Advanced Learning and Research Institute - Advanced Learning and Research Institute

The Advanced Learning and Research Institute (ALaRI),^[2] Fakulta informatiky,^[3] byla založena v roce 1999 na University of Ostrava Lugano (Università della Svizzera italiana, USI) s posláním podporovat výzkum a vzdělávání ve vestavěných systémech. Fakulta informatiky se během několika málo let stala jedním z hlavních švýcarských cílů výuky a výzkumu a umístila se na třetím místě za dvěma Federálními technologickými instituty, Curychem a Lausanne.

ALaRI nabízí jedinečnou příležitost získat magisterský titul v oboru Cyber-Physical a Vestavěné systémy ve spolupráci s Politecnico di Milano a Federální technologický institut v Curychu (ETHZ ). Tento nově navržený hlavní program je jedním z prvních na světě, který se zaměřuje na rychle rostoucí oblast kyberfyzikálních a vestavěných systémů, tj. Systémů a „skrytých“ výpočetních zařízení přímo interagujících s fyzickým světem. Pouhým rozhlížením kolem zjistíme, že kyberfyzické a vestavěné systémy jsou přítomny doma, v práci, v samotném prostředí, a to poskytováním páteřních technologií pro navrhování inteligentních domů, budov a měst, umožňujících Internet věcí podporovat inteligentní výrobu, správu a měření energie, usnadnit inteligentní dopravu a zdravotní péči - a toto je pouze předběžný a velmi výstižný seznam! Okamžitým důsledkem je související průmyslová oblast, která neustále roste s ročními příjmy v řádu bilionů eur.

Magistr v kyberfyzikálních a vestavěných systémech

Magistr v Cyber-Physical a Vestavěné systémy nabízí exkluzivní náročné příležitosti návrhářům aplikací a vývojářům systémů integrací různých oblastí, jako je mikroelektronika, fyzikální modelování, počítačová věda, strojové učení, telekomunikace a řízení, a zaměřením na nejpokročilejší aplikace.

Učební plán, který splňuje skutečnou potřebu interdisciplinárního přístupu, vybavuje talentované studenty jedinečným souborem znalostí v oblasti kyberfyzikálních a vestavěných systémů. Vzdělávací model se zaměřuje na metodologickou perspektivu na systémové úrovni a také na rozvoj mezilidských dovedností, které se v dnešním průmyslu ukázaly jako nepostradatelné, jako je týmová práce, marketing a strategie řízení. Výzkumné aktivity ALaRI se zaměřují na témata velkého vědeckého zájmu a průmyslové použitelnosti, založené na metodologiích návrhu v reálném životě s přihlédnutím k vlastnostem systému, jako je výkon, spolehlivost, inteligence, bezpečnost a energetická účinnost.

Program určený pro studenty s bakalářským titulem v oboru výpočetní techniky, výpočetní techniky a obecněji v oblasti informačních a komunikačních technologií je postaven na třech hlavních metodických pilířích: interakce s fyzickým světem, integrovaný (síťový) systém a vestavěné aplikace. Kurzy integrované s cílem poskytnout ucelený obraz o rozmanitých aspektech pořádají světově uznávaní oceňovaní profesoři a přední průmysloví pracovníci.

Jsou nabízeny jak modulární intenzivní, tak pravidelné semestrální kurzy, aby bylo technologické povědomí, kompetence a schopnosti řešit problémy budovány a rozvíjeny společně ve stejném rámci. Toto jsou profily a kvalifikace, které průmysl a výzkum hledají. Výuka ve třídě je přirozeně doplněna praktickými laboratorními zkušenostmi, takže metodologické aspekty se odrážejí v reálném prostředí. Tento přístup se osvědčil jako efektivní a úspěšný, jak jej podporují desítky absolventů ALaRI, protože přirozeně usnadňuje asimilaci hlubokých technických konceptů a klíčových kompetencí okamžitě použitelných v průmyslu a akademické sféře.

Studijní program magisterského studia kyberfyzikálních a vestavěných systémů se skládá ze čtyř prezenčních studijních semestrů (120 ECTS za dva roky). Práce začíná během třetího semestru a je dokončena do konce čtvrtého. Každému jednotlivému studentovi se pomáhá přizpůsobit plán výuky jeho předchozím schopnostem a konkrétním zájmům. Chcete-li rozšířit studentovu perspektivu, lze s volitelnými kurzy vybranými z programu získat až 18 ECTS.

Povinné předměty

• Úvod do CPS a ES Přehled CPS a ES; Senzory; Pohony; Principy metrologie; Mikrokontroléry; Síťování; Reálný čas; Laboratoř: na Arduinu.
• Fyzikální modelování Matematika pro CPS: Lineární algebra (připomíná); Pravděpodobnost a statistika (připomíná); ÓDA; Fourierova řada a transformace; DFT a FFT; Věta o vzorkování; Laplaceovy transformace; Zeta transformuje; Modelování fyzického světa: spojité a časově diskrétní systémy; Dynamika (časová konstanta a stabilita); Diskretizační metody; Od teorie k praxi: modelování příkladů převzatých z elektrických a fyzikálních systémů.
• Mikroelektronika Integrované obvody; Návrh rozvržení; Návrh buněk CMOS; Od brány k aritmetickému obvodu a registračnímu souboru; Nízkoenergetický design na úrovni CMOS; Návrh senzorů MEMS; Laboratoř: design buňky.
• Architektury vestavěných systémů Shrnutí univerzálních architektur (odvolání). Zaměření na architekturu ARM; Koncept koprocesoru; Základy více procesorů; Architektury GPU: základy, programovací přístupy. Laboratoř na ARM s řešením přerušení a designem ovladače zařízení.
• Softwarové inženýrství Principy softwarového inženýrství (pro vestavěné systémy); Inženýrství požadavků; Testování, kontrola a dokumentace; Softwarové produktové řady; Vývoj na základě komponent; Zabezpečení kvality softwaru; Údržba softwaru.
• Zpracování digitálních signálů Lineární filtry; Návrh IIR a FIR; Banky filtrů; Adaptivní filtry (LMS); Laboratoř: Aplikace na filtrech; Přesunutí numerického výpočtu na DSP.
• Řízení a vedení projektuProjektový management; série samostatných přednášek přednášených uznávanými přednáškami.
• Nanosystémy: zařízení a design Řetězec syntézy a místa a cesty; Nanosystémy: systémy na čipu a laboratoře na čipu; Biosenzory a nanosenzory; Laboratoř: předává návrh nanosystému (pomocí VHDL a nejmodernějších nástrojů).
• Heterogenní vícejádrové architektury Návrh heterogenních vícejádrových architektur; Koncept Network-on-Chip; Architektonická podpora paralelního provedení; vlastní adaptace; Řízení spotřeby; Komunikační mechanismy; Správa vícejádrových heterogenních architektur.
• RT systémy OS (připomíná); Úkoly a vlákna (odvolání); HW & SW I / O (připomíná); Výpočet v reálném čase; Plánování v reálném čase; Jádra v reálném čase; Laboratoř: předání systémů v reálném čase.
• CPS Intelligence Spolehlivost a spolehlivost; Detekce poruch, diagnostika a obnova; Techniky kódování; Adaptační mechanismy v ES; Učení v nestacionárních prostředích; Diagnostika kognitivních poruch pro CPS; Laboratoř: adaptace a spolehlivost v CPS.
• Kybernetická komunikace Komunikační technologie a protokoly pro kabelové sítě (např. CAN bus, Ethernet, USB, optická komunikace) a bezdrátové sítě (např. ZigBee, NFC, bluetooth, Wi-Fi). Laboratoř: předává vybrané technologie, např. Canbus a Zigbee.
• Digitální automatizace Problémy s řadiči a stabilitou; Návrh diskrétních časových řadičů; Laboratoř: navrhnout plně kontrolovaný systém CPS (pokud je to možné zkušenost v mechatronice).
• Přeprogramovatelné systémy Pokročilé VHDL; Přeprogramovatelné systémy; FPGA se složitými bloky (procesory, DSP); Radiačně tvrdé FPGA; Překonfigurovatelné FPGA; Laboratoř: předejte rekonfigurovatelné FPGA.
• Specifikační jazyky Od požadavků aplikace až po specifikace; Modely a techniky pro specifikaci na úrovni systému; Přístup shora dolů k upřesnění specifikací; Dopad na chování a náklady na neúplné specifikace; Laboratoř: Systém C, od chování po RTL.
• Optimalizace vestavěných aplikací Deterministická vs. pravděpodobnostní přístupy k řízení složitosti; Randomizované algoritmy; Evoluční optimalizace; Portování aplikací na platformy s nízkou přesností; Robustní analýza; Techniky pro hodnocení výkonu na úrovni aplikace.
• Vícejádrový design vestavěných aplikací Strategie pro návrh vícejádrové aplikace; Pravidelné vs. nepravidelné aplikace. Laboratoř heterogenních vícejádrových architektur (s GPU).
• Fyzické výpočty Návrh aplikací a integrace distribuovaných vestavěných zařízení; Zaměření na bezdrátové sítě krátkého dosahu; Mobilní rozhraní a vestavěné snímání; Dálkový průzkum Země; Laboratoř na desce Arduino.
• Kybernetická bezpečnost Úvod do kryptografie; Symetrické a asymetrické algoritmy; Výměna klíčů; Digitální podpisy; HW a SW implementace.
• Ověření a ověření Formální analýza pro ověření hardwaru a SW.
• Trendy a hrozby v oblasti kybernetické bezpečnosti Útoky postranními kanály; Malware; Kvantová bezpečnost; Postkvantové algoritmy; Hardwarové trojské koně: Laboratoř prolomení zabezpečeného zařízení; Návrh malwaru.
• Inteligentní systémy Kontrolované a nekontrolované učení; Extrakce a výběr funkcí; Rekurentní sítě (RC, ESN); Konvoluční neuronové sítě; Hluboké učení; Klasifikace a regrese reálných problémů.
• Mobilní výpočetní technika Sběr dat pomocí mobilních telefonů; Místní a vzdálené ukládání dat ze senzorů (také v cloudu); Snímání a odhad polohy; Uživatelská rozhraní; Laboratoř: předává návrh mobilních aplikací s Androidem.

Volitelné předměty

• Podnikání a podnikání Podnikatelský nápad a podnikatelský plán, obchodní strategie, produkt a cena, tržní komunikace, prodej a distribuce, patent a ochrana IP.
• HW / SW Codesign HW / SW Codesign, laboratoř na desce zynq nebo na softcore v FPGA.
• Budoucí trendy v počítačových architekturách Superskalární, vektorové, vícevláknové a vícejádrové procesory; budoucí trendy.
• Nízkoenergetický design HW: Měření frekvence a napětí; minimalizace spotřeby energie; nástroje pro optimalizaci výkonu. Energie vs optimalizace výkonu. Optimalizace výkonu SW vs. HW. SW: Sw strategie pro navrhování energeticky náročných aplikací.
• Interakce člověk-počítač Metodiky designu zaměřené na uživatele, rozhraní a systémy vizualizace informací, design mobilních aplikací, digitální výroba.
• Trendy a hrozby v oblasti kybernetické bezpečnosti Útoky postranními kanály; Malware; Kvantová bezpečnost; Postkvantové algoritmy, hardwarové trojské koně: Laboratoř rozbití zařízení a navrhování malwaru.
• Inteligentní systémy
• Mobilní výpočetní technika

Reference

externí odkazy

• Domovská stránka ALaRI
• IEEE Student Branch