Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Računalniške strukture in sistemi

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.07.00  Tehnika  Računalništvo in informatika   

Koda Veda Področje
T120  Tehnološke vede  Sistemsko inženirstvo, računalniška tehnologija 

Koda Veda Področje
1.02  Naravoslovne vede  Računalništvo in informatika 
Ključne besede
računalniška struktura, vgradni sistem, visokozmogljivo računanje, algoritmi, obdelava obsežnih podatkov, večnivojski in mnogokriterijski pristop, predikcija, optimiranje, interakcija človek-računalnik, samoprilagodljivost, samopopravljivost, kontekstna ozaveščenost
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  11983  dr. Anton Biasizzo  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  149 
2.  33582  dr. Bojan Blažica  Komunikacijska tehnologija  Raziskovalec  2015 - 2018  69 
3.  50854  dr. Tome Eftimov  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2018  233 
4.  39138  Rok Hribar  Računalništvo in informatika  Mladi raziskovalec  2016 - 2018  21 
5.  22314  dr. Peter Korošec  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  238 
6.  10824  dr. Barbara Koroušić Seljak  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  339 
7.  06856  dr. Stanislav Kovačič  Sistemi in kibernetika  Raziskovalec  2015 - 2018  390 
8.  05601  dr. Franc Novak  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  316 
9.  18291  dr. Gregor Papa  Računalništvo in informatika  Vodja  2015 - 2018  352 
10.  16034  dr. Marko Pavlin  Meroslovje  Raziskovalec  2015 - 2018  110 
11.  37955  dr. Veljko Pejović  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2018  132 
12.  04378  dr. Marina Santo Zarnik  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2015 - 2018  374 
13.  09862  dr. Jurij Šilc  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  359 
14.  51348  dr. Urban Škvorc  Računalništvo in informatika  Mladi raziskovalec  2018  18 
15.  11972  dr. Drago Torkar  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  91 
16.  30891  dr. Vida Vukašinović  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2018  58 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.742 
Povzetek
Raziskovalni program Računalniške strukture in sistemi združuje raziskave naprednih računalniških struktur in učinkovitih algoritmov za obdelavo kompleksnih podatkov, ki so osnova rekonfigurabilnih računalniških sistemov. Rekonfigurabilni sistemi so sposobni spremeniti svojo strukturo in funkcionalnost glede na razmere znotraj sistema in v svoji okolici. Njihovi glavni značilnosti sta povečana učinkovitost delovanja ter zmanjšana energijska poraba. Njihova arhitektura omogoča razvoj samoorganizirajočih računalniških sistemov, ki večino časa delujejo samodejno brez človeškega posredovanja in imajo zmožnost popravljanja podatkov in samodejnega prilagajanja ter popravljanja. Zaradi eksplozije podatkov (npr. kompleksnih obsežnih podatkov), ki jih je potrebno obdelovati v realnih okoljih, potrebujejo rekonfigurabilni računalniški sistemi nove in inovativne pristope za vodenje in upravljanje procesov. Posledično morajo postati sistemi bolj vsestranski, prilagodljivi, zanesljivi, energijsko učinkoviti, obnovljivi, nastavljivi in prilagodljivi spreminjajočim se kontekstom delovanja, okoljem ali lastnostim sistema. Pri visokozmogljivem exascale računanju vključujejo raziskave združitev rekonfigurabilnosti in samonastavljivosti z načrtovalskimi načeli, ki upoštevajo najslabše razmere pri razvoju algoritmov za porazdeljeno računanje v oblakih, gručah, večjedrnih CPE, splošnonamenskih GPE in vezjih FPGA. Pri algoritemskem inženirstvu so v povezavi s kompleksnimi in obsežnimi podatki potrebni večnivojski pristopi, ki omogočajo zmanjšanje velikih kompleksnih problemov na niz manjših podproblemov. Nadalje je potrebno preučiti tudi mnogokriterijske pristope, saj obstoječe tehnike obdelave podatkov ne zagotavljajo ustreznih rešitev realnih problemov z mnogo kriteriji. V nepredvidljivih okoljih je za dosego izvedljivih rezultatov potrebno zagotavljati prilagodljivo delovanje algoritmov. Pri izvedbah algoritmov, ki so neodvisni od uporabnikovega specifičnega znanja o nastavljanju krmilnih parametrov, je potrebno uveljaviti samonastavljive pristope za vodenje prediktivnih in optimizacijskih algoritmov. Pri tovrstni izvedbi sistemov je pomembna tudi ustrezna koordinacija, ki omogoča posredno vzajemno sodelovanje med elementi sistema. Predlagani raziskovalni program je skladen z glavnimi raziskovalnimi cilji evropskega raziskovalnega programa Obzorja 2020 ter s smernicami Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije. Rezultati raziskav bodo povezali nove in učinkovite računalniške strukture, sisteme za obdelavo obsežnih podatkov ter sisteme za interakcijo človeka in računalnika v vsestransko uporaben pristop za razvoj naprednih računalniških sistemov. Ti sistemi bodo uporabni v proizvodnji, transportu, energetski distribuciji, okoljski vzdržnosti, bioinformatiki, zdravju in medicini, z namenom izboljševanja njihovega družbenega in tehnološke napredka.
Pomen za razvoj znanosti
Namen Programa je doseganje znanstvene odličnosti in določanje novih raziskovalnih trendov v povezavi z evropskimi in drugimi mednarodnimi/nacionalnimi raziskovalnimi projekti. V preteklosti smo pomembno prispevali k razvoju znanosti, prenosu znanstvenih dosežkov v prakso, kakor tudi izobraževanju v Sloveniji in Evropi. Objavili smo številne članke v pomembnih revijah na področjih samopopravljivih strojnih struktur, metahevrističnih pristopov k optimiranju in modeliranju, prepoznavanju vzorcev itd. Organizirali smo več uglednih mednarodnih konferenc in delavnic s področij optimizacijskih algoritmov po zgledih iz narave in interakcij človek-računalnik. Tudi v bodoče nameravamo dejavno prispevati k razvoju inovativnih raziskovalnih smeri na področjih, ki so pomembna za naše raziskave. Računalniški sistemi so danes aktualna tema, ki se navezuje na različne pomene, kar zahteva kritičen pogled in podrobno opredelitev, hkrati pa postavlja tudi izziv predlagani raziskavi. Na podlagi naših raziskovalnih izkušenj se zavedamo, da zahteva povezovanje več raziskovalnih področij (kot na primer računalniških struktur, algoritmov in interaktivnih sistemov) raziskavo medsebojnih relacij med področji. Čeprav gre za več ali manj zrela raziskovalna področja, ostaja še veliko dela pri študiju in implementaciji rešitev za njihovo učinkovito povezovanje. Poleg tega odpirajo navedena raziskovalna področja številne nove poglede, ki so posledica pojava novih strojnih struktur in/ali računalniških paradigm (računalništvo v oblaku, zajemanja in obdelave obsežnih podatkov, neinvazivno kontekstno zavedanje itd). Sledeč smernicam o naprednih računalniških strukturah, vgradnih sistemih, pobudi exascale in povsodnemu računalništvu bomo usmerili raziskave v razvoj naprednih računalniških sistemov, ki se bodo navezovale na: energijsko učinkovitost, kompleksnost sistemov, zanesljivost, podatkovno obsežne arhitekture, sočasno načrtovanje strojne in programske opreme, planiranje in razvrščanje virov za zagotavljanje povečane stopnje vzporednega delovanja, razširljivost kode, prilagodljive in učljive krmilnih metodologije, dinamično prilagajanje spreminjajočemu kontekstu, ter odločitvam in krmiljenju v nepredvidljivih in spreminjajočih kontekstih. Predlagana raziskava naprednih računalniških struktur se bo osredotočila na strojne strukture, ki omogočajo samodejno testiranje med delovanjem, samodejno popravljanje v primeru odkrite napake in samodejno rekonfiguracijo v primeru zahteve za spremembo delovanja. Navedene funkcionalnosti so potrebna osnova za razvoj naprednih samoorganizirajočih struktur. Predlagana raziskava na področju algoritmov za obdelavo obsežnih podatkov bo usmerjena na samoprilagodljivost, kar bo omogočalo prilagoditev algoritmov na spremenjene pogoje z vidika okolice in procesiranja. Slednje bo vplivalo na razvoj metahevrističnih stohastičnih, kakor tudi determinističnih razširljivih algoritmov sposobnih obdelave obsežnih podatkov ob hitri odzivnosti. Eksplozija podatkov za obdelavo v realnih primerih zahteva v praksi nove in inovativne pristope izvajanja in upravljanja procesov v naprednih računalniških sistemih. Nove, boljše rezultate je možno doseči le z združevanjem različnih pristopov. Tako bomo dali poudarek študijam samoprilagodljivosti sistemov, tako z vidika strukturne kot z vidika algoritemske prilagodljivosti. Ker imamo izvedensko znanje s področja metahevrističnih algoritmov in njihove prilagodljivosti ter dobre praktične izkušnje s področja programiranja rekonfigurabilnih sistemov, smo prepričani, da bo raziskava vodila k učinkovitim rešitvam, ki bodo prispevale k razvoju področja rekonfigurabilnih in samoprilagodljivih računalniških sistemov. Z našo raziskavo naprednih računalniških struktur in učinkovitih algoritmov za obdelavo obsežnih podatkov sledimo ciljem Obzorij 2020 predstavljenih v različnih delih programa (odličnost znanosti in raziskav, vloga industrije, ključni družbeni izzivi). V okviru odličnosti znan
Pomen za razvoj Slovenije
Najpomembnejši prispevki bodo v sodelovanju z industrijo pri izvedbah rešitev boljše energetske in transportno/logistične učinkovitosti, ter na zdravstvenem področju z izvedbo učinkovite obdelave podatkov o prehrani. Razvili in uporabili smo že več različic naprednih algoritmov in podatkovnih struktur za obdelavo podatkov: - aplikacije za planiranje in upravljanje proizvodnje; - okolje za simulacijo in optimizacijo (npr. temperature v hladilniku); - rešitev preverjanja kakovosti izdelkov s pomočjo strojnega vida (npr. gumijastih tesnil); - razširitev funkcionalnosti izdelkov in izboljšanje njihove uporabnosti (npr. gospodinjski aparati); - podpora strojnega vida v zdravstvene namene (npr. preverjanje nihanja človeškega kolena); - odprto platformo za klinično prehrano na področju zdravja in prehrane. Tovrstni sistemi imajo ključno vlogo pri soočanju z izzivi na številnih praktičnih področjih, kot so: proizvodnja, transport, oskrba z energijo, varovanje okolja, bioinformatika, zdravje in medicina. Z napredkom naših raziskav na področju računalniških sistemov bomo nadaljevali z razvojem storitev in aplikacij za povečanje energijske učinkovitosti, za zmanjšanje (odpravljanje) diagnostičnih napak v zdravstvu in za izboljšanje sodelovanja državljanov z državno upravo. Naše raziskave bodo neposredno vplivale na naslednje družbeno-ekonomske cilje: - Načrtovanje infrastrukture in transportnih sistemov: napredne računalniške strukture, razvite z uporabo pristopov simulacije in večnivojske stigmergične optimizacije, bodo omogočale obsežno odzivno planiranje nacionalnih infrastrukturnih sistemov pri čemer bodo sposobne upoštevati tudi dinamično naravo transportnih sistemov. - Oskrba in racionalna raba energije: razvite simulacijske in večnivojske stigmergične optimizacijske metode, bodo omogočale obsežno odzivno optimiranje oskrbe z energijo ter s tem izboljšanje njene rabe z upoštevanjem dinamične narave proizvodnje in porabe energije. - Povečanje ekonomske konkurenčnosti z uvajanjem novih proizvodnih postopkov: razviti algoritmi za obdelavo obsežnih podatkov z učinkovitimi uporabniškimi vmesniki bodo tvorili nove samoorganizirajoče proizvodne postopke in tako izboljšali učinkovitost proizvodnje in ekonomsko konkurenčnost proizvodnje. - Vpliv prehrane na zdravje: razviti algoritmi za obdelavo obsežnih podatkov in postopki visoko zmogljivega računalništva za odprte in velike podatke bodo omogočili široko dostopnost pomembnih podatkov o sestavi hrane kar bo preprečilo širjenje bolezni, povezane z načinom življenja. Z upoštevanjem medsebojnega vpliva bo sistem bolj kontekstno zavedajoč. - Patenti: inovativni rezultati raziskav bodo patentirani ter ponujeni podjetjem, da pridobijo položaj na trgu. Nadaljevali bomo z aktivno vlogo pri prenosu novih tehnologij in inovativnih rešitev v slovenska podjetja, tako kot smo v preteklosti sodelovali s podjetji BSH, Domel, Ema, Eta Cerkno, Gorenje, Harpha Sea, Hidria, Hyb, Luka Koper, Sonce.net, Tesnila, Trimo, Xlab in drugimi. Osnovna načela samoorganizirajočih stigmergičnih sistemov bomo uporabili v rešitvah za optimizacijske postopke v okviru ARTEMIS projekta Adaptive Cooperative Control in Urban (sub) Systems – ACCUS. V okviru projekta razvijamo platformo za integracijo in koordinacijo urbanih sistemov (transporta, javne razsvetljave, energije), namenjeno izdelavi aplikacij v urbanem sistemu, zagotavljanju prilagodljivega in vzajemnega upravljanja z urbanimi podsistemi in za optimiranje skupne učinkovitosti. V okviru pobude Elixir za podatkovno obsežno infrastrukturo gradimo infrastrukturo, ki združuje raziskovalne (biološke) podatke iz cele Evrope in bo vsem zagotavljala nemoten in enostaven dostop do storitev. Iniciative združuje infrastrukture naravoslovnih ved za upravljanje ogromne količine podatkov, ki se vsakodnevno pridobi v raziskavah. Tak prost dostop do hitrorastočih in ključnih podatkov bo omogočil odkritja koristna za človeštvo. Člani programske skupine so udeleženi tudi
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2015, 2016, 2017, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2015, 2016, 2017, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno