|
Modelling, parameter estimation, optimisation and control of transport and reaction processes in bioreactors.
ŠTUMBAUER, Václav
With the significant potential of microalgae as a major biofuel source of the future, a considerable scientific attention is attracted towards the field of biotechnology and bioprocess engineering. Nevertheless the current photobioreactor (PBR) design methods are still too empirical. With this work I would like to promote the idea of designing a production system, such as a PBR, completely \emph{in silico}, thus allowing for the in silico optimization and optimal control determination. The thesis deals with the PBR modeling and simulation. It addresses two crucial issues in the current state-of-the-art PBR modeling. The first issue relevant to the deficiency of the currently available models - the incorrect or insufficient treatment of either the transport process modeling, the reaction modeling or the coupling between these two models. A correct treatment of both the transport and the reaction phenomena is proposed in the thesis - in the form of a unified modeling framework consisting of three interconnected parts - (i) the state system, (ii) the fluid-dynamic model and (iii) optimal control determination. The proposed model structure allows prediction of the PBR performance with respect to the modelled PBR size, geometry, operating conditions or a particular microalgae strain. The proposed unified modeling approach is applied to the case of the Couette-Taylor photobioreactor (CTBR) where it is used for the optimal control solution. The PBR represents a complex multiscale problem and especially in the case of the production scale systems, the associated computational costs are paramount. This is the second crucial issue addressed in the thesis. With respect to the computational complexity, the fluid dynamics simulation is the most costly part of the PBR simulation. To model the fluid flow with the classical CFD (Computational Fluid Dynamics) methods inside a production scale PBR leads to an enormous grid size. This usually requires a parallel implementation of the solver but in the parallelization of the classical methods lies another relevant issue - that of the amount of data the individual nodes must interchange with each other. The thesis addresses the performance relevant issues by proposing and evaluation alternative approaches to the fluid flow simulation. These approaches are more suitable to the parallel implementation than the classical methods because of their rather local character in comparison to the classical methods - namely the Lattice Boltzmann Method (LBM) for fluid flow, which is the primary focus of the thesis in this regard and alternatively also the discrete random walk based method (DRW). As the outcome of the thesis I have developed and validated a new Lagrangian general modeling approach to the transport and reaction processes in PBR - a framework based on the Lattice Boltzmann method (LBM) and the model of the Photosynthetic Factory (PSF) that models correctly the transport and reaction processes and their coupling. Further I have implemented a software prototype based on the proposed modeling approach and validated this prototype on the case of the Coutte-Taylor PBR. I have also demonstrated that the modeling approach has a significant potential from the computational costs point of view by implementing and validating the software prototype on the parallel architecture of CUDA (Compute Unified Device Architecture). The current parallel implementation is approximately 20 times faster than the unparallized one and decreases thus significantly the iteration cycle of the PBR design process.
|
|
Dramatika Josefa Tejkla
Linhart, Otto ; CÍSAŘ, Jan (vedoucí práce) ; STROTZER, Milan (oponent)
Ve své bakalářské práci se věnuji dílu dramatika, režiséra, prozaika a výtvarníka Josefa Tejkla (1952–2009), konkrétně jeho činnosti dramatické. Ve snaze komplexně obsáhnout dosud nevydané dílo tohoto dramatika se pokouším analyzovat Tejklovu dramatickou tvorbu optikou literárního baroka. Barokní tendence jsou v Tejklově tvorbě jasně patrné. V této práci chci vyzdvihnout vlastní tezi, že barokní témata jsou určujícím klíčem k vnímání bezmála celého díla Josefa Tejkla. Tato bakalářská práce má rovněž dopomoci ke kompletní katalogizaci díla tohoto autora s nadějí, že do budoucna nalezne alespoň část Tejklovy dramatické tvorby svého nakladatele.
|
|
Výživa štěňat a mladých psů
Šabatová, Kateřina ; Hučko, Boris (vedoucí práce) ; Plachý, Vladimír (oponent)
Výživa štěňat a mladých psů Souhrn Touto prací jsem se pokusila shrnout nejdůležitější aspekty ve výživě štěňat a psů v růstu. V úvodu práce je popsán zažívací trakt a také změny, ke kterým došlo vlivem domestikace. Dále je vysvětlen význam výživy a vody v nutričních potřebách psa. Důležité jsou potřeby živin a energie, které je nutné zachovat pro zajištění potřebných životních funkcí. Základními složkami potravy jsou proteiny, sacharidy, lipidy, minerální látky a vitamíny. Vysvětluji nutné poměry, množství a možné následky jejich nedostatku v potravě. Zaměřuji se na esenciální mastné kyseliny, které v posledních letech podléhají častým výzkumům a jejichž klady a zápory nejsou ještě zcela objasněny. Zmiňuji rovněž balastní a významné specificky účinné látky. Výživa březích a kojících fen je často opomíjena, ale pro štěňata představuje velice zásadní období. Byl prokázán vliv výživy březí feny na velikost a hmotnost narozených štěňat. Plynně navazuje výživa štěňat hned po narození, je vysvětleno složení mleziva a jeho účinnost na imunitní systém štěněte. Porovnávám rovněž poměry živin v kolostru a v mléce. Dále se zabývám výživou jedince v době odstavu i v různých růstových obdobích. V literatuře je popsáno mnoho možností krmení štěňat po odstavu až do dospělosti. S novými poznatky o výživě se zákonitě mění i způsoby krmení našich psů, ale rovněž se mění jejich požadavky na výživu vzhledem k podmínkám, kde a jak žijí a jaká je jejich potřeba živin dle jejich sportovního, chovného nebo jiného využití. V současné době je možností výživy kompletní komerčně vyráběná strava nebo doma připravená čerstvá strava - vařená nebo syrová- barf. V poslední kapitole jsem shrnula možné aspekty špatné výživy a možné důsledky. Popsány jsou nejčastější problémy spojené s neadekvátní výživou rostoucích psů jako je obezita ale i podvýživa, která rovněž negativně ovlivňuje jedince. Je jasný vliv správné výživy na růst štěněte. Pokud zanedbáme výživu psa v prvních dvou letech života, jsou následky často již nevratné.
|
|
Populačně genetický rozbor plemene starokladrubský kůň
Vostrá Vydrová, Hana ; Majzlík, Ivan (vedoucí práce) ; Karel, Karel (oponent)
Starokladrubský kůň, spolu s plemenem lipicán, andaluský kůň a lusitano, patří mezi plemena starošpanělského a staroitalského typu a je chováno ve dvou barevných variantách (bělouši a vraníci). Protože se jedná o uzavřenou populaci, je populace ohrožena ztrátou genetické proměnlivosti. Genetická rozmanitost a populační struktura byla analyzována u starokladrubského koně na základě rodokmenových záznamů jedinců registrovaných v plemenné knize. Dále byly identifikovány faktory, které mohou ovlivnit genetickou variabilitu starokladrubského plemene. Rodokmenové záznamy použité v analýze zahrnovaly data o 7971 jedincích v rozmezí let 1729 až do roku 2013. Rodokmenové záznamy zahrnovaly 33 generací předků, s průměrnou kompletností rodokmenu 15,1. Efektivní počet zakladatelů a předků přispívajících do současného genofondu populace byl 92,69 a 17,16. Průměrné hodnoty koeficientů příbuzenské plemenitby byly následující: 13 % (s maximální hodnotou 29 %) pro referenční populaci (jedince schopné reprodukce n=612 jedinců), 11 % pro variantu běloušů (s maximální hodnotou 25 %) a 15% pro vranou variantu (s maximální hodnotou 29 %). Podíl inbredních jedinců v celé referenční populaci představoval 99 %. Průměrný nárůst koeficientu příbuzenské plemenitby z generace na generaci nabýval hodnot: 1% pro celou referenční populaci, 0,8 % pro variantu běloušů a 1,1 % pro variantu vraníků. Těmto hodnotám odpovídaly také hodnoty efektivní velikosti populace, které byly odhadnuty: 52 jedinců pro referenční populaci, 62 jedinců pro bílou variantu a 45 jedinců pro variantu vraníků. Odhadnuté ztráty genetické rozmanitosti z důvodu nenáhodného páření uvnitř sledované populace a barevných subpopulací byly 1 % pro celou referenční populaci a pro variantu běloušů a 1,2 % pro variantu vraníků. Celková ztráta genetické rozmanitosti pro celou referenční populaci a pro variantu běloušů a vraníků dosahovaly hodnot 11 %, 13% a 17%.
|
|
Dotační podpora trvale udržitelného odpadového hospodářství
BEDNÁŘOVÁ, Renata
Předmětem práce je problematika odpadového hospodářství se zvláštním zřetelem na oblast recyklace stavebních a demoličních odpadů a nakládání s nimi. Východiskem je rozbor klíčových nástrojů usměrňování činnosti a chování tržních subjektů v dané oblasti směrem k naplňování celospolečenských priorit a principů trvale udržitelného rozvoje, kdy zvláštní důraz je v textu kladen na oblast dotačních politik a programů. Cílem dizertační práce je u vybraného dotačního programu analyzovat a vyhodnotit nastavení systému dotační podpory v ČR z hlediska ekonomické a ekologické efektivnosti s akcentem na posouzení dopadu na příjemce. Předmětem zkoumání bude prioritní osa 4 "Zkvalitnění nakládání s odpady a odstraňování starých ekologických zátěží" v rámci Operačního programu Životní prostředí 2007 - 2013. V literární rešerši jsou definovány základní pojmy a důležité definice, načež následuje zevrubná a komplexní rešerše problematiky z různých úhlů pohledu. Nejprve je pojednáno o globálním hledisku ochrany životního prostřední, jsou zde shrnuty širší historické, legislativní, ekonomické i politické souvislosti, jež jsou nezbytným fundamentem pro pochopení aktuálních i budoucích problémů v celosvětovém měřítku i v jednotlivých regionech. V dalším textu následuje podrobnější deskripce situace Evropské unii, načež přehled je završen detailním náhledem na stav problematiky v České republice. Následné kapitoly jsou věnovány podrobnému rozboru oblasti odpadového hospodářství, a to opět z hlediska globálního, evropského i národního, kdy na závěr je pohled zaostřen na z hlediska zaměření práce klíčovou problematiku stavebních a demoličních odpadů. V aplikační části je prostřednictvím čtyř stanovených hypotéz řešeno naplnění stanoveného cíle dizertační práce. Hypotézy ověřují účinnost a vhodnost nastavení systému dotačních titulů v rámci sledovaného programu. Důraz je kladen na posouzení dopadu přidělených dotací soukromým subjektům na jejich ekonomickou a ekologickou efektivnost.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (oponent) ; Steininger, Andreas (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
In the development of current hardware systems, e.g. embedded systems or computer hardware, new ways how to increase their reliability are highly investigated. One way how to tackle the issue of reliability is to increase the efficiency and the speed of verification processes that are performed in the early phases of the design cycle. In this Ph.D. thesis, the attention is focused on the verification approach called functional verification. Several challenges and problems connected with the efficiency and the speed of functional verification are identified and reflected in the goals of the Ph.D. thesis. The first goal focuses on the reduction of the simulation runtime when verifying complex hardware systems. The reason is that the simulation of inherently parallel hardware systems is very slow in comparison to the speed of real hardware. The optimization technique is proposed that moves the verified system into the FPGA acceleration board while the rest of the verification environment runs in simulation. By this single move, the simulation overhead can be significantly reduced. The second goal deals with manually written verification environments which represent a huge bottleneck in the verification productivity. However, it is not reasonable, because almost all verification environments have the same structure as they utilize libraries of basic components from the standard verification methodologies. They are only adjusted to the system that is verified. Therefore, the second optimization technique takes the high-level specification of the system and then automatically generates a comprehensive verification environment for this system. The third goal elaborates how the completeness of the verification process can be achieved using the intelligent automation. The completeness is measured by different coverage metrics and the verification is usually ended when a satisfying level of coverage is achieved. Therefore, the third optimization technique drives generation of input stimuli in order to activate multiple coverage points in the veri\-fied system and to enhance the overall coverage rate. As the main optimization tool the genetic algorithm is used, which is adopted for the functional verification purposes and its parameters are well-tuned for this domain. It is running in the background of the verification process, it analyses the coverage and it dynamically changes constraints of the stimuli generator. Constraints are represented by the probabilities using which particular values from the input domain are selected. The fourth goal discusses the re-usability of verification stimuli for regression testing and how these stimuli can be further optimized in order to speed-up the testing. It is quite common in verification that until a satisfying level of coverage is achieved, many redundant stimuli are evaluated as they are produced by pseudo-random generators. However, when creating optimal regression suites, redundancy is not needed anymore and can be removed. At the same time, it is important to retain the same level of coverage in order to check all the key properties of the system. The fourth optimization technique is also based on the genetic algorithm, but it is not integrated into the verification process but works offline after the verification is ended. It removes the redundancy from the original suite of stimuli very fast and effectively so the resulting verification runtime of the regression suite is significantly improved.
|
|
Grammars with Restricted Derivation Trees
Koutný, Jiří ; Janoušek, Jan (oponent) ; Vojnar, Tomáš (oponent) ; Meduna, Alexandr (vedoucí práce)
This doctoral thesis studies theoretical properties of grammars with restricted derivation trees. After presenting the state of the art concerning this investigation area, the research is focused on the three main kinds of the restrictions placed upon the derivation trees. First, it introduces completely new investigation area represented by cut-based restriction and examines the generative power of the grammars restricted in this way. Second, it investigates several new properties of path-based restriction placed upon the derivation trees. Specifically, it studies the impact of erasing productions on the generative power of grammars with restricted path and introduces two corresponding normal forms. Then, it describes a new relation between grammars with restricted path and some pseudoknots. Next, it presents a counterargument to the generative power of grammars with controlled path that has been considered as well-known so far. Finally, it introduces a generalization of path-based restriction to not just one but several paths. The model generalized in this way is studied, namely its pumping, closure, and parsing properties.
|
|
Metodika aplikace testu obvodu založená na identifikaci testovatelných bloků
Herrman, Tomáš ; Plíva, Zdeněk (oponent) ; Racek, Stanislav (oponent) ; Kotásek, Zdeněk (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá analýzou číslicových obvodů popsaných na úrovni meziregistrových přenosů. Je v ní zahrnuta pouze problematika související s testovatelností obvodových datových cest, řadičem ovládajícím tok dat těmito cestami se nezabývá. Stěžejní částí práce je návrh konceptu testovatelného bloku (TB), pomocí něhož se obvod rozdělí na části, jež jsou plně testovatelné přes jejich vstupy a výstupy, přes takzvané hraniční registry bloku nebo primární vstupy/výstupy. Přínosem nové metodiky je také redukce počtu registrů v řetězci scan, do něhož jsou zařazeny pouze hraniční registry. Segmentací obvodu dosáhneme také zjednodušení generování testu rozdělením tohoto problému na více menších částí. Navržená metodika pro identifikaci TB v číslicovém obvodu využívá dvou vybraných evolučních algoritmů operujících na formálním modelu obvodu na úrovni RT.
|
|
Zavedení kontaktních testů ekotoxicity pro hodnocení terrestrických ekosystémů
Modlitbová, Pavlína ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Beklová, Miroslava (oponent) ; Demnerová, Kateřina (oponent) ; Vávrová, Milada (vedoucí práce)
Tématem předložené dizertační práce bylo provedení testů toxicity s využitím testovacího organismu ze zástupců suchozemských stejnonožců Porcellio scaber. Tento testovací organismus byl zvolen jako nejvhodnější pro posouzení toxicity vybraných anorganických sloučenin kontaminujících terestrický ekosystém. Jeho výběr byl proveden na základě důkladně zpracované metodiky tohoto testu, dále známých biologických a biochemických vlastností výše specifikovaného živého organismu, případně na jeho ekologické relevantnosti. Kromě klasických endpointů, jakými jsou mortalita, změna hmotnosti testovacích jedinců a také vliv přítomnosti a koncentrace kontaminantů na konzumaci stravy, byly rovněž sledovány změny v morfometrické charakteristice, a to na úrovni tkání a buněk, cytotoxicita a rovněž byla posuzována možná bioakumulace v různých částech těla tohoto organismu. Vybrané testované látky lze zařadit do oblasti nanočástic a anorganických solí. U vybraných nanočástic zlata byla provedena kompletní ekotoxikologická studie na několika úrovních organizace živé hmoty (organismus, tkáň, buňka). Pro vybrané soli byla provedena studie, která byla zaměřená především na chování organismů a klasické endpointy.
|
|
Právní a zdravotně sociální aspekty činnosti OSPOD jako ustanovených opatrovníků v zámu nezletilých dětí
BORSKÁ, Jana
Česká republika, jako signatář Úmluvy o právech dítěte, svěřila výkon státní správy na úseku péče o nezletilé děti obecním úřadům obcí s rozšířenou působností, kde ochranu práv a oprávněných zájmů nezletilých dětí vykonávají orgány sociálně právní ochrany dětí (dále jen OSPOD), které jsou začleněny do systému výkonu státní správy v územním členění tak, aby byla zajištěna komplexní péče o nezletilé děti v rozsahu stanoveném zákonem o sociálně právní ochraně dětí. Postavení a úloha OSPOD, který je pověřen výkonem státní správy na úseku ochrany nezletilých dětí, jsou upraveny zák. č. 359/1999 Sb., o sociálně právní ochraně dětí, v platném znění. Stejně důležité je zakotvení postavení lidí pracujících na těchto úřadech. Z hlediska odbornosti jsou na ně kladeny vysoké nároky z hlediska znalostního profilu zejména z oboru práva. Jedná se o velice náročnou práci, která klade vysoké nároky na osobnostní profil zaměstnance. ČR provedla v posledních třech letech rozsáhlé zásahy do právní úpravy problematiky sociálně právní ochrany dětí, kde došlo k posílení ochrany práv nezletilých dětí a stanovení nových nástrojů k jejich ochraně. Přijetím nové právní úpravy rodinného práva, které je komplexně upraveno v zák. č. 89/2012 Sb., občanském zákoníku, následovala nová právní úprava procesních předpisů spojených s ochranou práv nezletilých dětí, kde vedle zák. č. 99/1963, občanský soudní řád platí také zák. č. 292/2013 Sb., o zvláštních řízeních soudních. Rozhodování o nezletilých dětech stát svěřil převážně do pravomoci soudů, které jmenují místně příslušný OSPOD opatrovníkem k zastupování zájmů nezletilých dětí. Na základě provedeného rozboru základních pojmů bylo cílem zjistit názory vybraných vedoucích pracovníků OSPOD a soudců okresních soudů na vydefinované problémy vyskytující se v postupech činnosti OSPOD a soudů při ochraně zájmu nezletilých dětí. Ve výzkumné části práce byly rozborem kazuistik vytipovány problémy v činnosti OSPOD. Z návrhů soudců i vedoucích pracovníků OSPOD vyplynula nezbytnost sjednocení místní příslušnosti. Soudy navrhují sjednocení dle místa, kde se nezletilé dítě zdržuje; OSPOD dle místa trvalého pobytu. Všech 10 oslovených vedoucích pracovníků OSPOD označilo za problém dožádání, kde tento institut není zahrnut do hodnocení výkonů, nelze jej odmítnout. Podjatost činí problémy v různých fázích řízení - je zde patrný rozdílný přístup soudů k řešení dané problematiky (některé vznesenou námitku podjatosti u soudu řeší a jiní nikoliv) a pro pracovníky OSPOD je obtížné odhadnout - jak se zachovat, je-li vůči nim námitka podjatosti vznesena (z tohoto důvodu bylo téma "podjatosti zpracováno komplexně včetně výkladu právního postupu pro pracovníky OSPOD). Vzdělávání pracovníků OSPOD je zákonem stanovenou povinností. Ne všem OSPOD se daří zajistit školení v požadovaném rozsahu - a to z finančních důvodů (průměrné náklady na školení na jednoho zaměstnance je od 9167,-- do 13400 Kč ročně - tyto náklady odpovídají cca 6 dnům školení). Pracovní vytíženost způsobená nedostatečným počtem zaměstnanců OSPOD neumožňuje absolvovat tato povinná školení. V rámci zkoumání "účasti kolizního opatrovníka při jednání u soudu" bylo zjištěno - nepravidelná účast kolizního opatrovníka u soudu (neúčast při odvolacím řízení); nedostatek zkušeností pracovníků OSPOD v této oblasti; neúplné zprávy z šetření v rodině, které jsou určené pro soud. Na základě vyhodnocení rozhovorů vyplynuly návrhy na zlepšení organizace školení OSPOD, na základě povedeného komplexního rozboru řešení problematiky místní příslušnosti bylo doporučeno řešení samostatné evidence dožádání a finanční kompenzace činnosti OSPOD při dožádání provedení zastupování nezletilých u soudu, vypracování návrhů předběžných opatření, návrh možného řešení začlenění OSPOD v jiné organizační struktuře.
|
host ::
