Tehnologii multimedia în aplicații de biometrie și securitatea Informației

Catalogul disciplinelor

Tehnologiile multimedia constituie în prezent un domeniu cu o dezvoltare spectaculoasă. Pe de o parte, tehnologia sunetului și imaginii digitale a devenit ubicuă în toate zonele societății și industriei, iar tranziția la tehnologia digitală este aproape completă. Pe de altă parte, se constată tot mai mult în ultimii ani utilizarea tehnicilor moderne de inteligență artificială (IA) în cadrul acestui domeniu, cu rezultate deja impresionante în prelucrarea vorbirii și a datelor audio sau de imagine. În acest sens, se pot evidenția mai multe direcții importante în care tehnologiile multimedia sunt chemate să joace un rol important în următoarea perioadă:

• Tehnologiile biometrice (metode de recunoaștere unică a persoanelor pe baza uneia sau mai multor trăsături fizice sau comportamentale intrinseci) au evoluat foarte mult în ultimul deceniu. În prezent, datorită utilizării pe scară largă ca elemente de identificare, securitate și protecție sau datorită folosirii lor în aplicații comerciale, este necesară studierea tehnologiilor bazate pe biometrie. Pentru asemenea aplicații, o pregătire în această direcție este necesară atât pentru dezvoltare și implementare, cât și pentru a înțelege piața și cerințele utilizatorilor și ale producătorilor unor astfel de sisteme.
• Interfețele inteligente de comunicare prin voce sunt deja des întâlnite în lumea noastră modernă, existând o cerință evidentă de a face cât mai simplă, naturală și eficientă interacțiunea cu roboți și sisteme informatice (fixe sau portabile) sau accesul la distanță la diverse servicii și informații. Proiectarea și dezvoltarea unor astfel de sisteme se bazează astăzi într-o măsură tot mai mare pe noile tehnici de inteligență artificială utilizate în prelucrarea semnalului vocal și a limbajului natural, singurele capabile sa conducă la obținerea unor sisteme de dialog evoluate.
• Ca știință de sine stătătoare, criminalistica a apărut ca o necesitate obiectivă, determinată de faptul că mijloacele de contracarare a faptelor de natură penală aflate la îndemâna justiției deveniseră insuficiente. Amploarea fenomenului infracțional, precum și diversificarea metodelor și mijloacelor folosite de infractori, au impus perfecționarea activității judiciare și imprimarea unui caracter modern luptei împotriva criminalității. Adeseori, organele judiciare sunt puse în fața unor probleme pe care nu le pot rezolva singure, pentru aceasta fiind necesare cunoștințele unor specialiști din domeniile științei. Astfel, tot mai multe țări introduc astăzi înregistrări audio-video în rândul mijloacelor de probă, iar cunoașterea aprofundată a principalelor tehnici de falsificare sau manipulare a semnalelor audio-video, dar și a metodelor de expertizare și verificare a autenticității fișierelor ce conțin informații audio și / sau video, sunt vitale în domeniul expertizei criminalistice.

Alături de tehnologiile multimedia, securitatea informației este de asemenea o cerință fundamentală a societății actuale; securitatea cibernetică este, de altfel, domeniul cu cea mai rapidă creștere din industria tehnologiei informației și calculatoarelor (TIC). Securitatea informației implică protocoale, tehnologii, sisteme, instrumente și tehnici pentru a securiza și opri atacurile rău intenționate, atacuri ce pot duce la pierderea sau furtul de informație, uneori critică, din cadrul unor instituții sau companii. Pe măsură ce posibilitățile noastre de a colecta, prelucra și distribui informația cresc tot mai mult, cererea pentru asigurarea securității calculatoarelor, rețelelor de calculatoare și dispozitivelor IoT crește și mai rapid.

Programul de masterat de cercetare BIOSINF se adresează în primul rând studenților absolvenți ai studiilor universitare de licență în domeniul fundamental al științelor inginerești (domeniile Inginerie Electronică, Telecomunicații și Tehnologii Informaționale, Calculatoare și Tehnologia Informației, Științe Inginerești Aplicate, Inginerie Electrică), dar poate fi urmat și de studenți absolvenți ai unor facultăți cu profil apropiat, ca de exemplu cele din domeniul fundamental al științelor exacte (domeniile matematică, fizică, informatică), interesați de aplicațiile tehnologiei informației în domenii de vârf, precum tehnologiile multimedia, inteligența artificială, biometria și securitatea informației. Această definire preliminară a grupului țintă principal nu exclude extinderea acestuia, la momentul realizării admiterii la programul de masterat BIOSINF, cu studenți absolvenți ai altor studii universitare de licență.

Programul de masterat BIOSINF, care a debutat în anul universitar 2011-2012, are două obiective principale:

• Acumularea de cunoștințe teoretice și practice în domeniul analizei și prelucrării digitale a semnalelor audio, a vorbirii și a imaginilor și secvențelor video, utilizând în special tehnici moderne bazate pe inteligență artificială (metode clasice de învățare automată și rețele neurale profunde), cu aplicații în autentificarea biometrică, interacțiunea om-mașină, analiza și expertiza criminalistică a înregistrărilor audio-video (în particular expertiza vorbirii) și implementarea sistemelor multimedia cu resurse limitate.
• Dobândirea cunoștințelor esențiale, necesare proiectării și exploatării în siguranță a sistemelor informatice, acumulării de expertiză în investigarea incidentelor legate de securitatea cibernetică în cadrul rețelelor de calculatoare sau dispozitivelor IoT, precum și în elaborarea politicilor de securitate, necesare prevenției riscurilor și amenințărilor asupra infrastructurilor digitale.

• Capacitatea de a înțelege, selecționa, proiecta și implementa algoritmi specifici de analiză și prelucrare digitală a semnalului vocal, a imaginilor și semnalelor audio-video.
• Înțelegerea modului de reprezentare a informației în sistemele evoluate de prelucrare a semnalelor și cunoașterea tehnicilor moderne de clasificare a datelor bazate pe inteligență artificială (învățare automată și rețele neurale profunde).
• Familiarizarea cu domeniul biometriei comportamentale, în special cel al recunoașterii vorbitorului, și cu instrumentele matematice utilizate.
• Implementarea practică a unor sisteme de tip chat-bot vocal, bazate pe metode aparținând domeniului tehnologiei vorbirii.
• Capacitatea de a utiliza cunoștințe interdisciplinare (inclusiv juridice) și de a utiliza instrumente conceptuale specifice ramurii “expertiză criminalistică”.
• Capacitatea de a înțelege, proiecta și realiza analize asupra unor înregistrări audio-video, în scopul depistării urmelor de editare / manipulare anterioare, detecției și identificării persoanei care vorbește sau apare în imagini, precum și autentificării înregistrărilor.
• Cunoașterea și înțelegerea tehnicilor de recunoaștere din vorbire a elementelor paralingvistice (emoții, stres, minciuni).
• Cunoașterea și planificarea procesului de management al securității rețelelor de calculatoare, a calculatorului personal și a terminalelor mobile.
• Dobândirea de cunoștințe avansate de analiza traficului și inspecția istoriei de funcționare a unui echipament dintr-o rețea de calculatoare.
• Înțelegerea conceptelor de rețea virtuală, autorizare / autentificare / înregistrare, a comportamentului softurilor malware etc.
• Competențe de lucru cu dispozitive de inspecție a traficului în rețele de calculatoare.

Exemple de teme de disertație din anii anteriori:

• Protecția rețelelor de calculatoare la manipularea pachetelor de date
• Recunoașterea vorbitorului în criminalistică
• Recunoașterea autenticității semnăturii dinamice folosind rețele neurale
• Interfață evoluată de comunicare prin voce sub sistemul de operare Android
• Învățarea automată a hiperparametrilor rețelelor neurale
• Detecția expresiilor emoționale prozodice non-verbale
• Metodă pentru controlul congestiei și al întârzierilor în Internet
• Analiza reverberației în expertiza criminalistică a înregistrărilor audio
• Sisteme de securizare a traficului pentru dispozitive IoT
• Recunoașterea utilizatorilor folosind algoritmi de învățare a dinamicii apăsării tastelor
• Separarea segmentelor de vorbire din înregistrările audio folosind modele de rețele neurale
• Sistem de tip “capcană” pentru analiza atacurilor informatice
• Aplicații ale protocoalelor de autentificare și de distribuție a cheilor în securitatea rețelelor de calculatoare
• Sistem de recunoaștere automată a vorbirii în limba română bazat pe rețele neurale profunde
• Algoritmi de învățare pentru sisteme autonome
• Metodă de recunoaștere automată a persoanelor pe baza amprentelor papilare utilizând tehnici de machine learning
• Identificarea cuvintelor de interes în transcrieri de vorbire și creșterea inteligibilității transcrierilor de vorbire