|
Analysis and Testing of Concurrent Programs
Letko, Zdeněk ; Lourenco, Joao (oponent) ; Sekanina, Lukáš (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
The thesis starts by providing a taxonomy of concurrency-related errors and an overview of their dynamic detection. Then, concurrency coverage metrics which measure how well the synchronisation and concurrency-related behaviour of tested programs has been examined are proposed together with a~methodology for deriving such metrics. The proposed metrics are especially suitable for saturation-based and search-based testing. Next, a novel coverage-based noise injection techniques that maximise the number of interleavings witnessed during testing are proposed. A comparison of various existing noise injection heuristics and the newly proposed heuristics on a set of benchmarks is provided, showing that the proposed techniques win over the existing ones in some cases. Finally, a novel use of stochastic optimisation algorithms in the area of concurrency testing is proposed in the form of their application for finding suitable combinations of values of the many parameters of tests and the noise injection techniques. The approach has been implemented in a prototype way and tested on a set of benchmark programs, showing its potential to significantly improve the testing process.
|
|
Grammars with Restricted Derivation Trees
Koutný, Jiří ; Janoušek, Jan (oponent) ; Vojnar, Tomáš (oponent) ; Meduna, Alexandr (vedoucí práce)
This doctoral thesis studies theoretical properties of grammars with restricted derivation trees. After presenting the state of the art concerning this investigation area, the research is focused on the three main kinds of the restrictions placed upon the derivation trees. First, it introduces completely new investigation area represented by cut-based restriction and examines the generative power of the grammars restricted in this way. Second, it investigates several new properties of path-based restriction placed upon the derivation trees. Specifically, it studies the impact of erasing productions on the generative power of grammars with restricted path and introduces two corresponding normal forms. Then, it describes a new relation between grammars with restricted path and some pseudoknots. Next, it presents a counterargument to the generative power of grammars with controlled path that has been considered as well-known so far. Finally, it introduces a generalization of path-based restriction to not just one but several paths. The model generalized in this way is studied, namely its pumping, closure, and parsing properties.
|
|
Metodika aplikace testu obvodu založená na identifikaci testovatelných bloků
Herrman, Tomáš ; Plíva, Zdeněk (oponent) ; Racek, Stanislav (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá analýzou číslicových obvodů popsaných na úrovni meziregistrových přenosů. Je v ní zahrnuta pouze problematika související s testovatelností obvodových datových cest, řadičem ovládajícím tok dat těmito cestami se nezabývá. Stěžejní částí práce je návrh konceptu testovatelného bloku (TB), pomocí něhož se obvod rozdělí na části, jež jsou plně testovatelné přes jejich vstupy a výstupy, přes takzvané hraniční registry bloku nebo primární vstupy/výstupy. Přínosem nové metodiky je také redukce počtu registrů v řetězci scan, do něhož jsou zařazeny pouze hraniční registry. Segmentací obvodu dosáhneme také zjednodušení generování testu rozdělením tohoto problému na více menších částí. Navržená metodika pro identifikaci TB v číslicovém obvodu využívá dvou vybraných evolučních algoritmů operujících na formálním modelu obvodu na úrovni RT.
|
|
On-line Data Analysis Based on Visual Codebooks
Beran, Vítězslav ; Honec, Jozef (oponent) ; Sojka, Eduard (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
This work introduces the new adaptable method for on-line video searching in real-time based on visual codebook. The new method addresses the high computational efficiency and retrieval performance when used on on-line data. The method originates in procedures utilized by static visual codebook techniques. These standard procedures are modified to be able to adapt to changing data. The procedures, that improve the new method adaptability, are dynamic inverse document frequency, adaptable visual codebook and flowing inverted index. The developed adaptable method was evaluated and the presented results show how the adaptable method outperforms the static approaches when evaluating on the video searching tasks. The new adaptable method is based on introduced flowing window concept that defines the ways of selection of data, both for system adaptation and for processing. Together with the concept, the mathematical background is defined to find the best configuration when applying the concept to some new method. The practical application of the adaptable method is particularly in the video processing systems where significant changes of the data domain, unknown in advance, is expected. The method is applicable in embedded systems monitoring and analyzing the broadcasted TV on-line signals in real-time.
|
|
Extensions to Probabilistic Linear Discriminant Analysis for Speaker Recognition
Plchot, Oldřich ; Fousek, Petr (oponent) ; McCree,, Alan (oponent) ; Burget, Lukáš (vedoucí práce)
This thesis deals with probabilistic models for automatic speaker verification. In particular, the Probabilistic Linear Discriminant Analysis (PLDA) model, which models i--vector representation of speech utterances, is analyzed in detail. The thesis proposes extensions to the standard state-of-the-art PLDA model. The newly proposed Full Posterior Distribution PLDA models the uncertainty associated with the i--vector generation process. A new discriminative approach to training the speaker verification system based on the~PLDA model is also proposed. When comparing the original PLDA with the model extended by considering the i--vector uncertainty, results obtained with the extended model show up to 20% relative improvement on tests with short segments of speech. As the test segments get longer (more than one minute), the performance gain of the extended model is lower, but it is never worse than the baseline. Training data are, however, usually available in the form of segments which are sufficiently long and therefore, in such cases, there is no gain from using the extended model for training. Instead, the training can be performed with the original PLDA model and the extended model can be used if the task is to test on the short segments. The discriminative classifier is based on classifying pairs of i--vectors into two classes representing target and non-target trials. The functional form for obtaining the score for every i--vector pair is derived from the PLDA model and training is based on the logistic regression minimizing the cross-entropy error function between the correct labeling of all trials and the probabilistic labeling proposed by the system. The results obtained with discriminatively trained system are similar to those obtained with generative baseline, but the discriminative approach shows the ability to output better calibrated scores. This property leads to a better actual verification performance on an unseen evaluation set, which is an important feature for real use scenarios.
|
|
Security of Biometric Systems
Lodrová, Dana ; Busch, Christoph (oponent) ; Provazník, Ivo (oponent) ; Drahanský, Martin (vedoucí práce)
The main contributions of this thesis are two novel approaches for the increase of securing of biometric systems based on fingerprint recognition. The first approach is within the liveness detection and prevents the use of various fake fingers and other spoofing techniques during the capturing processes. This patented approach is based on a combination of change of papillary line color and width caused by pressing of a finger against glass plate. The resultant liveness detection unit can be integrated into an optical fingerprint sensor. The second approach is within standardization and it increases the security and interoperability of minutiae extraction and comparison process. For this purposes, I have created the methodology to determine semantic conformance rates of minutiae extractors. The minutiae extracted by the tested extractors are compared against Ground-Truth-Minutiae obtained by clustering of data provided by dactyloscopic/forensic experts. This proposed methodology is included in the ISO/IEC 29109-2 Amd. 2 WD4.
|
|
Metodologie pro návrh číslicových obvodů se zvýšenou spolehlivostí
Straka, Martin ; Gramatová, Elena (oponent) ; Racek, Stanislav (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce představuje alternativní metodiku k již existujícím technikám pro návrh číslicových systémů se zvýšenou spolehlivostí implementovaných do obvodů FPGA a doplňuje některé nové vlastnosti při realizaci a testování těchto systémů. Práce se opírá o využití částečné dynamické rekonfigurace obvodu FPGA při návrhu systémů odolných proti poruchám, kde může být částečná rekonfigurace využita jako mechanizmus pro opravu a zotavení systému po výskytu poruchy. Práce nejprve představuje obecné principy diagnostiky, testování a spolehlivosti číslicových systémů včetně stručného popisu programovatelných obvodů FPGA a jejich architektury. Dále pokračuje přehledem současných metod a technik při návrhu a implementaci systémů odolných proti poruchám do obvodů FPGA, kde jsou popsány zejména techniky z oblasti detekce a lokalizace poruch, opravy a posuzování kvality návrhu. Nejdůležitější částí práce je popis metodiky pro návrh, implementaci a testování systémů odolných proti poruchám, která byla vytvořena pro obvody FPGA, jejichž konfigurační paměť je založena na pamětech typu SRAM. Nejprve je prezentována technika pro vytváření a automatizované generování hlídacích obvodů pro číslicové systémy a komunikační protokoly v FPGA, následně je prezentovaná referenční architektura spolehlivého systému implementovaného do FPGA včetně několika odolných architektur využívajících principu částečné dynamické rekonfigurace jako mechanizmu opravy a zotavení po výskytu poruchy. Dále je popsán způsob řízení rekonfiguračního procesu a testovací platforma pro snadné testovaní a ověření kvality systémů odolných proti poruchám implementovaných dle navržené metodiky. V závěru jsou diskutovány experimentální výsledky a přínos práce.
|
|
Metodologie pro návrh číslicových obvodů se zvýšenou spolehlivostí
Straka, Martin ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Práce představuje alternativní metodiku k již existujícím technikám pro návrh číslicových systémů se zvýšenou spolehlivostí implementovaných do obvodů FPGA a doplňuje některé nové vlastnosti při realizaci a testování těchto systémů. Práce se opírá o využití částečné dynamické rekonfigurace obvodu FPGA při návrhu systémů odolných proti poruchám, kde může být částečná rekonfigurace využita jako mechanizmus pro opravu a zotavení systému po výskytu poruchy. Práce nejprve představuje obecné principy diagnostiky, testování a spolehlivosti číslicových systémů včetně stručného popisu programovatelných obvodů FPGA a jejich architektury. Dále pokračuje přehledem současných metod a technik při návrhu a implementaci systémů odolných proti poruchám do obvodů FPGA, kde jsou popsány zejména techniky z oblasti detekce a lokalizace poruch, opravy a posuzování kvality návrhu. Nejdůležitější částí práce je popis metodiky pro návrh, implementaci a testování systémů odolných proti poruchám, která byla vytvořena pro obvody FPGA, jejichž konfigurační paměť je založena na pamětech typu SRAM. Nejprve je prezentována technika pro vytváření a automatizované generování hlídacích obvodů pro číslicové systémy a komunikační protokoly v FPGA, následně je prezentovaná referenční architektura spolehlivého systému implementovaného do FPGA včetně několika odolných architektur využívajících principu částečné dynamické rekonfigurace jako mechanizmu opravy a zotavení po výskytu poruchy. Dále je popsán způsob řízení rekonfiguračního procesu a testovací platforma pro snadné testovaní a ověření kvality systémů odolných proti poruchám implementovaných dle navržené metodiky. V závěru jsou diskutovány experimentální výsledky a přínos práce.
|
|
Optimalizace sledování síťových toků
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Matoušek, Radomil (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá optimalizací sledování síťových toků. Sledování síťových toků spočívá ve sledování jejich stavu a je klíčovou úlohou pro řadu síťových aplikací. S každým příchodem paketu je nutné aktualizovat hodnoty stavu, což zahrnuje přístupy do paměti. Vzhledem k vysoké propustnosti linek a obrovskému množství souběžných toků hraje přístup do paměti kritickou roli ve výkonnosti stavového zpracování síťového provozu. Tento problém se řeší různými technikami. Tyto techniky ale ve výsledku vždy požadují, aby nejblíže zpracování provozu byla nasazena paměť s nízkou odezvou, cache toků, schopná vyřídit všechny přístupy. Cache toků má proto omezenou kapacitu a její efektivní správa má zásadní vliv na výkonnost a výsledky zpracování síťového provozu. Vzhledem ke specifikům síťového provozu nemusí být stávající správy vhodné pro správu cache toků. Disertační práce se proto zabývá automatizovaným vývojem správy cache na základě reálného provozu dané sítě. Automatizace vývoje správy cache toků je realizována pomocí genetického algoritmu. Genetický algoritmus vyvíjí nová řešení a hodnotí je simulací nad vzorkem provozu z různých sítí. Navržený postup je ověřen na vývoji správ pro dva problémy. Prvním problémem je vývoj správy, která bude vykazovat celkově nízký počet výpadků stavů z cache toků. Druhým problémem je vývoj správy, která bude vykazovat velmi nízký počet výpadků u velkých toků. Optimalizace zakódování správy a experimenty s parametry genetického algoritmu ukázují, že je možné nalézt správy cache toků, které jsou optimalizované pro specifika daného nasazení. Nově vyvinuté správy poskytují lepší výsledky než ostatní testované správy. Z hlediska snížení celkového počtu výpadků je vyvinuta správa, která snižuje počet výpadků na konkrétní datové sadě až o deset procent vůči nejlepší porovnávané správě. Z pohledu snížení počtu výpadků u velkých toků je dosaženo vyvinutou správou až dvojnásobného snížení výpadků. Většina velkých toků (více než 90%) nezaznamenala při použití vyvinuté správy dokonce ani jeden výpadek. Rovněž během záplav nových toků, které se v síťovém provozu vyskytují v souvislosti se skenováním sítí a útoky, se ukazují velmi dobré vlastnosti vyvinuté správy. V rámci práce je rovněž navrženo rozšíření správy o využití doplňkové informace ze záhlaví příchozích paketů. Výsledky ukazují, že kombinací této informace lze počet výpadků u správ dále snižovat.
|
|
Čerpadlo s difuzorem s použitím stochastických lopatek (oběžné kolo i difuzor)
Dobšáková, Lenka ; Melichar, Jan (oponent) ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Tato dizertační práce se zabývá studiem nerovnoměrné lopatkové mříže u odstředivých čerpadel. Vliv nerovnoměrné lopatkové mříže je zkoumána u oběžného i rozváděcího kola. Nerovnoměrné lopatkování kol čerpadla je v této práci zkoumáno z hlediska vlivu na účinnostní charakteristiku. Myšlenkou použití nerovnoměrného lopatkování je získání ploché účinnostní charakteristiky. Odstředivé čerpadlo by pak mohlo být používáno na větším rozsahu výkonů při dosažení dostatečně velké účinnosti. Práce je založena na experimentální měření a numerické simulaci nerovnoměrných hydraulických prvků čerpadla. Nerovnoměrné oběžné kolo a rozvaděč byli pro tento výzkum nově navrženy. Pro měření bylo v rámci této práce potřeba navrhnout a sestavit novou měřící trať malých ponorných čerpadel. Měřeny byly různé sestavy čerpadla s kombinacemi běžných návrhů hydraulik na jeden pracovní bod a hydraulik s nerovnoměrnou lopatkovou mříží. Všechna měření byla vyhodnocena a byly získány charakteristiky účinnosti, dopravní výšky a příkonu pro každou měřenou kombinaci. Část sestav měřených experimentálně byla také numericky vypočtena pomocí programu Ansys Fluent. Z numerických výpočtů byla sbírána data potřebná pro vyhodnocení charakteristiky účinnosti a měrné energie pro každou řešenou sestavu. Teoretické úvahy se týkají vlivu nerovnoměrné mříže u rozvaděče a vzniká tak doporučení, jak by bylo možné významně snížit ztráty v kanálech. Bylo také provedeno teoretické odvození způsobu, jak získat plochou charakteristiku účinnosti oběžného kola.
|
host ::
