Istraživačke grupe

Prema strateškim znanstvenim temama koje su dane u Strateškom programu znanstvenih istraživanja (usvojenom u rujnu 2014. godine na sjednici Fakultetskog vijeća) predviđeno je formiranje međuzavodskih istraživačkih grupa. Planirano je formiranje 12 istraživačkih grupa kroz projekta izgradnje i uspostave Znanstveno-istraživačkog centra elektrotehnike i računarstva –ZICER u Osijeku,  od 2014. do 2018. godine. Definirano je 10 istraživačkih grupa koje će činiti organizacijske jedinice ZICER-a:

  • Istraživačka grupa za biomedicinsko inženjerstvo;
  • Istraživačka grupa za informacijske i komunikacijske tehnologije;
  • Istraživačka grupa za inteligentna vozila;
  • Istraživačka grupa za inteligentne sustave i robotiku;
  • Istraživačka grupa za napredne elektroenergetske tehnologije i sustave;
  • Istraživačka grupa za napredne industrijske sustave;
  • Istraživačka grupa za napredne metode poučavanja u tehničkim znanostima;
  • Istraživačka grupa za računalno inženjerstvo;
  • Istraživačka grupa za računarstvo i interakciju čovjeka i računala;
  • Istraživačka grupa za računarstvo visokih performansi i analizu podataka.

Ove su grupe formalno definirane u Izvješću o provedbi Strateškog programa znanstvenih istraživanja, koje je usvojeno na 212. sjednici Fakultetskog vijeća održanoj 27. ožujka 2018. U okviru ovih istraživačkih grupa razvijaju se i unaprjeđuju područja istraživanja koja su u potpunosti u skladu sa Strategijom pametne specijalizacije te izravno doprinose ostvarenju dva tematska prioritetna područja (TPP): 1. Energija i održivi okoliš te 2. Promet i mobilnost, kao i horizontalnim temama: KET i ICT, s posebnim utjecajem na TPP Zdravlje i kvaliteta života te Hrana i bio ekonomija.

Istraživačka grupa za biomedicinsko inženjerstvo

Aktivnosti kojima se bavi istraživačka grupa za biomedicinsko inženjerstvo, se mogu podijeliti u sljedeća područja: mikroelektronika, biomedicinska elektronika, bežični komunikacijski sustavi, sustavi za bežično napajanje i žetvu energije te primjena računalnog vida u robotici, medicini i poljoprivredi. U zadnjih nekoliko godina je iz područja mikroelektronike, dizajnirano nekoliko integriranih krugova od kojih su najznačajniji patentirani energetski učinkovit sustav za bežični prijenos analognih i digitalnih signala i DC/DC pretvarač zasnovan na nabojskim pumpama. Nadalje, istraživačka grupa posjeduje iskustvo razvoja različitih sustava za mjerenje bioloških signala. Do sada su  razvijeni sustavi za bežično mjerenje zasićenosti krvi kisikom i tjelesne temperature. Istraživačka grupa intenzivno radi na razvoju novih učinkovitih robusnih modulacijskih postupaka zasnovanih na bežičnom prijenosu podataka. Istraživanja iz područja bežičnog napajanja i žetve energije rezultirala su razvijenim sustavom kapacitivnog bežičnog prijenosa energije za senzorske sklopove male snage i sustavom za bežično napajanje elektroničkih uređaja snage do 5 W. Istraživačka grupa za primjenu računalnog vida u bioinženjerstvu ima znatna iskustva u razvoju i primjeni naprednih tehnologija za analizu 2D i 3D podataka dobivenih običnim ili 3D kamerama. Općenita primjena razvijenih tehnologija i algoritama je na izdvajanje i raspoznavanje različitih tipova predmeta u prostoru. U području primjene u poljoprivredi je primjena bila na raspoznavanje voća i povrća na biljkama, te detekciju redova usjeva na polju. Dok se je u području medicine primjena svodila na 2D i 3D analizu kroničnih rana i utvrđivanje udjela pojedinog tipa tkiva u rani, te mjerenje fizičkih parametara, opsega, površine i volumena. Kroz dosadašnji rad podnesene su i prihvaćene tri patentne prijave kroz koje je istraživačka grupa stekla iskustvo u zaštiti intelektualnog vlasništva.

Istraživačka grupa za informacijske i komunikacijske tehnologije

Istraživačka grupa za komunikacijske i informacijske tehnologije provodi istraživanja u četiri područja: bežične komunikacije, mikroelektronika, mrežne tehnologije i videokomunikacije.

U području bežičnih komunikacija naglasak je na modeliranju, analizi rada i unapređivanju postojećih, razvoju novih komunikacijskih sustava ili njihovih podsustava te razvoju modela i ispitivanja propagacije radio valova u mobilnim mrežama. Trenutno se provode  ispitivanja i razvoj postupaka i sustava  bežičnog prijenosa EM energije, iskorištavanja EM energije  na visokim frekvencijama („EM žetve“), modeliranja, mjerenje i ispitivanje utjecaja EM zračenja na žive organizme te EM zagađenja.

U skladu s napretkom mikroelektroničke tehnologije provode se istraživanja i razvoj postupaka analogne i digitalne obrade, programiranje PLD i FPGA uređaja te projektiranje i izvedba nadzorno-upravljačkih sustava. Članovi istraživačke grupe provode istraživanja i razvoj radio frekvencijski identifikacijskih (RFID) uređaja sa vlastitim napajanjem, poboljšanje alternativnih metoda napajanja iz okolnog prostora, razvoj 2D i 3D senzora.

U području mrežnih tehnologija provode se ispitivanja IP mrežne infrastrukture, istraživanja u području kvalitete usluge u IP mrežama te primjene  i istraživanja u području širokopojasnog pristupa Internetu i internetskih usluge u urbanim i ruralnim područjima. Posebno područje jesu istraživanja problematike sigurnosti i privatnosti u suvremenim informacijsko-komunikacijskim (žičnim i bežičnim) sustavima. U pogledu problematike sigurnosti, predmetom istraživanja su: suvremeni kriptosustavi i njihova primjena, metode otkrivanja i prevencije sigurnosnih prijetnji i napada u žičnim i bežičnim mrežama (WLAN, ad hoc, senzorske mreže, IoT), sigurnosni mehanizmi i protokoli, procjena i smanjenje rizika, sigurno usmjeravanje i agregacija podataka, zaštita privatnosti korisnika i podataka.

Važan segment istraživanja obuhvaćen je razvojem rješenja za unaprjeđenje i ocjenu kvalitete videosignala u različitim aplikacijama uključujući ocjenu iskustvene kvalitete (Quality of Experience – QoE) kod prijenosa videosignala fiksnim i mobilnim mrežama.

Istraživačka grupa za inteligentna vozila

Dio ove istraživačke grupe provodi istraživanja u području izrade programske podrške za autonomna vozila i njezinog testiranja, prema zadanim standardima i metodama (AUTOSAR,  ISO26262). Dio istraživanja vezan je za mreže i protokole u vozilima (CAN, LIN, Flexray). Sljedeći dio istraživačke grupe svoj rad zasniva na razvoju naprednih algoritama obrade slike s kamera u vozilu, koji se koriste pri autonomnoj vožnji. Pritom se primjenjuju brojne metode strojnog učenja. Ovaj dio istraživačke grupe koristi suvremenu opremu nabavljenu u sklopu EU projekta DRIVE.

Dio istraživačke grupe bavi se inteligentnim transportnim sustavima (ad-hoc mreže vozila, VANETs), s ciljem razvoja, implementacije, testiranja i vrednovanja algoritama za učinkovito rasprostiranje informacija između vozila i infrastrukture. Postoje aplikacije za različite namjene poput unaprjeđivanja sigurnosti prometa (izbjegavanje sudara, obavijesti o nesrećama), povećanja učinkovitosti vožnje (nadzor zagušenja prometa, rezerviranje slobodnih parkirnih mjesta), te za komercijalne usluge (zabava, posao). Za većinu aplikacija je ključno da dostave pravu informaciju u pravo vrijeme i na pravo mjesto kako bi se mogle donijeti informirane odluke.

Jedan dio istraživačke grupe bavi se područjem analize rada i topologija pogona vozila, pomoćnih sustava, te sinteze s ciljem optimizacije tokova energije i energetske efikasnosti vozila. Poseban naglasak je na istraživanju hibridnih sustava pohrane energije, naprednih sustava napajanja, te sustava energetske elektronike za upravljanje tokovima energije unutar vozila. Kroz metode modeliranja i rješavanje inverznih inženjerskih problema, nastoje se razviti metode upravljanja s ciljem povećanja efikasnosti samog vozila, ali i integracije električnih vozila u postojeći sustav transporta prema EU smjernicama integriranog, održivog i efikasnog transporta.

Istraživačka grupa za inteligentne sustave i robotiku

Istraživačka grupa za inteligentne sustave i robotiku bavi se istraživanjima na području umjetne inteligencije, robotike i procesne automatizacije.

Jedno od užih područja na kojima grupa ima posebne kompetencije je strojna percepcija odnosno računalni vid s primjenom na području robotike. Razvijamo sustave za prepoznavanje objekata s kojima robot može manipulirati (prenositi ih, obrađivati ili obavljati neku drugu operaciju) te sustave koji omogućuju mobilnom robotu navigaciju u unutrašnjim prostorima. Pri tome uglavnom razvijamo metode koje koriste 3D senzore, gdje najviše iskustva imamo s RGB-D kamerama, ali se razvijena metodologija može primijeniti i na laserske 3D skenere (LIDAR).

Drugo područje istraživanja odnosi se na unaprjeđenje sustava procesnog nadzora i upravljanja uvođenjem umjetne inteligencije temeljeno na učenju na mjernim podacima. U okviru ovih istraživanja razvijaju se metode izgradnje matematičkih modela procesa na temelju podataka, sa svrhom estimacije procesnih veličina, otkrivanja nastanka kvara i identifikacije mjesta kvara, te realizacije soft-senzora i sustava koji toleriraju kvarove. Pri tome se razvijaju i adaptivni modeli i algoritmi koji kontinuirano uče na pogonskim podacima što se kontinuirano prikupljaju u procesnu bazu podataka tvornice, kako bi se ovi inteligentni sustavi nadzora i upravljanja mogli stalo prilagođavati promjenama u procesu i osiguravati optimalno vođenje.

Iako se radi o temeljnim istraživanjima, metodologije kojima se bavi Istraživačka grupa za inteligentne sustave i robotiku imaju potencijal široke primjene u industriji, poljoprivredi, zdravstvu i drugim djelatnostima.

Istraživačka grupa za napredne elektroenergetske tehnologije i sustave

Istraživačka grupa se bavi istraživanjima u elektroenergetici te ima značajno iskustvo provedbi (međunarodnih) znanstvenih i stručnih projekata s naglaskom na područje integracije obnovljivih izvora energije u EES s aspekta naprednih (mikro)mreža, tržišta,  zaštite, stabilnosti te kvalitete el. energije.

Optimizacija fotonaponskih sustava i elektrana na OIE u fokusu su uz izradu matematičkih i računalnih modela za simulacije elektrana na OIE, elaborata o utjecaju OIE na elektroenergetsku mrežu i podešenju zaštite, naprednih mreža te energetske učinkovitosti i primjeni učinkovitih tehnologija u sustavima rasvjete i upravljanja energijom.

Grupa se bavi naprednom koordinacijom zaštite aktivnih mreža s visokim udjelom OIE, optimizacijom tokova snaga, izračunom kratkih spojeva, stabilnosti i pouzdanosti EES-a i njegovih dijelova, analizom oscilatorne stabilnosti EES, parametriranjem automatskih regulatora napona i uzbude generatora (AVR), te PSS i FDS stabilizatora.

Grupa provodi analize tržišta električne energije iz perspektive tržišnih sudionika, tehno-ekonomske analize proizvodnih i mrežnih postrojenja kao i optimizacije vođenja suvremenog EES, dimenzioniranja uzemljivača, mjerenje otpora rasprostiranja uzemljenja i otpornosti tla kao i izračunom energije električnog luka i smjernicama izbora osobne zaštitne opreme.

Mjerenja razine elektromagnetskog niskofrekvencijskog (50 Hz) polja izvode se prema normi HRN IEC 61786 u akreditiranom laboratoriju za EMC kao i u svim vrstama elektroenergetskih i industrijskih postrojenja i u blizini OIE kao i nadzor kvalitete el. energije prema normi HRN EN 61000-4-30 u skladu s ograničenjima norme HRN EN 50160 o naponskim karakteristikama iz javnih distribucijskih mreža.

Istraživačka grupa za napredne industrijske sustave

Istraživačka grupa za napredne industrijske sustave provodi temeljna istraživanja iz područja električnih strojeva kao izvršnih i iz područja  energetske elektronike i mjerenja kao upravljačkih podsustava, te ih integrira u istraživanja industrijskih pogona kao temeljna industrijske proizvodnje. Suvremeni trendovi ekologije, te povećanja efikasnosti  i optimiranja rada složenih sustava obuhvaćeni su kroz istraživanja primjene numeričkih proračuna, materijala i industrijske ekologije.

Istraživanja iz područja električnih strojeva i industrijskih pogona bave se proučavanjima unapređenja efikasnosti i upravljanja u industrijskim i transportnim procesima. Razvijaju se metode monitoringa (industrijska mjerenja) u cilju smanjenja gubitaka kroz modeliranja i sinteze rezultata (numerički proračuna, materijali) te se razvijaju metode upravljanja tokovima energije (energetska elektronika).

Istraživanjima iz područja energetske elektronike specifično se proučavaju bifurkacijska ponašanja DC pretvarača napona, te određivanja karakteristika AC pretvarača radi kvantificiranja povratnog utjecaja pretvarača na mrežu i okolinu. U trendu razvoja korištena obnovljivih izvora energije razvijaju se postupci modeliranja i upravljanja fotonaponskih sustava pretvaračkim komponentama višerazinskih izmjenjivača.

U području industrijskih mjerenja treba istaknuti istraživanje na razvoju novih metoda mjerenja električnih i neelektričnih veličina u industrijskim postrojenjima, kao i razvoju novih metoda procjene i iskazivanja mjerne nesigurnosti.

Istraživanja iz područja numeričkih metoda orijentirana su na područje matematičkog modeliranja, simulacija i analiza električnih uređaja (elektromagnetska polja, toplinsko i mehaničko naprezanje).

Istraživačka grupa za napredne metode poučavanja u tehničkim znanostima

Istraživačka grupa provodi znanstvena istraživanja iz područja edukacije usmjerena na pristup, primjenu i utjecaj novih tehnika i metoda poučavanja na kvalitetu visokoškolskog inženjerskog obrazovanja na preddiplomskoj i diplomskoj obrazovnoj razini. U suradnji s ostalim znanstveno-istraživačkim grupama FERIT-a i njihovim laboratorijima, kroz program LABUS, ostvaruje prijenos temeljnih matematičko-fizikalnih, te primijenjenih inženjerskih znanja i vještina prema skupina koje uključuju učenike (i nastavnike) osnovnih i srednjih škola iz STEM područja. Sadržaji ovih aktivnosti uključuju prezentiranje dijelova znanstveno-istraživačkog, nastavnog i stručnog rada FERIT-ovih laboratorija primijenjenih inženjerskih znanja i vještina iz područja primijenjene fizike, robotike, automatike, računarstva i informacijskih tehnologija te tehničkih vještina primjenom modernih metoda poučavanja koje uključuju mjerenja na realnim eksperimentalnim postavima uz računalnu podršku u prikupljanu mjernih podataka i korištenje virtualnih instrumenata u modeliranju eksperimenata te računalnih simulacija pojedinih eksperimenata. Aktivnosti istraživačke grupe usmjerene su na implementaciju modela društveno korisnog učenja (DKU) koji je u svijetu prepoznat kao učinkovit način povezivanja studenata i visokoškolskih nastavnika s organizacijama civilnog društva (OCD) i širom društvenom zajednicom te kao važan poticaj studentima za pronalaženje prvog posla, odnosno za njihovo povezivanje sa tržištem rada. Istraživačka grupa razvija i brine o provedbi održivih programa DKU kojima se javnost poučava o mogućnostima moderne STEM tehnologije, a studenti se uključuju u provedbu edukativnih  programa za stjecanje STEM kompetencija nužnih za rad i razvoj novih tehnologija kao preduvjeta za uspješno uključivanje u tržište rada.

Istraživačka grupa za računalno inženjerstvo

Istraživačka grupa za računalno inženjerstvo obuhvaća područja rada: arhitektura, dizajn i funkcioniranje računalnih sustava, ugradbeni računalni sustavi, pouzdanost, dijagnostika i testiranje računalnih sustava, dizajn inteligentnih sustava i računalnih mreža, obrada slike, vizualna inspekcija, robotski vid,  rad u stvarnom vremenu i paralelno procesiranje.

Dizajn digitalnih sklopova i sustava te dizajn ugradbenih računalnih sustava odvijaju se primjenom mikrokontrolera i sklopova FPGA, tehnologije SoC, NoC, programskog jezika VHDL i razvojnog okruženja Xilinx. Za poznate arhitekture razvijaju se modeli pouzdanosti i dijagnosticiranja kvarova te dizajn računalnih sustava prema zahtjevima za toleriranje kvarova i postizanje određene razine pouzdanosti i raspoloživosti. Dizajn ugradbenih sustava odvija se na područjima automobilskog računarstva, energetske elektronike, medicinske elektronike, poljoprivrede, prehrambene industrije itd.

Istraživanja obuhvaćaju: razvoj algoritama za rad u stvarnom vremenu, razvoj algoritama za obradu slike, razvoj sustava za vizualnu inspekciju kvalitete proizvoda, razvoj algoritama za grafičke procesore (GPU), paralelnih algoritama za obradu slike na CUDA tehnologiji, razvoj algoritama za digitalne procesore za obradu signala (DSP) i FPGA integrirane sklopove. Značajna su iskustva u kontroli kvalitete na vizualnoj detekciji neispravnosti sirovih i pečenih keramičkim pločica u stvarnom vremenu.

Grupa potiče i razvija suradnju s ICT gospodarskim subjektima i  ima iskustva u vođenju više domaćih i europskih projekata i programa transfera tehnologije i znanja i svojim djelovanjem daje doprinos značenju tehničkih znanosti u gradu Osijeku i široj regiji.

Istraživačka grupa za računarstvo i interakciju čovjeka i računala

Istraživačka grupa bavi se 3D rekonstrukcijom organa iz digitalnih medicinskih slika dobivenih CT uređajem. Tako dobiven 3D model koristi se za bolju predikciju zdravstvenog stanja pacijenata. Osim organa koju su dobiveni CT uređajima, vrši se retopologija kostiju dobivenih iz velikih setova podataka o položaju točaka (engl. point cloud) te se time dobivaju zaglađene površine kako bi se detektirale deformacije. Osim u zdravstvu, grupa se bavi laserskim analizom 3D modela kulturnih dobara dobivenih laserskim skeniranjem koje se onda kasnije obrađuju algoritmima zaglađivanja te interpolacije u svrhu njihovog digitalnog prikaza. Razvoj sustava za pomoć slijepim i slabovidnim osobama temeljen na računalnoj obradi slike u stvarnom vremenu. U sklopu toga vrši se detekcija specifičnih objekata (stepenice i pješački prijelazi) koji su od velike važnosti za kretanje u prostoru. Usmjeravanje u prostoru vrši se zvučnim signalima. Grupa radi razvoj virtualnih aplikacija koje bi pomagale ljudima u svladavanju prepreka u okolini s minimalnom opasnosti, npr. edukacija djece za prijelaz preko ceste u prometu različite gustoće. Također se vrši istraživanje u smjeru neuronskih mreža i njihove evolucije kroz proširene topologije u svrhu strojnog učenje u igrama za dolazak do rješenja.

Istraživačka grupa za računarstvo visokih performansi i analizu podataka

Cilj ove istraživačke grupe je prijenos rezultata istraživanja u primjenu u području prikupljanja i pohrane podataka, njihove analize upotrebom zahtjevnih postupaka računalne inteligencije i strojnog učenja (za web, mobilne i uslužne okoline i analizu podataka u stvarnom vremenu), kao i paralelne i raspodijeljene obrade podataka u energetski učinkovitim računalnim sustavima visokih performansi. Mogućnosti suradnje također su usmjerene učinkovitoj primjeni oblaka računala u razvoju, automatiziranom testiranju i puštanju u rad višeplatformskih web, mobilnih i ugradbenih programskih rješenja zasnovanih na aktualnim metodologijama i platformama, uključujući agilne postupke razvoja, razvoj pokretan testiranjem, te okoline otvorenog koda. Ta rješenja uključuju postupke otkrivanja, prikupljanja i obrade podataka iz poslovnih, znanstvenih i ugradbenih sustava te Interneta svega. Mogućnost suradnje pruža se i kroz primjenu i prilagodbu postupaka strojnog učenja za potrebe raspoznavanja uzoraka (klasifikacija, regresija i drugo) i kognitivnih postupaka na raznim problemima i podacima. S obzirom na širok raspon optimizacijskih problema koji uključuju sve od oblikovanja modela strojnog učenja do izgradnje rasporeda solarnih panela u polju, moguć je razvoj, prilagodba i ugradnja različitih evolucijskih algoritama za njihovo rješavanje. Za vremenski kritične usluge, primijenjuje se analiza tokova podataka u stvarnom vremenu, pristupi prikladni za poslovnu inteligenciju te odgovarajuća vizualizacija. Glavna područja primjene obuhvaćaju biomedicinu i zdravstvo, mobilnost i promet, poljoprivredu, prehrambenu industriju, pametne i energetski učinkovite životne okoline, znanstveno računarstvo, kibernetičku sigurnost, te poslovne računalne sustave i podatkovna središta tvrtki i institucija.