Kutatócsoportok

Leírás

Az egyetem Szervezeti és Működési Szabályzata lehetővé teszi tanszékeken és karokon átnyúló kutató csoportok létrehozását.

Az egyetemen és az egyetem oktatási, tudományos kutatási szervezeti egységei keretén belül akadémiai kutatócsoportok, nem tanszéki jogállású központok, egységek, részlegek, csoportok, osztályok működhetnek. Az akadémiai kutatócsoporttal történő együttműködés feltételeit együttműködési megállapodásban kell rögzíteni.

Számítási modellek kutatócsoport

Vezető:
Vaszil György, DSc

Tagok:
Dömösi Pál, DSc
Battyányi Péter, PhD
Herendi Tamás, PhD
Horváth Géza,PhD
Major Roland

A csoport hagyományos és nem-hagyományos számítási modellekkel, ezek elméletének és gyakorlati alkalmazásainak kutatásával foglalkozik.

Vaszil György és Battyáni Péter a nem-hagyományos számítási modellek természetmotivált változatai közé tartózó ún. kémiai számítási modell vizsgálatával foglalkozik, melyben a számítás eredménye a számítási rendszer egyszerű építőelemeinek lokális interakciói segítségével mintegy emergens módon létrejövő globális viselkedéséből olvasható ki. A vizsgálódások középpontjában az ún. membrán rendszerek és membrán számítások állnak, a kutatások különböző membrán rendszerek, membrán automaták számítási erejének, illetve a membrán számítások logikai kalkulusokkal való reprezentálhatóságának vizsgálatára irányulnak.

Dömösi Pál és Horváth Géza automatahálózatok vizsgálatával foglalkozik. Olyan speciális automatahálózatokat dolgoztak ki, melyek alkalmasak kriptográfiai műveletek elvégzésére abban az esetben is, mikor a műveleteket nagy méretű, 128 bináris számjegyből álló blokkokon kell végrehajtani (kétütemű illetve szekvenciális automatahálózatok). A kutatás további célja egyéb speciális számítások elvégzésére alkalmas automatahálózatok kifejlesztése, különös tekintettel a kriptográfiai alkalmazásokra, például automatahálózatokra épülő, kriptográfiailag biztonságos álvéletlenszám generátor kifejlesztése.

Herendi Tamás és Major Roland FPGA eszközök alkalmazásának lehetőségeit vizsgálja. Ezen eszközök működési elve az, hogy egy feltöltött program/leírás fizikailag is létrehozza a megfelelő kapcsolást, ami után úgy működik, mint ha a leírásnak megfelelő hardver lenne, ami ezután ténylegesen párhuzamosan képes végrehajtani a feladatát. A kutatások célja különböző algoritmusok párhuzamosíthatóságának, illetve kifejezetten az algoritmusok FPGA eszközre való implementálása során felmerülő erőforrásigényének vizsgálata. Elsődleges cél lineáris algebrai (mátrix szorzás), illetve véletlenszámgenerátorok előállításához szükséges eljárások készítése.

Kriptográfiai kutatócsoport

Vezető:
Pethő Attila, DSc, MTA rendes tagja

Digitális adatok védelmével és kriptográfiával 30 évvel ezelőtt kezdett el foglalkozni a csoport vezetője. A szerteágazó tudományterületen a következő témakörökben értünk el nemzetközi viszonylatban is figyelemre méltó eredményeket:

Anonimitás és alkalmazásai (Pethő Attila, Huszti Andrea, Kovács Zita)

Sok olyan alkalmazás van, amikor a felhasználók vagy azok egy csoportja nem akarja felfedni az identitását. Erre tipikus példa a titkos szavazás, amikor biztosítani kell, hogy csak az szavazzon, akinek szavazati joga van, de ne lehessen azonosítani a voksolót. Hasonló problémát jelent az e-vizsgáztatás, amikor a vizsgázó és a vizsgáztató kölcsönösen ismeretlenek egymás számára. Az elmúlt években több algoritmust és protokollt dolgoztunk ki ezen problémák megoldására és biztonságuk javítására.

Kriptográfiai algoritmusok és protokollok biztonsági elemzése (Huszti Andrea, Aszalós László, Kovács Zita)

Sajnos egyre több példát lehet adni arra, mikor egy, a gyakorlatban széles körben elterjedt, biztonságosnak hitt, kriptográfiai eszközöket alkalmazó rendszerről derül ki, hogy kijátszható. Formális módszerek segítségével ellenőrizni tudjuk a kriptográfiai protokollok biztonsági elvárásainak teljesülését. Mind a kiszámíthatósági biztonság, mind a kalkulus alapú technológiákat is alkalmazzuk.

Matematikai konstrukciók hash függvényekre és véletlenszám generátorok (Pethő Attila, Herendi Tamás)

A ma használatos hash függvények tervezésénél nagy hangsúlyt helyeztek a gyorsaságra. Az utóbbi idők emblematikus támadásai mutattak rá arra, hogy a gyorsaság nem lehet fő konstrukciós elv. Fontos tehát matematikai módszerekkel elemezhető és elegendően hatékony hash függvények kidolgozása. Kriptográfiai algoritmusok másik nélkülözhetetlen alkotóelemei a véletlenszám generátorok. Kidolgoztunk egy módszert egyenletes eloszlású és nagy periódushosszúságú bitsorozatok generátorának meghatározására. Az elmúlt évben FPGA-ra olyan, implementációt készítettünk, amelyik lényegesen gyorsabb, mint a hagyományos architektúrájú gépeken futók.

Automataelméleti alapokra épülő blokk titkosítók (Horváth Géza, Kovács Zita, Dömösi Pál)

Bevezettünk két új automatahálózat típust, a kétütemű automatahálózatot, valamint a szekvenciális automatahálozatot, melyek segítségével hatékonyan megvalósítható a szimmetrikus blokk titkosítás. Ezen kriptorendszerek véges automaták hálózatát alkalmazzák oly módon, hogy a komponens automaták a saját részfeladataik végrehajtása mellett egymással is kommunikálnak. Továbbá, Dömösi automataelméleti alapokon nyugvó titkosítási rendszerét fejlesztettük. A hagyományos támadási módszerek helyett más feltöréseket találtunk ki és alkalmaztunk. A rejtett Markov modellben a Viterbi algoritmust alkalmaztuk, illetve egy statisztikai támadást írtunk le.

Informatikai Rendszerek és Hálózatok

Vezető:
Sztrik János, DSc
Tagok:
Bérczes Tamás, PhD
Kukit Attila, PhD
Varga Imre, PhD
Kocsis Gergely, PhD
Szilágyi Szabolcs, PhD
Tóth Ádám

Az Informatikai rendszerek és hálózatok kutatócsoport infokommunikációs hálózatok elméleti és gyakorlati kérdéseivel foglalkozik. Ezek közé tartoznak például a hálózati technológiák, a forgalmi és megbízhatósági teljesítmény-analízis és optimalizálás, a felhő számítástechnikai rendszerek elemzése, elosztott rendszerek teljesítményének vizsgálata, szociális hálózatok modellezése illetve komplex hálózatokban lejátszódó terjedési folyamatok számítógépes szimulációja. A sorbanállási elmélet eszközeivel bonyolult informatikai rendszerek működésére matematikai modelleket készítünk, melyek segítségével hatékonysági vizsgálatokat végezhetünk el. Eközben analitikus, numerikus, aszimptotikus, valamint szimulációs módszereket alkalmazunk a szokásos rendszerjellemzők meghatározására. Különös figyelmet szentelünk az aktuális problémákra, és az elméleti kutatásokat a konkrét eredményeket adó szoftverek kifejlesztésével kapcsoljuk össze. Tanulmányozzuk és aktualizáljuk a számítógépek és a hozzájuk kapcsolható eszközök összekapcsolási lehetőségeit, azok alkalmazását rendszertechnikai tervezéshez, üzemeltetéshez. Figyelemmel kísérjük a különböző rendszerek közötti átviteli lehetőségeket, különösen a hang- és képátvitelt, beleértve azok biztonsági vonatkozásait is. Vizsgáljuk a folyamatok vezérlése és szabályozása elméletének ipari és tudományos alkalmazási lehetőségeit, különös tekintettel azok méréstechnikai vonatkozásaira. Nyomon követjük a nemzetközi kutatási trendeket, és aktívan részt vállalunk a hazai és nemzetközi együttműködésekben és projektekben, törekedünk az elméleti kutatási ismeretek gyakorlati alkalmazására.

Alkalmazott Informatika Kutatócsoport

HELY/LABOR:
Inkubátorház II/2.19 (H-4028 Debrecen, Kassai út 26, Hungary)
VEZETŐ:
Tóth László, PhD
TAGOK:
Fazekas Ádám, PhD hallgató
Vas Ádám, PhD hallgató
Bagoly Zsolt, PhD hallgató
Kreith Balázs, PhD hallgató
Török Róbert, MsC hallgató
Gyulai Gergő, BsC hallgató
Kálmánchey Balázs, BsC hallgató
Kelemen Martin, BsC hallgató
Mártonfalvi Marcell, BsC hallgató

ELOSZTOTT SZENZORHÁLÓZAT FEJLESZTÉSE METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK ÉS ELŐREJELZŐ SZÁMOLÁSOK VÉGZÉSÉRE (DISTRIBUTED SENSOR NETWORK FOR NUMERICAL WEATHER PREDICTION CALCULATIONS, DSN-PC)

A DSN-PC egymás közti adatcserére képes mikroprocesszor vezérlésű intelligens mérőállomások hálózata. Ezen rendszer, a mérőállomások közti kommunikáció és a rajtuk futó szoftvereknek köszönhetően úgy használható, mint egy „szuperszámítógép”, amely önállóan és a lehető legmagasabb fokú párhuzamosítással képes differenciálegyenlet rendszerek megoldására és ez által pl. az egyes időjárási és egyéb elemek tér- és időbeli változását előrejelző számítások végzésére.

SZOFTVER ALAPÚ KÉPALKOTÓ ENERGIA ANALIZÁTOR (SOFTWARE BASED IMAGING ENERGY ANALYZER, SBIEA) FEJLESZTÉSE

Az SBIEA egy saját fejlesztésű új típusú eljárás, amely az optikai, illetve elektronoptikai rendszerek fizikai működésének ismeretében a napjainkban elérhető nagy teljesítményű számítástechnikai eszközök alkalmazásával képes algoritmusok segítségével szoftveresen korrigálni a rendszer aberrációiból adódó torzításokat, ami új utakat nyit a műszertervezésben, képfeldolgozásban és ez által újfajta hibrid műszerek alkothatók. Az SBIEA az ún.WAAEL/DELMA rendszerekhez kapcsolódik, melyek elsőként tették lehetővé az atomi rácsszerkezet elektronpályáinak részletes és nagypontosságú vizsgálatát.

ULTRAHANG COMPUTER TOMOGRÁF FEJLESZTÉSE (ULTRASOUND COMPUTER TOMOGRAPHY, USCT)

Az USCT –ben nagyszámú rögzített adóvevő van elhelyezve a vizsgált terület körül, ami a megfelelő modellek alkalmazásával milliméter alatti felbontást is lehetővé tehet. Bár az ultrahangos computer tomográfia fejlesztése a ’70-es években kezdődött és néhány említésre méltó kísérleti berendezés is megszületett, kereskedelmi forgalomba még nem került a feldolgozandó adatmennyiséggel és az időigényes képrekonstrukciós feladatok megvalósításával járó nehézségek miatt.

Intelligens beágyazott rendszerek kutatócsoport

Vezető:
Oniga István, PhD

Tagok:
Buchman Attila, PhD
Sütő József, PhD hallgató
Vámos Daniel, PhD hallgató
Zákány József
Erdős András

A kutatócsoport kutatási irányai részben elméleti (alap-) kutatásokat, részben alkalmazott kutatásokat tartalmaznak. Az alapkutatási témák meghatározó témakörei a tanuló rendszerek, gépi tanulás, míg az alkalmazott kutatások a neurális hálók, ambiens intelligens rendszerek fejlesztése köré csoportosulnak.

Neurális hálózatok implementációja programozható logikai áramkörökkel

A kutatás célja az újrakonfigurálható eszközök alkalmazhatóságának vizsgálata a mesterséges neurális hálózatok hardveres implementációjára. Az első megközelítésben az implementáció hibrid szoftver/hardver típusú lesz, pontosabban a tanulás off-chip, számítógép segítségével történik. Ehhez a Matlab/Simulink környezetet és a Neural Network toolbox-ot használjuk. Az így meghatározott súlytok automatikusan betöltésre kerülnek a neuron hardver modelljének súlyokat tároló memóriájába. A már betanított neuron hálózat hardverben lesz implementálva. A következő fázisban a tanulást is megkíséreljük hardver eszközökben implementálni. Három lehetséges megvalósítási módszer közül fogunk választani: hardverleíró nyelven (HDL), System Generator segítségével vagy magas szintű szintetizáló eszközök (HLS) alkalmazásával.

Emberi tevékenység felismerése

Szenzorok felhasználásával megpróbáljuk felismerni, hogy egy megfigyelt személy milyen hétköznapi cselekvéseket végez. Ilyen cselekvés lehet például: a sétálás, kocogás, futás, biciklizés, stb. Ezeknek a cselekvéseknek a felismerését általában gépi tanuló algoritmusok segítségével végzik. A szakirodalomra és saját tapasztalatainkra támaszkodva a mesterséges neurális hálózatokat alkalmazzuk. Szenzorok adataiból az adathalmazt jellemző paramétereket (features) számítunk ki. Ezek a paraméterek lesznek a tanuló algoritmus bemenő adatai, aminek alapján fel tudja ismerni az aktuálisan végzett cselekvést. Az alapkoncepción túlmenően számos kérdés még megválaszolatlan. Egy ilyen például, hogy melyek azok a paraméterek, amelyek a legnagyobb felismerési arányt biztosítják. Ennek a kérdésnek a megválaszolása és az indoklás alátámasztása lenne a fő célkitűzésünk. Ez a kérdéskör a gépi tanuláson belül a paraméter kiválasztás (feature selection) témakörébe tartozik. A következő feladata a már létező paraméter-értékelő algoritmusok osztályozása, az általunk vizsgált probléma alapján. Az osztályozás alapja a neurális hálózat felismerési aránya lesz, aminek a bemenő adatai a paraméter-értékelő algoritmusok által kiválasztott paraméterek.

Infokommunikációs eszközök készítése, életvitel segítésére

Ezen a témán belül a megvalósítandó berendezés, egy intelligens ház részeként, egy mágneskártya olvasóval felszerelt automatizált konnektor vezérlő. A konnektorok áramellátását egy x10-es modul vezéreli, ami az FPGA kártya irányít. A FPGA kártyán egy beágyazott Microblaze szoft processzor végzi a rendszer vezérlését. A személyre szabott profil beállításához egy RFID kártyaolvasó szolgáltatja a szükséges adatokat. Mágneskártya felismerése és az alapján az előre beállított profilnak megfelelően az x10-es modulok be illetve ki kapcsolásával a felhasználó hozzáférése bizonyos eszközökhöz engedélyezet illetve tiltott.

Informatikai didaktika kutatócsoport

Az ipari igények miatt tömegképzéssé alakult informatikai felsőoktatás jelentős nehézségekkel küzd. Épp ezért fontos a korábbi módszerek és eszközök mellé olyan újabb megközelítéseket találni, mellyel a digitális bennszülöttek figyelme hosszabb távon leköthető, felfedezhetőek a lemaradó hallgatók valamint a nehezebben elsajátítható tananyagrészek, differenciált követelmények elé állíthatóak a különböző szintű diákok és differenciált fejlesztés érhető el az informatikai tárgyak tekintetében. A felsőoktatásba lépéskor a digitális bennszülöttek nem rendelkeznek alapvető algoritmizáló képességekkel, szövegszerkesztési és táblázatkezelési ismereteik hiányosak, programozni igen kevesen tudnak. Így jelentős kihívással néznek szembe a hallgatók, valamint az oktatóik is, hogy három-öt év alatt informatikát magas szinten művelni vagy oktatni képes szakembereket képezzenek ki.

A kutatócsoport tagjai ezt a komplex problémát különböző megközelítésekből vizsgálják, differenciált megoldási módszereket alkotnak, azokat a gyakorlatban tesztelik majd finomhangolják és nemzetközi konferenciákon számolnak be az eredményeikről.

Főbb kutatási irányok:

  • Önálló felkészülésre valamint számonkérésre használható feladatok generálása (Informatikai alapozó tárgyaknál jelentős hátrány hogy nem érhetőek el nagy számban típusfeladatok, mellyel mind a számonkérés, mind pedig az arra való felkészülés megkönnyíthető. A kutatás célja egyes témakörökhöz kapcsolódó feladatgenerátorok kifejlesztése, ezzel a szükséges feladatbank megteremtése, gamification segítségével a diákok elkötelezettségének növelése, az eredmények analitikai vizsgálata és erre alapuló feladatajánló rendszer megteremtése a differenciált fejlesztés elérése érdekében)
Tagok:
Bíró Piroska, Csernoch Mária, Vágner Anikó, Várterész Magda, Aszalós László, Fazekas Gábor, Juhász István, Kádek Tamás, Kósa Márk, Pánovics János, Papp Zoltán