Site logo

Andmeteaduse töörühm

Juhataja: professor SADOK BEN YAHIA, sadok.ben@taltech.ee

Liikmed: Jaak Henno, Deniss Kumlander, Innar_Liiv, Grete Lind, Ahti Lohk, Ants Torim, Leo Võhandu ,
Järeldoktor: Imen Ben Sassi Doktorandid: Martin Rebane, Chahinez Ounoughi, Ashiq Ahmed

Võtmesõnad:
Andmeteadus, kombinatoorne optimeerimine, targad linnad

Andmeteaduse töörühm tegeleb uurimistööga, mille eesmärk on andmete väärindamine, olles mitmete prioriteetsete valdkondade ristteel, nagu

  • Küberkaitse: Sissemurdmise / anomaaliate tuvastus
  • Ühiskonna digitaalne transformatsioon; tervishoiu infosüsteemid (ebatavaliste sündmuste tuvastamine, patsientide ravitrajektooride kaevandamine)
  • Targad keskkonnad: asjade internet, intelligentne transpordisüsteem, tark linn, tark kodu

Valitud publikatsioonid:

Infosüsteemide töörühm

Juhataja: professor Professor DIRK DRAHEIM, dirk.draheim@taltech.ee

Liikmed: Erki Eessaar, Regina Erlenheim, Kristiina Hiie, Liisa Jõgiste, Innar Liiv, Kristina Murtazin, Ingrid Pappel, Karl Ivory Pappel, Gunnar Piho, Viljam Puusep, Tõnn Talpsepp, Jaak Tepandi, Enn Õunapuu

Doktorandid: Shweta Suran, Rozha Ahmed, Sidra Azmat Butt, Minakshi Kaushik, Silvia Lips, Markko Liutkevicius, Keegan David Braun McBride, Vishwajeet Pattanaik, Sijo Arakkal Peious, Rahul Sharma, Valentyna Tsap

https://is.taltech.ee/

Võtmesõnad:

information systems, e-government, e-governance, e-health, data science, system architecture, system design, databases, large-scale systems

Ülevaade

The Information Systems Group conducts research in large- and ultra-large-scale IT systems. The group investigates the architecture, design, realization and management of IT system landscapes, high-volume data-intensive systems, high-volume workflow-intensive systems, massively resource-intensive systems, highly distributed systems.
The group is eganged into education with the International Study Programme on E-governance Technologies and Services with Associated-Professor Dr. Ingrid Pappel as Head of Study Programme and the Study Programme Business Information Technology with Assoc.-Prof. Gunnar Piho as Head of Study Programme.
Together with our partners from industry, academia and the public sector the research group strives for excellent solutions for non-standard, mission-critical IT system problems.

Valitud publikatsioonid

Keeletehnoloogia laboratoorium

Laboratooriumi juhataja: vanemteadur TANEL ALUMÄE, tanel.alumae@phon.ioc.ee

Liikmed: Einar Meister, Lya Meister, Jörgen Valk, Rainer Metsvahi

Doktorandid: Asad Ullah

Koduleht: Laboratory of Language Technology

Võtmesõnad

kõnetehnoloogia, foneetika, kõnekorpused

Ülevaade

Keeletehnoloogia laboratoorium keskendub järgmisetele teemadele:

  • Kõnetuvastus
  • Kõneleja identifitseerimine
  • Kõneldava keele ja aktsendi identifitseerimine
  • Kõnekorpused
  • Foneetika (eesti keele prosoodia, L2 kõne)
  • Mitmesugused loomuliku keele töötluse alamteemad

Labori üheks väljapaistvamaks tegevuseks on eesti keele kõnetuvastuse arendus ning avalikult kättesaadavate kõnetuvastusteenuste loomine. Kuigi me keskendume arendustöös eesti keelele, on enamik laboris loodud meetodeid ja tehnoloogiaid keelest sõltumatud. Laboris välja töötatud tarkvara on saadaval vaba tarkvara litsentsi alusel.

Valitud publikatsioonid

Kompositsiooniliste süsteemide ja meetodite laboratoorium

Laboratooriumi juhataja: professor PAWEŁ SOBOCIŃSKI, pawel.sobocinski@taltech.ee
https://www.ioc.ee/~pawel/

Liikmed:

Järeldoktorid: Fosco Loregian, Edward Morehouse

Doktorandid: Elena Di Lavore, Nathan Haydon, Chad Nester, Mario Román

Koduleht: https://compose.ioc.ee/

Võtmesõnad

compositionality, open games, open systems, applied category theory, programming languages, diagrammatic reasoning, string diagrams, logic in computer science, relational methods

Ülevaade

The group's goal is to study compositional techniques in the context of models of computation, understood broadly. Compositionality means that syntactic descriptions for (open) systems are designed to be compatible with their semantics. While the examples motivating the research come from a broad section of scientific disciplines (logic, control theory, formal language theory, control theory, business processes, game theory, economics, machine learning), we have identified common principles for reasoning about open systems, guided by category theory. These including a semantic universe based on relations rather than functions, and the use of the diagrammatic syntax of string diagrams. String diagrams provide an intuitive calculus for computations via diagrammatic reasoning, and fine-grained control over resources, which is important for faithful descriptions of open systems.

The group's big questions/challenges are:

  1. design a next generation of programming/specification languages that will be more suited for compositional (and therefore, more trustworthy and reliable) descriptions of systems,
  2. use compositionality to improve the analysis of systems, including the design of new techniques and algorithms, and
  3. design and implement tools for working with string diagrams, fast-tracking the passage from theory to practice.

Küberkriminalistika ja küberjulgeoleku keskus

Keskuse juht: professor RAIN OTTIS, rain.ottis@taltech.ee

Liikmed: Olaf Manuel Maennel, Ahto Buldas, Hayretdin Bahsi, Stefan Sütterlin, Matthew Sorell, Adrian Venables, Risto Vaarandi, Birgy Lorenz, Eneken Tikk, Mika Juha Kerttunen, Anna-Maria Osula, Andro Kull, Aleksandr Lenin, Toomas Lepik, Kristine Hovhannisyan, Andrew Roberts, Anu Baum, Martha Jung, Kristi Ainen, Kieren Lovell

Doktorandid: Dan Heering, Alejandro Guerra Manzanares, Kaie Maennel, Sten Mäses, Jaan Priisalu, Tiia Sõmer, Pavel Tšikul

Koduleht: https://www.taltech.ee/kuberkriminalistika-kuberjulgeoleku-keskus

Võtmesõnad

küberkaitse; digitaalne ekspertiis, krüptograafia

Ülevaade

Küberkriminalistika ja küberjulgeoleku keskus tõstab Eesti küberturvalisuse kompetentsi läbi hariduse, teaduse ja teadmussiirde. Keskuse eksperdid esindavad erinevaid teadusvaldkondi nagu arvutiteadus, õigusteadus ja psühholoogia. See võimaldab uurimisrühmal ette võtta tänapäeva keerulisi küberturvalisuse probleeme, mis vajavad interdistsiplinaarset lähenemist.

Keskuse peamised uurimissuunad on: elutähtsa infotaristu kaitse (fookusega e-valitsemise ja transpordisektoritel), krüptrograafia, võrgumonitooring, digitaalne ekspertiis, haridusteadus ning küberjulgeoleku strateegilised küsimused.

Valitud publikatsioonid

  • Firsov, D.; Buldas, A.; Truu, A.; Laanoja, R. (2020). Verified security of BLT signature scheme. CPP '20 : Proceedings of the 9th ACM SIGPLAN International Conference on Certified Programs and Proofs : January 20-21, 2020, New Orleans, LA, US. Ed. Blanchette, Jasmin; Hriţcu, Cătălin. New York, NY: ACM, 244−257.
  • Blumbergs, B.; Ottis, R.; Vaarandi, R. (2019). Crossed Swords: a cyber red team oriented technical exercise. Proceedings of the 18th European Conference on Cyber Warfare and Security, ECCWS 2019 : University of Coimbra, Portugal, 4-5 July 2019.
  • Guerra-Manzanares, A.; Nõmm, S.; Bahsi, H. (2019). In-depth feature selection and ranking for automated detection of mobile malware. Proceedings of the 5th International Conference on Information Systems Security and Privacy, ICISSP 2019, February 23-25, 2019, Prague, Czech Republic, Vol. 1. Ed. Mori, Paolo; Furnell, Steven; Camp, Oliver. Prague: SciTePress, 274−283.

Mittelineaarsete juhtimissüsteemide töörühm

Töörühma juht: juhtivteadur ÜLLE KOTTA, ulle.kotta@taltech.ee

Liikmed: Juri Belikov, Arvo Kaldmäe, Vadim Kaparin

Järeldoktor: Ashutosh Simha

Doktorandid (kõik kaasjuhendamisel): Christian Meurer, Vjatšeslav Škiparev, Tuuli Uudeberg

Koduleht: https://cc.ioc.ee/

Võtmesõnad

mittelineaarsed juhtimissüsteemid, algebralised meetodid, autonoomsed sõidukid, energiasüsteemid

Ülevaade

Töörühm on Eesti juhtiv uurimisüksus automaatjuhtimise valdkonnas, keskendudes mittelineaarsetele juhtimissüsteemidele sh mittesiledatele, hübriidsetele ja ajas hilistuvatele süsteemidele. Rühm on oluliselt panustanud konstruktiivsete algebraliste meetodite ja nendega seotud sümboltarkvarapaketi NLControl väljatöötamisse, mis toetab teadusuuringuid, õpetamist ja rakendusi.

Välja on arendatud universaalne algebraline metoodika, mis lihtsustab erinevate mittelineaarsete juhtimissüsteemidega seotud probleemide uurimist ühildatud vaatenurgast. Põhiidee on konstrueerida juhtimissüsteemiga defineeritud diferentsiaalsete 1-vormide alamruumide (või alammoodulite) jadad, mis sisaldavad informatsiooni süsteemi struktuursete omaduste kohta. Antud metoodika põhjal on välja töötatud ressursisäästlik sündmuspõhine juhtimismeetod, mis põhineb süsteemide lameduse omadusel.

Kuigi arendatakse valdavalt rakendustest sõltumatuid üldisi meetodeid, mille rakendatavus sõltub pigem matemaatiliste mudelite dünaamilistest omadustest, ollakse hiljuti keskendunud mõnele hoolikalt valitud rakendusele, millest osa on määratud Eesti teaduse tippkeskuse EXCITE (kuhu töörühm kuulub) ühisteemade poolt. Nimelt, tegeletakse autonoomsete allveerobotite ja ioonjuhitavate elektroaktiivsete polümeertäiturmehhanismide juhtimisega. Viimaste aastate jooksul on erilist tähelepanu pööratud energiasüsteemidega seotud praktilistele probleemidele, mis on modelleeritud mittelineaarsete juhtimissüsteemidena. Täpsemalt uuritakse taastuvenergiaallikate võrku integreerimise fundamentaalseid piire ning, kasutades meetodeid optimaaljuhtimisteooriast, madala inertsiga energiasüsteemides asuvate jaotatud energiasalvestusseadmete võimalikke kitsendusi.

Rühma unikaalset pädevust ning teoreetilisi tulemusi on võimalik rakendada erinevates valdkondades, sealhulgas (a) robootikas, (b) tööstusprotsesside juhtimises, (c) elektrotehnikas ja energeetikas

Töörühma viimaste aastate rahvusvahelisel tasemel väljapaistvad teadustulemused

  • Lahendati realisatsioonülesanne ajas hilistuvate mittelineaarsete süsteemide jaoks.
  • Kalast inspireeritud roboti suuna juhtimisseaduse konstrueerimine ja implementeerimine, mis põhineb asümmeetrilistel signaalidel.

Rakendusliku tehismõistuse töörühm

Töörühma juht: arendusspetsialist VAHUR KOTKAS, vahur.kotkas@taltech.ee

Liikmed: Irina Astrova, Hele-Mai Haav, Mait Harf, Priit Järv, Kristiina Kindel, Ago Luberg, Riina Maigre, Jaan Penjam, Margarita Spitšakova, Tanel Tammet

Doktorandid: Martin Verrev

Võtmesõnad

masinõpe, automatiseeritud inimlaadne arutlus, ontoloogiapõhine arutlus, tehismõistusel põhinevad ruumiandmete töötlemise meetodid, soovitussüsteemid, loogikapõhised tarkvarasüsteemid, keeruliste süsteemide modelleerimine ja simulatsioonid

Ülevaade

Rakendusliku tehismõistuse grupp keskendub oma uurimistöös tehismõistuse meetoditele, arendades ja rakendades neid erinevates valdkondades. 2019 aastal keskenduti peamiselt masinõppe, ontoloogiapõhise arutluse, automaatse teoreemitõestamise, teadmuse loomise jt tehismõistuse meetodite juurutamisele tööstuse ja avaliku sektori rakendustes.

Grupi eelnevates uurimisteemades on muuhulgas olnud tehismõistuse osi integreerivad tarkvaraarendusmeetodid ja rakendused (nt CoCoViLa), (visuaalsed) modelleerimiskeeled, programmide loogikapõhine kompositsioon ja ontoloogiatel põhinev teadmiste esitamine.

Uurimistöö mitmete dekaadide vältel on loodud mitmeid rakendusi, mis võimaldavad tehismõistuse tehnikaid rakendada. Praegusel ajal on neist veel kasutusel või arendusjärgus järgmised:

Käesoleval ajal on grupi keskseteks teemadeks tehismõistuse meetodite rakendamine ruumiandmeanalüüsil, masinõppe rakendamine e-kaubanduse ja avaliku sektori riskihalduses ning loomulikul keelel baseeruvate suhtlussüsteemide arendus. Nende teemadega on seotud järgmised projektid:

  1. Kuluefektiivse ühildatava geodeetilise täpsusega 3D ruumiandmete taristu loomise rakendusuuring
  2. E-kaubanduse EL käibemaksu- ja tollideklaratsioonide (alates 2021. aastast) digitaliseerimise rakendusuuring
  3. Masinõppe ja AI toega teenused

Teadustulemused 2019

  • Loodi loogikapõhine, suurtel teadmusbaasidel arutlev, diskussioonimeetod. Töö kaugemaks eesmärgiks on hübriidse (masinõpet ja loogikat sisaldava) tuletusmootori loomine, mis võimaldab inimmõtlemises tavapäraseid üldistusi kasutades teavet analüüsida ja soovitusi koostada või otsuseid vastu võtta.
  • Loodi uudne meetod energiatarbimise lühiajaliseks ennustamiseks kasutades masinõpet.
  • Loodi soovitussüsteem sobivate turismi sihtkohtade leidmiseks lähtudes avalikest, väga erinevat liiki, andmeallikatest, eraldades neist populaarsemad sihtkohad vastavalt turisti(de) käitumisele.
  • Pidevas arengus on erinevate hüdraulikasõlmede modelleerimise ja nende töö simuleerimise põhimõtted ja arendusvahendid.

Valitud publikatsioonid

  • Tammet, Tanel. GKC: A reasoning system for large knowledge bases. Automated Deduction - CADE 27 : 27th International Conference on Automated Deduction, Natal, Brazil, August 27-30, 2019, Proceedings, 11716. Ed. Fontaine, Pascal. Cham: Springer, 538−549. (Lecture Notes in Artificial Intelligence; 11716).10.1007/978-3-030-29436-6_32.
     
  • Spichakova, Margarita; Belikov, Juri; Nõu, Kalvi; Petlenkov, Eduard. Feature engineering for short-term forecast of energy consumption. Proceedings of 2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT-Europe) : Bucharest, Romania, 29 September - 2 October 2019. IEEE, [1−5].10.1109/ISGTEurope.2019.8905698.
     
  • Koschel, Arne; Heine, Felix; Astrova, Irina. Harnessing cloud scalability to Hadoop clusters. Information Systems : 15th European, Mediterranean, and Middle Eastern Conference, EMCIS 2018, Limassol, Cyprus, October 4-5, 2018, Proceedings. Ed. Themistocleous, Marinos; Rupino da Cunha, Paulo. Cham: Springer, 59−71. (Lecture Notes in Business Information Processing; 341).10.1007/978-3-030-11395-7_6.

Plokiahelate tehnikate töörühm

Töörühma juht: Associated Professor ALEXANDER HORST NORTA, alexander.norta@taltech.ee

Liikmed:

Doktorandid: Vipin Deval, Abhishek Dixit, Vimal Kumar Dwivedi

Koduleht: https://old.taltech.ee/projects/blockchain

Võtmesõnad

Blockchains, smart contracts, consensus algorithms, decentralized autonomous organizations (DAO), distributed applications (Dapp), e-governance, identity authentication, machine-to-anything economy, e-healthcare, legal relevance of smart contracts, oracle probleem

Ülevaade

Topics and Competences

  • Smart contract language development with legal relevance,
  • Improved consensus algorithms such as incentiviced proof-of-stake algorithms,
  • Methods for the development of blockchain-based distributed applications-specific,
  • Novel e-governance frameworks that are blockchain based for achieving total distribution, disintermediation, decentralization and disruption,
  • secure data management using blockchains,
  • non-governmental multi-factor authentication on blockchains for machine-to-anything e-governance,
  • cross-organizational business-process automation with blockchains,
  • multi-agent systems for addressing the oracle problem in smart-contract systems,
  • personalized e-healthcare management with wearables using blockchains for secure data exchange,
  • e-learning and AI with blockchain support to achieve immutable traceability.

Opportunities to apply research results: non-governmental multi-factor authentication of identities

Selected publications

  • Norta, A.; Matulevičius, R.; Leiding, B. (2019). Safeguarding a formalized blockchain-enabled identity-authentication protocol by applying security risk-oriented patterns. Computers & Security, 86, 253−269.
  • Norta, A.; Dai, P.; Mahi, N.; Earls, J. (2019). A public, blockchain-based distributed smart-contract platform enabling mobile lite wallets using a proof-of-stake consensus algorithm. Business Information Systems Workshops : BIS 2018 International Workshops, Berlin, Germany, July 18-20, 2018, Revised Papers. Ed. Abramowicz, Witold; Paschke, Adrian. Sham: Springer, 368−380. (Lecture Notes in Business Information Processing; 229).
  • Deval, V.; Norta, A. (2019). Mobile smart-contract lifecycle governance with incentivized proof-of-stake for oligopoly-formation prevention. Proceedings 19th IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud and Grid Computing, CCGrid2019, Cyprus. Piscataway, NJ: IEEE, 165−168.

Proaktiivtehnoloogiate laboratoorium

Laboratooriumi juhataja: professor LEO MÕTUS, leo.motus@taltech.ee

Liikmed: Taivo Kangilaski, Mart Murdvee, Tõnu Näks, Andri Riid, Raul Savimaa, Andres Udal

Doktorandid: Johannes Ehala, Jaanus Kaugerand

Koduleht: https://old.taltech.ee/institutes/proactivity-lab/

Võtmesõnad

küber-füüsikalised süsteemid, spontaansed sensorvõrgud, uduarvutus, riigiülese tervikliku olukorrateadlikkuse võimekus

Ülevaade

Proaktiivtehnoloogiate uurimislabori põhitegevuseks on võrgustatud küber-füüsikaliste-süsteemide õpetamine üliõpilastele ning teoreetiliste ja praktiliste probleemide uurimine/lahendamine – näiteks arendatakse küberfüüsikaliste süsteemide magistrikursust, lepingute toetusel ehitatakse ja rakendatakse spontaanseid sensorvõrke, teoreetiliselt uuritakse uduarvutust ja selleks kasutatavat proaktiivset vahevara (ProWare) ja osaletakse riigiülese tervikliku olukorrateadlikkuse võimekuse loomisel riigikaitse rakendustele.

Valitud projektid

  • Manticus Apollo (01.09.2018 - 01.10.2020) Riigiülene olukorra teadlikkuse (OT) süsteem abistab erinevates kohtades ja erinevatel organisatsioonitasanditel olevaid otsustajaid – valitsus, KOV, ettevõtjad, jt. – teabega riigi toimimise parandamiseks. Projekt on orienteeritud vahetult riigi sise- ja välisjulgeoleku vajadustele, ning toetab ka looduslike ja tehniliste õnnetuste/kriiside lahendamist.
  • SmeNeTe (01.07.2017 - 01.12.2019) Projekti eesmärkideks on valideerida Thinnect OÜ poolt patenteeritud "mesh" võrgukihi rakendatavus, ProWare vahevara laiendamine vastavalt targa keskkonna rakenduste nõuetele ja pilverakenduse toetusega lokaalse diagnostika funktsionaalsuse välja arendamine juhtmevaba võrgu tarbeks.
  • EITSA18008 (1.04.2018 - 31.03.2019) IT-Akadeemia programm "Kvaliteedi tõstmine IKT õppekavadel” toetab küberfüüsikaliste süsteemide magistrikursuse uute materjalide loomist ja õppelabori sisustamist uute seadmetega. Projekti tulemusel tekib muuhulgas kaasaegne õppelabor traadita sensortehnoloogia õpetamiseks ja arenduseks.

Valitud publikatsioonid

  • P. Laud, L. Motus, … (16 authors) 2019 “Mapping the information flows for the architecture of a nation-wide situation awareness system”, Poster, Conference: 2019 IEEE Conference on Cognitive and Computational Aspects of Situation Management (CogSIMA)

Tugevalt tagatud tarkvara laboratoorium

Laboratooriumi juhataja: juhtivteadur TARMO UUSTALU, tarmo.uustalu@taltech.ee

Liikmed: Jüri Vain, Juhan-Peep Ernits, Marko Kääramees, Silvio Capobianco, Sven Nõmm, Hellis Tamm, Leonidas Tsiopoulos, Maksym Bortin, Niccolò Veltri, Denis Firsov, Gert Kanter, Evelin Halling

Järeldoktor: Niels Voorneveld

Doktorandid: Hendrik Maarand

Võtmesõnad

funktsionaalne ja sõltuvalt tüübitud programmeerimine, tarkvara verifitseerimine ja testimine, formaliseeritud programmeerimisteooria

Ülevaade

Rühm uurib tugevalt tagatud tarkvara arendamise teooriaid, meetodeid ja tööriistu, spetsialiseerudes nii tõestustele (sertifitseeritud tarkvara) kui ka testimisele.

Viimaseid uurimistulemusi:

  • Näidati, et küllalt üldiselt tingimustel morfism kahe komonaadi vahel tegurdub isomorfismi täpsusega unikaalselt kaheks komonaadimorfismiks, millest esimene on identsus kujudel teine on isomorfism kujudel ja teine isomorfism positsioonidel igas kujus.
  • Näidati, et iga normaalsuse tingimus kiivmonoidilistele kategooriatele vastab teatud lõdvendusele selliste kategooriate sekventsiarvutuse reeglites.
  • Loodi kõrgtaseme keel TDLTP missioonikriitiliste süsteemide keerukate testistsenaariumide spetsifitseerimiseks mudelipõhises testimises.
  • Defineeriti TDLTP keele operaatorite süntaks ja semantika ning reeglid nende teisendamiseks Uppaali ajaga automaatide käivitavasse formalismi.

Valitud publikatsioonid

  • Buldas, D. Firsov, R. Laanoja, H. Lakk, A. Truu. (2019). A new approach to constructing digiital signature schemes. In N. Attrapadung, T. Yagi, eds., Proc. of 14th Int. Wksh. on Security, IWSEC 2019 (Tokyo, Aug. 2019), v. 11689 of Lect. Notes in Comput. Sci., pp. 363-373.
  • J. Chapman, T. Uustalu, N. Veltri. (2019). Quotienting the delay monad by weak bisimilarity. Math. Struct. in Comput. Sci., v. 29, n. 1, pp. 67-92.
  • H. Maarand, T. Uustalu (2019). Reordering derivatives of trace closures of regular languages. In W. Fokkink, R. van Glabbeek, eds., Proc. of 30th Int. Conf. on Concurrency Theory, CONCUR 2019 (Amsterdam, Aug. 2019), v. 140 of Leibniz. Int. Proc. in Inf., article 40. Dagstuhl Publishing.
  • Muthukumar N., S. Srinivasan, K. Ramkumar, D. Pal, J. Vain, S. Ramaswamy (2019). A model-based approach for design and verification of industrial Internet of Things. Future Gener. Comput. Syst., v. 95, pp. 354-363.

Tarkvarateaduse instituudi struktuur

Tarkvarateaduse instituut loodi 1. jaanuaril 2017 TTÜ struktuurireformi raames. Tarkvarateaduse instituudi põhisuundadeks on informaatika, äriinfotehnoloogia, e-riigi tehnoloogiad ja teenused ning küberkaitse.

Tarkvarateaduse instituudis on 10 töörühma/laborit, IT aluste õppekeskus ja oma raamatukogu.
Instituudi akadeemiliseks otsustuskoguks on nõukogu.