Projekty i Badania Naukowe

Projekty i Badania Naukowe

Aktualna Strategia Rozwoju Wydziału Informatyki zakłada dalsze zwiększenie aktywności badawczo-naukowej, jako jeden z podstawowych priorytetów rozwoju. Na bazie dotychczasowych osiągnięć, przyznanej wydziałowi kategorii A w procesie parametryzacji jednostek naukowych w 2013 r., realizacja strategii dalszego rozwoju w tym zakresie jest w sposób ciągły doskonalona. Prowadzenie badań naukowych na najwyższym poziomie, współpraca z przemysłem i efektywne pozyskiwanie środków na finansowanie projektów badawczych jest wpisane w działanie wszystkich pracowników naukowo-dydaktycznych prowadzących zajęcia ze studentami na kierunku Informatyka.

Ogólny opis głównych kierunków prowadzonych badań, w podziale tematycznym jest przedstawiony poniżej. Obszerniejszy opis kierunków, z wyodrębnieniem poszczególnych tematów wiodących, stanowi treść załącznika "Szczegółowe omówienie kierunków badań".

Kierunek I. Inżynieria Oprogramowania i Baz Danych

Prace badawcze w tym zakresie należą do portfolio uczeni od ponad 15 lat. Osiągnięcia pracowników uczelni w tej tematyce w formie; publikacji prezentujących wyniki prac badawczych, aktywny udział w międzynarodowych konferencjach poświęconych tej tematyce oraz liczba wysoko wyspecjalizowanych absolwentów studiów II i III stopnia, stanowią bardzo istotny wkład w światowy rozwój tej gałęzi Informatyki.

Zakres jedynie wybranych prace badawczo-naukowych to:

1. Optymalizacja obiektowych języków zapytań,
2. Przetwarzanie transakcji w procesach pracy,
3. Opracowanie i zaimplementowanie koncepcji indeksowania heterogenicznych i rozproszonych zbiorów danych,
4. Rozszerzenie języka Java o własności języka zapytań,
5. Rozszerzenie prototypu systemu ODRA o deklaracyjny workflow,
6. Rozszerzenie systemów typu workflows and zadania wykonywane przez tzw crowd-sourcing.

Kierunek II. Metody sztucznej inteligencji i jej zastosowań

Badania w zakresie sztucznej inteligencji należą do polskiej specjalności w skali światowej. Ciągłe zainteresowanie jak i duże osiągnięcia pracowników uczelni w tym zakresie podsumowuje lista wybranych zagadnień naukowych:

1. Regułowe systemy wspomagania decyzji z wykorzystaniem skierowanych liczb rozmytych i meta zbiorów,
2. Automatyczna ekstrakcja słów kluczowych z dokumentów WWW,
3. Zastosowanie wiedzy dziedzinowej i TRSM (Tolerance Rough Set Model) do semantycznego wyszukiwania dokumentów.

Kierunek III. Badania w obszarze programowania równoległego i sieciowego

Algorytmy nazywane równoległymi. Doświadczenia pokazują, że są one trudniejsze w implementacji niż tradycyjne sekwencyjne, ponieważ współbieżność wprowadza dodatkowe możliwości popełnienia różnych typów błędu. Dziedzina ta prężnie rozwija się w świecie a udział prac prowadzonych w uczelni w zakresie wymienionym poniżej, jest znaczący dla jej rozwoju.

1. Rozwój sieci społecznych przy wykorzystaniu technologii WebServices,
2. Rozwój rozproszonej platformy i warstwy pośredniczącej P2P,
3. Opracowanie i analiza projektu systemu reputacyjnego dla autorów Wikipedii,
4. Oprogramowanie algorytmów detekcji anomalii i intruzów,
5. Energooszczędne protokoły i algorytmy zarządzania sieciami sensorowymi.

Kierunek IV. Multimedia

Badania w obszarze przetwarzania, rozpoznawania obrazów, dźwięku i jego syntezy oraz animacji 3D stanowią istotny segment działalności wydziału. Wybrane tematy prac to:

1. Budowa modelu języka polskiego, 
2. Etykietowanie plików dźwiękowych pod kątem zawartości materiału muzycznego,
3. Identyfikacja dźwięków składowych w środowisku wielobrzmieniowym,
4. Identyfikacja instrumentów muzycznych w nagraniach polifonicznych,
5. Barwa i światło w obrazie, wykorzystanie technik raytracingu opartego na GPU oraz CUDA równoległej architekturze obliczeniowej do szybkiego procesu foto-realistycznego renderingu stereoskopowego.

Kierunek V. Języki Programowania

Języki programowania to podstawa Informatyki, jednak nowe aplikacje wymagają często ciągłych prac nad tym tematem. Prace badawcze w uczelni dotyczą:
1. Analiza, budowa, zastosowanie nowych środowisk i technik programowania,
2. Analiza możliwości budowy i zastosowania dziedzinowo zorientowanego języka programowania (DSL) w tworzeniu aplikacji typu "business mashup".

Kierunek VI. E-learning

Potrzeba rozwoju elektronicznych metod nauczania i systematyczna rozbudowa istniejącego w Uczelni systemu Edu wymaga tworzenia wydajnych metod nauczania i kontroli procesów edukacyjnych, postępów w przyswajaniu wiedzy przez studentów. Potrzeby te stanowią źródło inspiracji dla tych rozważań.

1. Tworzenie dynamicznych ścieżek uczenia z wykorzystaniem teorii COLT,
2. Badanie wpływu elementów audiowizualnych, wykorzystywanych w zasobach e-nauczania, na jakość procesów w e-kursach.

Kierunek VII. Informatyka Społeczna

Informatyka Społeczna (ang. Social Informatics, zwana także Social Computing lub Web Science) jest nową dziedziną informatyki, która zajmuje się realizacją celów społecznych oraz stosowaniem pojęć społecznych w systemach informacyjnych, a także analizą zjawisk społecznych w oparciu o dane z wirtualnych społeczności. Tematyka jest badana w uczelni od 2009 roku w zakresie:

1. Badania nad zarządzaniem zaufania użytkowników sieci,
2. Modele reputacji do projektowania i doskonalenia systemów rekomendacyjnych oraz aukcji Internetowych i innych systemów e-commerce, 
3. Badania nad wspomaganiem oceny wiarygodności treści na WWW.

Kierunek VIII. Akwizycja ruchu, emocji, mimiki twarzy

Poniżej wymienione kierunki badań są realizowane w Centrum badawczo-rozwojowym w Bytomiu. Badania w zakresie analizy ruchu postaci ludzkich jak i akwizycji ruchu są w centrum zainteresowania wielu ośrodków na świecie. Podobnie, interdyscyplinarne prace z pogranicza informatyki i psychologii dotyczące możliwości zastosowania metod wizji komputerowej w obszarze rozpoznawania emocji na bazie mikro ekspresji twarzy.

Wybrane tematy badań:

1. Wielomodalna akwizycja ruchu postaci ludzkiej w systemie Vicon,
2. Analiza mikro ekspresji w kontekście ujawniania emocji człowieka, 
3. Identyfikacja zachowań osób oraz detekcji sytuacji niebezpiecznych,
4. Rekonstrukcji sceny 3D na podstawie sekwencji wideo.

Kierunek IX. Algorytmika Inteligentna i Robotyka Behawioralna

Główne tematy badawcze to:

1. Robotyka behawioralna dla planowania i nawigacji robotów mobilnych,
2. Inżynieria wiedzy.

Kierunek X. Obliczenia Rozproszone

Rozwój metodologii obliczeń rozproszonych z nowymi wzorcami synchronizacji i komunikacji w programach to ważny sektor prac badawczych. Dla rozwijającej się stale bazy sprzętowej systemów komputerowych potrzebne są nowe metody programowe i algorytmiczne, które pozwolą na pełniejsze wykorzystanie potencjału tkwiącego w nowoczesnych systemach z procesorami wielordzeniowymi. Główne tematy badawcze to:

1. Nowe metody strukturalizacji programów rozproszonych, 
2. Nowy paradygmat synchronizacji w programach.

Przedstawione kierunki badań, wskazują na szerokie spektrum zaintersowań badawczych kadry Wydziału. Wiele z kierunków koncentracji prac naukowych wymaga, oprócz dedykowanej kadry, zaawansowanego technologicznie hardwearu jak i oprogramowania.

INFRASTRUKTURA DYDAKTYCZNA

Kierownictwo Uczelni zabiega o eliminację wszelkiego rodzaju braków sprzętowych w celu zapewnienia równych szans kadrze Wydziału w konkurowaniu z innymi jednostkami. Zasoby sprzętowe są często zakupywane w ramach wyposażenie dla realizacji projektów badawczych, ale również, te mniej specjalistyczne, finansowane z dotacji na utrzymanie bazy badawczej oraz ze środków własnych uczelni.

Poniżej, to jedynie spis laboratorium badawczych zaś szczegółowy opis wyposażenia bazy badawczej jednostki z uwzględnieniem specjalistycznego sprzętu oraz laboratoriów, został przedstawiony w załączniku "Szczegółowy opis wyposażenia w sprzęt informatyczny".

1. KATEDRA SIECI KOMPUTEROWYCH

Laboratorium serwerowe i Laboratorium Sieci Urządzeń Mobilnych

2. KATEDRA MULIMEDIÓW

Pracownia Multimediów i Technik Przetwarzania Obrazu, Laboratorium Realizacji Dźwięku, Laboratorium Inżynierii Dźwięku, Laboratorium Animacji i Grafiki 3D i Laboratorium Programowania Gier Komputerowych.

3. KATEDRA BAZ DANYCH

Laboratorium E-learningowe i Laboratorium Baz Danych.

4. KATEDRA OBLICZEŃ RÓWNOLEGŁYCH

Laboratorium Programowania Równoległego

5. KATEDRA ALGORYTMIKI INTELIGENTNEJ I ROBOTYKI BEHAWIORALNEJ

Laboratorium robotyki behawioralnej

6. CENTRUM BADAWCZO-ROZWOJOWE POLSKO-JAPOŃSKIEJ AKADEMII TECHNIK KOMPUTEROWYCH

Istotnym elementem sprzętowego wyposażenia Wydziału są laboratoria w Centrum Badawczo-Rozwojowym PJATK w Bytomiu. Są to:

  • Laboratorium Obrazowania Wielospektralnego;
  • Wielomodalne Laboratorium Ruchu; 
  • Laboratorium Mikroekspresji;
  • Laboratorium Wizyjnej Analizy Ruchu;
  • Laboratorium Komputerowego Modelowania Twarzy; 
  • Laboratorium Dynamiki i Wielomodalnej Interakcji.

W latach 2010-2014 Uczelnia otrzymała od MNiSW w ramach dotacji na finansowanie podstawowej działalności statutowej, na finansowanie badań własnych oraz na rozwój młodych naukowców kwotę 3 574 939 PLN. Zgodnie z decyzją Rektora PJATK powołano Biuro ds. Rozwoju Projektów Rozwojowych uczelni, które inicjuje, wspiera i rozlicza projekty realizowane w PJATK. Źródłem finansowania ww. projektów są przede wszystkim krajowe środki publiczne będące w dyspozycji NCiBR, NCN, OPI i samego MNiSW oraz europejskie środki publiczne (przede wszystkim pochodzące z EFS). Ponadto wsparcie pozyskiwane jest z funduszy norweskich, szwajcarskich i EOG oraz innych źródeł zewnętrznych. Projekty o charakterze badawczym zostały wskazane w załączniku "Wykaz realizowanych projektów badawczych", a na ich realizację przekazano Uczelni 36 348 795 PLN.

Badania naukowe mają bardzo korzystny wpływ na proces kształcenia. Studenci mogą w nich uczestniczyć poprzez pisanie pracy dyplomowej w temacie badawczym prowadzonym przez promotora. Dzięki temu jest możliwość uksztaltowania zainteresowań studenta, które potem mogą być kontynuowane na studiach trzeciego stopnia. Studenci uczestniczą w seminariach naukowo-badawczych, wygłaszają referaty na konferencjach. Środki pozyskane w ramach projektów badawczych naszej kadry istotnie wpływają na proces kształcenia jak i na zwiększenie kwalifikacji nauczycieli akademickich. Należy tu wymienić kilka aspektów:

1. Możliwość pracy na nowoczesnym sprzęcie i oprogramowaniu zakupionym w ramach projektu;

2. Finansowanie modyfikacji przedmiotów zgodnie z aktualnymi trendami, przy współpracy doświadczonego metodyka;

3. Finansowanie kursów doszkalających i wprowadzenie do programu studiów przedmiotów dodatkowych, które pozwalają studentowi na lepszy start na rynku pracy oraz kursów wyrównawczych przygotowujących do studiów;

4. Organizowanie kursów i szkoleń dla nauczycieli akademickich z nowoczesnych metod kształcenia w zakresie: nauczania metodą project oriented learning, rapid learning, kształcenia modułowego, action learning;

5. Możliwość udziału kadry w warsztatach z autoprezentacji, na których rozwijane są kompetencje z zakresu skutecznej komunikacji z studentami, mobilizowania i motywowania grupy słuchaczy, absorbowania uwagi, radzenia sobie z trudnymi słuchaczami;

6. Wizyty studyjne w międzynarodowych jednostkach naukowo–badawczych dla nauczycieli akademickich, podczas których zapoznają się z nowoczesnymi metodami kształcenia interdyscyplinarnego w zakresie łączenia informatyki z innymi dziedzinami nauki.