Projekty zrealizowane

Tytuł: Metody i algorytmy eksploracji danych genomicznych

Kierownik: prof dr hab. Leon Bobrowski

Instytucja, rodzaj: Narodowe Centrum Badań, projekt badawczy promotorski

Numer umowy: 6579/B/T02/2011/40

Okres realizacji: 26.05.2011-25.09.2014

Lista publikacji powstałych w wyniku realizacji grantu:

1. J. Gościk, T. Łukaszuk – Feature selection algorithms with application to gene expression data analysis, Advances in Computer Science Research, tom 10, 2013 r., s. 39-52

Tytuł: Wydobywanie wiedzy z relacyjnych baz danych za pomocą obliczeń granularnych

Kierownik: dr Piotr Hońko

Instytucja, rodzaj: Narodowe Centrum Badań, SONATA 1

Numer umowy: UMO-2011/01/D/ST6/07225

Okres realizacji: 20.12.2011-19.12.2014

Streszczenie:

Ogólnym celem projektu jest zastosowanie metod obliczeń granularnych w celu wydobywania wiedzy z relacyjnych baz danych. Metody obliczeń granularnych wykorzystane są do reprezentacji i przetwarzania danych przechowywanych w relacyjnych bazach danych. Zaproponowany granularny system eksploracji danych jest zunifikowaną strukturą przeznaczoną do wykonywania podstawowych zadań eksploracji danych, takich jak m. in. odkrywanie asocjacji, klasyfikacja i grupowanie. Reprezentacja relacyjnych danych w postaci granul, a operacji ich przetwarzania jako operacji granulacji umożliwia zwiększenie efektywności eksploracji tych danych. Istotną własnością proponowanego systemu jest duża elastyczność w procesie pozyskiwania wiedzy, dzięki możliwości określenia poziomu granularności danych.

Tytuł: GROSHEC – W kierunku procesora metod zbiorów przybliżonych

Kierownik: prof. dr hab. Jarosław Stepaniuk

Instytucja, rodzaj: Narodowe Centrum Nauki, OPUS 4

Numer umowy: UMO-2012/07/B/ST6/01504

Okres realizacji: 26.06.2013 – 25.10.2016

Streszczenie:

Celem projektu jest opracowanie kompleksowej i w pełni funkcjonalnej koncepcji sprzętowej realizacji metod zbiorów przybliżonych z wykorzystaniem układów programowalnych FPGA (Field Programmable Gate Array). Zaimplementowane sprzętowo zostaną znane z literatury metody zbiorów przybliżonych, jak również nowe metody, opracowane w ramach projektu. W szczególności zostaną zaimplementowane metody zbiorów przybliżonych w połączeniu z aproksymacyjnym wnioskowaniem boolowskim. Sprzętowa realizacja metod zbiorów przybliżonych pozwoli, z jednej strony, na wielokrotne skrócenie czasu wykonania algorytmów realizujących operacje pozyskiwania wiedzy z baz danych w porównaniu do istniejących implementacji programowych, a z drugiej strony na stworzenie systemów wbudowanych wykorzystujących metody zbiorów przybliżonych.

Lista publikacji powstałych w wyniku realizacji grantu:

• The First Step Toward Processor for Rough Set Methods – Jaroslaw Stepaniuk, Maciej Kopczynski, Tomasz Grzes – Vol. 127, 2013r., s.429-443
• Nearness of Visual Objects. Application of Rough Sets in Proximity Spaces – James F. Peters, Andrzej Skowron, Jaroslaw Stepaniuk – Vol. 128, 1-2 2013r., s.159-176
• The Polish School of Argumentation: A Manifesto – Katarzyna Budzyńska, Michal Araszkiewicz, Barbara Bogołębska, Piotr Cap, Tadeusz Ciecierski, Kamila Debowska- Kozlowska, Barbara Dunin- Kęplicz, Marcin Dziubiński, Michał Federowicz, Anna Gomolińska, Andrzej Grabowski, Teresa Hołówka, Łukasz Jochemczyk, Magdalena Kacprzak, Paweł Kawalec, Maciej Kielar, Andrzej Kisielewicz, Marcin Koszowy, Robert Kublikowski, Piotr Kulicki, Anna Kuzio, Piotr Lewiński, Jakub Z. Lichański, Jacek Malinowski, Witold Marciszewski, Edward Nieznański, Janina Pietrzak, Jerzy Pogonowski, Tomasz A. Puczyłowski, Jolanta Rytel, Anna Sawicka, Marcin Selinger, Andrzej Skowron, Joanna Skulska, Marek Smolak, Małgorzata Sokół, Agnieszka Sowińska, Piotr Stalmaszczyk, Tomasz Stawecki, Jarosław Stepaniuk, Alina Strachocka, Wojciech Suchoń, Krzysztof Szymanek, Justyna Tomczyk, Robert Trypuz, Kazimierz Trzęsicki, Mariusz Urbański, Ewa Wasilewska-Kamińska, Krzysztof A. Wieczorek, Maciej Witek, Urszula Wybraniec-Skardowska, Olena Yaskorska, Maria Załęska, Konrad Zdanowski, Tomasz Żurek – Vol. 28, nr 3 2014r., s.267-282
• Realizacja algorytmu sekwencyjnego wyznaczania macierzy rozróżnialności zbioru przybliżonych w układzie FPGA – Maciej Kopczyński, Jarosław, Stepaniuk, Tomasz Grześ – Vol. 60, nr 5 2014r., s.321-324
• Attribute reduction: a horizontal data decomposition approach – Piotr Hońko – Vol. 20, 3 2014r., s.951-966
• FPGA in rough set based core and reduct computation – Tomasz Grześ, Maciej Kopczyński, Jarosław Stepaniuk – 11-14 października 2013r., s.263-270
• FPGA in Rough-Granular Computing: Reduct Generation – Maciej Kopczyński, Tomasz Grześ, Jarosław Stepaniuk – 11-14 sierpnia 2014r., s.364-370
• Generating core in rough set theory: Design and implementation on FPGA – Maciej Kopczyński, Tomasz Grześ, Jarosław Stepaniuk – 9-13 lipca 2014r., s.209-216
• Realizacja algorytmu sekwencyjnego wyznaczania macierzy rozróżnialności zbiorów przybliżonych w układzie FPGA – Maciej Kopczyński, Tomasz Grześ, Jarosław Stepaniuk – 9-12 czerwca 2014r.,  s.20-21
• Scalability of data decomposition based algorithms: Attribute reduction problem – Piotr Hońko – 30 czerwca – 3 lipca 2015r., s.387-396
• Generating core based on discernibility measure and MapReduce – Michał Czołombitko, Jarosław Stepaniuk – 30 czerwca – 3 lipca 2015r., s.367-376
• Core for Large Datasets: Rough Sets on FPGA – Maciej Kopczyński, Tomasz Grześ, Jarosław Stepaniuk – 28-30 września 2015r., s.235-246
• Improving Indiscernibility Matrix Based Approach for Attribute Reduction – Piotr Hońko – 20-23 listopada 2015r., s.119-128
• Computation of Cores in Big Datasets: An FPGA Approach – Maciej Kopczyński, Tomasz Grześ, Jarosław Stepaniuk – 20-23 listopada 2015r., s.153-163
• The First Step Toward Processor for Rough Set Methods – Jaroslaw Stepaniuk, Maciej Kopczynski, Tomasz Grzes – Vol. 127 2013r., s.429-443

Tytuł: Kodowanie obrazów i wielokanałowych zapisów EEG z użyciem adaptacyjnej predykcji komponentów polifazowych

Kierownik: dr inż. Marek Parfieniuk

Instytucja, rodzaj: Narodowe Centrum Badań, SONATA 4

Numer umowy: UMO-2011/01/D/ST6/07225

Okres realizacji: 2013.10.01-2016.09.30

Streszczenie:

Celem badań jest opracowanie nowego podejścia do kodowania obrazów i wielokanałowych zapisów elektroencefalograficznych (EEG), które opiera się na adaptacyjnej predykcji komponentów polifazowych sygnału, inspirowanej estymacją-kompensacją ruchu w kodowaniu wideo. Postawiono hipotezę, że wykorzystując adaptacyjną predykcję komponentów polifazowych można opracować algorytmy kompresji danych skuteczniejsze od istniejących, bardziej funkcjonalne i lepiej dostosowane do energooszczędnej implementacji w urządzeniach mobilnych. Pogłębiony zostanie także stan wiedzy na temat dekompozycji polifazowej oraz właściwości komponentów polifazowych obrazu, zapisów EEG i innych sygnałów.

Lista publikacji powstałych w wyniku realizacji grantu:

Kodowanie obrazów i wielokanałowych zapisów EEG z użyciem adaptacyjnej predykcji komponentów polifazowych 

2013-2016: 

WARPED S-TRANSFORM FOR ANALYSING THE BRAIN WAVES 

Adam Borowicz 

ADVANCES IN COMPUTER SCIENCE RESEARCH, Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej 

tom 11, rok 2014, s. 5-16 

A signal subspace approach to spatiotemporal prediction for multichannel speech enhancement 

Adam Borowicz 

EURASIP Journal on Audio, Speech, and Music, Springer 

tom. 5, 2015, s. 12 

Encrypting Huffman-Encoded Data by Substituting Pairs of Code Words without Changing the Bit Count of a Pair 

Marek Parfieniuk, Piotr Jankowski 

rozdział w Cryptography and Security Systems, Springer, s. 12-22 

Wavelet-Like Lifting-Based Transform for Decomposing Images in Accordance with the Inter-prediction Principles of Video Coding 

Marek Parfieniuk 

rozdział w Image Analysis and Processing – ICIAP 2015, 18th International Conference, Genoa, Italy, September 7-11, 2015, Proceedings, Part II, Springer, LNCS 9280, s. 162-171 

Using the CS Decomposition to Compute the 8-Point DCT 

Marek Parfieniuk 

materiały konferencji The IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), 24-27.05.2015 Lizbona 

s. 2836-2839 

Tytuł: Dodatnie nieliniowe systemy sterowania

Kierownik: prof. dr hab. inż. Zbigniew Bartosiewicz

Instytucja, rodzaj: Narodowe Centrum Badań, OPUS 5

Numer umowy: UMO-2013/09/B/ST7/04216

Okres realizacji: 2014.02.17-2017.02.16

Streszczenie:

Celem projektu jest zbadanie wybranych własności dodatnich nieliniowych systemów sterowania. Dynamika takich systemów zadana jest przez równanie różniczkowe lub różnicowe zawierające zmienne stanu i zmienne sterowania. Zmienne obserwacji lub wyjścia określone są przez zależności funkcyjne od zmiennych stanu systemu. Dodatniość systemu oznacza, że zmienne systemu przyjmują wartości nieujemne. Problemy rozważane w projekcie to problem dodatniej realizacji odwzorowania wejście-wyjście i konstrukcji algorytmów realizacji, problem dodatniej osiągalności i obserwowalności oraz niezmienniczości tych własności ze względu na dyskretyzację czasu, problem dodatniej realizacji minimalnej. Badane też będą systemy monotoniczne jako naturalne rozszerzenia systemów dodatnich. Istotnym elementem badań będzie próba unifikacji wyników dla systemów z czasem ciągłym i z czasem dyskretnym poprzez wykorzystanie teorii układów na skalach czasowych.

Lista publikacji powstałych w wyniku realizacji grantu:

• Z. Bartosiewicz, Local Positive Reachability of Nonlinear Continuous-Time Systems, IEEE Transactions on Automatic Control PP 99 (2015)  http://dx.doi.org/10.1109/TAC.2015.2511921
• Z. Bartosiewicz, Positive nonlinear systems, response maps and realizations,  in Proceedings of 54th IEEE Conference on Decision and Control, Osaka, Japan; December 15-18, 2015, 6379-6384 (2015)
• Z. Bartosiewicz, Positive nonlinear realizations of response maps, Systems & Control Letters 72 (2014), pp. 7-13 DOI information: 10.1016/j.sysconle.2014.08.004, http://authors.elsevier.com/a/1PdZRc8EXI3JP
• Z. Bartosiewicz, Reachability and Observability Graphs for Linear Positive Systems on Time Scales, Proceedings of the 19th World Congress The International Federation of Automatic Control Cape Town, South Africa. August 24-29, 2014

Tytuł: Algorytmy ewolucyjne w globalnej indukcji drzew modelowych

Kierownik: mgr inż. Marcin Czajkowski

Instytucja, rodzaj: Narodowe Centrum Badań, PRELUDIUM 5

Numer umowy: 2013/09/N/ST6/04083

Okres realizacji: 24.02.2014 – 23.02.2016

Streszczenie:

Celem projektu jest zastosowanie specjalizowanych algorytmów ewolucyjnych i memetycznych w globalnej indukcji drzew regresyjnych i modelowych. W ramach projektu prowadzone są prace nad budową drzew mieszanych, które to samodzielnie dopasują reprezentację drzewa, węzłów wewnętrznych i liści do specyfiki analizowanego zbioru danych. Prowadzone będą również badania nad wielokryterialną optymalizacją funkcji dopasowania algorytmu ewolucyjnego, uwzględniającą rozmiar drzewa oraz jego złożoność.

 Lista publikacji powstałych w wyniku realizacji grantu:

• Czajkowski M., Czerwonka M., Krętowski M.: Cost-sensitive global model trees applied in loan charge-off forecasting,Decision Support Systems, Elsevier, vol. 74: 57-66.
• Czajkowski M., Jurczuk K., Krętowski M.: A Parallel Approach for Evolutionary Induced Decision Trees. MPI+OpenMP Implementation, ICAISC’15. Lecture Notes in Artificial Intelligence, Springer-Verlag, vol. 9119: 340-349
• Czajkowski M., Krętowski M.: Evolutionary Induction of Global Model Trees with Specialized Operators and Memetic Extensions, Information Sciences, Elsevier, vol. 288: 153-173.

Tytuł: Konsensus w systemach dynamicznych niecałkowitego rzędu oraz w systemach na skalach czasowych. 

Kierownik: dr hab. Agnieszka Barbara Malinowska, prof PB 

Skład konsorcjum: Narodowe Centrum Nauki , OPUS 8 

Numer umowy: UMO-2014/15/B/ST7/05270 

Cel projektu:

Wiadomo, że porozumienie lub dojście do konsensusu jest fundamentalnym zjawiskiem w społecznych i naturalnych systemach. Dlatego też modele matematyczne opisujące grupy tzw. agentów będących ze sobą w interakcji jak na przykład grupa ludzi, stado słoni lub rój robotów, kładą nacisk na te zagadnienia. Jednymi z najbardziej znanych modeli w obszarze tzw. dynamiki opinii są: model Hegselmanna i Krause’go (HK) o tzw. ograniczonym zaufaniu (bounded confidence models), w którym oddziaływanie między agentami może wystąpić jedynie wtedy, gdy ich opinie różnią się o wartość mniejszą od zadanej wartości parametru zwanego progiem zaufania oraz model Cuckera i Smale’a (CS) będący modelem konsensusu (consensus models); jest to model, w którym oddziaływanie między agentami jest zwykle zdeterminowane przez niewielkie grupki agentów. Stan końcowy takich układów to konsensus. Chcemy poprowadzić nasze badania w dwóch obszarach: (1) modele dynamiki opinii, a w szczególności Hegselmanna i Krause’go (model HK) oraz Cuckera i Smale’a (model CS), z operatorami niecałkowitego rzędu; (2) modele dynamiki opinii, a w szczególności HK i CS, na skalach czasowych. Cele projektu możemy podzielić na dwie grupy: (A) modele bez sterowania oraz (B) modele ze sterowaniem. W oparciu o klasyczne modele i eksperymenty numeryczne chcemy zbudować modele HK i CS z operatorami niecałkowitego rzędu (FHK, FCS) oraz modele HK i CS na skalach czasowych (TSHK, TSCS). W pierwszym etapie będziemy badać istnienie i zbieżność rozwiązań modeli wykonując numeryczne symulacje przy użyciu programów Maple i Matlab. Następny etap to dowodzenie istnienia i jednoznaczności, stabilności i zbieżności do punktu równowagi lub wzdłuż trajektorii rozwiązań układów. Weryfikacja hipotezy, że operatory niecałkowitego rzędu włączają pamięć systemu do całego procesu. Uzyskanie zmodyfikowanej definicji konsensusu i zmodyfikowanych parametrów opisujących systemy. Potwierdzenie, że układy niecałkowitego rzędu są odpowiednimi modelami dynamiki opinii. Kolejna hipoteza badawcza, którą chcemy zweryfikować brzmi: zastosowanie funkcjonału kosztu, zawierającego składnik będący $l^n_1-l^d_2$-normą wektora sterowania, w modelach dynamiki opinii z pochodnymi niecałkowitych rzędów lub na skalach czasowych prowadzi do uzyskania sterowań rzadkich (w sensie minimalnej ilości interwencji zewnętrznej decydentów). Rozważane w projekcie obiekty będą miały naturę matematyczną; będą to układy równań delta różniczkowych lub układy z pochodnymi niecałkowitych rzędów, zadania sterowania optymalnego na skalach czasowych, zadania sterowania optymalnego z pochodnymi niecałkowitych rzędów. Zatem będziemy stosowali metody odpowiednie dla nauk matematycznych. Wyniki będą formułowane w postaci twierdzeń zaopatrzonych w dowody. W miarę możliwości, dowody będą konstruktywne, oparte na algorytmach, które pozwolą na efektywne sprawdzanie warunków pojawiających się w twierdzeniach. Teoria będzie uzupełniona obliczeniami na komputerze, zarówno numerycznymi jak i symbolicznymi, z wykorzystaniem programów użytkowych takich jak Maple i Matlab. Poza standardowym językiem analizy matematycznej oraz równań różniczkowych i różnicowych będziemy korzystali z pojęć i twierdzeń rachunku różniczkowego i całkowego niecałkowitego rzędu, rachunku różniczkowego i całkowego na skalach czasowych, teorii sterowania optymalnego. Ewaluacja metod będzie zależała od wyników uzyskiwanych z prób implementacji. Modele HK i CS z zastosowaniem klasycznej pochodnej pozwoliły na uzyskanie wielu ciekawych wyników dotyczących zachowań grup agentów (ludzi, zwierząt czy robotów): zbieżności opinii do klastrów, dążenie do konsensusu. Z drugiej zaś strony pochodna i całka dowolnych rzędów otwierają niewyobrażalne możliwości w dziedzinie identyfikacji układów dynamicznych, tworzenia nowych, nieosiągalnych wcześniej algorytmów sterowania. Stąd też pomysł zastosowania w modelach dynamiki opinii pochodnych niecałkowitego rzędu, które taką pamięć uwzględniają. Przyglądając się badaniom zwierząt – co do ludzi kwestia ta nie budzi wątpliwości – idea wkluczenia pamięci do badań nad relacjami w grupach ludzi, zwierząt czy robotów wydaje się być bardzo zasadna. Jednocześnie oparcie badań na teorii skal czasowych powinno pozwolić na uzyskanie uniwersalnych wyników, które będą zachodzić zarówno dla układów z czasem ciągłym, dyskretnym, czy nawet problemów hybrydowych. Uważamy, że ten element projektu będzie miał duże znaczenie dla rozwoju teorii systemów dynamicznych. 

Tytuł: Stworzenie referencyjnego modelu Diagnostyki Personalizowanej Guzów Nowotworowych w oparciu o analizę heterogenności guza z wykorzystaniem biomarkerów genomowych, transkryptomu i metabolomu oraz badań obrazowych PET/MRI jako narzędzia do wdrażania i monitorowania terapii zindywidualizowanej, akronim: MOBIT

Kierownik Zadania: dr hab. inż. Marek Krętowski, prof PB

Skład konsorcjum: Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, z siedzibą w Białymstoku – LIDER

Uniwersytecki Szpital Kliniczny w Białymstoku z siedzibą w Białymstoku – PARTNER

Fundacja Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, Akademicki Ośrodek Diagnostyki Patomorfologicznej i Genetyczno-Molekularnej z siedzibą w Białymstoku – PARTNER

Politechnika Białostocka z siedzibą w Białymstoku – PARTNER

Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN z siedzibą w Olsztynie – PARTNER

Wojewódzki Szpital Specjalistyczny z siedzibą w Olsztynie – PARTNER

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu z siedzibą w Poznaniu – PARTNER

ideas4biology Sp. z o.o. z siedzibą w Poznaniu – PARTNER

Instytut Innowacji i Technologii Politechniki Białostockiej Sp. z o.o. z siedzibą w Kleosinie – PARTNER

Numer umowy: STRATEGMED2/266484/2/NCBR/2015 

Wartość projektu ogółem – 18 905 505 zł

Wysokość środków przyznanych PB – 1 410 000 zł

Cel projektu:

Głównym celem projektu MOBIT jest stworzenie nowatorskiego modelu diagnostyki personalizowanej guzów nowotworowych w oparciu o innowacyjny system biobankowania materiału biologicznego oraz wielkoskalowe analizy omiczne pacjentów z najczęstszymi nowotworami złośliwymi. Na przykładzie pacjentów z rakiem płuc zostanie przeprowadzona zintegrowana analiza biomarkerów genomowych, transkryptomu, proteomu i metabolomu (z uwzględnieniem analizy heterogenności guza) oraz obrazowych badań molekularnych PET/MRI jako narzędzi do wdrażania i monitorowania terapii indywidualizowanej. Rezultatem fazy rozwojowej projektu będzie referencyjny model diagnostyki personalizowanej guzów nowotworowych (stworzenie komercyjnej usługi ONCOSup) oraz wytworzenie unikalnego oprogramowania dla platformy gromadzenia, integracji i analizy danych omicznych i klinicznych (SmartBioBase) w celu wykorzystania do wdrażania terapii  indywidualizowanej.

Tytuł: Badania komparatywne wspólności w płynności na rynkach giełdowych Europy Środkowo-Wschodniej

Kierownik: dr hab. Joanna Olbryś, prof. PB

Instytucja, rodzaj: NCN, ​OPUS 11

Numer umowy: 2013/09/N/ST6/04083

Okres realizacji: 23.01.2017 – 22.01.2019