Изследователски области на INSAIT

Машинно обучение

Изобилието от данни и нарастващата достъпност на изчислителна мощ през 21-ви век създават вълнуващи възможности за алгоритми, управлявани от данни. Машинното обучение, областта на компютърните науки, която се фокусира върху извличането на знания от големи набори от данни и използването на тези знания за правене на прогнози и решения, сега предоставя най-съвременни методи за много приложения на компютърните науки.

Предвид нарастващата практическа значимост на машинното обучение, възникват множество важни въпроси. Как можем да гарантираме, че алгоритмите, базирани на обучение, са достатъчно стабилни, справедливи и надеждни, за да бъдат използвани на практика? Как можем да използваме данните по оптимален начин за решаване на определена задача? В INSAIT се стремим да предоставим отговори на подобни въпроси, като се стремим към задълбочено теоретично и практическо разбиране на алгоритмите, управлявани от данни.

Преподаватели и ментори, участващи в тази изследователска област:

Компютърно зрение

Визуалната система е един от най-важните инструменти, чрез които хората разбират и взаимодействат със заобикалящия свят. За един компютър обаче, една снимка или видео по подразбиране не е нищо повече от куп числа, съответстващи на последователности от RGB стойности. Компютърното зрение е интердисциплинарна област, която изучава алгоритми, чрез които компютрите могат да получат разбиране на високо ниво на изображенията. С многобройните си приложения в области като автономно шофиране, анализ на медицински изображения, перцептивна роботика, въплътен AI, разпознаване на обекти, анализ на жестове, проследяване и разбиране на сцени, наред с други, компютърното зрение е важен компонент на съвременните AI системи и централна част от изследванията в INSAIT.

Преподаватели и ментори, участващи в тази изследователска област:

Квантови изчисления

Впечатляващото увеличение на възможностите и наличността на конвенционалните компютри през последните 50 години донесе огромни ползи за нашето общество. Квантовите изчисления, вид изчисление, което може да използва свойствата на квантовите състояния, има потенциала допълнително да революционизира компютърните науки, като позволи изчисления, които са непрактични на съвременните компютри, да бъдат извършени за секунди на такъв нов хардуер. Постулирайки развитието на квантови компютри, компютърните учени трябва да бъдат готови както да използват потенциала на тези нови видове машини, така и да се справят с многобройните предизвикателства, които ще възникнат в киберсигурността. В INSAIT се фокусираме върху софтуерните аспекти на квантовите изчисления, включително езици за програмиране, оптимизация, проверка и алгоритми.

Преподаватели и ментори, участващи в тази изследователска област:

Киберсигурност

През последните няколко десетилетия нарастващото приемане на безжични технологии и интернет трансформира начина, по който обменяме информация, като облагодетелства обществото, правейки го по-свързано. За съжаление, това идва с различни рискове за сигурността, тъй като компютърните системи и мрежи са уязвими на атаки отвътре и отвън, което води до потенциално разкриване или кражба на информация. Изследванията на INSAIT в областта на компютърната сигурност имат за цел да защитят съвременните компютърни системи от злонамерени намеси, като изучават както фундаментални въпроси в криптографията, нови методи, които предоставят формални гаранции за сигурност, така и разработват практически и сигурни комуникационни протоколи и системи.

Автоматизирано разсъждение

Разсъждението, способността на хората съзнателно да правят заключения въз основа на прилагането на логически аргументи, е може би най-уникалната характеристика на човешкия интелект. Следователно, изучаването на автоматизираното разсъждение е крайъгълен камък на съвременните изследвания в областта на изкуствения интелект, с далекообхватни приложения, например в доказването на теореми, проверката на доказателства и проверката на софтуер. В INSAIT работим по фундаментални въпроси в математическата логика и вземането на решения при несигурност, както и по приложения и подобрения на съществуващите техники за автоматизирано разсъждение, например тези, използвани в SAT решаващите програми и за автоматизирана проверка на доказателства.

Формални методи

Съвременните компютърни системи играят централна роля в нашето общество и често се разполагат в критични за сигурността и поверителността области, като авиацията и интернет банкирането. В такива случаи е от решаващо значение да можем да гарантираме коректността на използваните алгоритми, така че получената система да бъде доказано сигурна. Разработването на формални методи, тоест математически строги техники, използвани за проверка на коректността на програмите, е следователно жизненоважно за увеличаване на доверието в софтуерните системи сред широката общественост. В INSAIT провеждаме фундаментални изследвания върху формални методи и също така изучаваме техните приложения, с цел разработване на доказано стабилни, безопасни и интерпретируеми софтуерни системи.

Компютърни системи и мрежи

Съвременните компютри рядко работят изолирано, а по-скоро са включени в сложни компютърни системи и мрежи. Това позволява да се използват различните функционалности на различните видове устройства и да се използват предимствата на хоризонталното мащабиране. Осигуряването на коректността и мащабируемостта на алгоритмите, използвани в такива системи, поставя различни теоретични и практически предизвикателства пред компютърните учени. В INSAIT работим върху широк спектър от системни области, включително операционни системи, мрежи, системна сигурност, бази данни, високопроизводителни изчисления и разпределени системи.

Обработка на естествен език

Възприемането на речта, способността на хората да интерпретират и разбират езика, е централна част от човешкия интелект. Обработката на естествен език, изучаването на изчислителни техники за автоматизирана обработка и анализ на текст и реч, е следователно крайъгълен камък на съвременния изкуствен интелект. В INSAIT се стремим да разработим принципни алгоритми за обработка на огромни количества текстови и речеви данни, като изучаваме както подходи, базирани на дълбоко обучение, така и методи за включване на прозрения от лингвистиката.

Преподаватели и ментори, участващи в тази изследователска област:

 

Езици за програмиране

Областта на езиците за програмиране е фокусирана върху разработването на нови методи за създаване на по-сигурен, надежден и ефективен софтуер, включително нови програмни абстракции (напр. Rust), техники за синтез на програми (индуциране на програми от скици или примери), анализ на програми (свързан с автоматизирано разсъждение), оптимизиращи компилатори, типови системи, символично разсъждение и много други. Областта е особено подходяща за интердисциплинарни изследвания и се свързва добре с теми в машинното обучение, невро-символичното разсъждение, системите и мрежите и други.

 

Преподаватели и ментори, участващи в тази изследователска област:

Алгоритми и теория

Развитието на съвременните компютри даде възможност за мащабно прилагане на алгоритми, тоест крайни последователности от строги инструкции, които решават конкретна задача. Концепцията за алгоритъм обаче е всъщност много по-стара, датираща от древността, където древните математици и философи се занимават с проблеми като ефективно намиране на прости числа и най-големия общ делител на две числа. В днешно време областта на теоретичната компютърна наука изучава много напреднали теми, касаещи оптималния дизайн на алгоритми и изчислителната трудност на определени задачи. Работейки по такива предизвикателни проблеми, много от които са отворени от векове, учените в INSAIT се стремят да подобрят нашето разбиране за това какви задачи са решими на съвременните компютри и как може да се проектират софтуерни системи възможно най-ефективно.

Управление на данни

Нарастващото приемане на компютри, интелигентни устройства и интернет през 21-ви век доведе до масивно увеличение на общия обем данни, които се създават и обработват всяка година. Тъй като данните са ключовата съставка за много съвременни системи за вземане на решения, включително тези, базирани на машинно обучение, все по-важно е да съхраняваме и поддържаме данните по мащабируем и сигурен начин. В INSAIT изучаваме много фундаментални въпроси, свързани с управлението на данни, включително теми, свързани с изчислителната ефективност и ефективността на паметта, поверителността, управлението на данни, изтриването на данни и много други.