Specifikace výzkumného směru katedry

Směr výzkumu:

Inteligentní metody v analytice a kyberbezpečnosti

 

Anotace:

Současná doba přináší do oblasti informačních technologií řadu výzev. Jedná se zejména o tlak na všudypřítomnost a propojenost IT infrastruktury vedoucí k nárůstu komplexity a potřebě zlepšovat plánování, analýzu a návrh informačních systémů včetně souvisejících informatických aktiv. Dále pak o poptávku po metodách a technikách imitující analytické, tvůrčí a rozhodovací schopnosti člověka. V neposlední řadě o požadavek na vysokou dostupnost IT služeb a s tím spojenou kybernetickou odolnost navzdory přibývajícím hrozbám a čím dále sofistikovanějším útokům. Společným jmenovatelem těchto výzev jsou zvyšující se nároky na analytické a adaptivní přístupy, metody i techniky vedoucí k účelnému využití datových a informačních zdrojů.

Klíčovou výzkumnou doménou se stává obor umělé inteligence a výzkum algoritmického řešení úloh vyžadujícího adaptaci, učení a další projevy lidské inteligence. Rozsáhlý prostor výzkumných problémů od klasifikace a segmentace až po hledání složitých obrazových struktur a zpracování přirozeného jazyka nabízí oblast strojového učení. Pro zkoumání nelineárních emergentních jevů a optimalizaci komplexních systémů lze uplatnit přístupy na bázi inteligentních agentů. Schopnost autonomního rozhodování a vzájemné interakce mezi agenty mohou být využity pro simulaci řady společenských či ekonomických úloh. Zde lze současně zapojit i přístupy ze systémového myšlení a systémové dynamiky pro zkoumání kauzálních smyček a identifikaci zpětných vazeb. Stěžejním předpokladem pro automatizované zpracování znalostně intenzivních úloh je vhodná forma reprezentace znalostí. Konceptuální a ontologické modelování přináší nové způsoby zachycení znalostí a jejich provázání pomocí entit, vztahů a definovaných omezení. Nabízí se tak rozsáhlý prostor pro aplikování do oblastí s bohatou expertízou jako například zdravotnictví, stavitelství letectví nebo školství. Zde je úzká souvislost s modely rozhodování a výzkumem systémů v podmínkách složitosti a nejistoty při využití principů fuzzy logiky.

Mezi zásadní výzkumné oblasti dnešní doby spadá i kybernetická a informační bezpečnost. Zaměření v tohoto směru spočívá ve vývoji inovativních metod zabezpečení průmyslových systémů, zařízení internetu věcí (IoT) a kritické infrastruktury, včetně energetických a zdravotnických systémů. Výzkum pokrývá návrh pokročilých bezpečnostních architektur, dynamické modelování kybernetických hrozeb a jejich simulaci, stejně jako aplikaci expertních systémů s prvky umělé inteligence pro prevenci a detekci útoků. Významná pozornost je věnována zabezpečení IoT zařízení, která často tvoří klíčovou součást moderní infrastruktury, a spolupráci s partnery z průmyslu i veřejné sféry.

 

Dílčí podtémata:

• Umělá inteligence
  • Strojové učení – návrh a aplikace pokročilých algoritmů a technik pro deskriptivní, prediktivní, optimalizační a generativní úlohy
  • Inteligentní agenty – modelování a simulace komplexních sociálních, ekonomických a jiných systémů
  • Reprezentace znalostí – specifikace pojmů a vztahů z vybrané domény
  • Zpracování přirozeného jazyka a rozsáhlé jazykové modely – vytváření a uplatnění technik a modelů pro porozumění a generování textu
• Podpora rozhodování
  • Fuzzy rozhodovací modely – modely, které umožňují adaptivní řízení systémů v podmínkách složitosti a nejistoty
  • Teorie her – rozhodovací situace a optimalizační strategie aktérů vzhledem k definovaným cílům a omezujícím podmínkám
• Modelování
  • Procesní modelování – optimalizace modelů obchodních procesů, které pomáhají identifikovat a eliminovat neefektivity.
  • Modelování systémové dynamiky – analýza a reprezentace kauzálních závislostí včetně predikce chování systému v čase
• IT infrastruktura a kyberbezpečnost
  • Zabezpečení IoT zařízení – návrh šifrovacích protokolů a systémů detekce anomálií pro ochranu chytrých domácností, měst a průmyslových aplikací.
  • Ochrana energetických systémů – spolupráce s firmou Hitachi na zabezpečení Smart Grids a distribučních sítí.
  • Detekce anomálií v reálném čase pomocí AI – aplikace strojového učení pro prevenci a detekci kybernetických útoků na kritickou infrastrukturu.
  • Modelování kybernetických hrozeb a krizové řízení – simulace a vývoj opatření pro zvýšení odolnosti vůči útokům.
  • Bezpečnostní architektury a politiky – návrh strategií kybernetické ochrany průmyslových a energetických systémů.
  • Smart technologie – architektury síťových komponent a dalších IoT zařízení, optimalizace senzorických sítí, sdílení připojení.

 

Realizované projekty:

• Název projektu: Využití umělé inteligence pro zajištění kybernetické bezpečnosti Smart City

Číslo projektu: VJ02010016

Doba řešení: 2022 - 2025

Hlavní poskytovatel: Ministerstva vnitra ČR

Program: Strategická podpora rozvoje bezpečnostního výzkumu ČR 2019-2025 (IMPAKT 1)

Podprogram: Společné výzkumné projekty (BV IMP1/2VS)

Odpovědný řešitel za FIM: doc. Ing. Vladimír Soběslav, Ph.D.

Případné partnerské instituce: VUT Brno.

 

• Název projektu: Aplikace dynamických systémových modelů pro zajištění kybernetické bezpečnosti systémů energetických rozvoden

Číslo projektu: TS01020105

Doba řešení: 2024 - 2027

Hlavní poskytovatel: Technologická agentura ČR

Program: Théta

Odpovědný řešitel za FIM: doc. Mgr. Josef Horálek, Ph.D.

Případné partnerské instituce: Hitachi Energy

 

• Název projektu: Integrace AI a technologický upgrade DMS aplikace eDoCat

Číslo projektu: CZ.01.01.01/08/23_036/0005277

Doba řešení: 2024 - 2026

Hlavní poskytovatel: Ministerstvo průmyslu a obchodu

Program: Proof of Concept 2

Odpovědný řešitel za FIM: doc. Ing. Pavel Čech, Ph.D.

Případné partnerské instituce: Onlio, a.s.

 

Mezinárodní spolupráce:

• Florida Institute for Human and Machine Cognition (IHMC), USA
• Institute of Human Centred Engineering, University of technology Malaysia, Malaysia