|
|
On-the-fly compression in time-domain ultrasound simulations
Klepárník, Petr ; Fura, Łukasz (referee) ; Krupa, Petr (referee) ; Zemčík, Pavel (advisor)
Tato práce navrhuje novou kompresní metodu a její aplikaci v rámci ultrazvukových simulací v časové oblasti se specializací na cílený ultrazvuk o vysoké intenzitě (HIFU). Rozsáhlé numerické simulace HIFU, důležité pro plánování léčby založené na modelu, generují velké množství dat. Při simulaci je obvykle nutné ukládat stovky gigabajtů. Cílem použití této metody je významná úspora výpočetních prostředků při zachování dostatečné kvality simulačních výstupů. V jádru této práce jsou prezentovány experimentální simulace, které ukazují, že navržená kompresní metoda a její využití pro on-the-fly výpočet průměrné akustické intenzity během simulace přináší významné vylepšení. Hlavní výhodou je do značné míry (až 99 %) snížená spotřeba vzácného místa na disku a přibližně stejný nárok na operační paměť během simulace, což může výrazně snížit cenu výpočetní platformy. Komprese neovlivňuje nepříznivě celkovou dobu simulace. Přesnost nové metody byla vyhodnocena prostřednictvím tepelných simulací. Pomocí nové metody je dosaženo v podstatě stejných výsledků při stanovení ablatované tkáně jako u jiných přístupů.
|
|
|
Coherence gated holographic microscopy
Ďuriš, Miroslav ; Tyc,, Tomáš (referee) ; Baránek,, Michal (referee) ; Chmelík, Radim (advisor)
Výskumníci v oblasti biomedicíny a metapovrchov opakovane siahajú po kvantitatívnom fázovom zobrazovaní (QPI) ako primárnej zobrazovacej technike vďaka jej vysokovýkonnému, neinvazívnemu a kvantitatívnemu charakteru. Preto si QPI rýchlo vybudovalo svoju nepostrádateľnú úlohu pri identifikácii zriedkavých javov a skríningu v biomedicíne alebo automatizovanej analýze obrazových dát pomocou umelej inteligencie. Tieto a mnohé ďalšie aplikácie zdieľajú náročné splnieľnú požiadavku na rozsiahle a kvalitné súbory dát. Táto práca sa zaoberá základnými problémami optického zobrazovania a to hlavne v biomedicínskom výskume. Výskum v tejto práci je zameraný na štúdium a vývoj nových zobrazovacích metód rozšírením možností koherenciou riadeného holografického mikroskopu. V práci sme sa zaoberali tromi hlavnými oblasťami biomedicínskeho zobrazovania: zobrazovaním v kalnom prostredí, QPI so superrozlíšením a rekonštrukciou 3D rozloženia indexu lomu. Na dosiahnutie takýchto ambicióznych výsledkov sme využili takzvaný efekt koherenčnej brány, ktorý sa zvyčajne využíva na zobrazovanie cez nepriehľadné médiá najmenej rozptýleným (balistickým) svetlom. Zobrazovanie v kalných prostrediach adresujeme v tejto práci tak, že neintuitívne používame koherenčnú bránu na zobrazovanie nebalistickým svetlom, čo nám umožňuje získať informácie chýbajúce v balistickom obraze. Kombinácia obrazov pre rôzne pozície koherenčnej brány nám umožňuje syntetizovať obraz kvalitnejší ako prístupy využívajúce len balistické svetlo. Toto experimentálne demonštrujeme na kvantitatívnom zobrazovaní cez hrubé biologické tkanivo. V práci boli skúmané dva prístupy k superrozlíšeniu kvantitatívneho fázového obrazu. Prvým je prístup adaptujúci syntetickú apertúru, pre ktorý opäť využívame efekty koherenčného bránovania čiastočne koherentného svetla v kombinácii so šikmým osvetlením, ktoré zabezpečuje difrakcia na jednoduchej šesťuholníkovej fázovej mriežke umiestnenej v blízkosti vzorky. Syntetizujeme QPI s výrazne zväčšeným pásmom priestorových frekvencií zo sekvenčne získaných obrazov vytvorených koherenčne filtrovaným svetlom rozptýleným do každého difrakčného rádu mriežky. Ďalej sme vyvinuli metódu tvarovania koherenčnej brány, ktorá umožňuje QPI so superrozlíšením v reálnom čase. V práci navrhujeme prístup založený na skutočnosti, že rozptylová funkcia nášho systému je súčin difrakčne limitovaného obrazu bodového objektu a funkcie koherenčnej brány, ktorú tvarujeme podobne ako superoscilačný hotspot. Výsledok súčinu je rozptylová funkcia so sub-difrakčne limitovanou šírkou centrálneho peaku a so zanedbateľnými postrannými maximami, ktoré sú bežnou prekážkou zobrazovania pomocou superoscilácií. Útlm postranných maxím a zlepšenie rozlíšenia sa odohráva súčasne v celom zornom poli. Preto predstavujeme prvé jednosnímkové QPI so superrozlíšením. Pri oboch metódach sme dosiahli zlepšenie rozlíšenia aspoň o 19\%. V práci sa taktiež venujeme aj 3D zobrazovaniu pomocou koherenciou riadeného holografického mikroskopu. Vyvinuli sme metódu na rekonštrukciu 3D distribúcie indexu lomu zo série kvantitatívnych fázových obrazov vzorky pre rôzné pozície v axiálnom smere. Rekonštruovaná distribúcia indexu lomu má vlastnosti podobné výstupom optickej difrakčnej tomografie. Zároveň je ale potrebný počet akvizícií v prípade navrhovanej metódy výrazne nižší. Náš prístup demonštrujeme pomocou simulovaných, ako aj experimentálnych údajov.
|
|
|
Study of interaction of charged catanionic vesicles with oppositely charged polyelectrolytes
Havlíková, Martina ; Lehocký, Marián (referee) ; Táborský, Petr (referee) ; Mravec, Filip (advisor)
The presented dissertation is focused on positively charged catanionic vesicles and their interactions with oppositely charged hyaluronan. The catanionic vesicles were composed of ion pair amphiphile of hexadecyltrimethylammonium-dodecyl sulfate (HTMA-DS), a positively charged double-chain surfactant that electrostatically stabilized the vesicles and cholesterol. Cholesterol may strongly affect the physico-chemical properties of the vesicles, therefore it was necessary to determine its optimal amount in the membrane. Especially, the size and stability of vesicles were studied by dynamic and electrophoretic light scattering, membrane microviscosity by fluorescence anisotropy and hydration of the outer part of the membrane by generalized polarization. It was found that vesicles show ideal properties at a cholesterol content about 40 mol.%. These catanionic vesicles interacted with hyaluronan regardless of its molecular weight. Visible aggregates were observed around their isoelectric point, but they disintegrated with increasing polymer concentration. However, this decay was different for different hyaluronan molecular weights. An increase in ionic strength, or more precisely concentration of sodium chloride above 25 mM had a destabilizing effect on both uncoated and hyaluronan coated vesicles. It was also interesting that increasing the ionic strength affected the microviscosity of the membrane, which became more fluid, but there were no significant changes in the hydration of its outer part. The presented work is also focused on the preparation and characterization of a new type of catanionic vesicles, where the cationic surfactants HTMAB was replaced by Septonex. The same methods were chosen for their characterization as in the case of the HTMA-DS vesicles. This exchange of surfactants had a major effect on the resulting properties of the vesicles, which are stable even at very low cholesterol content. In accordance with long-term stability, a suitable concentration of cholesterol was chosen from 15 mol.% and higher.
|
|
|
Interpretation of temporary structures in the context of activation of abandoned sites
Joja, Marie ; Bartošová, Nina (referee) ; Gregorová,, Jana (referee) ; Beneš,, Ondřej (referee) ; Petříčková, Monika (advisor)
Temporary use serves as a useful tool in a process of activation of unused buildings. The final thesis puts the phenomenon of short–term function in a centre of attention and it examines successful application of transient use in a strategy of restoration of abandoned buildings. Principles of temporary use define an opportunity to test new ideas in the process of designing long–term use. A newly established database on www.archipop.cz is based on an analysis of case studies of temporary use. The publicly accessible database provides a list of selected projects that successfully activated neglected spaces via temporary use. Many of these projects are managed by a temporary planning institute. General goals of an institute, which sets up principles of temporary use in close cooperation with municipalities, are summarized in an individual chapter. The acquired knowledge of the process of analysis of principles of temporary use was verified in a practical task. The assignment was to create a strategy for an activation of an unused complex, specifically a site of a former paper factory in the Spanish province of Pontevedra.
|
|
|
New technologies for biometric recognition based on hand characteristics
Dvořák, Michal ; Jadlovský, Ján (referee) ; Marcialis, Gian Luca (referee) ; Drahanský, Martin (advisor)
Biometrie nám umožňuje identifikovat či verifikovat osoby na základě jejich fyzických vlastností. Přestože identifikace samotná je velmi rychlá, extrakce zvolené biometrie v reálném světě je netriviální problém. Pro snímání většího množství lidí, například na letišti, potřebujeme dosáhnout snímání a rozpoznání v co nejkratším čase, ideálně za chůze uživatele. Tato disertační práce se zabývá vývojem bezdotykového a tedy hygienického biometrického systému, který je schopen provést extrakci identifikačních charakteristik ruky a následně rozpoznat uživatele za běhu. Spolu s tím práce obsahuje další systémy a algoritmy potřebné pro řešení tohoto komplexního problému. Práce prezentuje současný stav výzkumu a vývoje v oblasti biometrické identifikace na základě vybraných charakteristik, se zaměřením na identifikaci pomocí geometrie ruky a otisků prstů. Dále se pak v2nuje technologickým principům využitých pro sběr těchto biometrických charakteristik. Dle disertačních cílů, formulovaných na základě rešerše, se praktická část této práce zabývá vývojem biometrických systémů pro použití k identifikaci velkého množství lidí za běhu, pro které většina současných biometrických systémů založených na charakteristikách ruky nejsou vhodné. Dále pak se práce zabývá souvisejícími problémy, zejména pak detekcí prezentačního útoku a biometrickou multimodalitou.
|
|
|
Performance and Safety Improvement of Large-Scale Hydrostatic Bearings
Michalec, Michal ; Wodtke, Michal (referee) ; Fillon, Michel (referee) ; Svoboda, Petr (advisor)
Táto dizertačná práca sa zaoberá experimentálnym a numerickým štúdiom veľkorozmerných hydrostatických ložísk. Takéto ložiská sa používajú na presné a plynulé polohovanie veľkých konštrukcií, pretože klzné plochy ložiska sú úplne oddelené externe tlakovaným mazacím filmom. Od jeho prvého oficiálneho predstavenia v roku 1852 prebehol rozsiahly výskum na zlepšenie výkonnosti. Napriek tomu sa výskumníci primárne zameriavali na hydrostatické ložiská malých rozmerov, zatiaľ čo len veľmi malá časť výskumu sa zameriavala na väčšie rozmery tohto typu ložísk. V takýchto prípadoch vznikajú úplne iné výzvy, ktoré sú spojené s vyššou energetickou náročnosťou, výrobou dielov ložísk, dopravou a montážou. Výrobné chyby, nesprávne zarovnanie ložísk alebo neoptimálna konštrukcia môžu zhoršiť výkonnosť ložiska, čo môže viesť až k jeho poruche. Cieľom tejto dizertačnej práce je predstaviť vylepšenia výkonu a bezpečnosti do rozsiahlej metodiky návrhu hydrostatických ložísk. Zlepšenie výkonu ložiska sa vykonáva pomocou numerického modelu oblasti tekutiny, ktorý je overený pomocou experimentálnych a teoretických údajov. Táto štúdia predstavuje úplne nový prístup založený na nezávislej optimalizácii viacerých geometrických parametrov hydrostatickej ložiskovej kapsy. Zlepšenie bezpečnosti sa vykonáva čisto experimentálne. Pozornosť je zameraná na nesúosovosť klzných plôch kapsy a bežca a ich vplyv na výkon ložísk. Okrem toho je skúmaná schopnosť samo-vyrovnávania podložky s použitím poddajnej podstavy. Experimentálna časť bola vykonaná pomocou testovania hydrostatického ložiska pozostávajúceho z dvoch káps s plnou diagnostikou. Ako ukazujú výsledky, navrhovaná metodika optimalizácie geometrických parametrov hydrostatického ložiska môže zlepšiť výkon ložiska až o 20 %. Skúmanie vplyvov nesúosovosti na výkonnosť ložiska ukazuje určitý rozsah, v rámci ktorého môže ložisko stále bezpečne fungovať, zatiaľ čo poddajná podpora môže tento rozsah ešte predĺžiť. Táto štúdia predstavuje originálny výskum rozširujúci poznatky o rozsiahlych hydrostatických ložiskových systémoch smerom k lepšiemu výkonu a vyššej bezpečnosti.
|
|
|
Development of the cities in the early post-socialism. The impact of the liberalization in the nineties of the 20th century to the planned development of socialist modernism
Sedlák, Jaroslav ; Kováč, Bohumil (referee) ; Wittmann, Maxmilian (referee) ; Kopáčik, Gabriel (advisor)
Housing estate quarters of urban structures, that have been built in the period of socialism, currently suffer from the necessary urban transformations and neoplasms. While both here and in many other countries of the former Soviet satellites, is a form of housing estates and their development tied by regulations and "economic players" who determine the radical architectural or urban design changes, in areas of the former Soviet Union is the current form of housing units resulted by unguided architectural and urban interventions. Though in many cases, the expansive examples that are bordering with so called "folk art", we can observe on them the functional principles of "urbanity". They may represent a potential for future design and development of housing estates in the Czech Republic. The thesis will thematize the process of using bloc-of-flats areas in Czech republic as well as in economically low powerful countries, namely Moldova and Georgia. After the collapse of the Soviet Union, while new economic system has destroyed the original urban structure so called mikrorajon, with the development of small individualism the private sector has changed the form of the city housing estate. The total economic collapse and lack of spatial regulation began to offer an accessible alternative housing and place to do business. We can discover kiosks and gradually expanding parterres of real urban type. At the same time we can see new front of street responding to space reserves and distance, as well as appearance of vertical streets inside the houses. The construction itself is no longer just a place for living, but many flats are used as offices and small businesses. Services are developed and the total value of diversity of the environment begins to grow rapidly. Typical monotony of housing units is starting to fade and transformed into a network monitoring the needs of the population. Thus the periphery offer a distinctive part of the city.
|
|
|
The Use of ADS-B Information for Airborne Separation and Collision Avoidance
Jošth Adamová, Eva ; Jonák, Jaroslav (referee) ; Novák, Andrej (referee) ; Vosecký, Slavomír (advisor)
Otázka bezpečnosti všeobecného letectva bola vždy problematická. Nedostatok harmonizovaných technických noriem týkajúcich sa výkonu zariadení umožňujúcich lietadlám všeobecného letectva vidieť a byť videný, sa stal hlavnou prekážkou k ich rozšírenému používaniu v Európe. Rastúca komplexita a hustota leteckej dopravy, a skutočnosť, že sa vzdušný priestor s príchodom nových užívateľov (napr. systémov bezpilotných lietadiel, ktoré zaznamenávajú v posledných rokoch rastúci trend) stále viac naplňuje, zdôrazňujú dôležitosť a potrebu zmeny. Cieľom tejto dizertačnej práce bolo rozpracovať možnosti zlepšenia prevádzkovej bezpečnosti všeobecného letectva v neriadenom vzdušnom priestore, s prihliadnutím na značné výzvy spojené so zavádzaním bezpilotných lietadiel do vzdušného priestoru. S celkovým rámcom ATM prispôsobujúcim sa týmto novým užívateľom vzdušného priestoru, sa ADS-B technológia so svojim potenciálom stáva významným činiteľom. Táto práca skúmala možnosti zlepšenia kooperatívnej “surveillance” v neriadenom vzdušnom priestore (začínajúc od, ale neobmedzujúc sa na ADS-B) a prostredníctvom súboru experimentov hodnotila prijateľnosť, uskutočniteľnosť, a opätovnú použiteľnosť rôznych existujúcich antikolíznych systémov a “situational awareness” systémov, či už šitých na mieru pre všeobecné letectvo alebo nie. Súčasťou výskumu bolo aj skúmanie možného prispôsobenia konceptu “Remain Well Clear” vyvíjaného pre drony, prevádzkovým potrebám všeobecného letectva. Výskumné aktivity v rámci tejto dizertačnej práce prebiehali v dvoch fázach. V rámci prvej fázy, ktorá trvala od roku 2015 do roku 2019, sa uskutočnila séria experimentov. Druhá fáza sa zamerala na prehľadnú analýzu systémov zavedených od posledného experimentu, ktorá vyvrcholila v posledných mesiacoch. Práca zdôrazňuje riešenia, ktoré s vhodnými úpravami majú potenciál byť efektívne prispôsobené na používanie vo všeobecnom letectve.
|
|
|
Computational Modeling of Nanoindentation
Kovář, Jaroslav ; Čech,, Jaroslav (referee) ; Dlouhý, Ivo (referee) ; Fuis, Vladimír (advisor)
Doctoral thesis is aimed on the computation modelling of a nanoindentation test. The informa-tional research of nanoindentation test and analytical models, which were used for derivation of the formulas for evaluation of measured data, is done in the introduction. Analytical models were derived with few simplifying assumptions, whose influence was analyzed in the computa-tional part of the thesis. This part is aimed on the computational modelling of nanoindentation test with the use of finite element method, especially the nanoindentation test of fused silica, steel and thin layers deposited on substrate. These models were used for refinement of calculations by the influence of radial displacements under the tip of indenter and correction coefficient for the indenter shape. In the next part, the influence of the indenter bluntness and tilt on its shape function was analyzed. The last part of the thesis dealing with thin layers was aimed on the verification of one tenth rule of thumb for determination of reduced modulus and hardness with the blunted and ideal Berkovich indenter.
|
|
|
WHOLENESS AS A BASIC ASSUPTION FOR UNDERSTANDING OF MEANING PROVIDED BY ARCHITECTURAL LANGUAGE
Kinnert, Filip ; Löw, Jiří (referee) ; Michl, Jan (referee) ; Horáček, Martin (advisor)
Is it possible to perceive places and architectural forms as meaningful but without symbolic references? Is it possible to talk about the spirit of a place and life in things without kitschy sentimentality? This thesis approaches architecture as a built environment, and studies how we humans can relate to the context of the natural environment not only by means of interventions but also by satisfying the urge for meaning by mutual co-creation. A certain way of thinking, mainly oriented toward utility and abstract concepts, makes it impossible for us to viscerally connect with our environment. This appears as a part of the environmental crisis, the loss of sense of place, and the inability to create new soulful places. The theoretical basis for this thesis is theories by Christopher Alexander. His idea of wholeness overcomes the apparent alienation from nature, or the division between the subject and so-called “objective reality” and allows us to approach life and the environment in another way than as a mere mechanism. From the perspective of wholeness, the study of architectural language consists of recognizing the meanings of architectural forms as references on the one hand and, on the other hand, meanings of forms that express value by themselves. The latter belongs to the experience of our own subjectivity. Such meanings are expressed for example by art, but they are present in everyday life, and they can be reflected in the order of things, or in places thanks to our own experience of home – a place par excellence. In this endeavor for recognition, I search for support in the works of researchers of the phenomenological approach to architecture, and experts in the fields of philosophy, art, and science, who seem to work with the same assumption of wholeness. Using induction, comparison, and logical argumentation, I point to the correlations between the approaches, and I use their terminology as complementary in my own observations and examples. I offer this thesis to the discussion on the unified architectural theory. I also see opportunity in a vision of sensitive continuity on the richness of the architectural heritage without showing off the “ever new" architectural forms and, on the contrary, scrupulous imitation of "historical" forms. The mainly theoretical work is added with empirical research, in which I point out that some non-visual characteristics of structures can be of the same or even greater importance in evaluating the degree of life (wholeness) than the visual complexity. In doing so, I question some of the conclusions of the leading researchers in the field who investigate the concept of wholeness quantitatively.
|
guest ::
RSS feed.