Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Nekonvenční algoritmy - jejich inovace a aplikace

SP2015/142

Zelinka Ivan prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2015 - 31. 12. 2015

Obecný uvod Předkládaný projekt zahrnuje celkem dvě oblasti výzkumu: vybraná témata z počítačové bezpečnosti, a nekonvenční algoritmy. Tyto dvě oblasti jsou spojeny právě nekonvenčními algoritmy, které jsou součástí projektu. Projekt je navrhován pro skupinu NAVY (http://navy.cs.vsb.cz/Welcome.html) a struktura projektu reflektuje strukturu skupiny a její odboné zaměření. V projektu bydou zapojeni 1 profesor, 2 docenti a jejich doktorandi. V projektu bude na půl roku figurovat navíc přidělený postdok Mohamed Mostafa Fouad o jehož náklady jsme projekt navýšili. Dále s katedrou 440 sdílíme studenty: Ing. Jakub Šafařík Ing. Lukáš Orčík Ing. Jiří Šlachta a naši studenti Ing. Partik Dubec Ing. Jan Plucar jsou součástí SGS projektu doc. Vozňáka (kat. 440). Toto sdílení je z důvodů větší vzájemné spolupráce a provázanosti na příbuzných tématech a vzájemného sdílení know-how. Projekt Účelem projektu je výzkum v oblasti nekonvenčních algoritmů a vybraných oblastí z počítačové bezpečnosti. Obě části tvoří vzájemně komplementární doplňky a vytváří tak sjednocení na první pohled různých oblastí. V oblasti nekonvenčních algoritmů bude výzkum zaměřen na studium, naprogramování a následnou inovativní modifikaci těchto algoritmů ve spojení se studiem jejich dynamiky a výkonnosti. Výzkum se bude týkat hlavně algoritmů hejnové inteligence a samotného tohoto fenoménu. Na základě námi již publikovaných výsledků, např. [1]-[5] budeme pokračovat ve výzkumu analýzy dynamiky hejnových algoritmů a jejich transformaci do komplexních sítí a CML systémů, které lze řídit. V našich předchozích publikacích jsme již dokázali možnost konverze dynamiky swarm algoritmu do struktury komplexní sítě a systému CML (Coupled Map Lattices). V této části se chceme zabývat možnostmi analýzy dynamiky a jejim řízením. V oblasti analýzy dynamiky se budou studovat zejména tři režimy a to chaotický, stochastický a deterministický a jejich vliv na výkon algoritmu. V části řízení se budeme zabývat řízením algoritmu přes jeho CML interpretaci. V oblasti počítačové bezpečnosti se budou již zmíněné nekonvenční algoritmy používat jako nástroj (ne jako objekt výzkumu) a to v analýze rozsáhlých kolekcí dat z honeypotů a v oblasti steganoanalýzy nejen statických obrázků, ale i videostreamů. V této oblasti máme již první zajímavé výsledky [6], kde dochází právě ke kombinaci zméněných metod. V oblasti honeypotů se ocekává analýza dat za ucelem automatické a adaptivní klasifikace a identifikace typu útoků a profilu útočníka. V obou částech (steganoanalýza i honeypot data) budou použitu jak klasické, tak i nekonvenční přístupy. V oblasti steganoanalýzy budou použity algoritmy jako neuronové sítě (NS) v kombinaci se swarm algoritmy na statické sekvence (jen odladění a ověření -výsledky s klasickými NS již máme) , ale hlavně i na videostreaming. Rovněž plánujeme experimentální vyzkoušení adaptivních webových stránek ke zjištění osobnostních rysů uživatele stránek, což ve spojení s analýzami z dat z honeypotů může v mnoha případech přínést zajímavé bezpečnostní výsledky. Personální obsazení Na projektu (a projektem podporováni) se budou podilet jak docenti a profesoři uvedení v části Řešitelé a jejich doktorandi. Na projektu se budou rovněž podílet (bez finančních nároků) i zahraniční kolegové, partneři a spolupracující pracoviště. Tato spolupráce se dá klasifikovat jako: Nepřímá (rady, konzultace, návstěvy, publikace …): Jde o zahraniční experty a pracoviště, např. - Andy Adamatzky - Unconventional Computing Centre, UWE, Bristol, BS16 1QY UK - René Lozi - Laboratoire J.A. Dieudonné UMR CNRS 7351, Université de Nice Sophia-Antipolis, Francie - Guanrong Chen - Centrum pro řízení komplexních system, City University Hong Kong - Gennady A. Leonov a Nikolay V. Kuznetsov - Saint-Petersburg State University a Russian Academy of Science - Rui Miguel Soares Silva - IP Beja Portugalsko. Přímá (jsou kooperujícími partnery NAVY): kolegové z TDT univerzity, Ho Chi Minh city, Vietnam, kde jsme založili výzkumnou skupinu MERLIN (http://merlin.tdt.edu.vn/) a máme tam své vietnamské doktorandy. Výzkumná témata MERLINU jsou synchronizována s NAVY. Vybraná literatura [1] Zelinka, I., Senkerik, R., Pluhacek, M.: Do Evolutionary Algorithms Indeed Require Randomness?, In 2013 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC). 2013, pp. 2283-2289. [2] Gajdoš, P., Zelinka, I.: On the influence of different number generators on results of the symbolic regression. Softcomputing, Springer, DOI 10.1007/s00500-013-1172-x [3] Zelinka, I., Chadli, M., Davendra, D., Senkerik, R., Pluhacek, M., Lampinen, J.: Hidden Periodicity – Chaos Dependance on Numerical Precision, Nostradamus 2013: Prediction, Modeling and Analysis of Complex Systems. Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 210, 2013, pp. 47-60. [4] Zelinka, I., Chadli, M., Davendra, D., Senkerik, R., Pluhacek, M., Lampinen, J.: Do Evolutionary Algorithms Indeed Require Random Numbers? Extended Study, Nostradamus 2013: Prediction, Modeling and Analysis of Complex Systems. Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 210, 2013, pp. 61-75. [5] Zelinka, I., Skanderova, L., Saloun, P., Senkerik, R. and Pluhacek, M.: Hidden Complexity of Evolutionary Dynamics – Analysis. ISCS 2013, Praha, Springer, [6] Zelinka I., Zmeskal O., Investigation on Operating Systems Identification by Means of Fractal Geometry, Logic Journal of the IGPL, Oxford Press, 2015, DOI: 10.1093/jigpal/jzu040, v tisku

prof. Ing. Lačezar Ličev, CSc., prof.h.c.
doc. RNDr. Petr Šaloun, Ph.D.
prof. Ing. Ivan Zelinka, Ph.D.
Ing. Patrik Dubec
Ing. Jan Plucar, Ph.D.
Ing. Daniel Stříbný
doc. Ing. Lenka Skanderová, Ph.D.
Ing. Jan Tomeček
Ing. Zbyněk Složil
Ing. Jan Štigler
Ing. Adam Kašpar
Ing. Tomáš Vantuch, Ph.D.
Ing. Marián Bielik
Ing. Petr Haman
Ing. Lukáš Révay
Ing. Filip Zatloukal
Ing. Martin Lonský
Ing. Karolína Píchová
Ing. Radim Kunčický
Ing. Lumír Kojecký, Ph.D.
Ing. Aleš Liberda
Ing. Jakub Hendrych
Ing. Adam Ondrejka

Výstupem projektu bude:

Za oblast nekonvenčních algoritmů:
- inovace vybraných swarm algoritmů
- metodologie a její aplikace na vizualizaci, řízení a analýzu dynamiky algoritmu
- postup ke zvýšení výkonu vybraných swarm algoritmů

Za oblast počítačové bezpečnosti:
- nové postupy v oblasti steganalýzy s použitím nekonvenčních metod
- algoritmy a postupy k analýze dat z honeypotů
- "webpoty" ... adaptivní webové stránky identifikující vhodnou interakcí s uživatelem jeho osobnostní rysy