Prečo študovať kybernetiku?

Kybernetika je veda o získavaní a spracovaní informácií najmä na účely riadenia systémov. Zahŕňa znalosti týkajúce sa nielen riadenia technických systémov, ale aj zberu, spracovania, úschovy a prenosu informácií  potrebných pri riadení dynamických systémov, zaoberá sa štruktúrou, obmedzeniami a možnosťami riadiacich systémov. Štúdium kybernetiky je zamerané na získanie znalostí z oblasti zberu informácií, komunikácie a spracovania dát, pričom využíva poznatky prírodných a technických vied.

Medzi nosné témy jadra znalostí študijného odboru kybernetika patria: teória informácie, teória automatického riadenia, teória systémov, strojové učenie, umelá inteligencia a softcomputing, snímanie a číslicové spracovanie signálov, inteligentná robotika, modelovanie a simulácia systémov, riadiace systémy procesov v oblasti algoritmického, softvérového a technického vybavenia, vizuálne systémy, číslicové a vnorené systémy. Štúdium kybernetiky na KRIS sa profiluje na oblasť priemyselných riadiacich systémov, robotické systémy a riadiace systémy v cestnej a železničnej doprave. Pridanou  hodnotou štúdia kybernetiky na KRIS je rozšírenie vedomostí na oblasť funkčnej a technickej bezpečnosti riadiacich systémov a kybernetickej bezpečnosti.

V bakalárskom stupni ponúkame v rámci študijného odboru Kybernetika študijný program Automatizácia. Absolvent si osvojí nasledovné vedomosti, zručnosti a kompetencie:

• má potrebné vedomosti z matematiky a fyziky; ovláda základné prístupy k tvorbe algoritmov a ich použití pri riešení konkrétnych úloh, pozná metódy spracovania dát s využitím poznatkov numerickej matematiky a strojového učenia, má vedomosti o parametroch a metódach na hodnotenie spoľahlivosti a bezpečnosti riadiacich systémov, o základných fyzikálnych princípoch snímania neelektrických veličín, o databázových a informačných systémoch a ich architektúre, o metódach automatického riadenia, o logickom a udalostnom riadení, o architektúre riadiacich systémov, o riadení kinematických štruktúr s využitím moderných technológií (strojové videnie, digitálne dvojča, IIoT, atď.), o konštrukcii, princípoch činnosti, vlastnostiach a použití pohonov, o teórii informácií, jej základných zákonoch a o zdrojovom a kanálovom kódovaní, o digitálnom spracovaní signálov, o nastaveniach hardvéru riadiacich systémov a inštrukciách pre programovanie riadiacich funkcií, o algoritmoch symetrickej a asymetrickej kryptografie, digitálnom podpise a tvorbe bezpečnostných protokolov,
• vie vysvetliť prístupy k tvorbe algoritmov a implementovať ich v špecifickom programovacom jazyku (C a C++), analyzovať dáta s využitím pravdepodobnostných a štatistických výpočtov a softvérovou podporou (tabuľkových procesorov), používať vybrané metódy strojového učenia, vizualizovať dáta a procesy, aplikovať vhodné metódy a postupy na dosiahnutie požadovaných bezpečnostných vlastností riadiaceho systému, aplikovať snímače neelektrických veličín, vrátane návrhu vyhodnocovacích obvodov a konfigurácie uzlov senzorovej siete, používať metódy zberu a spracovania dát, identifikácie, verifikácie a autentifikácie, navrhnúť a implementovať databázový systém, implementovať bezpečnostné mechanizmy a konfigurovať serverové komponenty, aplikovať vhodné postupy pri návrhu kombinačných a sekvenčných logických obvodov, tvorbe stavového diagramu a opise správania sa udalostných riadiacich systémov; realizovať identifikáciu systémov a vytvárať programy na analýzu a syntézu regulačných a riadiacich systémov; programovať a konfigurovať riadiace systémy, vrátane prepojení s inými systémami; analyzovať a používať akčné členy; analyzovať a navrhovať jednotlivé časti reťazca číslicového spracovania signálu za účelom požadovaného spracovania signálu; aplikovať rôzne metódy kódovania s cieľom kompresie alebo zabezpečenia dát pri prenose informácie; nastaviť bezpečnostnú komunikáciu v rôznych typoch sietí; vytvárať a používať modely a simulácie v prostredí Matlab; selektovať a aplikovať najvhodnejšie technické prostriedky pre automatickú identifikáciu výrobkov, predmetov a osôb,
• má schopnosť samostatne aplikovať a používať vhodné algoritmizovateľné prístupy; samostatne analyzovať dáta; pracovať v tíme; samostatne riešiť konkrétne a špecifické úlohy; vhodne a profesionálne prezentovať vlastné odborné stanoviská; schopnosť komunikovať v anglickom jazyku.

Podľa existujúcich kvalifikačných štruktúr (napr. Národnej sústavy kvalifikácií) sa absolvent uplatní v povolaniach zodpovedajúcich úrovni SKKR 6, napr. ako Technik automatizovaných riadiacich systémov (pre rôzne aplikačné oblasti), Aplikačný programátor, Programátor, Správca informačného systému, Databázový špecialista, Správca databáz, IKT tester či PLC programátor (s vyššou špecializáciou ako sa uvádza pre SKKR 4). Vo všetkých uvedených povolaniach je pridanou hodnotou absolventa schopnosť vnímať problematiku bezpečnosti a spoľahlivosti riadiacich štruktúr a správnym spôsobom pristupovať k ich riešeniu.

V inžinierskom stupni ponúkame v rámci študijného odboru Kybernetika študijný program Riadenie procesov. Absolvent si osvojí nasledovné vedomosti, zručnosti a kompetencie:

• má vedomosti o základných metódach analýzy a návrhu bezpečnostných vlastností riadiacich systémov alebo ich častí; vedomosti potrebné na vysvetlenie, opis a návrh pokročilých metód automatického riadenia; vedomosti o vybraných metódach umelej inteligencie a strojového učenia a znalosti na posúdenie vhodnosti ich použitia; o inžinierstve požiadaviek, metódach modelovania požiadaviek a základných modeloch vývoja systému; o manažmente komplexných úloh a úlohách systémovej integrácie; o vizualizačných prostriedkoch a ich použití,
• vie analyzovať zadaný problém a identifikovať faktory ovplyvňujúce bezpečnosť riadiaceho systému alebo jeho časti; vytvoriť matematický/graficko-matematický model opisujúci bezpečnostné vlastnosti riadiaceho systému alebo jeho časti a navrhnúť opatrenia na ich zlepšenie; realizovať diskrétnu parametrickú identifikáciu systémov a skúmať ich vlastnosti (stabilita, presnosť, kvalita, riaditeľnosť, pozorovateľnosť a i.); analyzovať, navrhovať a aplikovať pokročilé kybernetické metódy a štruktúry modelov a riadenia a stanovovať metódy, algoritmy a programové realizácie riadenia zložitých systémov; tvorivo riešiť zložité problémy rozhodovania a riadenia za podmienok neúplnosti a/alebo neurčitosti dát a informácií; realizovať vývoj riadiaceho systému pomocou CAD nástrojov a prístupov; vytvárať komplexné riešenia riešenia s aplikovaním moderných technológií (Cloud, big data, edge computing, umelá inteligencia, strojové učenie, a i.); optimalizovať vybrané typy procesov riadenia; vizualizovať vybrané typy procesov riadenia; použiť vhodné SW nástroje na riešenie konkrétnych problémovo orientovaných inžinierskych úloh.
• má schopnosť interpretovať, kriticky posúdiť a prezentovať informácie získané v procese analýzy bezpečnosti riadiacich systémov alebo ich častí; samostatne sa vzdelávať, pokračovať v ďalšom samoštúdiu a jednoznačne prezentovať závery, poznatky a zdôvodnenia odborníkom aj laikom; pracovať ako samostatný riešiteľ individuálneho projektu; pracovať ako člen projektového tímu.

Študijný program sleduje najnovšie trendy v oblasti kybernetiky a reflektuje spôsob chápania fyzikálno-kybernetických systémov aplikovaný na University of Berkeley, USA (pozri originálny zdroj http://CyberPhysicalSystems.org).

Podľa existujúcich kvalifikačných štruktúr (napr. Národnej sústavy kvalifikácií) sa absolvent uplatní v povolaniach zodpovedajúcich úrovni SKKR 7, najmä ako Špecialista automatizovanej výroby (v revidovanej podobe spočívajúcej v rozšírení a prispôsobení najnovším trendom v oblasti kybernetiky - konceptu fyzikálno-kybernetických systémov). Absolvent je tak pripravený na uplatnenie sa v nižšie uvedených oblastiach:

• riadenie priemyslových procesov,
• riadenie dopravných procesov,
• fyzikálno-kybernetické systémy,
• riadiace a informačné systémy v procesnom riadení,
• robotické systémy a mobilná robotika,
• vizualizácia procesov v oblasti priemyslu a dopravy,
• bezpečnosť riadiacich systémov,
• riadiace systémy na báze PLC so zvýšenou bezpečnosťou,
• exponenciálne technológie,
• aplikácie: priemysel, doprava (cestná/železničná), informatizácia.

V treťom stupni ponúkame v rámci študijného odboru Kybernetika študijný program Riadenie procesov. Absolvent si osvojí nasledovné vedomosti, zručnosti a kompetencie:

• má vedomosti o vlastnostiach kybernetických systémov; o analýze užívateľských požiadaviek, podmienok, prostredí; o zásadách, metódach a postupoch projektovania kybernetického systému; o špecializovaných softvérových nástrojoch, informačných a operačných technológiách; o základných pojmoch a štandardoch v oblasti kybernetiky a zvolených aplikačných oblastiach; o metódach tvorby technickej dokumentácie; o trendoch vývoja v IKT a kybernetike; o právnych predpisoch a pojmoch v oblasti autorského práva, etických princípoch; o zásadách vedenia a účasti v projektovom tíme; o poznaní rizík ohrozujúcich vlastné zdravie alebo zdravie iných a zásad bezpečnosti pri práci,
• vie analyzovať vlastnosti riadených procesov; analyzovať a navrhovať riešenia na zaistenie bezpečnosti a spoľahlivosti kybernetických systémov; navrhovať koncepcie, metodiky a prognózy rozvoja v oblasti kybernetiky; realizovať rozvoj a integráciu riadiacich systémov, vrátane optimalizácie ich prevádzky; analyzovať a aplikovať kybernetické systémy vo vybraných aplikačných oblastiach; analyzovať a monitorovať vývojové trendy v odbore kybernetika (na základe štúdia odborných článkov, hodnotenia a výberu dôležitých faktov a relevantných súvislostí); navrhovať a vypracúvať technické štúdie a analýzy problémov riadenia kybernetických systémov; realizovať projektové riadenie interného/externého projektu; riadiť tvorbu technickej dokumentácie podľa požiadaviek; pripravovať rozbory a analýzy na tvorbu technických projektov; dodržiavať zásady bezpečnosti pri práci a hygieny práce.
• má počítačové spôsobilosti, informačnú a technickú gramotnosť; má schopnosť analyzovať a riešiť problémy, vrátane formulácie vlastných záverov a hypotéz;  schopnosť organizovať a plánovať prácu, projektový manažment; má matematickú gramotnosť; tvorivosť (kreativitu) a pružnosť v myslení (adaptabilitu, flexibilitu, improvizačné spôsobilosti, samovzdelávanie sa); samostatnosť pri rozhodovaní; schopnosť kultivovaného slovného prejavu, komunikácie s ľuďmi, rokovania a vyjednávania; kultivovaný písomný prejav; schopnosť komunikovať vo svetovom jazyku; prezentačné schopnosti; schopnosť tímovej práce.

Podľa existujúcich kvalifikačných štruktúr (napr. Národnej sústavy kvalifikácií) sa absolvent uplatní v povolaniach zodpovedajúcich úrovni SKKR 8. Prioritne je absolvent pripravovaný na kvalifikáciu Systémový architekt vývoja kybernetických systémov, ktorý zodpovedá za výskum, vývoj a celkovú implementáciu inovatívnych riešení v oblasti kybernetických systémov. Navrhuje celkovú architektúru systému a aplikované technológie, koordinuje celkový vývoj kyberneticko-fyzikálnych systémov v zhode s požiadavkami funkčnej, technickej a informačnej bezpečnosti. Sleduje nové trendy v oblasti vývoja riadenia procesov, automatizácie, informatizácie a robotiky, ktoré implementuje do praxe. Jeho vedomosti, zručnosti a kompetencie sú definované v rámci profilu absolventa, vychádzajúceho z komplexného rámca kybernetiky pre 3. stupeň štúdia.