Ani bit nazmar. Nejlepší česká a slovenská diplomka zpřístupňuje umělé inteligenci špinavá data, lepší učení pomáhá bojovat s viry

Tisková zpráva, Praha, 15. prosince 2020

  • První tři místa soutěže IT SPY obsadily univerzity z Prahy, Brna a Košic
  • Vítězná práce zvyšuje potenciál umělé inteligence tím, že jí umožní lépe porozumět i nepředpřipraveným datům
  • Kvalita prací podle akademiků roste, řada z nich představila celosvětově unikátní řešení

Jedenáctý ročník prestižní soutěže IT SPY zná své vítěze. Diplomová práce na prvním místě přináší průlom v efektivitě strojového učení díky lepšímu zpracování velkého množství “špinavých dat” a představil ji Šimon Mandlík z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. Druhou nejlepší práci vytvořil Juraj Síč z Fakulty informatiky Masarykovy univerzity v Brně, který navrhl aplikaci významně usnadňující a zrychlující tvorbu kombinačních obvodů. Třetí místo putuje na Slovensko k Patrikovi Bakovi z Přírodovědecké fakulty UPJŠ v Košicích za software, který jako první na světě dokáže sám generovat dostatečně náročné geometrické úlohy pro matematické soutěže. Z více než 1400 diplomových prací z České republiky a Slovenska vybralo vítěze 19 porotců složených z předních českých akademiků i zástupců byznysu.

Šimon Mandlík představuje framework s potenciálem skokově zlepšit efektivitu umělé inteligence ve zcela konkrétních odvětvích, který úspěšně otestoval ve spolupráci se společnostmi Cisco a Avast. Cíleně se zaměřil na oblast, ve které bylo vyhodnocování uživatelských dat náročné kvůli celé řadě specifických formátů dat i jejich objemu a kde velmi často probíhá výběr jen selektivně a automatické zpracování je velice limitované. Projekt našel cestu, jak automatizované vyhodnocení zajistit a do budoucna významně přispět k lepším a rychlejším aktualizacím bezpečnostních softwarů. Autor ve své práci demonstruje, jak rychleji a lépe chránit uživatele proti novým malwarům a bezpečnostním hrozbám.

„Velké firmy dnes vlastní obrovské objemy dat, která mnohdy patří k tomu nejcennějšímu v jejich vlastnictví. To, že zpracování některých datových zdrojů je velmi obtížné, a tak k němu vůbec nedochází, je ohromnou promarněnou příležitostí, což jsem chtěl změnit právě tímto programem, který je ve své funkcionalitě unikátní. V momentě, kdy se objeví nový malware, stačí spustit skript, který si projde dostupná data a natrénuje nový model pro detekci, což umožní přesnější návrhy pro aktualizace bezpečnostních programů,“ říká Šimon Mandlík. „Software jsme testovali společně s firmami Cisco a Avast, se kterou ho ještě dále rozvíjíme, proto jsou prezentované projekty zaměřeny hlavně na kybernetickou bezpečnost, ale využití je do budoucna daleko širší.“

„Umělá inteligence a strojové učení stále více a více patří k oborům, které významně mění běžný svět. Vítězná práce se zaměřila na problém obrovských objemů dat. Autor prezentoval zajímavé řešení, jehož flexibilitu prokázal na různých experimentech. Celkový přínos ještě zvyšuje ověření na praktických datech velkých společností,“ uvádí profesorka Mária Bieliková, generální ředitelka Kempelenova institutu inteligentních technologií a předsedkyně poroty soutěže IT SPY.

Na druhém místě se umístil Juraj Síč z Fakulty informatiky na Masarykově univerzitě v Brně, který vytvořil aplikaci zefektivňuje proces návrhu kombinačních obvodů. Ty jsou jedním ze základních stavebních kamenů elektroniky a nachází se třeba v procesorech nebo grafických kartách. Tato aplikace dokáže ověřovat rovnost neúplných obvodů – v praxi tedy dokáže na základě parametrů obvodu i přes chybějící data zjistit, jestli je postup směřující k výslednému obvodu správný. Už při návrhu obvodu si tak mohou vývojáři ověřovat, jestli postupují správně, a případné chyby detekovat na samém počátku. Jedná se o jedno z nejlepších dostupných řešení na světě, jak potvrzuje i sám autor.

„Moje aplikace prošla úspěšně jednou z nejtěžších zkoušek, když jsem měl možnost ji porovnat s podobnými řešeními na mezinárodní soutěži QBF Evaluation 2020. Všichni soutěžící dostali stejná vstupní data, na kterých provedli výpočty, a má aplikace zvítězila s ohromným náskokem, což ukazuje její kvality,“ říká Juraj Síč.

„Samotné zaměření práce i rozsah zpracování včetně ověření v konkurenci mezinárodních týmů vytvořilo z diplomového projektu žhavého kandidáta na skvělé umístění. Oblast, které se práce věnuje, má jasné využití v praxi, a je úžasné, že k jejímu rozvoji může přispět i tato česko-slovenská stopa,“ uvádí Bohumír Zoubek, Director, Products and Services ze společnosti Profinit, která patří mezi největší české “softwarehouse” a je spoluorganizátorem soutěže.

Třetí místo míří za Patrikem Bakem na Přírodovědeckou fakultu košické UPJŠ. Jeho diplomová práce představuje první software na světě, který dokáže automaticky vygenerovat dostatečně složité a zajímavé geometrické úlohy, jež mohou být použity na matematických olympiádách a jiných soutěžích. Tvorba dostatečně náročných a zároveň elegantních geometrických úloh je náročným procesem, který vyžaduje nejen odbornou znalost, ale i kreativitu a množství času. Software prošel i úspěšným testem, který autor přibližuje:

„Software jsme úspěšně odzkoušeli na 4500 procesorech, které v součtu pracovaly 40 tisíc hodin a vytvořili statisíce geometrických úloh. Kvalitu mého programu potvrzuje to, že dvě z nich se dostaly mezi osm nejlepších geometrických úloh navržených na Mezinárodní matematickou olympiádu a budou použity nejen v prestižní íránské geometrické olympiádě, které se účastní více jak 50 zemí, ale i v dalších mezinárodních a českých i slovenských soutěží,“ říká Patrik Bak.

„Matematika je je velmi důležitá pro téměř všechny aspekty života tím, že trénuje v každém z nás abstraktní myšlení. V době, kdy řešíme nedostatky ve výuce matematiky prakticky už na základních školách, přináší práce na první pohled možná ne úplně zřejmé, ale ve své podstatě velice důležité řešení pro všechny provozovatele matematických olympiád. Dostupnost algoritmu může ve výsledku přispět k větší popularizaci tohoto typu úloh a doufejme, že i zájmu o jejich řešení,“ uvádí profesorka Mária Bieliková.

Cenu veřejnosti letos získala Zuzana Tocimánková z Fakulta elektrotechniky a informatiky TU v Košicích se systémem, který na základě porovnání vstupních dat u kardiologických pacientů dokáže vyhodnotit závažnost ucpání srdečních tepen a pomoci lékaři s vyhodnocením, jestli a jak rychle je potřeba poslat pacienta na vyšetření. Tato práce vznikla a byla experimentálně otestována ve spolupráci s Východoslovenským ústavem srdečních a cévních chorob.

Na tom, že všechny letošní finálové práce byly na velmi vysoké úrovni, se shodla nejen akademická porota a zástupci byznysové sféry, ale i Jan Šeda, Shopfloor IT architekt ŠKODA AUTO, která je hlavním partnerem soutěže IT SPY: „Úroveň a teoretická i praktická stránka letošních prací mě velmi nadchly, protože se jedná o opravdu velmi kvalitně zpracované nápady. ŠKODA AUTO dlouhodobě spolupracuje s univerzitami a nabízí různé rozvojové programy a stáže studentům i absolventům z celého světa, při kterých jim mimo jiné pomáháme i při tvorbě závěrečných prací. Všechny finálové práce jen potvrzují to, co z našich zkušeností už víme, že čeští a slovenští IT studenti patří mezi celosvětovou špičku.“

Bohumír Zoubek ze společnosti Profinit, která každoročně IT SPY spoluorganizuje, vidí velkou přidanou hodnotu právě v úzké spolupráci univerzit a soukromého sektoru:

„Spolupráce firem se studenty a akademickými institucemi na závěrečných pracích hraje stále významnější roli. Studenti díky ní získávají nejen vhled do toho, jak funguje praxe mimo školu, ale hlavně možnost řešení velmi konkrétních problémů pomocí nejnovějších vědeckých poznatků. A většinu takto vzniklých prací pak mohou samozřejmě rozvíjet dál. 

V Profinitu vnímáme rostoucí zájem studentů a každý rok nabízíme mnoho témat z oblastí softwarového inženýrství, zpracování dat i umělé inteligence. Z každého z nich může díky talentu, znalostem a nadšení studentů vzniknout vyjímečná práce posouvající náš obor vpřed.“

Soutěže IT SPY se v letošním roce konala již po jedenácté. Účastnilo se jí 1468 absolventů z akademického roku 2019/20 ze 16 IT fakult v České republice a na Slovensku. Vítěz kromě akademického uznání získal také 1000 eur na další rozvoj projektu.

Na všechny projekty se můžete podívat na webu http://www.itspy.cz/cz/galerie-nejlepsich/.

Celkové výsledky soutěže:

Absolutní vítěz

Šimon Mandlík, Fakulta elektrotechnická, České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická

Mapování Internetu – Modelování interakcí entit v komplexních heterogenních sítích

Vítězná práce významně přispívá k dalšímu rozmachu strojového učení, které často brzdí nerealistické předpoklady na množství a přesnost vstupních dat, což zamezuje praktické využití umělé inteligence. Šimon Mandlík proto ve svojí diplomové práci vytvořil všestrannou datovou knihovnu s názvem ‘HMill’ (Hierarchical multi-instance learning library), která daný problém řeší, a ve spolupráci s firmami Avast a Cisco ji aplikoval na tři různé problémy z oboru počítačové bezpečnosti. Jeho řešení ukazuje, jak odhalovat nebezpečné počítačové programy či podezřelé domény a jak jednoduše identifikovat zařízení přes síť. Hlavním přínosem tohoto nového přístupu je jeho flexibilita a využití napříč obory, což umožňuje modelování různých datových zdrojů stejným nástrojem, bez nutné specializace a bez kompromisů v přesnosti naučených modelů. Tato technologie pomůže jak vědcům, tak i firmám, které pracují s velkým objemem dat.

Druhé místo soutěže

Juraj Síč, Fakulta informatiky, Masarykova univerzita v Brně

Splnitelnost DQBF použitím binárních rozhodovacích diagramů

Kombinační obvody představují jeden ze základních stavebních kamenů počítačových obvodů nacházejících se v procesorech nebo grafických kartách. K zefektivnění jejích návrhu je potřebné detegovat chyby už v raných fázích sestavovaní těchto obvodů. To je možné pomocí řešení problému ověřování rovnosti neúplných kombinačních obvodů. Juraj Síč vypracoval precizní diplomovou práci, která se zabývá vytvořením nástroje (aplikace), jenž s použitím rozhodovacích diagramů stanoví, jestli je daná Booleovská formule platná, či ne. Jedním z příkladů využití Jurajovy aplikace je právě řešení výše zmíněného problému. Tento algoritmus byl implementován do nástroje DQBDD a Juraj experimentálně ověřil, že je lepší než podobné nástroje. To bylo dokázáno i na mezinárodní soutěži QBF Evaluation 2020, kde porazil ostatní nástroje s velkým náskokem.

Třetí místo soutěže

Patrik Bak, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košicích

Automatické generování planimetrických úloh matematické olympiády

Patrik Bak v rámci svojí diplomové práce vytvořil a implementoval metodu, která dokáže jako první na světě generovat dostatečně náročné geometrické úlohy použitelné v různých soutěžích. Vytvoření takového softwaru není vůbec jednoduchou věcí, protože hlavní překážkou jsou miliardy možných geometrických úloh, z nichž musí být vybrány pouze ty, které jsou dostatečně náročné a složité. Software byl odzkoušen v rozsáhlém experimentu s použitím 4500 procesorů, v rámci kterého vygeneroval tisíce geometrických úloh. Některé z nich již byly použity v mezinárodních matematických soutěžích.

4. – 10. místo soutěže (v abecedním pořadí)

Roman Andriushchenko, Fakulta informačních technologií, Vysoké učení technické v Brně   

Počítačem podporovaná syntéza pravděpodobnostních modelů

Tato práce významně zrychluje a zpřesňuje pravděpodobnostní programy. Ty hrají významnou roli v různých oblastech inženýrství a jedná se vlastně o modelování programů, které mají zadané specifikace (výsledek), ale musí zjistit chybějící parametry, jak tohoto výsledku dosáhnout. Tyto programy se využívají například při návrhu komunikačního protokolu, který má zvládnout přenesení určitého objemu dat, nebo při hledání optimálních strategií, například při managementu spotřeby energie.

Tomáš Anlauf, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

Analýza vícevariačních sítí

V rámci této práce vznikl počítačový program, který, na rozdíl od jiných metod, významně zjednodušuje analýzu vícevariačních sítí, která zkoumá vztahy a vlastnosti objektů v nich, a navíc je použitelná i napříč obory. Jedná se např. o uživatele sociálních sítí, ale využívá se i v oceánografii, systémovém a strojním inženýrství a dalších oborech.

Matej Králik, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky, Univerzita Komenského v Bratislavě

Rozpoznávání gest pomocí více akcelometrů

Autor této práce sestrojil a zdokonalil prototyp rukavic s nositelnými senzory, které je možné propojit se softwarem a využít je k ovládání průmyslových strojů nebo chytré domácnosti. Při své práci otestoval datasety s více jak deseti tisíci gesty a dosáhl velmi nadějných výsledků pro budoucí využití rukavic.

Karolína Kuchyňová, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova

Ověřování identity uživatele založené na behaviorálních charakteristikách

Tato práce se zaobírá rozpoznáváním uživatelů v online prostředí pomocí strojového učení. Systém se naučí rozpoznávat konkrétního uživatele pomocí pohybu myši a jeho chování na konkrétní webové stránce. Na základě těchto dat umí vyhodnotit, pokud se k účtu přihlásila jiná osoba, a následně ji odhlásit nebo majitele účtu upozornit, což je velmi dobře využitelné například v elektronickém bankovnictví nebo u emailových klientů.

Petr Nevyhoštěný, Fakulta informačních technologií, České vysoké učení technické v Praze

Modulární a rozšiřitelný nástroj pro lokalizaci softwarových chyb

Tato diplomová práce představuje automatizovaný nástroj, který pomáhá vývojářům s hledáním chyb v softwarech, protože jejich umístění v kódu je jinak velmi náročné. Velkým přínosem je, že toto řešení je použitelné nezávisle na programovacím jazyku, je uživatelsky přívětivé a snadno rozšiřitelné o nové přístupy.

František Pártl, Fakulta aplikovaných věd, Západočeská univerzita v Plzni 

Návrh hashovacího algoritmu pro biometrický podpis uživatele

V rámci této diplomové práce vznikl algoritmus, který na základě krátkého videa záznamu hlasu dokáže bezpečně identifikovat danou osobu a nezaskočí ho ani významná podobnost sourozenců nebo stejná barva hlasu. Jeho využití je široké od nahrazení podpisu při doručování zásilek přes řízení přístupů ve firmách až po ověření identity u jízdenek.

Zuzana Tocimáková, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Technická univerzita v Košicích  

Případové rozhodování při diagnostice kardiovaskulárních onemocnění

Tato práce vznikla ve spolupráci s Východoslovenským ústavem srdečních a cévních chorob a navrhuje systém, umožňující lékařům najít nejpodobnější známé případy, které odpovídají stavu aktuálního pacienta. Může tak kardiologům posloužit při rozhodování o závažnosti ucpání srdečních tepen, a tedy i nutnosti odeslání pacienta na koronarografické vyšetření. Tento systém využívá metod strojového učení a byl experimentálně odzkoušen.

Cena veřejnosti

Cena udělovaná na základě online hlasování veřejnosti

Zuzana Tocimáková, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Technická univerzita v Košicích  

Případové rozhodování při diagnostice kardiovaskulárních onemocnění

O soutěži IT SPY

IT SPY (IT Student Project of the Year Czech & Slovak ACM Chapter 2020; dříve ACM SPY) je oficiální soutěž českých a slovenských univerzit o nejlepší diplomovou práci v oblasti informatiky a informačních technologií. Po odborné stránce soutěž zaštiťují česká a slovenská sekce celosvětové profesní organizace ACM. Cílem soutěže je podpořit studenty v jejich studiu a pomoci jim uplatnit tuto snahu i výsledky v praxi.

IT SPY 2020 je již jedenáctým ročníkem této soutěže. Každoročně mohou fakulty prestižních českých a slovenských univerzit nominovat až 10 % z celkově obhájených prací svých studentů. Jejich kvalita je pak posuzována akademickou porotou z pohledu rešerše, výzkumu, vyhodnocení řešení a realizace. Akademickou část při organizaci zastupuje ACM Slovakia Chapter a Kempelenov institut inteligentních technologií. Zástupcem komerčního sektoru a spoluorganizátorem je společnost Profinit.

Více informací lze nalézt na internetových stránkách www.itspy.cz nebo www.itspy.sk.

O společnosti Profinit EU, s.r.o.

Profinit je od roku 1998 významným hráčem na poli application outsourcingu, information managementu, big data a data science. Úspěšně dodává řešení zákazníkům ve střední a západní Evropě a je dlouhodobým partnerem více než 50 významných společnosti z oblastí financí, telekomunikací, farmacie a utilit. Podle údajů IDC patří mezi tři největší firmy v oblasti vývoje software na zakázku v České republice a je držitelem řady dalších ocenění. www.profinit.eu 

O ŠKODA AUTO

ŠKODA AUTO patří mezi tři nejstarší výrobce automobilů na celém světě. Ve firmě najdete téměř všechny nejmodernější IT technologie od většiny světových výrobců. Vyvíjí a provozuje přes 800 aplikací a systémů pro 18 000 uživatelů. Pro některé z těchto technologií si automobilka sama vyvinula software. Dále vyvíjí aplikace pro 50 zemí, samotný web ŠKODA AUTO je spuštěn ve 108 zemích světa a v IT řešeních tým ŠKODA IT podporuje přes 600 společností skupiny Volkswagen.

V současné době spolupracuje v České republice s téměř 20 vysokými školami, a to nejen v oblasti vědy a výzkumu, ale také formou poskytování odborných stáží pro studenty. Podpora vzdělávání se tak řadí mezi hlavní oblasti firemní společenské odpovědnosti.