Sorbanállás elméleti módszerek a megbízhatóságelméletben, a számítógépes és kommunikációs rendszerekben
Sorbanállás elméleti módszerek alkalmazásával a bonyolult infokommunikációs hálózatok hatékonysági vizsgálatait végezzük el, többek között vezeték nélküli hálózatok, szenzor hálózatok, kognitív rádiós hálózatok, call-centerek főbb működési jellemzőinek a meghatározása analitikus, numerikus és szoftvercsomagokkal támogatott módszerekkel.
Komplex rendszerek modellezése
A sok részecskét/elemet tartalmazó rendszerek tulajdonságait nem lehet analitikus úton jellemezni ezért a statisztikus fizika eszközrendszerét kell alkalmazni. A természeti, technikai és társadalmi környezetünkben rengeteg komplex hálózatokon alapuló rendszer található (pl.: szociális-, közlekedési-, számítógépes-, együttműködési-, anyagcsere-hálózatok). A megfigyelhető komplex hálózatok speciális tulajdonságokkal rendelkeznek: skálafüggetlenség, 'kisvilág' tulajdonság stb. Ezek szerkezetének modellezése, valamint a bennük lejátszódó folyamatok számítógépes szimulációja nagyon fontos és hasznos.
Terjedési folyamatok számítógépes szimulációja
Ebben a témában a számos tudományterületen visszaköszönő diffúziós folyamatok vizsgálatát végezzük elsősorban számítógépes szimuláció és analitikus számítások segítségével. A vizsgált folyamat lehet akár információterjedés egy szoociális hálózaton, egy új technológia elterjedése a társadalomban, de akár egy kézbesítésre váró információcsomag is egy számítógépes hálózaton. Munkánk során leggyakrabban a jelenségeket diszkrét időben modellezzük különböző hálózati topológiákon.
Ultrahang-CT fejlesztése
Különböző UHCT konfigurációkat tanulmányoztunk annak érdekében, hogy meghatározzuk a szükséges műszer (uC, NI PXI, FPGA vezérelt), algoritmus és szoftverkörnyezet egy folyadék közegben elhelyezett nagyszámú 3D elrendezésű adóvevőt tartalmazó UHCT fejlesztéséhez.
Elosztott meteorológiai mérő és előrejelző hálózat fejlesztése
Az időjárás előrejelzés rendszerint mérési adatokon, mint kezdeti feltételeken alapuló differenciál egyenletrendszerek numerikus megoldását jelenti, ahol az elemi számolások során csak az adott pontok környezetéből származó adatokra van szükség. Ez a mérőállomások mellet még költséges szuperszámítógépek fenntartását is igényli. Azonban, ha a mérőállomások képesek az egymás közötti kommunikáción alapuló adatcserére, akkor, együtt, mint egy szuperkomputer, képesek numerikus előrejelzési számolások futtatására is, mégpedig a lehető legmagasabb párhuzamosítással. Továbbá, ha a hálózat csomópontjainak (mérőállomások) a száma változik, akkor egy ilyen rendszer képes azt rugalmasan kezelni. Ezen DSN-PC rendszer számos más területen is alkalmazható, ahol térbeli hálózatban mért paraméterek alapján kell számításokat végezni.
e-Health és életvitelt támogató ambiens rendszerek
Kutatásunk célja az idős vagy beteg emberek mindennapi önálló tevékenységének segítése. A tárgyak internetén alapuló technikák felhasználásával. A rendszer három fő összetevője: az életvitelt segítő intelligens ambiens rendszer, a tevékenység és egészségi állapot monitorozó és felismerő rendszer és a személyi támogatást nyújtó (asszisztív) robot. Ez egy olyan komplex kisegítő rendszer, amely tanulási és adaptív magatartássalrendelkezik, ezért mesterséges neurális hálózatok használunk.
Intelligens beágyazott rendszerek tervezése és alkalmazások
Kifejlesztettünk egy hardver-szoftver együttes tervezését szolgáló keretet a beágyazott rendszerek gyors prototípus fejlesztéséhez újrakonfigurálható eszközök (FPGA) segítségével, amelyek képesek könnyen integrálni a különböző I/O eszközöket és különböző protokollokat használó érzékelőkkel ellátott interfészeket. Egyre nagyobb az elvárás, hogy ezek a rendszerek tanulási és adaptív magatartással rendelkezzenek, ezt pedig neurális hálózatok használatával lehet elérni. E kutatás célja, egy hardware leíró nyelven (HDL) definiált keret fejlesztése, amely lehetővé teszi speciális alkalmazások gyors fejlesztését, specifikus érzékelőkhöz igazított, HDL komponensek hozzáadásával. Ez a keret olcsó általános célú FPGA kártyák alkalmazásával megvalósítható, specifikus eszközök vagy interfészek tervezése nélkül. Alkalmazási lehetőségek: Intelligens számítógép perifériák, amelyek lehetővé teszik bármilyen hátrányban szenvedő emberek számára számítógép és kommunikációs eszközök használatát, illetve bármilyen tanulási és adaptív képességgel ellátott ipari vagy háztartási készülék. Az ilyen intelligens eszközök főbb alkalmazási területei: monitoring, domotika, automotive (autóelektronika), automatizálás, vagy bármilyen terület ahol a tendencia könnyen használható, beépített intelligenciával rendelkező eszközök alkalmazása.
Alacsony röppályájú LEO (Low Earth Orbit) műhold szélessávú kommunikációs szolgáltatásainak elemzése és modellezése
Műholdas hálózat architektúrák, rádiós csatorna mechanizmusok, QoS jellemzők (adatátviteli sebesség és késleltetés), kognitív rádiótechnikák, környezetvédelmi szabályozás (űrszemét, nemzetközi frekvenciahasználat), adatbiztonsági kockázatok.
A QUIC (Quick UDP Internet Connections) szállítási mechanizmus teljesítményének elemzése
TCP/UDP/QUIC összehasonlítás, torlódásvezérlési megoldások, kapcsolatfelépítés, csomagvesztés és helyreállítás módszerek, QoS megoldások, alkalmazott titkosítás jellemzése, adatvédelem és nyomkövetés képességek. HTTP/3 és QUIC együttes hatékonysága a tartalomtovábbító hálózatok (CDN – Content Delivery Networks) számára. QUIC és a Tárgyak Internete (IoT) az alacsony átviteli hálózatok esetén. Mobilhálózatok és QUIC együttműködési problémák modellezése. QUIC adoptálási folyamatok népszerű szolgálatások számára.
A szuperszámítógépek (HPC) és a párhuzamos erőforrás-használat elemzése
Rendkívül összetett problémák, szimulációk, Big Data elemzések gyors és hatékony végrehajtása. Párhuzamos számítási architektúrák és algoritmusok: elosztott és párhuzamos algoritmusok használata, heterogén rendszerek kezelése: CPU és GPU közös alkalmazása a feldolgozásban. GPU-kat és CPU-kat kombinálnak. Skálázhatóság és teljesítmény optimalizálás a HPC-n: hálózati késleltetés, szinkronizációs költségek, adatmegosztás, dinamikus terheléselosztási stratégiák, energiafogyasztás optimalizálás. Hibatűrési technikák párhuzamos rendszerekben, checkpointing és hibajavítás a hosszú ideig futó feladatok mentésére és helyreállítására. Szuperszámítógépek és felhőintegráció: erőforrások skálázása felhő- és szuperszámítógépes infrastruktúrák között. Hybrid HPC rendszerek kialakítási technikái.
Szenzorhálózatok (WSN - Wireless Sensor Networks) elemzése környezeti megfigyelés, ipari automatizálás, egészségügyi alkalmazások és intelligens városok kialakítása számára
Energiahatékonyság és szenzorcsomópont akkumulátorának optimalizálása: energiahatékonyság a kommunikációs protokollok, az adatgyűjtés és a hálózat megbízhatósága és teljesítménye optimalizálása céljából. Alvó üzemmódok és felébredési stratégiák elemzése az élettartam maximalizálása céljából. Adatkompresszió és aggregáció, decentralizált adatfeldolgozási technikák. WSN hálózat-megbízhatóság és hibakezelés: hibatűrés és önjavítás, redundancia és erőforrás-optimalizálás. WSN biztonság és adatvédelem: biztonságos kommunikációs protokollok, adatvédelem és anonimitás. WSN rendszerek skálázása és nagyméretű hálózatok, hierarchikus hálózat kialakítási technikák. Új kommunikációs technológiák és a WSN integrálása: 5G, B5G, 6G, mesh hálózatok technikák alkalmazása, modellezése.
Többutas kommunikációs technológiák hatékonyságelemzése
Napjainkban az internet kommunikációs környezete csupán egyetlen adat utat tesz lehetővé az adat továbbítás számára egy adott kommunikációs viszonyon belül. Az egyetlen adatútvonal-megközelítés még elfogadható azon rendszerek esetében, melyek csupán egyetlen hálózati interfésszel rendelkeznek vagy egyetlen „kimeneti ponttal” kapcsolódnak az internetre. Másfelől, a legtöbb napjainkban használt eszköz rendelkezik több gyárilag beépített hálózati interfésszel, mint például RJ-45-ös csatlakozóval a vezetékes hálózat számára, rádiófrekvenciás interfésszel, amely a vezeték nélküli Wi-Fi hálózati csatlakozást teszi lehetővé, valamint mobil telefon adatátvitel csatlakozó interfésszel (pl. 4G, 5G). Az egyetlen útvonalon alapuló kommunikációs technológia nem képes kihasználni az eszközök többinterfészes előnyeit. A kommunikációs teljesítmény (pl. adatátviteli teljesítmény) jelentősen növelhető lenne, ha a hálózati környezet egy adott kommunikációs viszonyon belül támogatná a több adatútvonal használatát.
Neurális hálózatok implementációja programozható logikai áramkörökkel
A kutatás célja az újrakonfigurálható eszközök alkalmazása mesterséges neurális hálózatok hardveres implementációjára. Az algoritmusok implementálása előzetesen magas szintű programozási nyelven történik (Matlab illetve C, C++). Ezt követően három lehetséges megvalósítási módszer közül lehet választani: hardverleíró nyelven (HDL), System Generator segítségével vagy magas szintű szintetizáló eszközök (HLS) alkalmazásával. Esettanulmányok: az implementált mesterséges neurális hálózatok alkalmazása a mintafelismerési feladatokban (tevékenység felismerés).