Kaitstud doktoritööd | Tarkvarateaduse instituut

Elena Di Lavore kaitses oma doktoritööd „Monoidal Width“ („Monoidiline laius“) reedel, 17. novembril kl 14:00 ruumis ICT-638 ja Zoomi vahendusel.

Kompositsioonilisus on abstraktsiooni juures tsentraalne: ülesande mõistmise osade kaupa saab kokku panna selle tervikuna mõistmiseks; mudeleid ja koodi saab arendada nii, et nende osi on võimalik asendada või taaskasutada tervikut rikkumata; ülesande terviklahendus on leitav osalahendusi kombineerides. Kompositsioonilisus võib anda ka algoritmilisi eeliseid. Nii on näiteks jaga-ja-valitse algoritmidega, mille puhul ülesande efektiivseks lahendamiseks kasutatakse ära selle kompositsioonilist struktuuri. Üheks väljapaistvaks näiteks sellest on Courcelle'i teoreemid. Need põhinevad jaga-ja-valitse algoritmil ning näitavad, et monaadiliste teist järku valemite kontroll on praktiliselt arvutatav nendel graafidel, mille puu- või klikilaius on tõkestatud.

Taoliste fikseeritud parameetritega praktilise arvutatavuse tulemuste aluseks on asjaolu, et jaga-ja-valitse algoritmid on tõhusad struktuurselt lihtsate sisendite korral. Graafi puu- ja klikilaius mõõdavad selle struktuurset keerukust ning kui graafi laius on väike, on osalahenduste kombineerimine praktiliselt arvutatav. Siinne töö üritab tuua parametriseeritud keerukuses kasutatavad võtted monoidilisse kategooriateooriasse.

Käesolev doktoritöö toob sisse monoidilise laiuse mõiste, et mõõta morfismide struktuurset keerukust monoidilistes kategooriates, ning uurib mõningaid selle omadusi. Valides sobiva kategoorsed algebrad, on monoidiline laius puu- ja klikilaiuse vasteks. Monoidiline laius põhineb monoidilistel dekompositsioonidel samal viisil, nagu graafilaiused põhinevad graafi-dekompositsioonidel ning graafiavaldistel. Monoidilised dekompositsioonid on termid monoidiliste kategooriate keeles, mis kirjeldavad jaga-ja-valitse algoritmidele vajaliku kompositsioonilise struktuuri. Üldine strateegia monoidiliste kategooriate ülesannetel fikseeritud parameetritega praktilise arvutatavuse tulemuste saamiseks toob esile monoidilise laiuse kontseptuaalse olulisuse: kompositsioonilised algoritmid muudavad funktoriaalsed ülesanded praktiliselt arvutatavaks tõkestatud monoidilise laiusega morfismidel.

Juhendaja: prof Pawel Maria Sobocinski.

Oponendid:

• prof Samson Abramsky, University College London, Suurbritannia;
• prof Dan Marsden, University of Nottingham, Suurbitannia.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Mario Román García kaitses oma doktoritööd „Monoidiliste kontekstide teooria“ („Monoidal Context Theory“) neljapäeval, 16.11.23 kl 16:00 ruumis ICT-638 ja Zoomi vahendusel.

Protsesside matemaatiline kirjeldamine on suhteliselt uus matemaatika haru: kasutame diagramme elektrivõrkude, vooskeemide või algoritmide kujutamiseks, kuid nende diagrammide matemaatiline formalism pakuti välja alles 1960. aastatel koos kategooriateooriaga.

Keerulises elektrivõrgus või keerulises intelligentses süsteemis ei pruugi me aga teada, kuidas mõned komponendid töötavad – osa komponente on vaid "mustad kastid". Käesolevas lõputöös uuritakse, kuidas saab mustade kastidega diagramme matemaatiliselt kirjeldada.

Selle lõputöö tulemusena saame välja töötada graafilise programmeerimiskeele (kus programmid on diagrammid!) ja realiseerida keele mitme taustaprogrammiga (nt tõenäosuslik versioon või samaaegne versioon).

Juhendaja: prof Pawel Maria Sobocinski.

Oponendid: 

• Guy McCusker, Professor of Computer Science, University of Bath, Suurbritannia;
• Paul Andre Mellies, CNRS Researcher, Université Paris Denis Diderot, Prantsusmaa.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Rahul Sharma kaitses oma doktoritööd „Unification of Decision Support Techniques: Mitigating Statistical Paradoxes for Enabling Trustworthy Decision Making“ („Otsuste toetamise tehnikate ühtlustamine: statistiliste paradokside mõju maandamine usaldusväärsete otsuste tegemise võimaldamiseks“) esmaspäeval, 30.10.23 kl 15:00 ruumis ICT-636 ja Zoomi vahendusel.

Doktoritöö keskendub erinevates valdkondades kasutust leidvate otsuste tegemist toetavate vahendite täiustamisele. Töö autor pakub välja raamistiku selliste vahendite töökindlamaks ja tõhusamaks muutmiseks ning käsitleb erinevaid viise statistiliste paradoksidega toimetulekuks masinõppes.

Käesolev doktoritöö sisaldab kuut olulist panust olemasolevate lünkade kõrvaldamiseks tehnoloogias ja teadmistes, et täiustada õiglasi ja usaldusväärseid otsustamist toetavaid protsesse. Eelnimetatud panused said lõputöö raames vastuse läbi kahe esmase uurimisküsimuse ja kuue täiendava uurimisküsimuse. Lõputöös kasutatakse uuenduslike artefaktide ja meetodide loomiseks disainiteaduse uurimismetoodikat, pakkudes uusi teadmisi selle uurimuse keskseks oleva valdkonna mõistmiseks.

Esimene tulem võimaldab luua semantilisi vastavusi kolme peamise otsuste tegemist toetava tehnika vahel. Nendeks on statistiline põhjendamine, veebipõhine analüütiline töötlemine ja assotsiatsioonireeglite kaevandamine. Nende tehnikate vaheliste erinevuste ületamiseks uuritakse erinevaid lähenemisviise. Teiseks tulemiks on uudne raamistik otsustamist toetavate tehnikate ühendamiseks ühtse platvormi väljatöötamiseks, et võimaldada tulemuste tõlgendamist ühest OTM-ist (Otsuseid Toetav Meetod) teise. Kolmas tulem käsitleb kahte meedet andmetöötluses kaasnevate mõjude tuvastamiseks kategoorilistes ja pidevates andmekogumites. Neljandas tulemis käsitletakse meetmeid ühismõjurite kohandamiseks. Lisaks pakub lõputöö viies tulem raamistiku statistilistest paradoksidest tulenevate mõjude leevendamiseks. Kuuendaks tulemiks on veebipõhine rakendus, mis tuvastab ja kõrvaldab automaatselt ühismõjureid. See rakendus on hindamatu tööriist eelkõige andmeteadlastele, kuid ka teistele teadlastele, pakkudes ühismõjurite automaatset tuvastamist ja leevendamist ning sujuvamat lähenemisviisi selliste andmeanalüüsi väljakutsete tõhusaks ületamiseks ja lahendamiseks. Doktoritöö autor usub, et pakutud raamistikul ja rakendusel on märkimisväärne potentsiaal laieneda edaspidiselt väljaspoole nende praegust rakendusala.

Juhendaja: Prof Dirk Draheim.

Oponendid:

• Divesh Srivastava, PhD, Head of AT&T Labs, New Jersey, USA;
• prof Ladjel Bellatreche, ISAE-ENSMA, Poitiers, Prantsusmaa.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Vjatšeslav Škiparev kaitses oma doktoritööd „Mikrovõrkude virtuaalse inertsi juhtimine sügava stiimulõppe meetoditega“ („Virtual Inertia Control of Microgrids Using Deep Reinforcement Learning Methods“) neljapäeval, 14.09.2023 kl 15.30 ruumis ICT-638 ja veebirakenduse Zoom vahendusel.

Globaalsest soojenemisest tulenevad keskkonnaprobleemid motiveerivad energiainfrastruktuuri arengut, suurendades muutuvate taastuvate energiatehnoloogia (nt tuulturbiinide ja päikepaneelide) kasutuselevõttu. Selline lähenemisviis lubab vähendada CO2 heitkoguseid ja hõlbustada üleminekut jätkusuutlikule tulevikule. Samal ajal muutuvate taastuvate energiatehnoloogiate massiline integreerimine on põhjustanud elektrivõrgu inertsi vähenemist, muutes selle tundlikumaks ja sõltuvamaks meteoroloogilistest kõikumistest. Mehhaanilise inertsuse puudumise tasakaalustamiseks on üheks võimaluseks rakendada virtuaalse inertsuse jäljendamise kontseptsiooni. Selle kontseptsiooni edukaks rakendamiseks on vaja välja töötada töökindlamad ja paindlikumad juhtimisalgoritmid. Käesolevas väitekirjas pakutakse välja hübriidlahendus, mis ühendab kahte paradigmat: tehisintellekti ja klassikalist PID-regulaatorit. Konkreetselt ühendab see tehisnärvivõrkude adapteerumise ja klassikaliste kontrollerite robustsuse omadusi. Sügava tugevdava õppimise meetodite toel saab pakutud kontroller andmepõhise lähenemisviisi abil süsteemi dünaamikast aimu saada ning seda saab kasutada koordineeritud või mitme sõlme juhtimisstrateegiate puhul. Arvutusintellektil on märkimisväärne potentsiaal uute energiasüsteemide jaoks, kus taastuvad energiaallikad on domineerivad.

Juhendajad:

• prof Juri Belikov;
• kaasjuhendaja:  prof Eduard Petlenkov.

Oponendid:

• prof Gaber Magdy (Aswani Ülikool, Aswan, Egiptus);
• prof João Martins (Nova Ülikool Lissabonis, Caparica, Portugal).

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Silvia Lips kaitses oma doktoritööd „A Multifaceted Assessment Framework for Electronic Identity Schemes“ („Elektrooniliste autentimisskeemide mitmetahuline hindamise raamistik“) esmaspäeval, 04.09.23 kl 15.00 ruumis ruum ICT-638 ja Zoomi vahendusel.

Selleks, et ühiskond saaks efektiivselt toimida, on äärmiselt oluline, et ühiskonna liikmete identiteet oleks sõltumata ajahetkest tõsikindel ning isiku füüsiline ja elektrooniline identiteet üheselt seostatavad. Eestis on identiteedi ühtsus tagatud isikukoodi kaudu ning olemas erinevad võimalused enda isiku tõendamiseks nii füüsilises kui ka digitaalses maailmas. Üha rohkem soovivad ühiskonna liikmed kasutada ka teiste Euroopa riikide pakutavaid teenuseid ning selle eelduseks on piiriülese kasutajasõbraliku ja koostalitlusvõimelise isikutuvastuse lahenduse olemasolu. Selleks, et erinevate riikide elektroonilise identiteedi (eID) vahendeid oleks võimalik EMÜ-s piiriüleselt kasutada, peab iga riik Euroopa Liidu määrusest e-identimise ja e-tehingute jaoks vajalike usaldusteenuste kohta siseturul (eIDAS) tulenevalt oma eID skeemi piiriüleseks kasutamiseks teavitama. eID skeemi saab teavitada
tasemel „madal“, „märkimisväärne“ ja „kõrge“.

Paraku on hetkel Euroopa Liidu (EL) tasandil kokkulepitud eID vahendite tunnustamise protseduur praktikas liigselt keerukas ja seetõttu on ka eID vahendite piiriülene kasutatavus pigem tagasihoidlik. Lisaks on riigiti kasutusel erineva turvalisuse tasemega lahendused ning sama tasemega lahendusi on keeruline omavahel võrrelda. See kõik lisab täiendavat keerukust eID skeemide vastastikuse tunnustamise protsessi ja raskendab eID skeemide koostalitusvõimelist kasutamist ning piirab e-teenuste pakkumist EL-is.

Doktoritöö „Elektrooniliste autentimisskeemide mitmetahuline hindamise raamistik“ tulemusena väljapakutud eID skeemide hindamise üldine raamistik lihtsustab oluliselt eID skeemide hindamise protsessi, mis võimaldab siseriiklikke eID skeeme Euroopas piiriüleselt kasutada. Tavakeeles tähendab see üksikisikute võimalust neile mõne EL-i liikmesriigi poolt juba välja antud eID vahenditega kasutada teiste Euroopa riikide e-teenuseid.

Teiselt poolt, on vastava tunnustamise protseduuri läbinud Euroopa riikide eID vahenditega võimalik tagada juurdepääs konkreetse liikmesriigi (näiteks Eesti) poolt pakutavatele e-teenustele. Arvestades Eesti siseturu piiratud mahtu, loob efektiivselt toimiv eID skeemide hindamise raamistik head eeldused uute digitaalsete teenuste väljaarendamiseks ning Eesti majanduse üldiseks arenguks.

Siiski ei keskendu doktoritöö ainult Euroopa riikidele, vaid käsitleb eID skeemide tunnustamist laiemalt, pakkudes välja üldise mudeli riikidevaheliseks eID skeemide tunnustamiseks. Eesmärgiks on võimaldada sama tasemega eID vahendite piiriülest kasutamist ükskõik millise kahe riigi vahel. Käesoleva uurimuse tulemusel valminud raamistik võimaldab tunnustada Euroopa Majandusühenduse väliste riikide eID vahendeid ja elavdada majanduskeskkonda veelgi.

Juhendajad:

• Prof. Dirk Draheim;
• kaasjuhendaja: prof. Ingrid Pappel;
• kaasjuhendaja: prof. Robert Krimmer (Tartu Ülikool).

Oponendid:

• prof. Marijn Janssen (Delfti Tehnikaülikool, Holland);
• prof Gabriele Kotsis (Johannes Kepleri Ülikool Linzis, Austria).

Doktoritöö on avaldatud TelTech raamatukogu digikogus.

Kaur Kullman kaitses oma doktoritööd „Interactive Stereoscopically Perceivable Multidimensional Data Visualizations for Cybersecurity“ („Interaktiivsed, ruumiliselt tajutavad, mitmemõõtelised andmekuvad küberturbele“) teisipäeval, 25.04.23 kl 15.00 ruumis ICT-638.

Juhendajad:

• prof. Olaf Manuel Maennel, Adelaide'i Ülikool, Adelaide, Austraalia/ Tallinna Tehnikaülikool, Tallinn, Eesti;

• kaasjuhendaja prof. Don Engel, Marylandi Ülikool, Baltimore, Marylandi osariik, USA;

• kaasjuhendaja prof. Stefan Sütterlin, Tallinna Tehnikaülikool, Tallinn, Eesti.

Oponendid:

• Dr Alexander Kott, USA armee teaduslaboratoorium, Adelphi, Marylandi osariik, USA;

• Dr Simon Su, Riiklik Standardi- ja Tehnoloogiainstituut, Gaithersburg, Marylandi osariik, USA;

• Dr Matthew Sorell, Adelaide'i Ülikool, Adelaide, Austraalia.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Rozha Kamal Ahmed kaitses oma doktoritööd „Kohtuprotsesside digitaalne ümberkujundamine: liikumapanevad jõud, edu tegurid, regulatsioonid ja tehnoloogia vastuvõtmine“ ("Digital Transformation of Court Processes: Driving Forces, Success Factors, Regulations and Technology Acceptance") reedel, 31.03.23 kl 15.00 ruumis ICT-315 ja Zoomi vahendusel.

Käesolev doktoritöö põhineb üheksal teaduspublikatsioonil, mis kirjeldavad e-kohtu süsteemi teostamist Iraagi Kurdistani Piirkonnas (IKP). Need publikatsioonid demonstreerivad disainiteaduse kontekstis e-kohtu süsteemi arendamise ja hindamise tegevusi.  
Töö tulemused tõid kaasa IKP kohtu protsesside märgatava parendamise, analüüsisid e-kohtu süsteemi teostamise edukuse mõjureid ja takistusi, hindasid kasutajate rahulolu uue süsteemiga ja nende vaadet muudatuste haldamisele ning panid ette uue seadusandliku raamistiku toetamaks täielikult paberivaba e-kohtu süsteemi edukat teostamist.  
Mainitud e-kohtu süsteem, mis võeti kasutusele IKP justiitssektori esimese piloteeriva e-teenusena, on märgatavalt panustanud IKP kohtu organisatsioonilise toimimise tõhustamisse selle sisemiste administratiivsete protsesside parendamise ja paremate justiitsteenuste pakkumise teel kodanikele.

Juhendajad:

• prof. Dirk Draheim, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja prof. Ingrid Pappel, Tallinna Tehnikaülikool;

• kaasjuhendaja Dr. Aleksander Reitsakas, Aktors OÜ, Tallinn.

Oponendid:

• prof. Nitesh Bharosa, Delfti Ülikool, Holland;
• prof. Josef Küng, Johannes Kepleri Ülikool Linzis, Austria.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Alejandro Guerra Menzanares kaitses oma doktoritööd: "Masinõppepõhine arenevate ohtude tuvastamine ning kirjeldamine mobiilseadmete ja värkvõrkude jaoks" ("Machine Learning-Based Detection and Characterization of Evolving Threats in Mobile and IoT Systems") neljapäeval, 01.09.22 kell 14.00 ruumis ICT-315 ja Zoomi vahendusel.

Doktoritöö uurib masinõppemeetodite rakendamist, et ületada tänased väljakutsed, mis mõjutavad kahte olulist küberturbeuurimisvaldkonda: Androidi pahavara tuvastamine ja asjade Interneti (IoT) robotvõrgu tuvastamine. Androidi pahavara tuvastamiseks uuritakse põhjalikult kontseptsioonide triivimise ja seadmeteülese tuvastamise probleeme, samas kui asjade Interneti valdkonnas uuritakse rünnakutuvastussüsteemide funktsioonivaliku mõju ja varajase IoT botnettide tuvastamise teostatavust.

Juhendajad:

• prof. Hayretdin Bahsi, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: vanemteadur Sven Nõmm, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: prof. Marcin Luckner, Varssavi Tehnikaülikool, Poola.

Oponendid:

• prof. dr. Juan Manuel Corchado Rodriguez, Salamanca ülikool, Hispaania;
• prof. dr. Ali Akbar Ghorbani, New Brunswicki ülikool, Kanada.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Vishwajeet Pattanaik kaitses oma doktoritööd "Robust Web Annotations in Support of Knowledge Co-Creation" ("Töökindlad veebiannotatsioonid teadmiste ühisloome toetamiseks") kolmapäeval, 27.07.22 kell 13:00 ruumis ICT-638 ja Zoomi vahendusel.

Juhendaja:

• professor Dirk Draheim, Tallinna Tehnikaülikool.

Oponendid:

• prof. Peter Thiemann, Freiburgi Ülikool, Saksamaa;
• prof. Ismail Khalil, Linzi Johannes Kepleri Ülikool, Austria.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Shweta Suran kaitses oma doktoritööd "A Generic Framework for Collective Intelligence Systems" („Kollektiivse intelligentsuse süsteemide üldine raamistik“) neljapäeval 26.05.22 kell 14:00. Kaitsmine toimus ruumis ICT-315 ja Zoomi vahendusel.

Tänu sotsiaalmeedia tehnoloogiate edusammudele on kollektiivse intelligentsuse (KI) süsteemid viimastel aastakümnetel võimaldanud efektiivselt ja tõhusalt mobiliseerida ja kasutada rahvahulkade oskusi ja teadmisi üle veebi. Vaatamata veebis saadaolevate KI-lahenduste üleküllusele on KI-süsteemide arendamine endiselt mahukas ja kulukas ettevõtmine. Kirjanduses pakutakse selle põhjuseks fundamentaalset lünka meie üldises arusaamises KI-süsteemidest. Antud töö püüab seda lünka täita esimese omalaadse „üldise“ KI raamistiku ja mudeli abil, mis on loodud abistamaks teadlasi, arendajaid ja projektidesse panustajaid, võimaldades neil paremini mõista olemasolevaid ja uusi KI platvorme.

Juhendajad:

• prof. dr. Dirk Draheim, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: dots. dr. Ingrid Pappel, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: dots. dr. Alexander Norta, Tallinna Tehnikaülikool.

Oponendid:

• prof. dr. Gerhard Schwabe, Zürichi Ülikool, Šveits;
• prof. dr. Anna De Liddo, Knowledge Media Instituut, Avatud Ülikool, Ühendkuningriik.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Vimal Kumar Dwivedi kaitses oma doktoritööd "A Legally Relevant Socio-Technical Language Development for Smart Contracts" („Arukate lepingute jaoks õiguslikult asjakohane sotsiaal-tehniline keelearendus“) kolmapäeval, 25.05.22 kell 13:00 Zoomi vahendusel.

See doktoritöö arendab uut nutika lepingu (SC) koreograafia keelt, mis hõlmab juriidiliselt siduvaid ja koostööl põhineva äri lepingulisi omadusi. Peamised selles doktoritöös välja töötatud elemendid on uudne raamistik nutika lepingu keele (SCL) kujundamiseks, SCL-ontoloogia, töövoo mudel värviliste Petri võrkude (CPN) tööriistas ja lõpuks XML-põhine Smart-Legal Contract Markup (SLCML) keel. Pakutavat raamistikku saab kasutada nii praeguste SCL-ide täiustamiseks, et muuta need õiguslikult siduvaks, kui ka uute SCL-ide väljatöötamiseks. Kavandatav SCL-ontoloogia on olemuselt üldine ja seda saab kasutada mitmesuguste muude plokiahelate ja SC-rakenduste, näiteks Defi ökosüsteemide lepinguliste omaduste konfigureerimiseks. Kuigi doktoritöö arendab SLCML-i ühe konkreetse ettevõttelt ettevõttele kasutatava juhu jaoks, saab SLCML-i arenduses kasutatud lähenemisviisi rakendada ka teiste plokiahela rakenduste SCL-i arendamiseks.

Juhendajad:

• dots. dr. Alex Norta, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: prof. dr. Dirk Draheim, Tallinna Tehnikaülikool.

Oponendid:

• prof. Ingo Weber, Berliini Tehnikaülikool, Saksamaa;
• prof. Ulf Bodin, Luleå Tehnikaülikool, Rootsi.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Valentyna Tsap kaitses oma doktoritööd „eID Public Acceptance: Success Factors, Citizen Perception, and Impact of Electronic Identity“ („eID avalik aktsepteerimine: edutegurid, kodanike pertseptsioon ja elektroonilise identiteedi mõju“) kolmapäeval, 18.05.22 kell 12:00 ruumis ICT-315 ja Zoomi vahendusel.

See doktoritöö on esimene põhjalik uuring eID avaliku aktsepteerimise kohta. Töö eesmärk on detailselt uurida, kuidas ja miks e-ID avalik aktsepteerimine mõjutab e-riigi edukust. Viiakse läbi Eesti eID juhtumiuuring. Uurimistöö käigus defineeritakse ja kasutatakse ära eID avalikkuse poolt aktsepteerimise tegureid, et tõlgendada ja mõista Eesti kodanike arusaamu ja suhtumist eID-sse. Tulemustele leitakse kinnitust süvaintervjuudest valdkonna tippekspertidega, kes selgitavad ja annavad aru eID avalikkuse poolt aktsepteerimise olulisusest e-riigi üldises edukuses. Institutsionaalse disaini analüüsi kasutades esitletakse eID avalikku aktsepteerimist suuremahulise info e-riigi süsteemi olulise osana.

Juhendajad:

• prof. dr. Dirk Draheim, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: dots. dr. Ingrid Pappel, Tallinna Tehnikaülikool.

Oponendid:

• prof. dr. Robert Krimmer, Tartu Ülikool;
• prof. dr. Nitesh Bharosa, Delfti Tehnoloogiaülikool, Holland.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Tiia Sõmer kaitses oma doktoritööd "Modelling Financially Motivated Cyber Crime" ("Finantsiliselt motiveeritud küberkuritegevuse modelleerimine") teisipäeval, 03.05.22 kell 15:00 Zoomi vahendusel.

Küberkuritegevus on üsna noor teadusliku uurimise valdkond, mis on pakkunud huvi nii akadeemilisteks uuringuteks kui ka praktiliseks tegevuseks. Teadlased ja praktikud nõustuvad, et küberkuritegevus on suur ja kasvav probleem, kuid selle probleemi tegelikku olemust ei teata. Väitekiri põhineb avaldatud ning tsiteeritud publikatsioonidel, mis uurivad küberkuritegevust, selle definitsioone ja taksonoomiaid. Töös pakutakse rahaliselt motiveeritud küberkuritegevuse mudeldamiseks uus definitsioon ja taksonoomia, ning välja on töötatud JMAP mudel küberkuritegevuse kui protsessi kirjeldamiseks.

Juhendajad:

• Rain Ottis, kaasprofessor tenuuris, Tallinna Tehnikaülikool;
• kaasjuhendaja: Dr. Patrick Voss de Haan, Bundeskriminalamt, Germany.

Oponendid:

• kaasprofessor Hervé Borrion, Londoni Ülikooli Kolledž, Suurbritannia;
• lektor Matti Näsi, Helsingi Ülikool, Soome.

Doktoritöö on avaldatud Tallinna Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Mauno Pihelgas kaitses oma doktoritööd "Automating Defences against Cyber Operations in Computer Networks" ("Arvutivõrkude kaitse automatiseerimine küberoperatsioonide vastu") kolmapäeval, 11.08.2021 kell 10:30 Zoomi vahendusel.

Käesolev doktoritöö uurib võimalusi arvutivõrkude küberkaitse automatiseerimiseks küberoperatsioonide vastu. Töö peamine eesmärk on luua eeldused ning tõsta üldist valmisolekut autonoomsete küberkaitse süsteemide arendamiseks ja juurutamiseks lähitulevikus.
Töö teine eesmärk on teoreetilise teadustöö ning praktikas rakendatavate juhiste tihedam sidumine. Akadeemilistes publikatsioonides jagatud soovituste rakendamine on tihti liiga keeruline — taoliste soovituste ebapraktilisust on kritiseeritud mitmes doktoritöös viidatud allikas. Selle probleemi leevendamiseks pakub käesolev doktoritöö ja sellega kaasnevad publikatsioonid arvukalt praktilisi soovitusi ning näiteid tehniliste lahenduste juurutamiseks.

Juhendajad vanemteadur Risto Vaarandi ja Olaf Manuel Maennel (Tallinna Tehnikaülikool).

Oponendid:

• Prof. Jan Vykopal (Masaryk'i Ülikool, Brno, Tšehhi Vabariik);
• Prof. Anja Feldmann (Max Plancki Informaatikainstituut, Saarbrücken, Saksamaa).

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Kaie Maennel kaitses 16. juunil 2021 algusega kell 9:30 oma doktoritööd "Advancing Cybersecurity Education through Learning Analytics" ("Küberkaitsealase hariduse parendamine õpianalüütika abil"). Kaitsmine toimub Tehnikaülikooli infotehnoloogia maja ruumis ICT-315 (Akadeemia tee 15A) ning on jälgitav veebirakenduse Zoom vahendusel.

Käesoleva uurimustöö eesmärgiks on analüüda ja luua lahendusi, kuidas rakendada õpianalüütikat kui tõenduspõhist lähenemisviisi individuaalsetel ja meeskonnapõhistel küberkaitseharjutustel ja -koolitustel. Õpianalüütika aluseks olevate andmete kogumine on arvutiteaduse probleem ning nõuab põhjalikku arusaamist harjutuste tehnilistest aspektidest. Samas selleks, et õpianalüütikat saaks edukalt küberkaitsealases hariduses rakendada, on vajalik interdistsiplinaarne lähenemine, mis ühendab teadmised küberkaitsest, pedagoogikast ja psühholoogiast.
Käesolev doktoritöö annab üldise panuse praktilise õpianalüütika referentsmudeli ja teoeeritiliste meetodite loomise kujul. Mudelid ja meetodid on spetsiifiliselt rakendatavad küberkaitseõppustel, aga ka küberteadlikkuse ja -hügieeni alastel koolitustel. Uurimistöö raames välja töötud metoodikaid on rakendatud mitmetel õppeplatvormidel ja sihtrühmadel, sh LS/XS, Rangeforce, TalTech üliõpilased. Õpianalüütika meetodite inkorporeerimine ja rakendamine küberharjutustes võimaldab tõenduspõhist ja süstemaatilist õpitulemuste hindamist, mis omakorda võimaldab efektiivsemat õpikogemuse disaini. Uurimistöö on jätkuv ning on rõhutab mitmed edasise uurimistöö suundasid õpianalüütika ja küberharjutuste valdkonnas.

Juhendajad professor Rain Ottis (Tallinna Tehnikaülikool) ja professor Stefan Sütterlin (Albstadt-Sigmaringen´i Ülikool)

Oponendid:

• professor Dr Nickolas Falkner (Adelaide´i Ülikool, Austraalia)
• professor Dr Cornelius König (Saarlandi Ülikool, Saksamaa)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Ago Luberg kaitses 27. mail 2021 algusega kell 12:00 oma doktoritööd "Consolidation of Crowd-Sourced Geo-Tagged Data for Parameterized Travel Recommendations" ("Kasutajatelt kogutud andmete integreerimine parametriseeritud reisisoovituste loomiseks"). Kaitsmine toimub Tehnikaülikooli infotehnoloogia maja ruumis ICT-315 (Akadeemia tee 15A) ning on jälgitav veebirakenduse Zoom vahendusel.

Käesolev doktoritöö käsitleb automaatse turismisoovitaja loomise erinevaid aspekte, fookusega visuaalselt atraktiivsetele ja huvitavatele kohtadele. Peamine rõhk töös on turismiobjektide andmete kogumisel ja töötlemisel.
Töö käigus on tegeletud erinevate soovitussüsteemide - Sightsplanner, Sightsmap ja soovitaja Visit Estonia veebilehel - disainimise ja arendamisega ning andmete kogumise, töötlemise ja integratsiooniga nende süsteemide jaoks.

Juhendaja professor Tanel Tammet (Tallinna Tehnikaülikool)

Oponendid:

• vanemteadur Chiara Renso (ISTI-CNR, Itaalia)
• Dr. Wolfgang Wörndl (Müncheni Tehnikaülikool, Saksamaa)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Sten Mäses kaitses oma doktoritööd "Evaluating Cybersecurity-Related Competences through Simulation Exercises" ("Küberturbe-alaste kompetentside hindamine simulatsiooniharjutuste abil") kolmapäeval, 16.12.2020 kell 09:00 ruumis ICT-411 (Akadeemia tee 15A) ja zoomi vahendusel.

Infoühiskonna kasvav sõltuvus erinevatest andmeid töötlevatest seadmetest on tekitanud suureneva vajaduse küberturbealaste kompetentside järele, mille abil neid seadmeid turvaliselt luua ja kasutada. Vajalike küberturbe kompetentsidega inimeste harimiseks on aga tähtis aru saada, kuidas neid kompetentse paremini mõõta. Ilma regulaarsete mõõtmisteta on keeruline leida tõhusaid viise, kuidas küberturbealaseid kompetentse õpetada.
Lisaks kompetentsipõhiste küberturbealaste harjutuste loomisprotsesside kirjeldamisele, loodi antud doktoritöö käigus ka mitmeid uuenduslikke virtuaallaboreid, mis näitasid, et virtuaalsed simulatsioonid ei pea tingimata olema isolatsioonis toimuvad tehnilised harjutused, vaid võivad olla ühenduses avalike teenustega Internetis ja mõõta ka mitte-tehnilisi kompetentse.

Juhendajad professor Olaf Manuel Maennel (Tallinna Tehnikaülikool) ja Liina Randmann.

Oponendid:

• prof Nickolas Falkner (Adelaide Ülikool, Austraalia)
• prof Petri Ihantola (Helsingi Ülikool, Soome)

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Deepak Pal kaitses oma doktoritööd "Model Based Test Generation for Distributed Systems" ("Mudeli-põhine testide genereerimine hajussüsteemidele") neljapäeval, 10.12.2020 kell 14:00 ruumis ICT-411 (Akadeemia tee 15A) ja zoomi vahendusel.

Reaalaja arvutisüsteemid on lahutamatu osa meie tehnoloogilisest keskkonnast. Neile baseeruvad küberfüüsikalised süsteemid nagu näiteks kriitilised infrastruktuurid, tootmissüsteemid, liikluse reguleerimisesüsteemid ja paljud teised, kus suur hulk heterogeenseid komponente mikrost- makrotasemeni on omavahel pidevas interaktsioonis. Oma keerukuse ja rakenduskriitilisuse tõttu eeldab niisuguste süsteemide arendusprotsess olulisel määral tarkvara kvaliteedi tagamise meetodite ja neid toetavate tööriistade kasutamist.
Käesoleva väitekirja raames on loodud mudelipõhine testimismeetod, testiarhitektuur ja tõestatavalt korrektsete testide arenduse töövoog, mis on orienteeritud ajakriitiliste hajussüsteemide testimisele. Loodud lähenemine keskendub hajussüsteemide online testimisele ning selle automatiseerimisele eesmärgiga tagada testide ja testitulemuste tõestuspõhine kvaliteet. Uuringu teine põhifookus puudutab testide ajastuskorrektsuse ja jõudluse aspekte, mille ignoreerimine võib viia testimisvahendite kasutatavuse olulise vähenemiseni, seda eriti kompleksete hajussüsteemide korral.
Väitekirjas loodud lahenduste otstarbekust demonstreeritakse tööstuslikul rakendusnäitel "Flexibility Contracts for Ancillary Services in Energy Grids", kus energiajaotuse teenuste integratsiooni taseme testimiseks genereeritakse testimudelid ja verifitseeritakse nende korrektsus.

Juhendaja professor Jüri Vain (Tallinna Tehnikaülikool).

Oponendid:

• prof Johan Lilius (Åbo Akademi, Turu, Soome)
• Artem Boyarchuk (KhAI - Lennunduse Ülikool, Harkiv, Ukraina)

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Anton Vedešin kaitses oma doktoritööd "Smart Cyber-Physical System for Personal Manufacturing" ("Tark küberfüüsikaline süsteem personaalseks tootmiseks") esmaspäeval, 07.12.2020 kell 11:00 ruumis ICT-315 (Akadeemia tee 15A) ja zoomi vahendusel.

Käesoleva lõputöö panuseks on tark küberfüüsikaline süsteem personaalseks tootmiseks, mis tegeleb kirjeldatud probleemidega. Usume, et tootmise tulevik on üks turvaline, standardiseeritud platvorm automatiseeritud tootmiseks, mis parandab mitme müüja tarkvara killustatust, eemaldab lõppkasutajatele kasutatavuse vastuolu ning kaitseb intellektuaalomandi õigusi ja kaitseb ühiskonda kahjulike osade eest.

Selles lõputöös oleme panustanud personaalse tootmise targa küberfüüsikalise süsteemi kolme ehitusplokki. (1) Uudne ja isemajandav tarkvaraökosüsteem personaalseks tootmiseks; (2) Autmatiseeritud tootmise turvaline ja töökindel infrastruktuur ja arhitektuur, mis kasutab arvutusprotsessi füüsilisi piiranguid kaitsestrateegiana, mis muudab hajutatud failide salvestamise ja edastamise üliturvaliseks; (3) Meil on laiendatud turvakontroll, et toetada intellektuaalomandi kaitset ja tuvastada ebaseaduslike füüsiliste objektide tootmine mustrituvastuse abil.

Juhendajad dotsent Innar Liiv (Tallinna Tehnikaülikool) ja Dirk Draheim.

Oponendid:

• prof. Dieter Kranzlmüller (Ludwig-Maximilians-Universität München, Saksamaa)
• prof. Josef Küng (Johannes Kepleri Ülikool Linzis, Austria)

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Jaanus Kaugerand kaitses oma doktoritööd "Mediated Interactions for Collection and Exchange of Situational Information in Smart Environments" ("Vahendatud interaktsioonid olukorrateadlikkuse informatsiooni kogumiseks ja vahetamiseks arukates keskkondades") teisipäeval, 18.08.2020 kell 10:00 ruumis U05-210 (Ehitajate tee 5) ja zoomi vahendusel.

Arukate keskkondade ja asjade interneti jaoks vajalikud sard- ja kommunikatsioonitehnoloogiad on viimastel aastatel väga kiiresti arenenud ning on muutunud võimeliseks täitma olukorrateabe kogumiseks ja võrgusiseseks töötlemiseks vajalikke keerulisi arvutusülesandeid. Vastavaid olukorrateadlikkuse rakendusi iseloomustab vajadus andmeid püsivalt ja dünaamiliselt värskendada ning käsitleda ja töödelda andmevoogudena. See omakorda tähendab, et hajutatud sensorsüsteemidega kogutud olukorrateabe kvaliteedi tagamiseks on vaja metoodiliselt arvestada kogutud andmete kontekstipõhist (nt ajalise ja ruumilise) valiidsust ja kooskõlalisust. Käesolev väitekiri kasutab selleks vahendatud interaktsioonide kontseptsiooni. Aruka keskkonna sensorvõrgu täiendamine vahendatud interaktsioonidega loob võimaluse valideerida andmeid hajutatud võrgusõlmedes reaalajas ning valikuliselt edastada ja töödelda ainult valideeritud andmeid. Käesolev töö toob välja, et hajutatud traadita spontaanvõrkudes, eriti sellistes, kus globaalne sünkroniseerimine on ressursside kasutuse mõistes väga kulukas või isegi võimatu, ei pruugi võrgusisestes andmetöötlusalgoritmides kasutatavad andmed alati olla kokkusobivad. Eriti selge on see probleem süsteemides, kus andmeid kasutatakse lihtsuse mõttes nende saabumise järjekorras. Hajutatud traadita spontaanvõrkudes võivad erinevatel kommunikatsiooniteedel olla erinevad ja ajas muutuvad hilistumised. Seda põhjustab näiteks muutuv topoloogia, andmeside kanalite koormuse muutumine või ajaliselt jagatud ühise sidekanali kasutamine. Vahendatud interaktsioonide kontseptsiooni kasutamine võimaldab vaadelda iga kommunikatsiooni kanalit kui intelligentset vahendaja-agenti, mille ülesanne on reaalajas tagada nii andmete valiidsus kui ka vastastikku kooskõlalised ehk ühilduvad andmed. Tarkvaraliselt on see vahendaja-agent rakendatud igas võrgusõlmes kui vahevara moodul. Vastavaid reegleid, mille alusel andmete valideerimine ja sobivate andmete valik toimub, on iga andmevoo jaoks võimalik erinevalt konfigureerida. Nii edastatakse olukorrateabe töötlemise protsesside sisenditeks ainult kehtivad ja omavahel kooskõlalised andmed. Intelligentse vahendajaagendi tarkvara nimetatakse ProWare vahevaraks.
Väitekirja teoreetilise panusena võib nimetada vahendatud interaktsioonide kontseptsiooni uurimist ja täiendamist eesmärgiga seda rakendada arukates keskkondades olukorrateadlikkuse informatsiooni kogumiseks. Peamiste panustena töötatakse väitekirjas välja metoodika hajutatud allikate sisendandmete kontekstipõhise kooskõla saavutamiseks ja tehniline lahendus reaalajas olukorrateabe töötluseks vajalike sisendandmete nii valiidsuse kui ka kooskõla kontrolliks. Lisaks kajastab väitekiri mitmes väitekirja autori avaldatud artiklis kirjeldatud eksperimente, mis demonstreerivad eelnimetatud teoreetilise tulemuse praktilist rakendamist. Eksperimendid on läbi viidud kasutades traadita sensorvõrgu tehnoloogiat, militaar- ja linnakeskkondades. Eksperimentide tulemused näitavad nii väljatöötatud meetodite rakendatavust kui ka olulist olukorrateabe kvaliteedi tõusu.

Juhendaja Jürgo-Sören Preden, PhD.

Oponendid:

• prof Michael Henshaw (Loughborough Ülikool, Ühendkuningriik)
• Vanemteadur Gabriel Jakobson (CyberGem Consulting, USA)

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Gert Kanter kaitses oma doktoritööd "Model-based Testing Framework for Autonomous Multi-Robot Systems" ("Mudelipõhine testimisraamistik autonoomsetele multirobotsüsteemidele") reedel, 03.07.2020 kell 10:00 ruumis ICT-315 (Akadeemia tee 15A) ja zoomi vahendusel.

Seoses autonoomsete robotsüsteemide kasvava levikuga süveneb vajadus tagada nende funktsionaalsus, töökindlus ja ohutus valdkondades, kus robotid töötavad ja liiguvad vahetult inimkeskkonnas. Käesolev dissertatsioon esitleb mudelipõhise testimise raamistikku ning testi automatiseerimise töövahendeid autonoomsete multirobotsüsteemide mudelipõhiseks testimiseks. Töö põhitulemuseks on testimistööriist TestIt, mis pakub mitmeid uusi lahendusi. Esiteks, avatud ja skaleeritav multikonveier arhitektuur, mis võimaldab erinevate osapoolte testimistööriistade integreerimist arendusprotsessis. Teiseks, loodud on multikonveier arhitektuuril põhinev adaptiivne optimeerimisalgoritm, mis võimaldab lõimede omavahelise andmevahetuse tulemusi kasutada testistsenaariumite optimeerimiseks. TestIt tööriista võimalusi ja eeliseid testijuhtude genereerimisel, testimisprotsessi jõudluse tõstmisel ja optimeerimisel on demonstreeritud robotturvasüsteemi rakenduses multirobotsüsteemi autonoomse navigatsiooni testimise näitel.
Lisaks eelnevale on dissertatsioonis esitatud testide tõestatavalt korrektne arendusprotsess ja selle integreerimine iteratiivsesse ja inkrementaalsesse tarkvaraarendustsüklisse. Töö tulemused näitavad, et pakutud inkrementaalne valideerimine võimaldab vähendada disaini valideerimisaega ja disaini lahendusteruumi analüüsi mahtu juba varajases arendusstaadiumis, vältimaks vigade kandumist arenduse lõpufaasi, kus vigade avastamine ja parandamine on oluliselt kulukam.
Töö tulemused on valideeritud tööstuslike robotiprojektide raames ja tulemused on näidanud, et väljatöötatud raamistik annab robotsüstemide kvaliteedi tagamise protsessile olulist lisaväärtust.

Juhendaja professor Jüri Vain (Tallinna Tehnikaülikool).

Oponendid:

• vanemlektor Anatoliy Gorbenko (Leedsi Becketti Ülikool, Ühendkuningriik)
• vanemlektor Dragos Truscan (Turu Abo Akadeemia, Soome)

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Hendrik Maarand kaitses oma doktoritööd "Operational Semantics of Weak Sequential Composition" ("Nõrga jadakompositsiooni operatsioonsemantika") reedel, 26.06.2020 kell 10:00 ruumis ICT-507 A/B (Akadeemia tee 15A) ja zoomi vahendusel.

Programm on kogum juhiseid arvutile mingi ülesande täitmiseks ning üks oluline konstruktsioon programmides on juhiste andmine jadamisi: esmalt tee seda ning alles seejärel toda. Kaasaegsed arvutisüsteemid aga ei pruugi sellist järjestikulisuse tingimust rangelt järgida. Nad tagavad vaid, et meile jääb mulje, nagu oleks kõike tehtud jadamisi ning just antud järjekorras. See kõik toimub ressursikasutuse optimeerimiseks (näiteks, et programmi täitmine võtaks vähem aega). Kui meil aga on mitmelõimeline programm, mida me käitame mitmetuumalisel protsessoril, siis ainuüksi sellest, et meile jääb mulje, nagu igat lõime täidetakse jadamisi, enam ei piisa. Teisisõnu, kui me tõlgendame jadakompositsiooni mitterangelt ehk lõdvalt, siis meie mitmelõimeline programm võib anda lõpptulemusi, mis ei ole võimalikud jadakompositsiooni range tõlgenduse korral. Käesolevas doktoritöös uuritaksegi sellist lõtva jadakompositsiooni ning arendatakse vahendid programmide sammsammulise täitmise formaalseks kirjeldamiseks taolise lõdva jadakompositsiooni korral. Niisugused kirjeldused on programmide usaldusväärse analüüsi aluseks.

Juhendaja juhtivteadur Tarmo Uustalu (Tallinna Tehnikaülikool).

Oponendid:

• vanemlektor Brijesh Dongol (Surrey Ülikool, Ühendkuningriik)
• professor Peter Thiemann (Freiburgi Ülikool, Saksamaa).

Doktoritöö on avaldatud tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Ahto Truu kaitses oma doktoritööd "Hash-Based Server-Assisted Digital Signature Solutions" ("Räsifunktsioonidel põhinevad serveritoega digitaalsigneerimise lahendused") neljapäeval, 28.05.2020 kell 14:30 ruumis ICT-315.

Juhendaja professor Ahto Buldas (Tallinna Tehnikaülikool).

Oponendid:

• Ass. Prof. Andreas Hülsing (Eindhoveni Tehnikaülikool, Holland)
• Dr. Elena Andreeva (Leuveni Katoliiklik Ülikool, Belgia)

Doktoritöö tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.

Priit Järv kaitses 24. märtsil 2020 oma doktoritöö "Place Recommendation with Geo-tagged Photos" ("Geomärgistega fotode kaevandamine reisisoovitusteks") online-s, st kõik kaitsmise osalised – doktorant, juhendaja, oponendid ja kõik teised viibisid füüsiliselt eraldi, kuid virtuaalselt koos.

Priit Järv leidis oma doktoritöös, et reisisoovitussüsteemid aitavad kasutajatel planeerida reise sihtkohtadesse, mida kasutajad ise piisavalt ei tunne. Erinevalt veebipoodidest ja interneti vahendusel meedia tarbimisest ei teki turismirakenduste kasutamise käigus tingimata andmeid kasutajate tegelike külastuste ja eelistuste kohta. Seetõttu vajatakse soovitusmudelite koostamiseks eraldi andmekaevemeetodeid. Käesolevas doktoritöös keskenduti geomärgistega fotode kaevandamisele kasutajate käitumise modelleerimiseks.

Juhendaja: professor Tanel Tammet (Tallinna Tehnikaülikool).

Oponendid:

• professor Francesco Ricci (Bozen-Bolzano Vaba Ülikool, Itaalia)
• professor Christian S. Jensen (Aalborgi Ülikool, Taani)

Doktoritöö tehnikaülikooli raamatukogu digikogus.