Soft Computing pro IT

Transkript

1 Hlavní směr výzkumu na katedře informatiky a počítačů PřF OU Soft Computing pro IT Soft computing není jednotným, uceleným oborem, nýbrž zahrnuje několik disciplín, které mohou být rozvíjeny samy o sobě. Sdružení pod jediné paradigma však umožňuje hledat (a nacházet) vzájemné souvislosti a využívat metody jedné disciplíny v jiné. Lze konstatovat, že vývoj soft computing je charakterizován současným a vzájemně se velmi ovlivňujícím rozvojem jak teorie, tak i jejích aplikací. Výzkumná činnost je realizována v 5 oblastech 1. Fuzzy modelovací nástroje pro analýzu a návrh informačních systémů Při vytváření IS je velmi důležité zachytit a analyzovat klíčové požadavky a potřeby na budoucí IS. Tyto požadavky můžeme uchovat v různých podobách (dokument s textovým popisem požadavků, vize obsahující identifikaci klíčových funkcionalit systému zobrazených pomocí use-case diagramů, apod.) Cílem směru výzkumu je zpracování vágních (neurčitých) informací, které vznikají v průběhu analýzy klíčových požadavků a funkcionalit na budoucí IS. Výsledkem bude vytvoření fuzzy modelovacích nástrojů pro generování modelů ve vybraných problémových doménách, které budou pokrývat zpracování různých typů neurčitých informací v průběhu analýzy požadavků na IS. Pro zpracování neurčitých informací bude využit nástroj LFLC s důrazem na vytvoření hierarchických znalostních bází. Vytvořené modelovací nástroje sníží nutnost použití experta v průběhu analýzy budoucího IS. Vybranými problémovými doménami jsou: 1. Konceptuální modelování 2. Bezpečnost IS 3. Metodika vývoje provozu a údržby IS 4. Bezpečnost OS (operačního systému) Metodika výzkumu a vývoje bude založena na architektuře obecného nástroje pro fuzzy modelování, vycházejícího z obecného modelu pro rozhodování za neurčitosti a předchozího výzkumu. doc. Ing. Cyril Klimeš, CSc. Zabývá se technickými a systémovými prostředky IT, projektováním informačních systémů a v posledním období modelováním procesů za neurčitostí. Má dlouholeté zkušenosti s komplexní analýzou a návrhem provozu informačních systémů ve velkých společnostech. RNDr. Jaroslav Procházka, Ph. D.

2 Přednáší moderní vývoj, provoz a údržbu informačních systémů. Má praktické zkušeností v IT na různých pozicích (Java programátor, projektový manažer, konzultant). Posledních 5 let implementoval Agilní a Lean principy v desítkách distribuovaných projektů a služeb. Přednáší na mezinárodních IT konferencích a provozuje blog differ.cz.. Klimeš, C.: Principy výstavby počítačů a operačních systémů. KOVOSIL Ostrava, str. ISBN Klimeš, C. - Lovászová, G. Skalka, J - Švec, P.:Informatika. Enigma, Nitra, str. ISBN Klimeš, C. Procházka, J.: Provozujte IT jinak. Agilní a štíhlý provoz, podpora a údržba informačních systémů a IT služeb. Praha, Grada, str. ISBN Klimeš C. Procházka J.: New approaches in software development. In. Acta electronica et informatica. No 2, vyd str , Košice, Slovensko, ISSN (70%) Klimeš C.: Model of the decision support system under condition of non determination. In Acta Electrotechnica et Informatica. No.4. vyd. 2006, str , Košice, Slovensko, ISSN Klimeš C.: Expert system utilization for modeling the decision making processes upon indetermination. In Acta Electrotechnica et Informatica. Vol.8 No.2. vyd. 2008, str Košice, Slovensko, ISSN Klimeš C.: Application of Computer Simulation in Information Systeme In Proceedings of 8th International Conference CASYS'07. Přijato k tisku No.. vyd. 2009, Liege, Belgium, ISSN Klimeš C.: Model of adaptation under infeterminacy. In Kybernetika. Vol.47 (2011) No.3, pages Prague, ISSN Klimeš C. Bartoš J. Procházka. J.:FUZZY REASONING MODEL FOR DECISION MAKING UNDER UNCERTAINTY. International conference proceedings MENDEL Brno: Brno University of Technology, s ISBN Klimeš C. Balogh Z.: Modelling of Education Process in LMS Using Petri Nets Structure. In: MCCSIS 2010 : IADIS Multi Conference on Computer Science and Information Systems 2010, Freiburg, Germany July Freiburg : IADIS, ISBN , S Klimeš C. Bartoš J. Procházka. J.: FUZZY MODELING TOOLS FOR INFORMATION SYSTEM TESTING. Mendel Brno, Brno univerzity of technology, s ISBN PROCHÁZKA, J. Agile Support and Maintenance of IT Services: Business Systems and Services: Modeling and Development. Agile Support and Maintenance of IT Services. Springer, ISBN PROCHÁZKA, J., TUREČEK, T. Coaching Distributed Agile Projects. Tutorial, Helsinki, IEEE ICGSE 2011 PROCHÁZKA, J. Prezentace: Our approach to Kaizen workshop. Paris: French Lean Institute, Europen Lean IT Summit, 2011

3 Členové výzkumné skupiny, včetně doktorandů. doc. Ing. Cyril Klimeš, CSc. RNDr. Jaroslav Procházka, Ph.D. Doktorandi: Ing. Pavel Smolka Mgr. Jiří Bartoš Ing. Martin Pešl Mgr. Bogdan Walek Mgr. Juraj Masár 2. Metody umělé inteligence pro reprezentaci a rozpoznávání struktur Výzkum je zaměřený zejména na vhodnou kombinaci epistemologických a heuristických metod v umělé inteligenci pro reprezentaci a rozpoznávání struktur. Směr výzkumu se skládá ze dvou oblastí: Výzkum a vývoj metod pro analýzu a zpracování neúplných a nepřesných dat nebo dat obsahujících šum. Důraz je zde kladen na výzkum v oblasti umělých neuronových sítí, evolučních algoritmů, multiagentových systémů a fraktálových modelů. Mezi očekávané výsledky výzkumu lze také považovat aplikace metod z oblasti softcomputingu pro superpočítač. Teoretické principy v oblasti informačních a znalostních systémů pro reprezentaci sémanticky strukturovaných znalostí (databázové systémy s komponentami znalostních bází a jejich sémantiky), na formální dedukci v konceptově orientovaných jazycích, na formální ontologie pro informační systémy a principy ontologicky řízených (podporovaných) informačních systémů, a na sdílitelné znalostní vzory. doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD. Zabývá se výzkumem v oblasti umělých neuronových sítí a evolučních algoritmů, zejména možností využití evolučních algoritmů při optimalizaci parametrů umělých neuronových sítí. Dále se věnuje problematice evoluční emergence modulární architektury umělé neuronové sítě. Její publikační činnost je orientována k oběma těmto nosným zaměřením. prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc. V posledních letech je zaměřena na reprezentaci znalostí prostředky formální logiky. K tomuto tématu napsala monografii Formální logika v umělé inteligenci, několik článků a příspěvků na mezinárodních konferencích, zejména zaměřených na webové jazyky reprezentace znalostí, vycházející z modelu RDF a deskripční logiky. Další monografii, Formální reprezentace znalostí, napsala na téma reprezentace znalostí. Volná, E. Neuroevolutionary optimization. International Journal of Computer Science Issues. Vol. 7, Issue 2, No 4 (2010) pp ISSN (Online) , ISSN (Print) Volná, E. Forming evolutionary design of neural networks with different nodes. International Journal of Computing. Vol. 8, Issue 1 (2009) pp ISSN

4 Volná, E., Jarušek, R., Kotyrba, M., Janošek, M. and Kocian, V. Data extraction from sound waves towards neural network trainig set. In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 17th International Conference on Soft Computing, Mendel 2011, Brno, Czech Republic, 2011, pp ISBN , ISSN Kocian, V., Volná, E., Janošek, M. and Kotyrba, M. Optimizatinon of training sets for Hebbian-learning based classifiers. In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 17th International Conference on Soft Computing, Mendel 2011, Brno, Czech Republic, 2011, pp ISBN , ISSN Kotyrba M., Oplatkova Z., Volna E., Senkerik R., Kocian V., Janosek M. Times Series Pattern Recognition Via Soft Computing, In Proceedings of the International Conference on P2P, Parallel, Grid, Cloud and Internet Computing, IEEE Computer Society, 2011, p , ISBN: , doi /3PGCIC Kotyrba, M., Jarušek, R., and Volna E. A fractal structure of the time series and prediction (a comparative study to neural network), In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 16th International Conference on Soft Computing, Mendel 2010, Brno, Czech Republic, 2009, pp ISBN , ISSN Volná, E. "Designing Modular Artificial Neural Network through Evolution". In J. Marques de Sá, L. A. Alexandre, W. Duch, and D.P.Mandic (eds.) Artificial Neural Networks ICANN 07, Lecture Notes in Computer Science, vol. 4668, Springer-Verlag series, 2007, pp ISBN ISSN Volna, E. Automatic modularization of artificial neural networks. In K. Madani (ed.). Proceedings of the 6th International Workshop on Artificial Neural Networks and Intelligent Information Processing, ANNIIP In conjunction with ICINCO Funchal, Madeira Portugal, June 2010, pp ISBN: Volná, E. Models for modular neural networks (a comparison study). In K. Madani (ed.). Proceedings of the 5th International Workshop on Artificial Neural Networks and Intelligent Information Processing, ANNIIP In conjunction with ICINCO Milan, Italy, July 2009, pp ISBN: Volná, E. Learning and evolution in artificial neural networks (a comparison study). In K. Madani (ed.). Proceedings of the 4th International Workshop on Artificial Neural Networks and Intelligent Information Processing, ANNIIP In conjunction with ICINCO Funchal, Madeira Portugal, May 2008, pp ISBN: Volná, E. Forming neural network design through evolution. In K. Madani (ed.):. Proceedings of the 3 th International Workshop on Artificial Neural Networks and Intelligent Information Processing, ANNIIP In conjunction with ICINCO Angers, France 2007, pp ISBN: Volna E. Cellular neural networks for image processing tasks, In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 16th International Conference on Soft Computing, Mendel 2010, Brno, Czech Republic, 2009, pp ISBN , ISSN Volná E. Evolutionary artificial neural network, In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 15th International Conference on Soft Computing, Mendel 2009, Brno, Czech Republic, 2009, pp ISBN , ISSN Volná E. Design of neural network trees, In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 14th International Conference on Soft Computing, Mendel 2008, Brno, Czech Republic, 2008, pp ISBN

5 Lukasová, A., Vajgl, M., Žáček, M. Reasoning in RDFgraphic formal system with quantifier. In Proceedings of the International Multiconference on Computer Science and Information Technology s ISBN Lukasová, A., Telnarová, Z. Od dat k ontologiím aneb Pokus o úklid v pojmové doméně reprezentace znalostí. Znalosti Jindřichův Hradec: Economica, s ISBN Lukasová, A., Vajgl, M. Genzen-like Proofs in Description Logic DL1. In Proceedings of the Tenth International Conference on Informatics Košice: Technical Univerzity of Košice, s ISBN Vajgl, M., Lukasová, A. A Semi-Dedicable Semantic Tableau Proof System in a Description Logic DL1. In Proceedings of CSE 2008 International Scientific Conference on Computer Science and Engineering. Košice: Department of Computers and Informatics FEEI TU of Košice, s ISBN Lukasová, A., Telnarová, Z., Habiballa, H., Vajgl, M.: Formální reprezentace znalostí. první. vyd. Ostrava: Universum, s. dvanáctý svazek edice Universum. ISBN Vajgl, M.: Usage of reflection in.net to inference of knowledge base. Proceedings of the International Multiconference on Computer Science and Information Technology s [ ]. ISBN Žáček, M., Lukasová, A. and Volná, E. Derivation in the extended RDF model with fuzzy logogic. In R. Matoušek (ed.): Proceedings of the 17th International Conference on Soft Computing, Mendel 2011, Brno, Czech Republic, 2011, pp ISBN , ISSN Miarka, R. and Žáček, M. "Knowledge patterns for conversion of sentences in natural language into RDF graph language." In Ganzha, M., Maciaszek, L., Paprzycki, M. (eds.) Proceedings of the Federated Conference on Computer Science and Information Systems. USA: IEEE Computer Society Press, pp ISBN Habiballa, H. Mathematical Logic and Deduction in Computer Science. Informatics in ed , roč. 7, sv. 1, s ISSN Habiballa, H., Pavliska, V. System for time series prediction. Aplimat - Journal of applied mathematics. 2009, roč. 2009, sv. 1, s ISSN Habiballa, H. Inference Strategies For Fuzzy Description Logic. Aplimat - Journal of Applied Mathematics. 2008, roč. 1, sv. 2, s ISSN Členové výzkumné skupiny, včetně doktorandů. doc. RNDr. PaedDr. Eva Volná, PhD. prof. RNDr. Alena Lukasová, CSc. RNDr. PaedDr. Hashim Habiballa, Ph.D. PhD. Ing. Zdeňka Telnarová, Ph.D. RNDr. Marek Vajgl, Ph.D. Doktorandi: RNDr. Martin Kotyrba Mgr. Michal Janošek Mgr. Václav Kocian Mgr. Martin Žáček

6 3. Adaptivní algoritmy diferenciální evoluce a jejich aplikace Projekt je zaměřen na studium adaptace v algoritmu diferenciální evoluce (DE), problematiky paralelizace algoritmu a aplikace vhodných adaptivních variant algoritmu DE v optimalizaci klasifikace v nehierarchických shlukovacích metodách a v řešení úloh s vázaným extrémem. Cílem projektu je publikace nově získaných poznatků na konferencích a v odborných periodicích, případně i rozšíření veřejně dostupné knihovny programů. Doc. Ing. Josef Tvrdík, CSc., Prof. RNDr. Ing. Ivan Křivý, CSc., TVRDÍK, J. Competitive Differential Evolution. MENDEL Brno: University of Technology, s [ ]. ISBN TVRDÍK, J. Differential Evolution with Competitive Setting of its Control Parameters. TASK Quarterly. 2007, sv. 11, s ISSN TVRDÍK, J., KŘIVÝ, I., MIŠÍK, L. Adaptive Population-based Search: Application to Estimation of Nonlinear Regression Parameters. COMPUT STAT DATA AN. 2007, sv. 52, s TVRDÍK, J., KŘIVÝ, I. Competitive Self-Adaptation in Evolutionary Algorithms. Proceedings of 5th EUSFLAT Conference, Volume II. Ostrava: University of Ostrava, s [ ]. TVRDÍK, J. Exponential Crossover in Competive Differential Evolution. MENDEL 2008, 14th International Conference on Soft Computing. Brno: University of Technology, s TVRDÍK, J. Adaptive Differential Evolution and Exponential Crossover. Proc. of IMCSIT Poland: PTI, s [ ]. KŘIVÝ, I. Optimization of Fuzzy Models Using Evolutionary Algorithms. Aplimat - Journal of Applied Mathematics. 2008, sv. 1, s ISSN TVRDÍK, J. Self-adaptive Variants of Differential Evolution with Exponential Crossover. Analele Universitatii de Vest, Timisoara.Seria Matematica-Informatica , sv. 47, s ISSN X. TVRDÍK, J. Adaptation in Differential Evolution: A Numerical Comparison. APPL SOFT COMPUT. 2009, sv. 9, s POLÁKOVÁ R., A variant of competitive differential evolution algorithm with exponential crossover, Neural Network World: 2010, sv. 10, TVRDÍK, J., KŘIVÝ, I. Differential Evolution in Partitional Clustering. MENDEL 2010, 16th International Conference on Soft Computing. Brno: University of Technology, s [ ]. ISBN TVRDÍK, J., POLÁKOVÁ, R. Enhanced Competitive Differential Evolution for Constrained Optimization. Proceedings of the International Multiconference on Computer Science and Information Technology. Poland: Polish Information Processing Society, s [ ]. ISBN TVRDÍK, J., POLÁKOVÁ, R. Competitive Differential Evolution for Constrained Problems. IEEE CEC IEEE, s [ ]. ISBN

7 TVRDÍK, J. A Comparison of Control-Parameter-Free Algorithms for Single-Objective Optimization. MENDEL 2010, 16th International Conference on Soft Computing. Brno: University of Technology, s [ ]. ISBN BUJOK, P. PARALLEL MODELS OF ADAPTIVE DIFFERENTIAL EVOLUTION BASED ON MIGRATION PROCESS. APLIMAT 10th INTERNATIONAL CONFERENCE. Bratislava: Slovak University of Technology in Bratislava, s [ ]. ISBN POLÁKOVÁ, R., TVRDÍK, J. Various Mutation Strategies in Enhanced Competitive Differential Evolution for Constrained Optimization IEEE Symposium on Differential Evolution. IEEE, s [ ]. ISBN BUJOK, P., TVRDÍK, J. Parallel Migration Model in Competitive Differential Evolution. SYNASC Romania: West University of Timisoara, [ ]. ISBN BUJOK, P., TVRDÍK, J. A COMPARISON OF VARIOUS STRATEGIES IN DIFFERENTIAL EVOLUTION. MENDEL Brno: Brno University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, s [ ]. ISBN TVRDÍK, J., KŘIVÝ, I. Hybrid Adaptive Differential Evolution in Partitional Clustering. MENDEL th International Conference on Soft Computing. Brno: University of Technology, s [ ]. ISBN Členové výzkumné skupiny (včetně doktorandů) Doktorandi Doc. Ing. Josef Tvrdík, CSc., Prof. RNDr. Ing. Ivan Křivý, CSc., Mgr. Radka Poláková, Mgr. Petr. Bujok, Mgr. Jiří Veselský, Mgr. Michal. Král. 4. Modelování podnikových procesů s využitím meta modelování a doménově specifického modelování Modelování podnikových procesů se zaměřením na hodnotově orientované modelování (které sleduje změny hodnot ekonomických zdrojů) a na teorii a metodologii Enterprise ontology, která vytváří implementačně zcela nezávislé modely podnikových procesů. Tato teorie a metodologie poskytuje systematický postup tvorby abstraktních a esenciálních modelů organizace. Cílem výzkumu je také vzájemné využití obou přístupů. doc. Ing. František Huňka, CSc. Modelování podnikových procesů se zaměřením na hodnotově orientované modelování a teoria a metodologie Enterprise ontology.

8 HUŇKA F, HUČKA M, KAŠÍK J, VYMĚTAL D: Some Ontological Issues of the REA Framework in Relation to Enterprise Business Process. In: Journal of Applied Economic Science, Volume IV. Issue 2(8) ISSN: pp VYMĚTAL D, HUČKA M, HUŇKA F, KAŠÍK J: Production Planning Model Using REA Ontology. Ekonomie a management Economics and Management, ročník XI, číslo: 4/2008 pp ISSN: HUŇKA F, HUČKA M, KAŠÍK J, VYMĚTAL D: Using the REA Framework for Enterprise Planning Model. 17. ročník mezinárodní konference Systémová integrace Praha pp ISBN: HUČKA, M., HUŇKA, F., KAŠÍK, J., VYMĚTAL, D. Víceúrovňový přístup k modelování podnikových procesů na bázi hodnotových řetězců. Acta academia karviniensia. č.2 ročník pp ISSN: X HUŇKA, F., HUČKA, M., KAŠÍK, J., VYMĚTAL, D. REA Value Chain Applied on Production Planning Model. Managing Finance and Risk in Global Supply Chain. Thailand: UP Organizer and Publication Co. Ltd. 8/16 Rachada Home Condominium, Indhamara 49, Suthisan Vinijchai Road, Dindaeng, Bangkok, 10400, Thailand., s [ ]. ISBN HUŇKA, F., HUČKA, M., KAŠÍK, J., VYMĚTAL, D., HRUBÝ, P. Víceúrovňové modelování podnikových procesů (systém REA). Ostrava: VŠB-TU Ostrava, s. ekf Series on Advanced Economic Issues. ISBN (monografie) ŽÁČEK, J., HUŇKA, F. CEM: Class executing modelling. Procedia Computer Science. 2011, roč. 2011, s ŠEVČÍK, J., MELIŠ, Z., ŽÁČEK, J., HUŇKA, F. Enterprise Information System Design Using REA Enterprise Model. Strategic Management and its Support by Information Systems. Ostrava: VŠB - Technical University of Ostrava, s [ ]. ISBN ŽÁČEK, J., HUŇKA, F. Object model synchronization based on Petri net. OBJECT MODEL SYNCHRONIZATION BASED ON PETRI NET. Brno University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, s [ ]. ISBN HUŇKA, F., HUČKA, M., KAŠÍK, J., VYMĚTAL, D. Detail REA Production Planning Model Using Value Chain. Proceedings Computer Science s [ ]. ISSN ŽÁČEK, J., MELIŠ, Z., HUŇKA, F. Extendable Domain Specific Modelling Generator Based on Web Services. ECON. 2011, roč. 2011, sv. 19, s HUŇKA, F. Managerial Decision Making Using Cluster Analysis Methods. Informatica Collection. vyd. ASERS Publishing House, s Intelligent Decision Support Systems. ISBN Členové výzkumné skupiny (včetně doktorandů) doc. Ing. František Huňka, CSc. Doktorandi RNDr. Jaroslav Žáček, Mgr. Zdeněk Meliš, Mgr. Jaroslav Ševčík, Mgr. Jan Nekula, Mgr. Martin Veverka

9 5. Modelování rekonstrukce a vizualizace prostorových struktur Výzkum je orientován do oblasti geometrického modelování s důrazem na: modelovací a vizualizační techniky pro 3D grafiku, zahrnující jednak samotné modelování (parametrické modely povrchů, voxelově orientované objemové modely), a dále s tím související komunikační rozhraní, techniky rekonstrukce a rozpoznávání geometrických struktur. Mgr. Alexej Kolcun, CSc. Parametrické modelování, objemové modely v kontextu MKP modelování a CT analýzy. Ing. David Bražina, PhD. Vektorové modelování, texturování, animace a vizualizace. Analýza a zpracování obrazových dat. Bocek,J., Kolcun,A.: Shading of Bezier Patches, in: GRAVISMA 2009 workshop proceedings, ZČU, Plzeň pp Kolcun,A.et al.: X-Ray Computer Tomography in Geosciences, in: NDE2011 conference proceedings, Ostrava Kolcun,A.: Biquadratic S-Patch in Bezier form, in: WSCG 2011 proceedings, Univ. Of West Bohemia, Plzeň Bražina,D., Monková,K., Monka,P., Čep,R.: Factor analysis of the abrasive waterjet factors affecting the surface roughness of titanium. Technical Gazette 2011, sv. 18, s Členové výzkumné skupiny, včetně doktorandů Mgr. Alexej Kolcun, CSc. Ing. David Bražina, Ph.D. Mgr. Rostislav Fojtík, Ph.D. Doktorandi: Mgr. Věra Ferdiánová, Mgr. Tomáš Franek, Mgr. Petr Hurtík, Mgr. Martin Kotyrba, Mgr. Pavel Vlašánek