|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Při vývoji současných číslicových systémů, např. vestavěných systému a počítačového hardware, je nutné hledat postupy, jak zvýšit jejich spolehlivost. Jednou z možností je zvyšování efektivity a rychlosti verifikačních procesů, které se provádějí v raných fázích návrhu. V této dizertační práci se pozornost věnuje verifikačnímu přístupu s názvem funkční verifikace. Je identifikováno několik výzev a problému týkajících se efektivity a rychlosti funkční verifikace a ty jsou následně řešeny v cílech dizertační práce. První cíl se zaměřuje na redukci simulačního času v průběhu verifikace komplexních systémů. Důvodem je, že simulace inherentně paralelního hardwarového systému trvá velmi dlouho v porovnání s během v skutečném hardware. Je proto navrhnuta optimalizační technika, která umisťuje verifikovaný systém do FPGA akcelerátoru, zatím co část verifikačního prostředí stále běží v simulaci. Tímto přemístěním je možné výrazně zredukovat simulační režii. Druhý cíl se zabývá ručně připravovanými verifikačními prostředími, která představují výrazné omezení ve verifikační produktivitě. Tato režie však není nutná, protože většina verifikačních prostředí má velice podobnou strukturu, jelikož využívají komponenty standardních verifikačních metodik. Tyto komponenty se jen upravují s ohledem na verifikovaný systém. Proto druhá optimalizační technika analyzuje popis systému na vyšší úrovni abstrakce a automatizuje tvorbu verifikačních prostředí tím, že je automaticky generuje z tohoto vysoko-úrovňového popisu. Třetí cíl zkoumá, jak je možné docílit úplnost verifikace pomocí inteligentní automatizace. Úplnost verifikace se typicky měří pomocí různých metrik pokrytí a verifikace je ukončena, když je dosažena právě vysoká úroveň pokrytí. Proto je navržena třetí optimalizační technika, která řídí generování vstupů pro verifikovaný systém tak, aby tyto vstupy aktivovali současně co nejvíc bodů pokrytí a aby byla rychlost konvergence k maximálnímu pokrytí co nejvyšší. Jako hlavní optimalizační prostředek se používá genetický algoritmus, který je přizpůsoben pro funkční verifikaci a jeho parametry jsou vyladěny pro tuto doménu. Běží na pozadí verifikačního procesu, analyzuje dosažené pokrytí a na základě toho dynamicky upravuje omezující podmínky pro generátor vstupů. Tyto podmínky jsou reprezentovány pravděpodobnostmi, které určují výběr vhodných hodnot ze vstupní domény. Čtvrtý cíl diskutuje, zda je možné znovu použít vstupy z funkční verifikace pro účely regresního testování a optimalizovat je tak, aby byla rychlost testování co nejvyšší. Ve funkční verifikaci je totiž běžné, že vstupy jsou značně redundantní, jelikož jsou produkovány generátorem. Pro regresní testy ale tato redundance není potřebná a proto může být eliminována. Zároveň je ale nutné dbát na to, aby úroveň pokrytí dosáhnutá optimalizovanou sadou byla stejná, jako u té původní. Čtvrtá optimalizační technika toto reflektuje a opět používá genetický algoritmus jako optimalizační prostředek. Tentokrát ale není integrován do procesu verifikace, ale je použit až po její ukončení. Velmi rychle odstraňuje redundanci z původní sady vstupů a výsledná doba simulace je tak značně optimalizována.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Dvořák, Václav (advisor)
Tato práce se zabývá klasifikací paketů v počítačových sítích. Klasifikace paketů je klíčovou úlohou mnoha síťových zařízení, především paketových filtrů - firewallů. Práce se tedy týká oblasti počítačové bezpečnosti. Práce je zaměřena na vysokorychlostní sítě s přenosovou rychlostí 100 Gb/s a více. V těchto případech nelze použít pro klasifikaci obecné procesory, které svým výkonem zdaleka nevyhovují požadavkům na rychlost. Proto se využívají specializované technické prostředky, především obvody ASIC a FPGA. Neméně důležitý je také samotný algoritmus klasifikace. Existuje mnoho algoritmů klasifikace paketů předpokládajících hardwarovou implementaci, přesto však tyto přístupy nejsou připraveny pro velmi rychlé sítě. Dizertační práce se proto zabývá návrhem nových algoritmů klasifikace paketů se zaměřením na vysokorychlostní implementaci ve specializovaném hardware. Je navržen algoritmus, který dělí problém klasifikace na jednodušší podproblémy. Prvním krokem je operace vyhledání nejdelšího shodného prefixu, používaná také při směrování paketů v IP sítích. Tato práce předpokládá využití některého existujícího přístupu, neboť již byly prezentovány algoritmy s dostatečnou rychlostí. Následujícím krokem je mapování nalezených prefixů na číslo pravidla. V této části práce přináší vylepšení využitím na míru vytvořené hashovací funkce. Díky použití hashovací funkce lze mapování provést v konstantním čase a využít při tom pouze jednu paměť s úzkým datovým rozhraním. Rychlost tohoto algoritmu lze určit analyticky a nezávisí na počtu pravidel ani na charakteru síťového provozu. S využitím dostupných součástek lze dosáhnout propustnosti 266 milionů paketů za sekundu. Následující tři algoritmy uvedené v této práci snižují paměťové nároky prvního algoritmu, aniž by ovlivňovaly rychlost. Druhý algoritmus snižuje velikost paměti o 11 % až 96 % v závislosti na sadě pravidel. Nevýhodu nízké stability odstraňuje třetí algoritmus, který v porovnání s prvním zmenšuje paměťové nároky o 31 % až 84 %. Čtvrtý algoritmus kombinuje třetí algoritmus se starším přístupem a díky využití několika technik zmenšuje paměťové nároky o 73 % až 99 %.
|
|
Relational Verification of Programs with Integer Data
Konečný, Filip ; Bouajjani, Ahmed (referee) ; Jančar, Petr (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Tato práce představuje nové metody pro verifikaci programů pracujících s neomezenými celočíslenými proměnnými, konkrétně metody pro analýzu dosažitelnosti a~konečnosti. Většina těchto metod je založena na akceleračních technikách, které počítají tranzitivní uzávěry cyklů programu. V práci je nejprve představen algoritmus pro akceleraci několika tříd celočíselných relací. Tento algoritmus je až o čtyři řády rychlejší než existující techniky. Z teoretického hlediska práce dokazuje, že uvažované třídy relací jsou periodické a~poskytuje tudíž jednotné řešení prolému akcelerace. Práce dále představuje semi-algoritmus pro analýzu dosažitelnosti celočíselných programů, který sleduje relace mezi proměnnými programu a~aplikuje akcelerační techniky za účelem modulárního výpočtu souhrnů procedur. Dále je v práci navržen alternativní algoritmus pro analýzu dosažitelnosti, který integruje predikátovou abstrakci s accelerací s cílem zvýšit pravděpodobnost konvergence výpočtu. Provedené experimenty ukazují, že oba algoritmy lze úspěšně aplikovat k verifikaci programů, na kterých předchozí metody selhávaly. Práce se rovněž zabývá problémem konečnosti běhu programů a~dokazuje, že tento problém je rozhodnutelný pro několik tříd celočíselných relací. Pro některé z těchto tříd relací je v práci navržen algoritmus, který v polynomiálním čase vypočítá množinu všech konfigurací programu, z nichž existuje nekonečný běh. Tento algoritmus je integrován do metody, která analyzuje konečnost běhů celočíselných programů. Efektivnost této metody je demonstrována na několika netriviálních celočíselných programech.
|
|
Acceleration Methods for Evolutionary Design of Digital Circuits
Vašíček, Zdeněk ; Miller, Julian (referee) ; Zelinka,, Ivan (referee) ; Sekanina, Lukáš (advisor)
Ačkoliv můžeme v literatuře nalézt řadu příkladů prezentujících evoluční návrh jakožto zajímavou a slibnou alternativu k tradičním návrhovým technikám používaným v oblasti číslicových obvodů, praktické nasazení je často problematické zejména v důsledku tzv. problému škálovatelnosti, který se projevuje např. tak, že evoluční algoritmus je schopen poskytovat uspokojivé výsledky pouze pro malé instance řešeného problému. Vážný problém představuje tzv. problém škálovatelnosti evaluace fitness funkce, který je markantní zejména v oblasti syntézy kombinačních obvodů, kde doba potřebná pro ohodnocení kandidátního řešení typicky roste exponenciálně se zvyšujícím se počtem primárních vstupů. Tato disertační práce se zabývá návrhem několika metod umožňujících redukovat problem škálovatelnosti evaluace v oblasti evolučního návrhu a optimalizace číslicových systémů. Cílem je pomocí několika případových studií ukázat, že s využitím vhodných akceleračních technik jsou evoluční techniky schopny automaticky navrhovat inovativní/kompetitivní řešení praktických problémů. Aby bylo možné redukovat problém škálovatelnosti v oblasti evolučního návrhu číslicových filtrů, byl navržen doménově specifický akcelerátor na bázi FPGA. Tato problematika reprezentuje případ, kdy je nutné ohodnotit velké množství trénovacích dat a současně provést mnoho generací. Pomocí navrženého akcelerátoru se podařilo objevit efektivní implementace různých nelineárních obrazových filtrů. S využitím evolučně navržených filtrů byl vytvořen robustní nelineární filtr implusního šumu, který je chráněn užitným vzorem. Navržený filtr vykazuje v porovnání s konvenčními řešeními vysokou kvalitu filtrace a nízkou implementační cenu. Spojením evolučního návrhu a technik známých z oblasti formální verifikace se podařilo vytvořit systém umožňující výrazně redukovat problém škálovatelnosti evoluční syntézy kombinačních obvodů na úrovni hradel. Navržená metoda dovoluje produkovat komplexní a přesto kvalitní řešení, která jsou schopna konkurovat komerčním nástrojům pro logickou syntézu. Navržený algoritmus byl experimentálně ověřen na sadě několika benchmarkových obvodů včetně tzv. obtížně syntetizovatelných obvodů, kde dosahoval v průměru o 25% lepších výsledků než dostupné akademické i komerční nástroje. Poslední doménou, kterou se práce zabývá, je akcelerace evolučního návrhu lineárních systémů. Na příkladu evolučního návrhu násobiček s vícenásobnými konstantními koeficienty bylo ukázáno, že čas potřebný k evaluaci kandidátního řešení lze výrazně redukovat (defacto na ohodocení jediného testovacího vektoru), je-li brán v potaz charakter řešeného problému (v tomto případě linearita).
|
|
Query-by-Example Spoken Term Detection
Fapšo, Michal ; Matoušek, Jindřich (referee) ; Metze, Florian (referee) ; Černocký, Jan (advisor)
Tato práce se zabývá vyhledáváním výrazů v řeči pomocí mluvených příkladů (QbE STD). Výrazy jsou zadávány v mluvené podobě a jsou vyhledány v množině řečových nahrávek, výstupem vyhledávání je seznam detekcí s jejich skóre a časováním. V práci popisujeme, analyzujeme a srovnáváme tři různé přístupy ke QbE STD v jazykově závislých a jazykově nezávislých podmínkách, s jedním a pěti příklady na dotaz. Pro naše experimenty jsme použili česká, maďarská, anglická a arabská (levantská) data, a pro každý z těchto jazyků jsme natrénovali 3-stavový fonémový rozpoznávač. To nám dalo 16 možných kombinací jazyka pro vyhodnocení a jazyka na kterém byl natrénovaný rozpoznávač. Čtyři kombinace byly tedy závislé na jazyce (language-dependent) a 12 bylo jazykově nezávislých (language-independent). Všechny QbE systémy byly vyhodnoceny na stejných datech a stejných fonémových posteriorních příznacích, pomocí metrik: nesdružené Figure-of-Merit (non pooled FOM) a námi navrhnuté nesdružené Figure-of-Merit se simulací normalizace přes promluvy (utterrance-normalized non-pooled Figure-of-Merit). Ty nám poskytly relevantní údaje pro porovnání těchto QbE přístupů a pro získání lepšího vhledu do jejich chování. QbE přístupy použité v této práci jsou: sekvenční statistické modelování (GMM/HMM), srovnávání vzorů v příznacích (DTW) a srovnávání grafů hypotéz (WFST). Abychom porovnali výsledky QbE přístupů s běžnými STD systémy vyhledávajícími textové výrazy, vyhodnotili jsme jazykově závislé konfigurace také s akustickým detektorem klíčových slov (AKWS) a systémem pro vyhledávání fonémových řetězců v grafech hypotéz (WFSTlat). Jádrem této práce je vývoj, analýza a zlepšení systému WFST QbE STD, který po zlepšení dosahuje podobných výsledků jako DTW systém v jazykově závislých podmínkách.
|
|
Security of Biometric Systems
Lodrová, Dana ; Busch, Christoph (referee) ; Provazník, Ivo (referee) ; Drahanský, Martin (advisor)
Hlavním přínosem této práce jsou dva nové přístupy pro zvýšení bezpečnosti biometrických systémů založených na rozpoznávání podle otisků prstů. První přístup je z oblasti testování živosti a znemožňuje použití různých typů falešných otisků prstů a jiných metod oklamání senzoru v průběhu procesu snímání otisků. Tento patentovaný přístup je založen na změně barvy a šířky papilárních linií vlivem přitlačení prstu na skleněný podklad. Výsledná jednotka pro testování živosti může být integrována do optických senzorů. Druhý přístup je z oblasti standardizace a zvyšuje bezpečnost a interoperabilitu procesů extrakce markantů a porovnání. Pro tyto účely jsem vytvořila metodologii, která stanovuje míry sémantické shody pro extraktory markantů otisků prstů. Markanty nalezené testovanými extraktory jsou porovnávány oproti Ground-Truth markantům získaným pomocí shlukování dat poskytnutých daktyloskopickými experty. Tato navrhovaná metodologie je zahrnuta v navrhovaném dodatku k normě ISO/IEC 29109-2 (Amd. 2 WD4).
|
|
Methods for class prediction with high-dimensional gene expression data
Šilhavá, Jana ; Matula, Petr (referee) ; Železný, Filip (referee) ; Smrž, Pavel (advisor)
Dizertační práce se zabývá predikcí vysokodimenzionálních dat genových expresí. Množství dostupných genomických dat významně vzrostlo v průběhu posledního desetiletí. Kombinování dat genových expresí s dalšími daty nachází uplatnění v mnoha oblastech. Například v klinickém řízení rakoviny (clinical cancer management) může přispět k přesnějšímu určení prognózy nemocí. Hlavní část této dizertační práce je zaměřena na kombinování dat genových expresí a klinických dat. Používáme logistické regresní modely vytvořené prostřednictvím různých regularizačních technik. Generalizované lineární modely umožňují kombinování modelů s různou strukturou dat. V dizertační práci je ukázáno, že kombinování modelu dat genových expresí a klinických dat může vést ke zpřesnění výsledku predikce oproti vytvoření modelu pouze z dat genových expresí nebo klinických dat. Navrhované postupy přitom nejsou výpočetně náročné. Testování je provedeno nejprve se simulovanými datovými sadami v různých nastaveních a následně s~reálnými srovnávacími daty. Také se zde zabýváme určením přídavné hodnoty microarray dat. Dizertační práce obsahuje porovnání příznaků vybraných pomocí klasifikátoru genových expresí na pěti různých sadách dat týkajících se rakoviny prsu. Navrhujeme také postup výběru příznaků, který kombinuje data genových expresí a znalosti z genových ontologií.
|
|
Právní a zdravotně sociální aspekty činnosti OSPOD jako ustanovených opatrovníků v zámu nezletilých dětí
BORSKÁ, Jana
The Czech Republic as a signatory of the Convention on the Rights of the Child has vested the practice of state administration in the field of care for minor children to municipalities with extended powers, where the protection of the rights and legitimate interests of minor children is safeguarded by state authorities of social and legal protection of children (ASLPC hereinafter). These authorities are incorporated to the extent laid down by the Act on Social and Legal Protection of Children (Act No 359/1999 Coll., as amended). The position and roles of ASLPC and their competence and jurisdiction are also regulated by the same act. The position of workers of these authorities and its legal embodiment is equally important. Regarding professionality, there are high demands on these workers. In the Czech Republic, significant changes in legislature have been made over the past three years. These amendments have led to the strengthening of the rights of minor children and to the establishing of new tools for their protection. In connection with the adoption of new substantive regulation of family law, which is now exhaustively dealt with by the Act No 89/2012 Coll., the Civil Code, new procedural rules have been established regarding protection of rights of minor children. Such procedural legislation includes (apart from the long-existent Act No. 99/1963, the Code of Civil Procedure) the Act No 292/2013 Coll., on Special Civil Proceedings. The decision-making regarding minor children has been vested mainly by the state into the competence of courts. The courts appoint the locally relevant ASLPC as a guardian who then represents the interests of minor children. The purpose, interwoven with and derived from the first one, was to explore the opinions of selected social workers of ASLPC and of district court judges regarding the defined problems occurring during the work of ASLPCs and courts while protecting the interests of minor children. These particularly include: the use of the tool of precautionary measure; problems of different territorial jurisdiction of courts and ASLPCs; processing of complaints regarding bias in various phases of the proceedings; professional training of workers of ASLPC It is evident from the proposals of both judges and ASLPC workers that it is necessary to unify territorial jurisdiction. The courts are suggesting the priority criterion of the address where the child mainly resides. ASLPC workers suggest the official permanent residence as the prime criterion. Bias causes problems in all phases of proceedings. It is obvious that courts take differing approaches towards the solution of this problem (some courts solve the problem of bias complaints filed by the parties while other courts do not) and for ASLPC workers it is difficult to assess how to act when such complaint is raised against them. The training of ASLPC workers - workers are obliged to educate themselves and their employer is obliged to finance such training. Not all ASLPCs are able to provide training in the required extent - due to financial reasons (the average costs of education of one employee pose from 9,169 to 13,400 CZK annually and they cover approximately 6 days of training). The heavy work-load caused by insufficient numbers of ASLPC employees prevents them from completing such compulsory training. As part of the examination of the "participation of a collision guardian in court proceedings" it has been found out that irregular participation of the worker in the proceedings (absence from participation in appeals proceedings); incomplete reports (directed to courts) from surveys in families. Based on comprehensive examination of the problems of territorial jurisdiction, it was recommended that requests are independently recorded and financial compensation is provided for ASLPCs who are requested to represent minors in front of courts, to draft proposals for precautionary measures.
|
|
Measuring phonological awareness – blend phoneme test in the beginning of schooling: an comparison of classical test theory and item response theory
Gorčíková, M. ; Šafr, Jiří
The main purpose of this paper is to show dis/advantages of two approaches classical test theory (CTT) and item response theory (IRT) to assess the level of diagnostic tools for evaluating phonemic awareness among first-grade students using longitudinal survey of children during the first grade of primary school (25 schools in Prague and Central Bohemia, 439 pupils). Phonemic awareness (FA) was measured by the task blend phonemes into syllables and words. The advantage of IRT compared to CTT is primarily a concept of independence of the test items. The probability of a response is dependent on the level of latent ability and characteristics of items. So if we know the characteristic of items parameter (difficulty) it could be estimated from the pupil´s responses the level of language skill for diagnostics. The results showed the need for blend phoneme test modifications (in particular for the end of the first grade) so as to adequately measure the high growth of FA ability levels during the first grade.
|
|
The risks of suicidal behavior among adolescents:diagnostic, interventional and preventive option
Nekolná, Hana ; Kebza, Vladimír (advisor) ; Loneková, Katarína (referee)
The diploma thesis "Risks of suicidal behavior among adolescents: Diagnostic, intervention and preventive options" deals with suicidality and suicidal behavior among adolescents in the Czech Republic. The theoretical part of the thesis describes the basic terms of this topic, various approaches and understanding of this issue in the past and in the present. This work also deals with the forms, methods and motives of suicidal behavior. Furthermore it describes the age of adolescence as an independent evolutionary period in the life of man and analyses the risks of this life era. The theoretical part also contains a description of the epidemiology of this phenomenon and possible diagnostic, therapeutic and preventive approaches to suicidal behavior. The empirical part of this thesis describes the research in which the goal was to determine the connection of the increase of suicidal risk and the basic dimension of the personality (using the Freiburg's Personality Inventory), social support (by the Perceived Social Support Scale) and life engagement (through the Life Engagement Test). The research sample contained 99 respondents from the last years of one of Prague's grammar school and two of Prague's vocational schools. The results of this research confirmed the connection between a lowered suicidal...
|
guest ::
