoda formalizace bezpečnostní výzvy FPGA je prezentována jazykem FPGASECML, specifickým pro danou doménu, vhodným pro modelování hrozeb zaměřených na systém a pro formální definování bezpečnostní politiky. Vytvoření vhodných obranných mechanismů vyžaduje inteligenci o agentech ohrožení, zejména o jejich motivaci a schopnostech. Konstrukce založené na FPGA jsou, stejně jako jakýkoli jiný IT systém, vystaveny různým agentům hrozeb po celou dobu jejich životnosti, což naléhavě vyžaduje potřebu vhodné a přizpůsobitelné bezpečnostní strategie. Systematická analýza návrhu založená na konceptu STRIDE poskytuje cenné informace o hrozbách a požadovaných mechanismech protiopatření. Minimalizace povrchu útoku je jedním z nezbytných kroků k vytvoření odolného designu. Konvenční paradigmata řízení přístupu mohou modelovat pravidla řízení přístupu v návrzích FPGA. Výběr vhodného závisí na složitosti a bezpečnostních požadavcích návrhu. Formální popis architektury FPGA a bezpečnostní politiky podporuje přesnou definici aktiv a jejich možných, povolených a zakázaných interakcí. Odstraňuje nejednoznačnost z modelu hrozby a zároveň poskytuje plán implementace. Kontrola modelu může být použita k ověření, zda a do jaké míry, je návrh v souladu s uvedenou bezpečnostní politikou. Přenesení architektury do vhodného modelu a bezpečnostní politiky do ověřitelných logických vlastností může být, jak je uvedeno v této práci, automatizované, zjednodušující proces a zmírňující jeden zdroj chyb. Posílení učení může identifikovat potenciální slabiny a kroky, které může útočník podniknout, aby je využil. Některé metody zde uvedené mohou být použitelné také v jiných doménách.
Více faktorová autentizace v mobilních sítích
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Dostálek, Libor
Práce se zabývá více faktorovou autentizací v mobilních sítích. V první části popisuje dva nové více faktorové algoritmy: "Strong Authentication for Internet Mobile Application" a "Strong Authentication for Internet Application". Protokol "Strong Authentication for Internet Mobile Application" kombinuje protokol "Secure Hash-Based Password Authentication Protocol Using Smartcards" s mechanismem AKA. Protokol "Strong Authentication for Internet Application" naproti tomu kombinuje mechanismus AKA s protokolem "Secure Hash-Based Password Authentication Protocol Using Smartcards". Dále práce zavádí model, který umožňuje dynamicky měnit požadavky na autentizační metodu v závislosti na síle autentizace založení na aktuální míře bezpečnostního rizika. Na třech experimentech je pak ukázána možnost praktického využití navrženého modelu v praxi. V těchto experimentech jsou rovněž využity autentizační metody navržené v první části práce. V poslední části je popsán model "Cyber Security Game" založený na teorii her, kde cizí moc útočí na aktiva obránce. Jedná se o hru mezi obráncem, který se musí rozhodnout, zda ponechá své aktivum nechráněné, nebo bude investovat do obrany aktiva před hrozbou útočníka, který může nebo nemusí zaútočit. Ukázali jsme, že v tomto modelu existuje jediná smíšená Nashova rovnováha
Měření zpoždění signálů s použitím neekvidistantního vzorkování
(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Dudáček, Karel
V mnoha aplikacích je třeba měřit krátká zpoždění mezi rychlými analogovými signály. Protože vlastnosti signálů jsou v mnoha případech dané, a zároveň máme omezené výpočetní prostředky, cílem této práce byl vývoj metod, které umožní provádět taková měření bez nákladných zařízení. Na začátku práce je popsán problém (kapitola 2) a soudobé metody pro měření zpoždění (kapitoly 4 a 5). V analýze soudobých metod jsou určeny společné vlastnosti těchto metod, a na jejich základě je vyvinuta nová metoda využívající neekvidistantní vzorkování a neekvidistantní diskrétní Fourierovu transformaci (NDFT) pro výpočet fázového posuvu a zpoždění mezi signály (kapitola 6). Provedené numerické experimenty potvrdily, že při měření zpoždění mezi signály navzorkovanými s velmi nízkou průměrnou vzorkovací frekvencí je moje metoda s NDFT lepší než ostatní metody. Vyvinutá metoda je použitelná při velmi nízkých vzorkovacích frekveních, funguje dokonce i při vzorkovací frekvenci nižší než dvojnásobek frekvence signálu. Tato vlastnost je její hlavní konkurenční výhodou proti jiným metodám, neboť průměrná vzorkovací frekvence může být snížena bez omezení šířky pásma na vstupu. Při snížení počtu vzorků ovšem nastává 'fuzzy aliasing', který komplikuje určování frekvence signálu, a proto byla následně vyvinuta 'mřížková metoda' (Trellis post-processing method) pro určení a sledování frekvence (kapitola 7). Tato metoda umožňuje sledování pomalu se měnící frekvence v sérii spektrogramů obsahujících 'náhodně' rozmístěné klamné spektrální čáry. Tato nová metoda nejen vyřešila problém, ale pravděpodobně ji půjde použít též pro řešení obdobných problémů se sledováním frekvence. Tyto nové metody slouží k měření zpoždění mezi rychlými analogovými signály s použitím neekvidistantního vzorkování a neekvidistantní diskrétní Fourierovy transformace, která umožňuje snížit průměrnou vzorkovací frekvenci a díky tomu též množství vyprodukovaných dat. Vyvinuté metody přinášejí teoretické základy, které, pokud budou vhodně implementovány a zoptimalizovány, mohou umožnit velký krok vpřed k použití levných mikrokontrolérů ke zpracování rychlých analogových signálů.
Metody aproximace vektorových dat
(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Šmolík, Michal
Vektorové pole nebo pole proudění jsou výsledkem numerických simulací nebo reálných měření. Objem těchto dat je veliký, zvláště pro případ 3D vektorových dat. Tato disertační práce se zaměřuje na aproximaci a kompresi vektorových dat pomocí bez-meshových technik. Aproximace vektorových dat se z největší části zaměřuje na zachování nejvíce důležitých charakteristik vektorového pole, tj. kritické body a globální charakter vektorového pole. Během výzkumu bylo vyvinuto několik technik používajících Radiální bázové funkce a různé přístupy pro aproximaci a kompresi vektorových dat. Tato práce zprostředkovává přehled o 12 nejvíce důležitých komentovaných publikacích, které byly napsány autorem a jeho spoluautory během doktorských studií autora. Autor publikoval 6 časopiseckých publikací, zaslal k recenzím do impaktovaných časopisů další 2 články a dále publikoval 22 konferenčních příspěvků. V poslední kapitole jsou shrnuty výsledky dosažené v této práci a jsou diskutovány možné další směry budoucího výzkumu v oblasti aproximace vektorových dat.
Distribuční sémantika s využitím neuronových sítí
(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Svoboda, Lukáš
V posledních letech vykazují metody založené na neuronových sítích zásadní zlepšení v zachycení sémantiky a syntaxe slov nebo vět. Mnoho bylo vyzkoumáno o vnoření anglických slov a frází, ale jen malá pozornost byla věnována jiným jazykům. Na úrovni slov zkoumáme chování nejmodernějších metod pro tvorbu vnořených slov na češtině a chorvatštině, což jsou zástupci slovanských jazyků charakterizovaných bohatou morfologií slov. Tvoříme první korpusy pro testování kvality číselné reprezentace (vnoření) slov na podobnost a tzv. úlohu slovních analogií českého a chorvatského jazyka. Pro pochopení významu vět ukážeme, jak s těmito jazyky pracovat při řešení aktuálně jedněch z nejdiskutovanějších úloh jako je sémantická textová analýza a analýza sentimentu založená na aspektech. Většina prací komunity v počítačovém zpracování přirozeného jazyka věnující se těmto úlohám se také zaměřuje výlučně na anglický jazyk. Nejen volný slovosled českého a~chorvatského jazyka komplikuje učení současných nejmodernějších metod. Představíme první korpusy a modely, které dokáží pochopit sémantiku vět k~řešení těchto úloh pro flektivní jazyky. Na závěr představíme nový přístup k učení číselné reprezentace slov obohacený o globální informace získané z Wikipedie. Pro náš nový přístup vycházíme z modelů Continuous Bag-of-Words a Skip-gram vylepšených o globální kontextové informace. Provedeme analýzu chování výsledného modelu na flektivním jazyku a porovnáváme je s výsledky v angličtině. Výsledky tohoto modelu ukazují, že náš přístup může pomoci vytvořit číselné preprezentace slov, které lépe fungují s menšími korpusy a zlepšují výkonnost ve vysoce flektivních jazycích. Náš výzkum pomáhá komunitě pokračovat ve zdokonalování nejmodernějších metod s důrazem na flektivní jazyky. Práce se také zaměřuje na využití neuronových sítí mezi úlohami v počítačovém zpracování přirozeného jazyka. Jsou popsány základní algoritmy strojového učení a jejich použití při zpracování přírozeného jazyka a nejčastěji využívané algoritmy pro extrakci číselné reprezentace slov. Je uveden stručný přehled metod distribuční sémantiky.
Interpolační a aproximační techniky pro rozsáhlá geometrická data
(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Majdišová, Zuzana
Rekonstrukce velkých roztroušených dat pomocí některé z interpolačních nebo aproximačních metod je častým úkolem v mnoha technických aplikacích. Pro interpolaci nebo aproximaci dat bylo sice vyvinuto několik technik, ale obvykle vyžadují, aby byla data v nějakém smyslu uspořádána, např. pravoúhlá síť, strukturovaná síť, nestrukturovaná síť, atd. Bohužel konverze roztroušených dat na polopravidelnou mřížku pomocí některé z teselačních technik je výpočetně velmi náročná. Proto se tato práce zaměřuje na metody využívající radiální bázové funkce (RBF), které jsou vhodné pro zpracování velkých roztroušených dat v n-dimenzionálním prostoru. RBF metody jsou neseparabilní, jelikož jsou založeny na výpočtu vzdálenosti mezi dvěma body. Tyto metody vedou na řešení systému lineárních rovnic, který je v případě použití aproximační metody přeurčený. Jednou z výhod RBF metod oproti triangulačním metodám je získání analytického popisu daného datasetu. Navíc je v případě RBF aproximace dosaženo významné komprese dat. Tato práce je vypracována jako soubor komentovaných odborných článků sepsaných autorkou práce a jejích spolupracovníků během autorčina doktorského studia. Články se zaměřují především na výzkum v oblasti RBF aproximace. Příspěvky prezentované v této práci lze rozdělit do tří vzájemně propojených dílčích oblastí: RBF aproximace s polynomiální reprodukcí, RBF aproximace pro velká data a RBF aproximace respektující hlavní rysy dat. Dva z prezentovaných příspěvků byly publikovány v impaktovaných odborných časopisech, jeden článek je přijat k publikovaní v impaktovaném časopisu a čtyři příspěvky byly publikovány ve sbornících mezinárodních konferencí. Důležitou částí této práce je příloha, která obsahuje jednotlivé články v jejich publikované podobě.
Konstrukce geometrických modelů pro pohybující se body
(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Vomáčka, Tomáš
Kinetické datové struktury představují cenný nástroj pro řešení geometrických úloh v kontextu počítačové grafiky, neboť umožňují rozšíření standardně používaných nástrojů a datových struktur na data proměnná v čase. Díky tomu je možno využít vlastnosti například Delaunayovy triangulace pro pohyblivé entity, které mohou v kontextu aplikace představovat např. chodce, letadla nebo reprezentovat abstraktní datové entity v aplikacích jako komprese videa nebo výpočet nejrůznějších fyzikálních fenoménů metodou konečných prvků. Vzhledem k tomu, že primitiva, nad nimiž jsou tyto datové struktury běžně vytvářeny, jsou proměnná v čase, musí průběžně docházet také ke změnám v těchto strukturách. Tyto změny jsou určeny tzv. kinetickými událostmi, které zároveň představují základní stavební kámen této problematiky. Obecně jsou rozeznávány dva typy kinetických událostí - vnější, které přímo ovlivňují topologii datové struktury a vnitřní, které topologii neovlivňují, ale je potřeba se jimi zabývat aby bylo zajištěno korektní chování datové struktury v čase. Tato práce se zabývá analýzou kinetických událostí, zejména jejich výpočtem, odhadem jejich počtu a problémem redukce vypočtených, avšak nevyužitých potenciálních událostí. Tato analýza je vedena v obecné rovině a později aplikována na případy kinetické Delaunayovy triangulace a nově odvozené kinetické lokálně minimální triangulace. Konkrétní příklady využití kinetické Delaunayovy triangulace pak představují dvě pokusné aplikace - detekce potenciálních kolizí v kontextu letového provozu a podpůrná datová struktura v aplikaci pro kompresi videa.
Tvarové charakteristiky založené na křivosti a jejich použití v počítačové grafice
(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Prantl, Martin
Křivost hraje v počítačové grafice důležitou úlohu. Poskytuje informace o površích objektů. Přesné hodnoty křivosti lze vypočítat pouze pro omezenou množinu dat. Většinu času pracujeme s trojúhelníky, mračny bodů nebo jinou diskrétní reprezentací povrchu. Pro tato data lze křivost pouze odhadnout a přesné hodnoty nejsou k dispozici. Křivost spolu s dalšími vlastnostmi lze využít pro různé problémy, od geometrických po vizualizační. Většinou používáme tvarové charakteristiky pro popis objektů a tvorbu příznačných vektorů, které obsahují hlavní a nejdůležitější informace o dané geometrii. Příznačné vektory se obvykle dále používají pro rozpoznávání objektů, registraci, vykreslování atd. V mnoha případech se jako výchozí charakteristika používá právě křivost. Její kombinace s dalšími charakteristikami pak zlepšuje kvalitu výsledného popisu geometrie. V této práci se zaměřujeme především na efektivní výpočet a vhodné využití tvarových charakteristik založených na křivosti. Je prezentován algoritmus pro vysoce kvalitní odhad křivosti za cenu nižší rychlosti algoritmu. Na druhou stranu, často je potřeba mít k dispozici křivost v reálném čase za cenu nižší kvality jejího odhadu. Řešení tohoto problému je v práci také navrženo. Využití křivosti pro zpracování geometrie je prezentováno na modelech lidských hlav. Křivost a související charakteristiky jsou tu využity k nalezení klíčových bodů. Při získávání dat (např. ze skenovacího zařízení) potřebujeme zarovnat naskenované, překrývající se části. Je prezentován problém symetrických skenů a navrženo vhodné řešení.

Browse

Recent Submissions