Inteligentne metody w inżynierii oprogramowania i analizie danych

    Badania zespołu dotyczą zastosowania inteligentnych metod w dwóch zasadniczych obszarach: inżynierii oprogramowania oraz analizie danych. Inteligentne metody rozumiane są szeroko, tzn. jako metody sztucznej inteligencji (AI) w klasycznym ujęciu oraz formalne metody modelowania i analizy (sieci Petriego, algebry procesów, logiki temporalne, modele probabilistyczne, zbiory rozmyte, zbiory przybliżone). Stosowane podejście charakteryzuje się istotnym powiązaniem z metodami inżynierskimi – dotyczy to zarówno rozwijania tych metod również ich wspomagania czy też szukania nowych rozwiązań z wykorzystaniem aparatu AI i metod formalnych. Zarysowana stosunkowo szeroko dziedzina badań jest uściślona przez niżej wymienione zagadnienia.

    1. Projektowanie, modelowanie i ewaluacja architektur nowoczesnych systemów informatycznych (mikrousługi, blockchain) z uwzględnieniem, skalowalności, wydajności i oceny ryzyka. Zastosowanie metod AI.
    2. Projektowanie, modelowanie i analiza systemów czasu rzeczywistego i systemów wbudowanych. Zastosowanie metod AI. Inteligentne systemy wbudowane.
    3. Wykorzystanie metod formalnych do modelowania i weryfikacji oprogramowania, w szczególności we wstępnych fazach procesu wytwarzania.
      1. Modelowanie z użyciem sieci Petriego, języków LOTOS i LNT oraz weryfikacja z wykorzystaniem logik temporalnych;
      2. Modelowanie metodami probabilistycznymi i weryfikacja z zastosowaniem probabilistycznych logik temporalnych.
    4. Analiza danych i uczenie maszynowe i ich zastosowanie do rozwoju inteligentnych systemów informatycznych.
      1. Analiza i przetwarzanie danych geoprzestrzennych;
      2. Przetwarzanie języka naturalnego NLP ze szczególnym uwzględnieniem zastosowań w inżynierii oprogramowania;
      3. Rozwijanie miękkich metod obliczeniowych uwzgledniających niepewność i brak precyzji przetwarzanych danych;
      4. Hybrydowe metody analizy danych łączeniu metod formalnych (grafy, zbiory przybliżone itp.) z głębokimi sieciami neuronowymi.
    5. Reprezentacja wiedzy w postaci ontologii i jej zastosowanie w konstrukcji inteligentnych systemów informatycznych.

    Skład Zespołu

    Tomasz Szmuc AGH

    Tomasz Szmuc

    Prof. dr hab. inż.

    Zainteresowania naukowe koncentrują się na zastosowaniach metod formalnych w modelowaniu i weryfikacji oprogramowania. Dotyczy to modelowania z wykorzystaniem formalnych opisów behawioralnych (sieci Petriego, algebry procesów) i weryfikacji z użyciem logik temporalnych. We wspomnianych badaniach systemy czasu rzeczywistego oraz systemy wbudowane są obiektem szczególnego zainteresowania. Drugim wątkiem są metody hybrydowe analizy danych polegające na łączeniu metod formalnych (grafy, zbiory przybliżone) z głębokimi sieciami neuronowymi.

    BPP AGH
    Rafal Mrowka AGH

    Rafał Mrówka

    dr inż.

    Główne zainteresowania badawcze polegają na integracji najnowszych osiągnięć informatyki, w tym sztucznych sieci neuronowych, inteligentnych systemów wbudowanych z inżynierią oprogramowania. W szczególności prowadzone projekty realizują paradygmat Software House 2.0. Systemy wbudowane obejmują systemy skanowania 3D, systemy autonomiczne, inteligentne algorytmy sterowania, w tym systemy uczenia ze wzmocnieniem.

    BPP AGH
    Jacek Piwowarczyk AGH

    Jacek Piwowarczyk

    dr inż.

    Zainteresowania obejmują zagadnienia związane z projektowaniem, analizą i realizacją systemów czasu rzeczywistego, w tym systemów wbudowanych. W szczególności badania koncentrują się na metodologiach stosowanych do realizacji systemów o wysokich wymaganiach w zakresie bezpieczeństwa i poprawnego funkcjonowania.

    BPP AGH

    Grzegorz Rogus

    dr inż.

    Prowadzona działalność dydaktyczna i naukowa związana jest głównie z szeroko pojętą inżynierią oprogramowania oraz kwestiami bezpieczeństwa danych (technologia blockchain). Aktualnie prowadzone badania naukowe oraz posiadane kompetencje koncentrują się w obszarze aplikacji webowych oraz systemów rozproszonych (główne zagadnienia badawcze to kwestie skalowalności i bezpieczeństwa aplikacji opartych na koncepcji mikro usług). Brał udział w realizacji nowatorskich projektów badawczych z zakresu komunikacji (sterowanie ruchem, zarządzanie prędkością) oraz bezpieczeństwa (monitoring).

    BPP AGH
    Pawel Skrzynski AGH

    Paweł Skrzyński

    dr inż.

    Zainteresowania badawcze związane są z nowoczesnymi architekturami oprogramowania, w szczególności z architekturami zorientowanymi na usługi i mikrousługi oraz praktycznymi aspektami ich zastosowania. Ponadto interesuje się zastosowaniem metod sztucznej inteligencji w szeroko rozumianej inżynierii oprogramowania - jako twórca pierwszej w Polsce platformy car-sharing dla Traficar i Innogy brał udział w opracowaniu możliwości zastosowania metod AI do optymalizacji rozmieszczenia pojazdów w taki sposób aby zapewnić ich jak najwyższą dostępność w miejscach największego popytu. Prowadził też projekt badawczy polegający na stworzeniu prototypu platformy do automatycznego generowaniu utworów muzycznych w oparciu o metody AI.

    BPP AGH
    Wojciech Szmuc AGH

    Wojciech Szmuc

    dr inż.

    Zainteresowania badawcze skupiają się na obszarze użycia metod formalnych do weryfikacji właściwości oprogramowania z wykorzystaniem różnych formalizmów. Głównym celem jest stworzenie mechanizmu automatyzacji, który umożliwiłby sprawdzanie na bieżąco cech tworzonej aplikacji wraz z informowaniem o możliwych problemach oraz wskazaniem fragmentów projektu utworzonego przy pomocy UML, SysMLi AADL, w których mogą one wystąpić. Weryfikacji rozpatrywana jest na różnych poziomach abstrakcji – od wersji najbardziej ogólnej do najbliższej implementacji. W badaniach prowadzone są również próby określenia oraz wykorzystania zależności pomiędzy zdefiniowanymi na różnych etapach modelami formalnymi.

    BPP AGH

    Doktoranci

    mgr inż. Marek Golonka

    e-mail: mgolonka@agh.edu.pl

    https://bpp.agh.edu.pl/autor/golonka-marek-43178

    mgr inż. Piotr Pięta

    e-mail: pipieta@agh.edu.pl

    https://bpp.agh.edu.pl/autor/pieta-piotr-40387

     

    Współpracownicy zewnętrzni

    • mgr inż. Marek Brańka

     

    Publikacje

    1. Szmuc, W. Szmuc: Consistency Preserving Development of Embedded Systems Using AADL, Proceedings of the 27th International Conference “Mixed Designed of Integrated Circuits and Systems”, 25-27 June, 2020 Łódź, pp. 245-248
    2. Szmuc, W. Szmuc: Rigorous Development of Embedded Systems Supported by Formal Tools,, Proceedings of the 27th International Conference “Mixed Designed of Integrated Circuits and Systems”, 25-27 June, 2020 Łódź, pp. 272-276
    3. Pięta, T. Szmuc, K. Kluza: Comparative Overview of Rough Set Toolkit Systems for Data Analysis,MATEC Web of Conferences 252, 03019 (2019) (CMES’18),https://doi.org/10.1051/matecconf/201925203019
    4. Szmuc, T. Szmuc: Towards Embedded Systems Formal Verification, Proceedings of the 25th International Conference “Mixed Designed of Integrated Circuits and Systems”, 21-23 June, 2018, Gdynia, pp. 420-423
    5. Szmuc, T. Szmuc: Cross Modeling of Embedded Systems using SysML and Petri Nets, International Journal of Microelectronics and Computer Science, Vol. 9, No 2, 2018, pp.60-65
    6. Szmuc, T. Szmuc: Modeling UML Object Event Handling with Petri Nets. Towards improvement of embedded systems analysis and design, Proceedings of the 23rd International Conference “Mixed Designed of Integrated Circuits and Systems”, 23-25 June, 2016, Łódź, pp. 454-457
    7. Szmuc, T. Szmuc: Cross Modeling of Embedded Systems using SysML and Petri Nets, International Journal of Microelectronics and Computer Science, Vol. 7, No 2, 2016, pp. 60-64
    8. Szmuc: Modelowanie wybranych diagramów języka UML 2.0 z zastosowaniem kolorowanych sieci Petriego, Rozprawa Doktorska, AGH, 2015
    9. Szmuc, M. Szpyrka: Formal Methods – Support or Scientific Decoration in Software Development, Proceedings of the 22nd International Conference “Mixed Designed of Integrated Circuits and Systems”, 25-27 June, 2015, Toruń, pp. 24-31
    10. Szpyrka, T. Szmuc: Design and verification of rule-based systems for Alvis models, rozdział w książce: eds. A. Skowron, Zb. Suraj: Rough Rough  sets and intelligent systems – Profesor Zdzisław Pawlak in memoriamsets and intelligent systems – Profesor Zdzisław Pawlak in memoriam, Intelligent Systems Reference Library, Springer, 2013, pp. 539-558
    11. Kułakowski, T. Szmuc: Modeling robot behavior with CCL, Simulation, modelling, and programming for autonomous robots (Proceedings of the SIMPAR’ 2012), Lecture Notes in Computer Science, Vol. 7628, pp. 40-51
    12. Szmuc, M. Szpyrka (red.): Metody Formalne w Inżynierii Oprogramowania Systemów Czasu Rzeczywistego, WNT 2010, pp. 464
    13. Worek, Ł. Krzak, R. Mrówka, T. Barszcz: Comparison of wireless technologies for rotating machinery diagnostics W:  eds. A.Timofiejczuk, [et al. ]Advances in Technical Diagnostics : Proceedings of the 6th International Congress on Technical Diagnostic, ICDT2016 : 12–16 September 2016, Gliwice, Poland  eds. Anna Timofiejczuk, [et al.]. — Cham : Springer International Publishing AG, cop. 2018. — (Applied Condition Monitoring ;pp. 129–138
    14. Barszcz,A. Jabłoński, C. Worek, Ł. Krzak, R. Mrówka: New technologies for wireless energy-efficient machinery diagnostic systemW:  Advances in Technical Diagnostics: proceedings of the 6th International Congress on Technical Diagnostic, ICDT2016 : 12–16 September 2016, Gliwice, Poland / eds. A.Timofiejczuk, [et al.]. — Cham : Springer International Publishing AG, cop. 2018. — (Applied Condition Monitoring ,  vol. 10, pp. 139–149
    15. Szwed.: Speed limits can be determined from geospatial data with machine learning methods. In Leszek Rutkowski, Rafal Scherer., Marcin Korytkowski M., Witold Pedrycz, RyszardTadeusiewicz, and Jacek M. Zurada, editors, Artificial Intelligence and Soft Computing, pp. 431-442, Cham, 2019. Springer International Publishing.
    16. Szwed.:Authorship attribution for polish texts based on part of speech tagging. In StanisªawKozielski, Dariusz Mrozek, Pawel Kasprowski, Bo»enaMaªysiak-Mrozek, and Daniel Kostrzewa, editors, Beyond Databases, Architectures and Structures. Towards E‑cient Solutions for Data Analysis and Knowledge Representation, pp. 316-328, Cham, 2017. Springer International Publishing.
    17. Szwed,P. Skrzynski, and W.Chmiel: Risk assessment for a video surveillance system based on Fuzzy Cognitive Maps. MULTIMEDIA TOOLS AND APPLICATIONS, (17): pp. 10667-10690, SEP 2016.
    18. Szwed: Concepts extraction from unstructured Polish texts: A rule based approach. In Computer Science and Information Systems (FedCSIS), 2015 Federated Conference on, pp. 355-364, Sept 2015.
    19. Szwed,P. Skrzyński:A new lightweight method for security risk assessment based on Fuzzy Cognitive Maps. Applied Mathematics and Computer Science, 24(1): [[. 213-225, 2014.
    20. Szwed: Video event recognition with Fuzzy Semantic Petri Nets. In Aleksandra Gruca, Tadeusz Czachórski, and StanisławKozielski, editors, Man-Machine Interactions 3, volume 242 of Advances in Intelligent Systems and Computing, pp. 431-439. Springer International Publishing, 2014
    21. Szwed, and K. Pekala:An incremental map-matching algorithm based on Hidden Markov Model. In Leszek Rutkowski, Marcin Korytkowski, RafałScherer, RyszardTadeusiewicz, Lot A. Zadeh, and Jacek M. Zurada, editors, Artificial Intelligence and Soft Computing, volume 8468 of Lecture Notes in Computer Science, pp. 579-590. Springer International Publishing, 2014.

    P. Szwed:Application of fuzzy ontological reasoning in an implementation of medical guidelines. In Human System Interaction (HSI), 2013 The 6th International Conference on, pp. 342-349, June 2013.

    Współpraca / granty

    Prowadzona dydaktyka

    • Formalmethods – Informatyka II stopień, specjalność AIDA
    • Metody formalnew inżynierii oprogramowania – Informatyka II stopień, specjalność IO
    • Systemy czasu rzeczywistego – Informatyka, I stopień
    • Systemy wbudowane – Informatyka, I stopień
    • Specyfikacja i systemy wspomagania proj. Oprogramowania – Automatyka i Robotyka, II stopień, specjalność IS
    • Systemy czasu rzeczywistego – Elektrotechnika, II stopień, specjalność IPES
    • Języki Programowania 2, I stopień ISI
    • Eksploracja danych, II stopień ISI
    • Programowanie Imperatywne, I stopień Informatyka