Tallinna Tehnikaülikool

Tarkvarateaduse instituut

Sisukord

Digiriigi tehnoloogiate ja -arhitektuuri uurimisrühm

Juhataja: professor INGRID PAPPEL, ingrid.pappel@taltech.ee

Digiriigi tehnoloogiate ja -arhitektuuri uurimisrühmas (Next Gen Digital State) lahendame küsimusi, kuidas riik saaks uute tehnoloogiatega toetada ja arendada kodanike hetke- ja tulevikuvajadusi. Keskendume valitsuse digitaalsetele ökosüsteemidele, uurides tehnoloogiaid, mis toetavad digitaalset transformatsiooni, innovatsiooni ja rakendamist.

Meie uurimisrühm teeb koostööd Eesti ja rahvusvaheliste avaliku sektori asutuste, ministeeriumide ja ettevõtetega järgmise põlvkonna riigi tehnoloogiate arendamisel. Tegeleme tipptasemel uurimisteemadega, mis keskenduvad tehisintellekti arhitektuurile, strateegiate/raamistike väljatöötamisele, andmeanalüütikale ja tehnoloogiast tulenevate sotsiaal-majanduslike mõjude mõistmisele ning nende rakendamisele.

Meie ekspertiis

  • Järgmise põlvkonna digitaalse transformatsiooni inim- ja tehnoloogilised aspektid;

  • Tehisintellekti, uudsete digiriigi arhitektuuride ja andmestrateegiate rakendamist;

  • Olemasolevate äriprotsesside analüüs ja üleminek uutele äritegevuse meetoditele;

  • Arusaadavate ja praktiliste tulemusteni jõudmine läbi akadeemiliste ja tehniliste teadmiste omandamise.

Projektid

Marginaliseerunud noorte osalemine ühiskonnaelus on kogu maailma poliitilistes tegevuskavades kesksel kohal. Viimasel ajal on see muutunud veelgi olulisemaks seoses pandeemiaga, mis on aga soodustanud ka avalike teenuste digitaliseerimise kiirendamist. EGOV4YOUTH püüab neid väljakutseid lahendada, luues kohaliku arengu jaoks E-GOV-oskusi ja -vahendeid, mille eesmärk on hõlbustada noorte ja riigiasutuste koostööd otsuste tegemisel.

PI: Ingrid Pappel
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Periood: 01.02.2024–31.07.2026
ETIS

PI: Ingrid Pappel
Rahastaja: TalTech
Periood: 01.07.2024 - 31.12.2025

Infosüsteemide töörühm

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

Infosüsteemide töörühma uurimisvaldkond on suured ja ülisuured IT-süsteemid. Uurime IT-süsteemide arhitektuuri, disaini, teostust ja IT-süsteemide maastike haldamist, suuremahulisi andmetihedaid -, suuremahulisi töövootihedaid -, ekstraressursimahukaid - ja laialt hajutatud süsteeme. Eelkõige uurime järgmise põlvkonna digiriigi tehnoloogiaid ja - ökosüsteeme. Koos partneritega tööstusest, akadeemilistest ringkondadest ja avalikust sektorist otsime parimaid lahendusi mittestandardsetele, missioonikriitilistele probleemidele IT-süsteemides.

Projektid

Keeletehnoloogia laboratoorium

Juhataja: vanemteadur TANEL ALUMÄE, tanel.alumae@taltech.ee

Keeletehnoloogia laboratooriumi üheks olulisemaks tegevuseks on ühiskonnale suunatud kõnetehnoloogia rakenduste loomine. See hõlmab nii lõppkasutajale mõeldud kõnetuvastuse rakendusi kui ka olulisi lihtsalt integreeritavaid komponente. Kuigi keskendume oma kõnetuvastuse arendustöödes eesti keelele, on enamik laboris loodud tarkvarast keelest sõltumatu. Labor on avatud lähtekoodiga vaba tarkvara pooldaja.

Keeletehnoloogia laboratoorium keskendub järgmisetele teemadele:

  • kõnetuvastus;
  • kõneleja, kõneldava keele ja aktsendi identifitseerimine;
  • kõnekorpused;
  • foneetika (eesti keele prosoodia ja vokaalsüsteem, L2 kõne);
  • mitmesugused loomuliku keele töötluse alamteemad.

Projektid

Tehisintellektil (TI) on tugev ja kasvav potentsiaal aidata lahendada väljakutseid paljudes ühiskondlikes valdkondades. Alusmudelite, näiteks suurte keelemudelite kasutamine suurendab TI võimekust keeruliste andmete tõlgendamisel ja lahenduste genereerimisel. Eesti Tehisintellekti Tippkeskuse (EXAI) eesmärk on edendada uuenduslikke metoodikaid, millega (1) luua tõhusaid ja usaldusväärseid analüüsi- ja ennustussüsteeme, mis kasutavad alusmudeleid; (2) rakendada juhtimismehhanisme ja piiranguid, et tagada keeruliste TI-süsteemide vastavus spetsifikatsioonile; (3) kohandada ja täiustada TI-süsteeme, et parandada rakenduste efektiivsust; ja (4) tagada TI-süsteemide turvalisus ja privaatsus. Rakendame loodud metoodikaid TI võimekuste edendamiseks Eesti fookusvaldkondades, sealhulgas e-valitsemises, tervishoius, äriprotsesside juhtimises ja küberturvalisuses.

Kontakt: Pawel Maria Sobocinski, Rain Ottis, Tanel Alumäe, Tanel Tammet
Osalevad teadus- ja arendusasutused: Tartu Ülikool, Cybernetica AS, Tallinna Tehnikaülikool​​​​​​​
Rahastaja: Haridus- ja Teadusministeerium
Periood: 01.01.2024–31.12.2030
ETIS

Eestikeelsele haridusele üleminek on suurendanud huvi eesti keele õppimise vastu. Grammatika ja sõnavara õppimiseks leidub materjale, kuid häälduse õppimiseks on võimalusi vähe. Projekti eesmärk on luua eesti keele õppijate (L2) häälduse verifitseerija ja arendada edasi mobiilirakendust SayEst. L2 häälduse hindamiseks pole veel automaatseid vahendeid. Hääldusega tegelemine on oluline osa keeleõppest ja arusaadav hääldus aitab paremini ühiskonda integreeruda. Häälduse verifitseerija loomine aitab õppijal saada kohest tagasisidet oma hääldusele ning rakendusega häälduse treenimine võimaldab õppida omas tempos ja stressivabas keskkonnas. Häälikute kvaliteeti analüüsiva hindamissüsteemi vastu on huvi tundnud ka logopeedid ja õpetajad. L2 häälduse verifitseerija hakkab andma tagasisidet iga hääliku kohta valgusfoori põhimõttel. Loome SayEstist ka iOS versiooni, sest oleme saanud kasutajatelt tagasisidet, et sellest on puudus. Samuti mitmekesistame SayEsti harjutusvara.

Kontakt: Tanel Alumäe
Rahastaja: Haridus- ja Teadusministeerium
Periood: 01.01.2024–31.12.2026
ETIS

Laulmisel tuleb vokalistil täita puhtmuusikalisi ülesandeid, aga kuulaja jaoks peab olema selgelt arusaadav ka lauldav tekst. Muusikast tingitud piirangute tõttu ei pruugi laulmisel alati toimida võtted, mis parandavad arusaadavust kõnelemisel. Lauljate endi arusaamad, kuidas tagada hea tekstiselgus, on vastuolulised, teaduslikke uurimusi aga napib. Käesoleva projekti eesmärgiks on teadusliku aluse loomine häälemoodustamise ning artikuleerimise optimaalsete strateegiate väljatöötamiseks, mis tagaksid laulmisel hea tasakaalu tekstiselguse ja muusikaliste kvaliteetide vahel (nt kantileensus, fraaside pingekaared) sõltuvalt ruumi akustilistest tingimustest ja mõjust, mis lähtub instrumentaalsaatest. Meetodiks on vokaalsete esituste akustiline analüüs ja süstemaatiline helitöötlusvahendite abil modifitseeritud foneetilist materjali sisaldavate vokaalstiimulite tajukatsete läbiviimine. Tulemused on kasutatavad vokalistide treeningus, aga need on abiks ka tekstiautorite ja heliloojate töös.

Kontakt: Einar Meister
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2022–31.12.2026
ETIS

Projekti eesmärk on lisada eesti keele tugi mõnele vabavaralisele baaskeelemudelile, mille baasil oleks hiljem võimalik arendada eesti keelt mõistvaid tehisintellekti rakendusi. Praeguse seisuga on eesti keele toetus olemas OpenAI eraõiguslikes GPT-mudelites, mille kasutus on tasuline ja mille kasutamisel tuleb andmed OpenAI serverisse üles laadida. Lisaks on olemas ka mitmeid vabavaralisi mudeleid, mis aga hetkel eesti keelt ei toeta. Projektis kasutatakse baasmudelitele eesti keele toe lisamiseks erinevaid treeningmeetodeid, nii täistreeningut kui ka vähendatud parameetritega treenimist. Lisaks peenhäälestatakse mudeleid eestikeelsetel instruktsioonandmetel ning inimhinnangutega andmetel parema vestlusvõimekuse saavutamiseks. Projekt aitab kaasa eesti keele keeletehnoloogilise toe arendamisele ning eesti keele püsimajäämisele digiajastul.

Kontakt: Tanel Alumäe
Rahastaja: Haridus- ja teadusministeerium
Periood: 01.08.2024 - 31.07.2025
ETIS

Kompositsiooniliste süsteemide ja meetodite laboratoorium

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

Kompositsiooniliste süsteemide ja meetodite laboratooriumi eesmärk on uurida kompositsioonitehnikaid arvutusmudelite kontekstis, selle kõige laiemas tähenduses. Kompositsioonilisus tähendab, et (avatud) süsteemide süntaktilised kirjeldused on koostatud nii, et need ühilduksid (avatud) süsteemide semantikaga. Kuna uurimistööd motiveerivad näited pärinevad üsna laia spektriga teadusvaldkondadest (loogika, juhtimisteooria, formaalse keele teooria, äriprotsessid, mänguteooria, majandus, masinõpe), oleme kategooriateooriast juhindudes määratlenud avatud süsteemide mõtestamise üldised põhiprintsiibid. Nende hulka kuuluvad pigem seostel kui funktsioonidel põhinev semantiline universum ja string-skeemide diagrammatilise süntaksi kasutamine. String-skeemid võimaldavad diagrammatiliste arutluskäikude abil intuitiivset arvutamist ja ressursside täpset juhtimist, mis on oluline avatud süsteemide tõepäraseks kirjeldamiseks.

Töögrupi eesmärgid/väljakutsed on:

  • välja töötada uus generatsioon järgmise põlvkonna programmeerimis-/spetsifikatsioonikeeli, mis sobituksid paremini kompositsiooniliste (ja seega ka usaldusväärsemate ja töökindlamate) süsteemide kirjeldamiseks;
  • kasutada kompositsioonilisust süsteemide analüüsi parandamiseks, sealhulgas uute tehnikate ja algoritmide kavandamine;
  • kavandada ja rakendada string-skeemidega töötamise vahendeid kiirendamaks üleminekuks teooriast praktikasse.

Projektid

Tehisintellektil (TI) on tugev ja kasvav potentsiaal aidata lahendada väljakutseid paljudes ühiskondlikes valdkondades. Alusmudelite, näiteks suurte keelemudelite kasutamine suurendab TI võimekust keeruliste andmete tõlgendamisel ja lahenduste genereerimisel. Eesti Tehisintellekti Tippkeskuse (EXAI) eesmärk on edendada uuenduslikke metoodikaid, millega (1) luua tõhusaid ja usaldusväärseid analüüsi- ja ennustussüsteeme, mis kasutavad alusmudeleid; (2) rakendada juhtimismehhanisme ja piiranguid, et tagada keeruliste TI-süsteemide vastavus spetsifikatsioonile; (3) kohandada ja täiustada TI-süsteeme, et parandada rakenduste efektiivsust; ja (4) tagada TI-süsteemide turvalisus ja privaatsus. Rakendame loodud metoodikaid TI võimekuste edendamiseks Eesti fookusvaldkondades, sealhulgas e-valitsemises, tervishoius, äriprotsesside juhtimises ja küberturvalisuses.

Kontakt: Pawel Maria Sobocinski, Rain Ottis, Tanel Alumäe, Tanel Tammet
Osalevad teadus- ja arendusasutused: Tartu Ülikool, Cybernetica AS​​​​​​​, Tallinna Tehnikaülikool
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2024–31.12.2030
ETIS

Tarkvara üha keerukamate interaktsioonide reaalsus meie igapäevaelus on tinginud olukorra, kus klassikalised teoreetilised käsitlused, millele arvutiteadus on rajatud, pole uuteks rakendusteks küllaldased, ei piisa tõrgete seletamiseks, käitumiste ennustamiseks, ei taga tarkvaralise infrastruktuuri usaldusväärsust. Automaaditeooria on üks neid alustalasid. Meie projekt laiendab ja kasutab klassikalist automaaditeooriat kolmes suunas. Esiteks uurime me sümboolseid automaate, mis on suhteliselt uus teema automaaditeoorias arvukate paljutõotavate rakendustega. Teiseks uurime, kuidas automaadid seletavad arvutiprogrammide interaktsiooni nende töökeskkonnaga. Kolmandaks uurime automaatide omavahelist liidestamist analoogiliselt sellega, kuidas arvutisüsteemid on meid ümbritsevas maailmas üha enam omavahel ühendatud. Need kolm suunda esindavad arvutiteaduse eri alamvaldkondi, mõjutavad projektis üksteist ning viivad tulemusena uute teoreetiliste mudelite ja uute algoritmideni.

PI: Paweł Maria Sobociński
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2021–31.12.2025
ETIS

Kavandatav küberturvalisuse tippkeskus Eestis ja Lõuna-Moraavias (CHESS) ühendab juhtivaid küberturbeasutusi ja kasutab mõlema piirkonna tugevusi, et lahendada olulisi üle-Euroopalisi väljakutseid. Lõuna-Moraavia on Tšehhi Vabariigi oluline IKT-tööstuse ja hariduse keskus, millel on küberturvalisusele suunatud ja sidus nutika spetsialiseerumise strateegia. Eesti on e-valitsuse kasutuselevõtuga maailmas üks arenenumaid digiühiskondi, mis aga muudab selle haavatavaks erinevatele küberohtudele. CHESS järgib otseselt Euroopa küberturvalisuse pädevuse pilootprojektide strateegiaid ja tegevuskavasid ning tugineb kõigis neljas pilootprojektis osalenud CHESSi partnerite kogemustele, aidates kaasa ELi turvalisele üleminekule täiemahulisele digitaalsele ühiskonnale. CHESS Hub viib läbi põhjaliku kahe piirkonna vajaduste analüüsi ning töötab välja ühise piiriülese küberturvalisuse teadus- ja innovatsioonistrateegia. Strateegia väljatöötamisele aitavad kaasa T&I pilootprojektid, mis tugevdavad piirkondadevahelist koostööd, kaasavad piirkondlikke innovatsiooni ökosüsteeme ja koguvad tõendeid tulevaste projektide jaoks. Piirkondades tuvastatud lüngad oskustes ja teadmistes kõrvaldatakse läbi koolituse ja teadmiste edasiandmise. Lõpuks tagavad töörühmad CHESSi jätkusuutlikkuse, integreerides seda piirkondlike, riiklike ja ELi tasandi strateegiate ja rahastamisprogrammidega. Projekti väljundite eriti pilootprojekti tulemuste rakendamiseks aitab CHESS hinnata turupotentsiaali ning seob teadlasi ja innovaatoreid piirkondades kättesaadavate ettevõtluskoolituste ja ärikonsultatsiooniteenustega. Strateegia koostamine, oskuste arendamine ning pilootuuringud ja innovatsioon hõlmavad küberturvalisuse valdkonda tervikuna, pöörates erilist tähelepanu kuuele väljakutsevaldkonnale: turvaliste asjade Internet; turvalisuse sertifitseerimine; usaldusväärse tarkvara vertifitseerimine; plokiahel; postkvantkrüptograafia ja küberturvalisuse inimkesksed aspektid.

Kontakt: Paweł Maria Sobociński
Partnerid: Masarykova Univerzita, Tallinna Tehnikaülikool, Tartu Ülikool​​​​, Vysoke Uceni Technicke V Brne, Cybernetica AS, Red Hat Czech S R O​​​​​​​, Guardtime OÜ​​​​​​​, Riigi Infosüsteemi Amet​​​​​​​, Cybersecurity Hub, National Cyber and Information Security Agency​​​​​​​, JIC, Zajmove Sdruzeni Pravnickch Osob​​​​​​​, MTÜ Eesti Infoturbe Assotsiatsioon
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Periood: 01.01.2023–31.12.2026
ETIS

Mitu olulist hiljutist matemaatilist saavutust on juhindunud homotoopiateoreetilistest ja kõrgemakategoorilistest ideedest uutes kontekstides, mis laienevad ka formaalmeetoditele teoreetilises informaatikas. Huvitaval kombel on mõiste "suunatud ruumist" esile kerkinud nii ümberkirjutamise, konkurentsuse kui ka tüübiteoorias, mis viitab ühendavale homotoopsele vaatenurgale arvutamise kohta. Meie arendame seda visiooni diagrammaatiliste hulkade teoorias. Need on uus suunatud ruumide mudel. Ühelt poolt keskendume tüübiteooriatele diagrammaatiliste hulkade jaoks. Loome uusi meetodeid formaliseeritud ümberkirjutamise tarvis ning seome selle hiljutiste sünteetiliste lähenemistega homotoopiateooriale. Teisalt uurime suunatud homotoopial põhinevat arvutamismudelit, mis on kõrgemate kategooriate invasioon arvutatavus- ja keerukusteooriasse. See erialadevaheline projekt loob uusi sildu matemaatika ja informaatika vahele, edendab kasulikku ideede liikumist kummaski suunas.

PI: Amar Hadzihasanovic
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2022–31.12.2025
ETIS

Kasutades hiljutisi edusamme tõenäosusliku modelleerimise kõrgetasemelistes lähenemisviisides (mh Markovi kategooriad, osalised Markovi kategooriad) ja stringdiagrammaatilist lähenemisviiside loogikat (karpesiaalsed kahekategooriad tavalise loogika jaoks, diskreetsed descarteeslikud piirangukategooriad), on projekti eesmärgiks arendada ekspressiivseid ja põhimõttelisi graafilisi spetsifikatsioonikeelte tõenäosuslikke rakendusi.

PI: Paweł Maria Sobociński
Rahastaja: ARIA (Advanced Research+Invention Agency), aria.org.uk
Periood: 06.09.2024−31.08.2025
ETIS

Projekti eesmärk on töötada välja kombinatoorne ja diagrammaatiline süntaks ning kategooriline semantika multimodaalsete Petri võrkude jaoks dünaamiliste süsteemide spetsifikatsioonina.

PI: Amar Hadzihasanovic
Rahastaja: ARIA (Advanced Research+Invention Agency), aria.org.uk
Periood: 05.09.2024−31.08.2025

Küberkriminalistika ja küberjulgeoleku keskus

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

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;
  • küberjulgeoleku strateegilised küsimused.

Projektid

Tehisintellektil (TI) on tugev ja kasvav potentsiaal aidata lahendada väljakutseid paljudes ühiskondlikes valdkondades. Alusmudelite, näiteks suurte keelemudelite kasutamine suurendab TI võimekust keeruliste andmete tõlgendamisel ja lahenduste genereerimisel. Eesti Tehisintellekti Tippkeskuse (EXAI) eesmärk on edendada uuenduslikke metoodikaid, millega (1) luua tõhusaid ja usaldusväärseid analüüsi- ja ennustussüsteeme, mis kasutavad alusmudeleid; (2) rakendada juhtimismehhanisme ja piiranguid, et tagada keeruliste TI-süsteemide vastavus spetsifikatsioonile; (3) kohandada ja täiustada TI-süsteeme, et parandada rakenduste efektiivsust; ja (4) tagada TI-süsteemide turvalisus ja privaatsus. Rakendame loodud metoodikaid TI võimekuste edendamiseks Eesti fookusvaldkondades, sealhulgas e-valitsemises, tervishoius, äriprotsesside juhtimises ja küberturvalisuses.

Kontakt: Rain Ottis, Pawel Maria Sobocinski, Tanel Alumäe, Tanel Tammet
Osalevad teadus- ja arendusasutused: Tartu Ülikool, Cybernetica AS, Tallinna Tehnikaülikool
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2024–31.12.2030
ETIS

Rahvusvaheline merendussektor seisab silmitsi küberkuritegevusega. Merendusettevõtted ning sadamad on hakanud langema küberkurjategijate ohvriteks arvutiviiruste näol; laevadele on ohuks GPS-signaali segamine ja võltsimine. Tallinna Tehnikaülikool (TalTech) on osa Eesti kübrturvalisuse ökosüsteemist ning samuti seotud erinevate merendussektori ettevõtetega. Selleks, et integreerida nimetatud kompetentsid, moodustatakse TalTech-is merenduse küberturvalisuse õppetool (ERA Chair in Maritime Cyber Security), kuhu kuuluvad silmapaistev teadur ja teadustöö koordinaator koos võimekate doktorantide ja teadustöötajatega. Loodava uue multidistsiplinaarse Merenduse küberjulgeolekukeskuse fookuses on kolm alam-uurimissuunda: mereside; inimfaktor küberturvalisuses ning küberturvalisuse aspektid meretehnoloogias.

PI: Olaf Manuel Maennel; Dan Heering; Rain Ottis
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Periood: 01.01.2021–31.12.2025
ETIS

Projekti peamiseks eesmärgiks on vastata küsimustele, kuidas peaks EL tegutsema üha keerukamas ja konfliktsemas globaalses situatsioonis, et oleks tagatud seaduslikkus sh milliseid tegureid tuleks rõhutada ning millised institutsioone tuleks tugevdada. Teadlaskond uurib institutsionaalseid erinevusi kuues poliitilises küsimuses – kliimamuutus, digitaliseerimine, rahandus/maksud, tervishoid, ränne ja julgeolek, et teha kindlaks, millised institutsioonilised kombinatsioonid võimaldavad ELil konkreetses poliitikaküsimuses optimaalset mõju avaldada. Projekti raames uurib rahvusvaheline teadlaste meeskond, millised institutsioonilised kombinatsioonid võimaldavad ELil konkreetses poliitikaküsimuses optimaalset mõju avaldada sh uuritakse formaalsuse erinevusi (ametlik kuni mitteametlik), juurdepääsetavust (avatud kuni suletud) ja normatiivsust (väljendatud eesmärk on tehniline kuni avalikult normatiivne).

Kontakt: Eneken Tikk
Partnerid: Norsk Utenrikspolitisk Institutt, Copenhagen Business School, Universite Libre De Bruxelles, Universiteit Maastricht, University Of The Witwatersrand Johannesburg, Universita Commerciale Luigi Bocconi, Stichting Vu, European Council On Foreign Relations (Ecfr) E.V, The Hebrew University Of Jerusalem, University Of Ottawa, Waseda University
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Periood: 01.03.2023–28.02.2027
ETIS

Mittelineaarsete juhtimissüsteemide töörühm

Töörühma juht: professor JURI BELIKOV, juri.belikov@taltech.ee

Mittelineaarsete juhtimissüsteemide 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.

Projektid

Energiatõhususe tippkeskus ENER esindab 53% energia lõpptarbimisest Eestis ja samuti põhilisi, kõige mahukamate investeeringutega energiasäästumeetmeid. ENER panustab Eesti ühiskondlikku ja majanduslikku väljakutsesse rohepöörata 75% olemasolevast nõrga energiatõhususega hoonefondist heitevabaks aastaks 2050 maksimeerides kaasnevaid kasusid ja elukvaliteedi paranemist. Teaduslik eesmärk on laieneda nullenergiahoonete tehnoloogiate ekstsellentsusest juhtivaks tippkeskuseks sotsiaalselt siduvas ja laiapõhjalises täisrenoveerimises, tõukamaks murrangulisi uuendusi ja süsteemseid reforme, kaasates innovaatilisi tehnoloogiaid, teadmussiiret, juhtimismudeleid ja elanikkonda. Interdistsiplinaarne tippkeskus põimib tehnika- ja andmeteadust sotsiaal- ja majandusteadusega keskse fookusega hoonete ja piirkondade energiatõhususel, elektrifitseerimisel, taastuvenergial ja salvestusel, energiasäästumeetmetel, äri- ja finantsmudelitel ning nende sotsiaalmajanduslikul ja regionaalsel mõjul.

Kontakt: Juri Belikov
Rahastaja: Haridus- ja Teadusministeerium
Osalevad teadus- ja arendusasutused: Tallinna Tehnikaülikool, Tallinna Ülikool, Tartu Ülikool
Periood: 01.01.2024–31.12.2030
ETIS

Häiringud mõjutavad enamus tehnoloogiliste süsteemide tööd. Juhtimissüsteemide sünteesi üks peamisi eesmärke on häiringute mõjude kõrvaldamine. Populaarne meetod selleks on kasutada häiringute hinnanguid, et kompenseerida nende mõju. Sel põhjusel on välja töötatud häiringute vaatlejad, mida kasutatakse häiringute hinnangute leidmiseks. Kuid enamus loodud häiringute vaatlejaid on rakendatavad vaid rangetel eeldustel ning ei ole seega alati kasutatavad. Projekti eesmärgiks on uurida võimalusi lihtsustada häiringute vaatlejate konstrueerimist. Peamine idee on teisendada süsteemid niisugustele kujudele, mille korral on varem loodud häiringute vaatlejate rakendamise eeldused täidetud. Selle tulemusena lihtsustub häiringute vaatlejate konstrueerimine olulisel määral. See omakorda aitab parandada paljude populaarsete juhtimismeetodite efektiivsust.

PI: Arvo Kaldmäe
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2023–31.12.2027
ETIS

Üks peamisi takistusi taastuvenergiaallikate integreerimisel energiavõrkudesse on see, et ei osata täielikult ennustada ja juhtida niisuguste energiaallikate mõju süsteemi dünaamikale ja stabiilsusele. Peamine takistus, mis eristab taastuvenergiaallikaid traditsioonilistest energiaallikatest on nende kiire dünaamika ja madal inertsia. Meie plaan on luua matemaatiline raamistik mis võimaldab keeruliste süsteemide süstemaatilist analüüsit, modeleerimist ja juhtimist. Selleks kasutame erinevaid matemaatilisi tööriistu, mis on hiljuti arendatud mittelineaarses juhtimisteoorias sh differentisaalsetel 1-vormidel põhinevat algebralist lähenemist, ning Hamiltoni struktuurid.

PI: Juri Belikov
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2022–31.12.2026
ETIS

Rakendusliku tehismõistuse töörühm

Töörühma juht: tarkvara arendusjuht AGO LUBERG, ago.luberg@taltech.ee

Rakendusliku tehismõistuse töörühm uurib ja arendab  tehismõistusemeetodeid ning rakendab neid erinevates valdkondades. Keskendutakse peamiselt masinõppe, ontoloogiapõhise arutluse, automaatse teoreemitõestamise, teadmuse loomise jt tehismõistuse meetodite juurutamisele tööstuse ja avalikusektori rakendustes. Lisaks tegeldakse uuringutega loomuliku keele mõistmise ja automatiseeritud inimlaadse arutluse valdkondades.

Uurimistöö mitmete dekaadide vältel on loodud erinevaid tarkvarasüsteeme, mis võimaldavad rakendada tehismõistuse tehnikaid. Praegusel ajal on neist kasutusel või arendusjärgus järgmised:
• CoCoViLa – visuaalne mudelipõhine automaatset programmisünteesi pakkuv tarkvaraarenduskeskkond
• WhiteDB – kiire NoSQL andmebaasiohjur
• GKC – arutlusvahend tööks (väga) suurtel teadmusbaasidel
• nlpsolver - hübriidne LLM ja deduktsioonipõhine arutlusvahend loomulikus keeles esitatud lausete mõistmiseks

Hetkel on töörühma fookuses tehismõistuse meetodite rakendamine ruumiandmeanalüüsil, masinõppe rakendamine e-kaubanduse ja avaliku sektori riskihalduses ning loomulikul keelel baseeruvate suhtlussüsteemide arendusel. Töörühma liikmed korraldavad ja viivad läbi õppetööd ülikoolis. Samuti pakutakse huvi korral avalikkusele loenguid ja praktilisi harjutusi tehisintellekti meetoditest, nende rakendatavusest, usaldusväärsusest aga ka üldisemalt tarkvarakvaliteedi hindamise teemadel.

Rakendusliku tehismõistuse töörühm väärtustab mh koostööd ettevõtete ja asutustega - toetame vajaduste ja eesmärkide analüüsi, sobivate tehisintellekti meetodite väljapakkumise ning organisatsiooni protsesse ja teenuseid automatiseerivate tehisintellektipõhiste lahenduste arendamisega.

Projektid

Tehisintellektil (TI) on tugev ja kasvav potentsiaal aidata lahendada väljakutseid paljudes ühiskondlikes valdkondades. Alusmudelite, näiteks suurte keelemudelite kasutamine suurendab TI võimekust keeruliste andmete tõlgendamisel ja lahenduste genereerimisel. Eesti Tehisintellekti Tippkeskuse (EXAI) eesmärk on edendada uuenduslikke metoodikaid, millega (1) luua tõhusaid ja usaldusväärseid analüüsi- ja ennustussüsteeme, mis kasutavad alusmudeleid; (2) rakendada juhtimismehhanisme ja piiranguid, et tagada keeruliste TI-süsteemide vastavus spetsifikatsioonile; (3) kohandada ja täiustada TI-süsteeme, et parandada rakenduste efektiivsust; ja (4) tagada TI-süsteemide turvalisus ja privaatsus. Rakendame loodud metoodikaid TI võimekuste edendamiseks Eesti fookusvaldkondades, sealhulgas e-valitsemises, tervishoius, äriprotsesside juhtimises ja küberturvalisuses.

Kontakt: Rain Ottis, Pawel Maria Sobocinski, Tanel Alumäe, Tanel Tammet
Osalevad teadus- ja arendusasutused: Tartu Ülikool, Cybernetica AS, Tallinna Tehnikaülikool
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2024–31.12.2030
ETIS

Digitaalne tootepass (DPP) on struktureeritud digitaalne tooteteabe kogu, sealhulgas andmed jätkusuutlikkuse ja ringluse toimivuse kohta. DPP-d on oluline vahend Euroopa poliitika toetamiseks rohe- ja digipööret. CIRPASS-i projekti tulemustele tuginev CIRPASS-2 toetab 13 DPP-toega ringkasutusjuhtumite pilootuuringut mitmes keerukas väärtusahelas tekstiili-, elektroonika-, rehvi- ja ehitussektoris. Kõigi pilootprojektide puhul demonstreeritakse DPP süsteemi koostalitlusvõimet ja see toetab DPP elujõulist valdkondadevahelist laiaulatuslikku kasutuselevõttu reaalses elus. Kasutatav DPP infosüsteem viiakse vastavusse Euroopa ühtlustatud standardite ja regulatiivsete nõuetega. Projektiga hinnatakse tarbijate, lõppkasutajate ja ametiasutuste teabe mõistmist ja rahulolu selle kasutamisel. Hinnatakse DPP keskkonna-, majandus- ja poliitilisi mõjusid, samuti selle eeliseid ja väljakutseid kõikidele sidusrühmadele.

Kontakt: Rain Eisler
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Periood: 01.05.2024–30.04.2027
ETIS

Uurimisprojekti missioon on laiendada suurlinnade-keskset ja tehnoloogia võimalustest tõugatud “targa linna” agendat ühendades „targastumise“ ja „ebavõrdsuse“ uuringud. Ruumilisel skaalal keskendume „targale maale“ ja selle rollile regionaalse ebavõrdsuse leevendamisel. Sotsiaalsel skaalal on fookuses eakad, kasvav osa elanikkonnast, kelle tehnoloogiaga kohanemine on sageli aeglasem. Küsime, millised on indiviidi- ja kohatasandi targast ühiskonnast kõrvale jäämise tegurid (vajadused, õppimisprotsess). Analüüsime, millised on maakohtade innovatsiooni „biograafiad“ ning kuidas see andmete lisandumisel ja teadliku koosloome käivitamisel muutub. Interdistsiplinaarses uurimisrühmas loome uue teadmise meetodite triangulatsioonis: ekspertintervjuud, kogukonna uurijad, intervjuud eakatega, õppimiseksperiment, peegeldusseminarid, sotsiaalsed häkatonid. Uurimisprojekt on kaasav ja läbimõeldult sekkuv: osalevad eakad asetuvad koosloome keskmesse, eeldame kohaliku innovatsioonidünaamika muutumist.

Kontakt: Tanel Tammet
Osalevad teadus- ja arendusasutused: Tartu Ülikool, Tallinna Tehnikaülikool
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2023–31.12.2027
ETIS

Proaktiivtehnoloogiate laboratoorium

Laboratooriumi juhataja: JAANUS KAUGERAND, jaanus.kaugerand@taltech.ee

Proaktiivtehnoloogiate laboratooriumi põhitegevuseks on võrgustatud küber-füüsikaliste-süsteemide teoreetiliste ja praktiliste probleemide uurimine/lahendamine ning õpetamine üliõpilastele. 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.

Projektid

Seoses COVID-19 pandeemia ning sellest tulenevate mõjudega ühiskonnale ja majandusele on märkimisväärselt suurenenud mure seoses võimalusega, et pahatahtlikud isikud võivad oma tulevastes plaanides naasta ohtlike ainete kasutamise juurde. Need mured on õigustatud Euroopas, kus CBRN Security Cycle mitmes aspektis on endiselt tehnoloogilisi lünki, eriti vähelenduvate keemiliste ründeainete (CWA-d) ja konkreetselt mittelenduvate bioloogiliste sõjaliste ainete (BWA-d) kiire avastamise, identifitseerimise ja seire seadmetes, peamiselt keerukates looduskeskkondades. Võrdlustehnoloogiad, sealhulgas IMS, GC-IMS ja Py-GC-IMS, suudavad võtta proovid ja identifitseerida kõige lenduvamad CWA-d sekunditega (IMS) või BWA-d mõne minutiga (Py-GC-IMS), isegi madalate ppbV kontsentratsioonide korral, kuid ei suuda tuvastada väga väikeseid doose vähelenduvaid toksilisi neljanda põlvkonna CWAsid (nt Novitšokid) ega eristada bioloogilisi fragmente kahjututest ainetest. Nende lünkade ületamiseks on vaja välja töötada uued väga selektiivsed ja tundlikud detektorid, mille tuvastuspiirid jäävad pptV vahemikku ja mis töötavad kõrgetel temperatuuridel (> 200 °C), et vältida vähelenduvate komponentide kondenseerumist, on kõrge 2D-lahutusvõimega ning töökindlad analüütilised meetodid. TeChBioT eesmärk on töötada välja universaalne tuvastustehnoloogia, mis põhineb kõrgtemperatuurilisel (HT) ioonmobiilsus-spektromeetrial (IMS) koos valikulise gaasikromatograafilise eellahutusega (GC) ja pürolüüsiga (Py), mis võimaldaks kiiresti detekteerida ja identifitseerida mittelenduvaid bioloogilisi ja vähelenduvaid keemilisi aineid. Uuenduslik tehnoloogia on kombineeritud tehisintellekti (AI) ja süvaõppe (DL) mudelitega, et vähendada 2D-spektriandmete mõõtmelisust ning võimaldada eristada baktereid, seeni, viirusi, vähelenduvaid keemilisi ründeaineid ja toksilisi tööstuslikke ühendeid pptV kontsentratsioonidel, mis põhinevad nende ainulaadsel sõrmejäljel keerulises keskkonnas.

Kontakt: Andres Udal
Partnerid: Ecole Royale Militaire - Koninklijke Militaire School, Gottfried Wilhelm Leibniz Universitaet Hannover, T4i Engineering Single Member Private Company, Ethniko Kentro Erevnas Kai Technologikis Anaptyxis, Bundesministerium Der Verteidigung, Exus Software Monoprosopi Etairia Periorismenis Evthinis, Interscience Bv
Rahastaja: Euroopa Komisjon
Periood: 01.12.2022–30.11.2025
ETIS

PI: Jaanus Kaugerand
Rahastaja: TalTech
Periood: 01.05.2024 - 31.10.2025

Tugevalt tagatud tarkvara laboratoorium

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

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

Projektid

Käesoleva projekti eesmärk on töötada välja ja täiustada olemasolevaid seletatava tehisintellekti meetodeid inimese motoorsete funktsioonide analüüsimiseks. Pilootuuringud on näidanud paljulubavaid tulemusi neurodegeneratiivsete haiguste diagnoosimisel. Lisaks plaanime laiendada meetodite rakendusala meditsiinist kognitiivse arengu ja kognitiivse väsimuse analüüsile. Seletava komponendi integreerimine tagab meditsiinitöötajatele tehisintellekti tehtud otsuste vajaliku läbipaistvuse. Rakendus kognitiivse arengu valdkonnas koolihariduse protsessi toetamiseks. Kognitiivne väsimus põhjustab teadaolevalt raskeid vigastusi ja tõsist rahalist kahju. Selle nähtuse põhjalik mõistmine ja oskus väsimust ära tunda aitab muuta töökeskkond turvalisemaks ja vähendada rahalisi ja mitterahalisi kahjusid tööprotsessis.

PI: Sven Nõmm
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2024–31.12.2028
ETIS

Projekt uurib uusi sõltuvate tüüpidega tüübisüsteme, mis on sobilikud programmeerimiskeelte semantikate arendamiseks ja formaliseerimiseks tõestusassistentide abil. Eriline rõhk on keeltel, mis toetavad konkurentsust ja mittedetermiminismi, nt oleku-siirdesüsteemid ja protsessiarvutused. Populaarsed tüübiteoreetilised tõestusassistendid nagu Agda ja Coq ei sobi niisuguste keelte denotatsioonsemantika esitamiseks, kuna nende tüübisüsteemid ei ole piisavalt väljendusvõimsad. Me vastame sellele väljakutsele sel moel, et toome kaasaegsetesse tüübiteoreetilistesse raamistutesse nagu homotoopiline tüübiteooria sisse uue klassi koinduktiivseid tüüpe, mis esitavad saavutatavate funktorite terminaalseid koalgebraid. Denotatsioonsemantikas läheb protsesside mittedeteministliku ja interageeruva käitumise esitamiseks vaja tüüpe just sellest klassist. Loodavad väljendusvõimsamad tüübisüsteemid lubavad konkurentsuse ja mittedeterminismiga keelte formaalset semantikat adekvaatselt kodeerida.

PI: Niccolò Veltri
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2022–31.12.2025
ETIS

Projekti eesmärgiks on arendada ja integreerida Tallinna Tehnikaülikooli (TalTech) õppekeskonda suurtel keelemudelitel (nt GPT) põhinev personaalne üliõpilasassistent. Assistent on ühendatud ülikooli õppekeskkonnaga Moodle ja suudab pakkuda kiiret ja personaliseeritud tagasisidet, abistades üliõpilasi kursuste läbimisel ja ülesannete lahendamisel.

PI: Evelin Halling
Rahastaja: Riigi Tugiteenuste Keskus
Periood: 01.07.2024−30.06.2026
ETIS

Äriinfotehnoloogia töörühm

Juhataja: dotsent GUNNAR PIHO, gunnar.piho@taltech.ee

Äriinfotehnoloogia töörühm uurib äriinfotehnoloogia lahenduste arendamise, hooldamise ja analüüsimisega seotud metoodikaid, tööriistu, mudeleid ja parimaid praktikaid. Töö keskmes on usaldusväärsete, koostoimivate ja arenevate rakenduste teooriad ning nende praktilised lahendused. Töörühm teeb tihedat koostööd e-tervise keskusega ning osaleb tervishoiuvaldkonna digilahenduste uurimises ja arendamises eMedLabi raames.

Töörühma tänased uurimisteemad on:

  • terviseinformaatika
  • hariduse informaatika
  • mobiilne hääletamine
  • tehisintellekt ja masinõppe rakendused
  • loomuliku keele töötluse (NLP) rakendused

Äriinfotehnoloogia töörühm panustab tulevikuspetsialistide hariduse, viies läbi õppetööd äriinfotehnoloogia bakalaureuse- ja magistriõppekavadel.

Projektid:

Projekti üldiseks eesmärgiks on suurendada elanikkonna tervena elatud aastate arvu. Hetkel on Eestis tervena elatav eluiga üks Euroopa lühemaid. Eesmärgi saavutamiseks uuritakse, arendatakse ja piloteeritakse kolme omavahel tihedalt seotud digitervise suunda. Esiteks kasutame Eesti tervise infosüsteemi standardiseeritud andmevahetuskeskkonda ja digiandmeid, et arendada rakendusi, mis suurendavad inimese enda poolt kogutud andmete tõenduspõhist kasutust tervisedenduse, ennetuse ja krooniliste seisundite kontrolli all hoidmise eesmärgil. Teiseks keskendume sensoritele ja tehisintellektiga toetatud digirakendustele, et võimaldada inimesel koguda nii funktsionaalseid näitajaid kui edastada tervisemuresid masinloetava tekstina. Sellega kiirendame terviseriskide märkamist ja vähendame meditsiinitöötajate rutiinseid tegevusi. Kolmandaks arendame erinevaid tehisintellekti meetodeid kombineerides tervise infosüsteemis ja Tervisekassa andmebaasis olevaid ning inimese enda kogutud andmeid.

Kontakt: Gunnar Piho (PI: Peeter Ross)
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2024–31.12.2028
ETIS

Käesoleva multidistsiplinaarse uuringu lõppeesmärk on vähendada kardiovaskulaarset suremust Eestis läbi ravisoostumuse suurendamise ja patsiendi võimestamise, luues toetav isejuhtimise keskkond terviseplaani jälgimiseks ning aktiivseks raviprotsessis osalemiseks. Esmalt analüüsitakse Põhja-Eesti Regionaalhaigla patsientide LDL-kolesterooli väärtuseid, leidmaks aladiagnoositud ja alaravitud patsiendid. Uuritakse lipiidisisaldust vähendavaid ravimeid kasutavate patsientide ravisoostumust ning defineeritakse patsientide grupid, kes vajavad täiendavat tuge. Pilootprojekti raames töötatakse välja uudne patsiendi tugirakendus, mis koos personaalse toega aitab tõsta ravisoostumust. Rakenduse uudsus seisneb Eesti tervise infosüsteemi, retseptikeskuse ja haigla andmebaasi andmete ühendamises patsiendi enda poolt sisestatud andmetega ning võimaldades kahesuunalist kommunikatsiooni patsiendi ja meditsiinipersonali vahel. Uuringu viimases etapis viiakse läbi tugirakenduse projekti mõju-uuring.

Kontakt: Gunnar Piho (PI: Margus Viigimaa)
Rahastaja: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur
Periood: 01.01.2025−31.12.2025
ETIS