Informatika

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Natūrali vartotojo sąsaja – tai žmogaus ir kompiuterio bendravimo forma, kuomet vartotojas duoda komandas natūraliais kasdieniniais veiksmais. Tokia sąsaja gali būti realizuota įvairiais būdais priklausomai nuo paskirties ir vartotojo reikalavimų. Natūralūs ir paprasti technologijų valdymo būdai sutrumpina apmokymams skirtą laiką. Smegenų – kompiuterio sąsaja (Brain – Computer interface) yra sistema, kuri smegenų aktyvumą verčia į valdymo signalus kompiuteriui ar kitam elektronikos prietaisui. Šios sąsajos taikymo galimybės gan plačios, nuo pagalbos neįgaliesiems iki žaidimų kūrimo. Nepaisant to, kad neurologai tiksliai nežino kaip neuronai smegenyse apdoroja žmogaus jutimus ir formuoja raumenų valdymo signalus, yra galimybė matematiniais algoritmais analizuoti ir interpretuoti šią neuronų veiklą. Šiam tikslui pasiekti reikia būdų tiksliai ir patikimai fiksuoti smegenų aktyvumą. Elektroencefalograma (EEG) yra vienas iš tų būdų. Tai neinvazinis galvos smegenų bioelektrinio aktyvumo tyrimas, kurio metu registruojami galvos smegenų elektriniai potencialai. Kadangi EEG signalai yra netiesiniai ir priklauso nuo kiekvieno asmens yra sudėtinga išskirti konkrečius valdymo signalus. Tam reikia naudoti save apsimokančius algoritmus, tokius kaip dirbtiniai neuronų tinklai ar atraminių vektorių mašinos. Paveikslų atpažinime ir klasifikavime labai gerus rezultatus rodo gilieji neuroniniai tikslai. Smegenų aktyvumo signalus galima atvaizduoti paveikslu. Pasaulyje tyrimai šioje tematikoje yra atliekami pakankamai seniai, tačiau labai gerų rezultatų nėra pasiekta. Tyrimo tikslas būtų pritaikyti giliuosius neuroninius tinklus smegenų kompiuterio sąsajos signalų atpažinimui.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Skaidrūs ir veidrodiniai paviršiai dažnai klaidina vaizdo sistemas: ribos sutampa su atspindžiais, o gylio matavimai tampa nepatikimi. Ši tema siekia sukurti tvirtą teorinį pagrindą ir metodus, kurie sujungia spalvinę informaciją, gylį ir poliarizacijos požymius, remiantis šviesos lūžio ir atspindžio dėsniais. Bus kuriami matematiniai modeliai, patikimumo įvertinimo ir kalibravimo procedūros bei aiškus vertinimo protokolas su viešais duomenų rinkiniais. Laukiamas rezultatas – skaidrių ir veidrodinių objektų segmentavimas, kurio tikslumas ir stabilumas patvirtinami standartinėmis metrikomis, o metodų aprašai ir pavyzdinė realizacija skelbiami atvira prieiga. Tyrimo žinios prisidės prie patikimesnės kompiuterinės regos pramonėje, robotikoje ir kokybės užtikrinime.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Šiame tyrime daugiausia dėmesio skiriama didelio našumo ir dirbtinio intelekto pagalba patobulintų skaičiavimo metodų, skirtų paspartinti požeminių srautų modeliavimą anglies dioksido kaupimo ir saugojimo, vandenilio kaupimo ir geoterminės energijos sistemose, kūrimui. Tradiciniai skaitmeniniai daugiafazio, šiluminio ir reaktyvaus srauto sprendikliai yra brangūs skaičiavimo požiūriu, todėl riboja realaus laiko analizę ir didelio masto optimizavimą. Projekte bus integruoti pažangūs skaitmeniniai algoritmai, sumažintos eilės modeliavimas, didelio našumo skaičiavimai ir mašininio mokymosi metodai, įskaitant fizikos pagrįstus neuroninius tinklus ir dirbtinio intelekto surogatinius modelius, siekiant greitų, tikslių ir keičiamo mastelio modeliavimų. Agentinės dirbtinio intelekto sistemos palaikys automatizuotą darbo eigos optimizavimą ir adaptyvų modelio tobulinimą. Gauta hibridinė fizikos ir dirbtinio intelekto sistema leis greitai apibūdinti rezervuarus, patobulinti įpurškimo strategijas ir atlikti patikimą ilgalaikį našumo vertinimą, palaikant naujos kartos tvarios energijos technologijų diegimą.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Vaizdų rekonstrukcija apima atvejus, kai reikia atkurti trūkstamas vaizdo dalis, anonimizuoti vaizdo dalį, atkurti sugadintas vaizdo vietas ar spręsti kitus panašaus tipo uždavinius. Tokios problemos sprendžiamos satelitinių vaizdų analizėje, medicininių vaizdų analizėje, virtualios realybės scenų kūrime ir kitose taikymo srityse. Tyrimo objektas yra signalo apdorojimų metodų integracija su giliaisiais neuroniniais tinklais vaizdo rekonstrukcijos uždaviniui spręsti.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Reikšmingą vietą kompiuterių moksle užima optimizavimo algoritmų dirbtinio intelekto pagrindu kūrimas ir tyrimas. Svarbią dalį sudaro euristiniai algoritmai (EA), tokie kaip lokaliosios/tabu paieškos algoritmai, genetiniai/evoliuciniai-populiaciniai algoritmai, taip pat jų kombinuoti variantai. Kombinuotų EA veikimo efektyvumas buvo pademonstruotas dar praėjusiame šimtmetyje. Pastaraisiais metais efektyvių EA kūrimas vykdomas, stengiantis jau ne tik kombinuoti algoritmus, bet ir tobulinant jų architektūrą. Viena iš perspektyvių krypčių yra hierarchinės struktūros (hierarchinių) euristinių (HE) algoritmų kūrimas. HE algoritmų esmė glūdi tame, jog kuris nors efektyviai veikiantis įprastinis EA panaudojamas ne vieną, o daug kartų. Taip iš pradžių gaunamas iteratyvusis, daugkartinio panaudojimo algoritmas, kuris savo ruožtu vėl gali būti panaudotas daug kartų. Taip galima tęsti ir toliau. Šį daugkartinio panaudojimo procesą ir vadiname hierarchiniu algoritmu. Hierarchinis algoritmų sudarymo būdas siejasi su savi-panašumo idėja, kurios esmė yra ta, jog objektas, pilnai ar iš dalies sutampa su savo dalimis. Savi-panašumas yra vienas fundamentalių principų, stebimas tiek materijos struktūrose, tiek fiziniuose procesuose; todėl galima teigti, kad ir sudarant optimizavimo algoritmus, savi-panašumo principo panaudojimas gali būti naudingas. Nors tai ir nėra labai nauja idėja, hierarchinis algoritmų principas vis dar yra preliminarioje tyrimų stadijoje. Reikalingas tolimesnis HE algoritmų kompiuterinis tyrimas, ieškant tuo pačiu įvairių patobulinimų (hibridinių HE algoritmų, populiacinių HE algoritmų ir pan.). Tai ir sudaro aktualią mokslinę problemą, o pagrindinis tyrimo tikslas yra išanalizuoti HE algoritmų efektyvumą, sprendžiant praktinius ir teorinius uždavinius. Siekiant šio tikslo, yra svarbūs tokie tikslo įgyvendinimo etapai: - HE algoritmų realizavimo analizė; - HE algoritmų atskirų variantų išbandymas, palyginimas tarpusavyje; - praktinio pritaikomumo ištyrimas.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Iteraciniai neuronų modeliai yra svarbi skaičiavimo alternatyva tolydaus laiko dinaminėms sistemoms, tačiau klasikiniai skaliariniai modeliai ribotai atspindi daugiamačius neurono procesus ir sudėtingą sąveiką tarp neuronų. Šiame projekte siūloma nauja modelių paradigma, kurioje skaliariniai būsenų kintamieji pakeičiami n-tos eilės matricomis, taip sukuriant matricinius neuronus ir matricinius neuronų tinklus. Tokie modeliai leidžia fiksuoti turtingesnę dinamiką, tačiau kartu kelia reikšmingus skaitinius iššūkius, susijusius su divergavimo reiškiniais, paklaidų plitimu ir algoritmų stabilumu didelės dimensijos netiesinėse sistemose. Projektas apima keturias tyrimų kryptis: (1) divergavimo dinamikos analizę pavieniuose matriciniuose neuronuose ir naujų iteracinių modelių kūrimą, (2) divergavimo plitimo tyrimus matricinių neuronų tinkluose, (3) skaitinių paklaidų bei skaičiavimo sudėtingumo įvertinimą staigiai diverguojančiuose procesuose ir (4) stabilumo analizės bei valdymo algoritmų kūrimą pereinamiesiems reiškiniams, įskaitant chaosą, kontroliuoti. Tikimasi, kad projekto rezultatai išplės fundamentines žinias apie didelės dimensijos neuroninių sistemų elgseną ir leis sukurti patikimesnius algoritmus modelių stabilumui, paklaidoms ir divergavimui valdyti. Tai sudarys pagrindą matricinių neuronų modelių integravimui į pažangius kompiuterinio modeliavimo ir dirbtinių neuroninių tinklų tyrimus.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Maksimaliai įvairialypio grupavimo uždaviniai (MĮGUi) prašo surasti aibės elementų suskaidymą į duotą skaičių poromis nesikertančių grupių, atsižvelgiant į reikalavimus taikomus grupių dydžio apribojimams ir įvairialypiškumui. MĮGU modeliuoja daug realaus pasaulio situacijų. Yra galima formuluoti MĮGUs su įvairiomis tikslo funkcijomis ir apribojimais. Temos tikslas yra suformuluoti MĮGUs su Max-Min tikslo funkcija. Toks MĮGU variantas turi keletą svarbių taikymų. Yra aiškus poreikis sukurti metaeuristikomis pagrįstus algoritmus Max-Min MĮGU sprendimui.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Tyrimų metu bus ieškoma, kaip iš piršto optinių signalų galima neinvaziškai vertinti gliukozės pokyčius ir aptikti rizikingus epizodus, taip sumažinant dažnų dūrių poreikį. Bus siekiama sukurti personalizuotą metodiką, kurioje numatomas apsimokymas iš kiekvieno žmogaus pateikiamų etaloninių matavimų (pvz., savikontrolės ar nuolatinės gliukozės stebėsenos) ir apjungiantis kelių bangos ilgių šviesos matavimus su papildomais parametrais (temperatūra, prispaudimas). Modeliai remtųsi šviesos sklidimo audiniuose principais ir kokybės kontrolės procedūromis, kad būtų atpažįstami artefaktai bei pagrįstai įvertinama neapibrėžtis. Laukiami rezultatai: atviros prieigos metodai ir duomenų rinkimo protokolas, parodantis pažangą pokyčių įvertyje ir epizodų aptikime, bei publikacijos informatikos srityje. Tyrimas vykdomas su savanoriais, laikantis etikos reikalavimų; metodika nebus skirta atlikti medicininę diagnozę.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Širdies plakimą sukelia elektrinis ląstelių membranos sužadinimas ir koordinuotas Ca2+ jonų išskyrimas. Šiuos procesus lemia jonų kanalai, reguliuojantys membranos potencialą ir viduląstelinę Ca2+ koncentraciją. Plyšinių jungčių (PJ-ių) kanalai, sudaryti iš dviejų susijungusių koneksino (Cx) puskanalių, yra būtini elektrinio impulso sklidimui, o nesujungti puskanaliai gali paveikti tarpląstelinių signalų perdavimą. Kadangi membranos įtampa, Ca2+ koncentracija ir Cx kanalų ir puskanalių laidumas sąveikauja tarpusavyje, jų poveikio vertinimas širdies sužadinimui yra sudėtingas ir kol kas nepakankamai ištirtas. Šio darbo tikslas – sukurti modelius, aprašančius Cx kanalų ir puskanalių elgseną ir laidumą, bei įvertinti jų poveikį širdies sužadinimui. Darbas apims šiuos tarpusavyje susijusius uždavinius: 1) Pralaidumo modeliavimas PJ-ių kanalai ir puskanaliai leidžia pratekėti priešingo krūvio jonams ir molekulėms, ko neaprašo klasikiniai modeliai (pvz., Goldman-Hodgkin-Katz lygtis). Tam pritaikysime “jonų šuoliavimo” modelius, paremtus aktyvacijos barjero teorija. Sukurtų modelių sprendimui taikysime analitinius ir skaitinius metodus, o jų validavimui naudosime elektrofiziologinių eksperimentų duomenis. 2) Laidumo priklausomybė nuo įtampos ir Ca2+ Bus kuriami modeliai aprašantys PJ-ių kanalų ir puskanalių laidumo priklausomybę nuo įtampos ir Ca2+ koncentracijos, įvertinant nuo įtampos priklausomą ir nepriklausomą Ca2+ jonų prisijungimą bei paviršiaus krūvio efektus. Modelio parametrų identifikuojamumas bus vertinamas taikant jautrumo analizę, globalios optimizacijos ir Markovo grandinių Monte Karlo metodus. 3) Integruotas kardiomiocitų sužadinimo modelis Sukurti Cx kanalų ir puskanalių elgsenos modeliai bus integruoti į kardiomiocito sužadinimo modelį, siekiant ištirti šių kanalų ir puskanalių įtaką elektrinio impulso sklidimui ir Ca2+ dinamikai. Modelių validavimui naudosime širdies optinio vaizdinimo duomenis.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Disertacijos tema: Post-Kvantinių Kriptografinių (PKK) algoritmų integravimas ir tyrimas blokų grandinių technologijose. Ryšium su sparčiu kvantinių konpiuterių vystymusi, iškyla grėsmė tradicinių kriptografinių metodų saugumui. Todėl atsirado nauja kriptografijos sritis vadinama Post-Kvantine Kriptografija (PKK), kuri turi užtikrinti kriptografinių metodų, realizuojamų klasikiniais kompiuteriais, saugumą prieš kvantinę kriptoanalizę. Esant šiame etape nepakankamam PKK funkcionalumui, būtina integruoti klasikinės kriptografijos metodus su PKK metodais. Ši integracija yra taip pat ypač aktuali blokų grandinių technologijoje.

---

Tyrimų tematikos aprašas.

Blokų grandinių (BG) technologija leidžia registruoti verslo tranzakcijas internete saugiu, skaidriu, efektyviu ir audituojamu būdu. Ši technologija leidžia kurti iš tiesų autonominius išmaniuosius įtaisus, kurie gali keistis duomenimis (įskaitant verslo duomenis) be centralizuoto tarpininko pagalbos. Tarpininkų eliminavimas leistų sumažinti daugelio viešųjų paslaugų kainas, padidintų dalijimusi grįstos ekonomikos ir e-valdymo efektyvumą, galėtų prisidėti prie sumaniojo miesto vizijos įgyvendinimo. BG technologija leidžia sukurti vertės grandines (angl. Chains of Value), t.y. visą seką verslo procesų, kurie leidžia įmonei pateikti tam tikrą paslaugą arba produktą rinkai ir gauti atlygį saugiu, efektyviu ir nepaneigiamu būdu. Esminis tokių vertės grandinių elementas yra sumanieji kontraktai (angl. Smart Contract), t.y. autonominiai agentai (programos), veikiantis informacijos blokų grandinėse ir užtikrinantys, kad atliekant verslo tranzakcijas bus laikomasi verslo taisyklių. Sumanieji kontraktai gali nuskaityti duomenis, atlikti reikalingus skaičiavimus pagal nurodytą algoritmą ir protokolą, ir perduoti rezultatus toliau blokų grandinėse esantiems sumaniesiems kontraktams be žmogaus įsikišimo, tik laikantis nurodytų verslo taisyklių. Praktinis BG technologijų įdiegimas leistų inovatyviai transformuoti viešųjų paslaugų ir valdymo sektorių. Viena iš viešojo sektoriaus dalelių yra studentai. Baigę studijas studentai, įgyja diplomą. Tačiau diplomas neatspindi studijų eigos ir nesuteikia darbdaviui pakankamai informacijos apie būsimą darbuotoją. Todėl darbdavys negali tinkamai įvertinti būsimo darbuotojo. Studijų proceso eigoje būtų galima kaupti informaciją apie studentų elgseną, pasiekimus. Studentai galėtų prižiūrėti studentus. Tam puikiausiai tinka BG technologija. Tyrimo tikslas būtų pritaikyti BG technologiją studentų reputacijos modelio sukūrimui.