Schválené projekty 2018

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2018

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 008 271 Kč

Z toho 2.5% - 1 375 200 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 169 170
EKF  3 711 750
FAST  2 600 000
FS  8 523 694
FEI 14 727 528
HGF  6 164 359
FMT  7 136 570
VC  9 600 000
CELKEM 53 633 071

KódSP2018/173
Název projektuProblematika dynamických systémů a jejich implementace na HPC
ŘešitelMartinovič Tomáš Ing., Ph.D.
Školitel projektudoc. RNDr. Marek Lampart, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2018 - 31.12.2018
Předmět výzkumuAnotace:

Cílem projektu je navrhnout a implementovat paralelní algoritmy schopné řešit úlohy dynamických systémů. Pro tyto systémy je charakteristická změna v čase. Speciální pozornost bude věnovaná metodám pro analýzu nelineárních dynamických systémů, teorie chaosu a operačního výzkumu. Jejich řešení musí vhodně propojit poznatky z těchto oborů a spojit je se znalostí HPC. S těmito úlohami je také často svázán problém zpracování dat pocházejících z heterogenních zdrojů. Bude tudíž také třeba navrhnout metody na zpracování a fúzi dat. Při řešení projektu bude využito poznatků z předchozího projektu SGS 2017/182.

Řešitelský tým a jeho výstupy:

doc. RNDr. Marek Lampart, Ph.D. - garant
Ing. Tomáš Martinovič – řešitel projektu
Ing. Jan Křenek
Ing. Marie Prýmusová
Ing. Radek Halfar
Ing. Martin Šurkovský - kombinovaný
Ing. Jiří Ševčík - kombinovaný
Ing. Vít Ptošek - kombinovaný
2x neurčený student Mgr. Studia (1.-12. měsíc)

Lampart, M., Martinovič, T., A survey of tools detecting the dynamical properties of one-dimensional families, (2017) Advances in Electrical and Electronic Engineering, 15 (2), DOI: 10.15598/aeee.v15i2.2314

Martinovič, T., Chaotic behaviour of noisy traffic data, (2016) Mathematical Methods in the Applied Sciences, . Article in Press. DOI: 10.1002/mma.4234

Ševčík, J., Dvorský, J.: Techniques of czech language lossless text compression, (2016) Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 9842 LNCS, pp. 265-276.

Golasowski, M., Slaninová, K., Ševčík, J., Ptošek, V., Vojtek, D. (2017, September). Server-Side Navigation Service Benchmarking Tool. In SOR 2017, 14th International Symposium on operational research.

Ptošek, V. Multinode Approach for Map Data Processing, 5th International Doctoral Symposiumon Applied Computation and Security Systems, submitted.

Lampart, M., Zapoměl, J., Dynamical properties of a non-autonomous bouncing ball model forced by non-harmonic excitation, (2016) Mathematical Methods in the Applied Sciences, 39 (16), pp. 4923-4929. DOI: 10.1002/mma.4186

Halfar R. and Lampart M. Dynamical properties of the improved FK3V heart cell model (Submitted - Jimp MMAS – Q2)
Členové řešitelského týmuBc. Jan Faltýnek
Ing. Radek Furmánek
Ing. Radek Halfar
Ing. Jiří Hanzelka
Ing. Jan Křenek
doc. RNDr. Marek Lampart, Ph.D.
Ing. Tomáš Martinovič, Ph.D.
Ing. Vojtěch Moravec
Mgr. Marie Prýmusová
Ing. Vít Ptošek
Ing. Jiří Ševčík
Ing. Martin Šurkovský
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cíle projektu a očekávané výstupy

Cílem projektu je na základě state-of-the-art navrhnout a implementovat algoritmy pro výpočty charakteristiky dynamických systémů, např. rekurenčních matic a 0-1 testu chaosu, optimalizačních úloh v oboru energetiky a algoritmy pro práci s velkými heterogenními daty. Důraz bude kladen na správnou definici problémů a vytvoření inovativních algoritmů řešících dané úlohy. Implementované algoritmy budou prezentovány prostřednictvím příspěvků na konferencích nebo v časopisech indexovaných v databázích Web of Science a Scopus. Cílem je publikace dvou až tří takovýchto příspěvků.

Impakt navrhovaného projektu

Toto téma se objevuje v několika projektech ADAS laboratoře IT4I a je pro ni velice důležité.
Zmiňované algoritmy budou navrženy tak, aby mohly rozšířit existující řešení vyvinutých v rámci laboratoře ADAS v národních a mezinárodních projektech, např. Self Adaptive Navigation System – ANTAREX, Optimalizace přeprav – GAIA, FLOREON+.
Témata spojená s řešením tohoto projektu mají přesah do různých vědních disciplín a jsou velmi aktuální.

V oblasti dynamiky mechanických soustav jsou navrženými metodami dosahovány zajímavé výsledky, které budí nemalou pozornost. Nelineární charakteristiky systému mechanického kyvadla jsou často používány k popisu analogických systémů, vztahujících se k oscilacím, bifurkacím a chaosu [1]. Hlavním výsledkem práce [2] je pak vliv permanentního magnetu na zmiňovaný systém, a [3] pak studovali parametricky excitované pohyby kyvadel a jejich dynamické charakteristiky.
Další oblastí zájmů jsou evoluce transmembránových potenciálů srdeční buňky vzhledem k různým hodnotám amplitud a stimulací. K tomuto studiu byly zavedeny modely typu Fenton-Karma [4] a jejich pozdější modifikace [5]. Tyto modely jsou třetího stupně volnosti a jsou buzeny klasickými harmonickými funkcemi. Popis chaotických vlastností je prováděn jak klasickými tak novými, výše uvedenými metodami [6, 7].

Tyto a další články představují kvalitní základ pro další výzkum a lze na ně dále navázat. Vypracování tohoto projektu bude vyžadovat znalosti v oblasti, aplikované statistiky, modelování dynamických systémů a paralelizace algoritmů.

Mezi významnou aplikační oblast patří vytěžování dynamických vlastností experimentálních časových řad, test chaosu 0-1 byl poprvé zkoumán na experimentálních datech autory [8]. V práci [9] byly výše uvedené metody úspěšně aplikovány na reálná data rychlosti pohybu osobních vozů na dálniční síti Velké Británie.
V rámci projektu se tým bude zabývat zkoumáním využití daných algoritmů v aplikacích, které využívají dynamické datové zdroje s návazností na prostor. Dále se budeme zabývat zkoumáním optimálního využití perzistentních datových úložisť pro výše zmíněné data.

Postup řešení

Postup vypracování projektu lze shrnout do následujících dílčích cílů. Prvním postupným cílem je vypracování rešerše v oblasti dynamických systémů, optimalizace v oblasti energetiky s návazností na zpracování rozsáhlých dat. Tento postupný cíl bude splněn v první fázi projektu. Po splnění tohoto dílčího cíle bude následovat základní úprava metod vybraných na základě zpracované rešerše. Tyto metody budou vybrány na základě kvality jejich výstupů a možností jejich paralelizace. Splnění tohoto cíle je naplánováno na polovinu projektu. Následovat bude implementace těchto metod a také jejich případná příprava pro využití v rámci IT4Innovations. Tohoto cíle bude dosaženo v posledním čtvrtletí. V průběhu celého roku pak bude probíhat práce na publikování výstupů z tohoto projektu a jejich výsledků.

Odůvodnění nákladů na stipendia

V návrhu rozpočtu projektu jsou zahrnuty stipendia výše uvedených řešitelů projektu a dále pak dvou blíže nespecifikovaných magisterských studentů.

Reference

[1] Singh S, Mukherjee S, S Sanghi. Study of a self-impacting double pendulum. J Sound and Vibration. 2008;318(4–5):1180–1196.
[2] Mann BP. Energy criterion for potential well escapes in a bistable magnetic pendulum. J Sound and Vibration. 2009;323(3–5):864–876.
[3] Zhang Y, Hu SQ, Du GH. Chaos synchronization of two parametrically excited pendulums. J Sound and Vibration. 1999;223(2):247–254.
[4] F Fenton and A Karma. Vortex dynamics in three-dimensional continuous myocardium with fiber rotation: Filament instability and fibrillation. Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, 8:20{47, 1998.
[5] Robert A. Oliver and Wanda Krassowska. Reproducing cardiac restitution proper ties using the fenton karma membrane model. Annals of Biomedical Engineering, 33(7):907{911, Jul 2005.
[6] A Gottwald and I Melbourne. On the implementation of the 0-1 test for chaos. SIAM J. Appl. Dyn., 8:129{145, 2009.
[7]Allexandre D, Otani N. Preventing alternans-induced spiral wave breakup in cardiac tissue: An ion-channel-based approach. Phys. Rev. E. 2004;70.
[8] Falconer, I., Gottwald, G.A., Melbourne, I., Wormnes, K.: Application of the 0–1 test for chaos to experimental data. SIAM J. Appl. Dyn. Syst. 6, 395 (2007)
[9] Martinovič, T., Chaotic behaviour of noisy traffic data, (2016) Mathematical Methods in the Applied Sciences, . Article in Press. DOI: 10.1002/mma.4234

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia192000,-192000,-
3. Materiálové náklady0,-38029,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek20000,-0,-
5. Služby0,-0,-
6. Cestovní náhrady240000,-221971,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory45200,-45200,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady497200,-
Uznané náklady497200,-
Celkem běžné finanční prostředky497200,-497200,-