|
Arctic tundra dendrochronology
Lehejček, Jiří ; Svoboda, Miroslav (advisor) ; Monika, Monika (referee)
Historically unprecedented environmental change in the Arctic ecosystems is often given into the context of its past and possible future development. In the region where instrumental meteorological observations are scarce archives need to be investigated in order to address this issues. The comprehensive synthesis one of the archives: long-live circumpolar evergreen Juniperus communis L. shrub is presented here. 20 individuals from southwest Greenland were investigated at the cell anatomy level to understand the ecology of the species and unhide its potential for environmental and climate reconstructions. The findings are as follows:
i) Stop of exponential cross-sectional conduit-lumen widening with increasing age is in contrast with conduit-lumen nature of trees. This indicates that shrubs do not need to saturate their water and nutrient demands via traits of classical hydraulic conductivity law but rather developed different mechanisms. Extreme weather conditions result in prostrate growth form. However, different weather factors probably influence shrub growth differently: While snow and wind act mechanically (a), temperature influences the form of growth physiologically (b). a) So long as the young shrub stem has high resilience to bend back to an upright position after snow melt and so long as it can withstand the wind during the vegetation season it most likely grows upright and the conduit-lumens widen. b) Temperature, resp. freeze-thaw events are responsible for the shrubs preference of safety (finite size of conduit-lumens) over hydraulic efficiency, thus not allowing for more primary growth. All of these (and other) factors are apparently working together and the transition of vertical to more horizontal growth is gradual. As a consequence, the conduit-lumen sizes may not have to be further increased (due to ecophysiological restrictions possibly also must not) because water is no longer transported against gravity.
ii) Observed age/growth trend has to be taken into consideration for further employment of the wood anatomical parameter in paleoenvironmental studies. That is, shrub cell parameters can only be used for this purposes if correctly detrended. This allows for more accurate as well as longer reconstructions because youth trend was often neglected in reconstructions based on shrub annual-rings.
iii) The south-western Greenland Ice-Sheet (GrIS) melt rates reconstruction is presented for the whole 20th century. This part of GrIS is considered as the most active. According to the presented reconstruction current GrIS melt rates are not uncommon for the last century being comparable to first decades of 20th century. This finding is particularly important contribution to the debate on Atlantic meridional overturning circulation (AMOC). Too high fresh water inputs into the Northern Atlantic from GrIS melting may slow down or even stop the AMOC which would result in more continental climate in Europe. Presented results indicate that this threshold lies higher than observed current melt rates of GrIS.
Fascinating Juniperus comunnis species has shown to be able to address many ecological as well as environmental open questions and due to its longevity and abundant distribution has a great potential to become an important player in the Arctic research.
|
|
Nutritional analysis and optimization of breeding of selected species of edible insects under conditions of the Czech Republic with regard to human health
Adámková, Anna ; Kouřimská, Lenka (advisor)
All over the world, the edible insects are considered a highly nutritious food with high protein and fat content. However, the nutritional value of insect is not constant. It can be affected by species, developmental stage, rearing technology or nutrition.
Therefore, this thesis was aimed at obtaining the selected nutritional value of edible insects. Analyses were focused on the determination of the crude protein content, fat content, fatty acid profile and sterols in selected species of edible insects, which can be commonly reared in the Czech Republic. At the same time we also analysed samples of insects reared on the island of Sumatra to evaluate the influence of the climate on the nutritional value. The main aim of the thesis was the determination of optimal breeding conditions, developmental stages and feed rations for obtaining good production of insects with nutritional properties suitable for human nutrition. The analyses showed a high nutritional value of selected insect species, but also confirmed the significant differences in the content of individual nutrients between different species depending on the climate conditions and developmental stage. Comparing the fat and crude protein content in edible insects and other conventional sources of meat it has been found, that the examined insect is similar to beef concerning the fat and crude protein content. The results obtained are the basis for determining the appropriate rearing conditions and developmental stages for obtaining insect with the desired nutritional properties for human nutrition.
|
|
Population genetic analysis of Old Kladruber horse
Vostrá Vydrová, Hana ; Majzlík, Ivan (advisor) ; Karel, Karel (referee)
The Old Kladruber horse, along with the Lipizzaner horse, Andalusian horse and Lusitano horse, is of the original Italo-Spanish type. The Old Kladruber horse is kept in two colour varieties (grey and black). Because the population is closed, there is a concern about the loss of genetic variation. The genetic diversity and population structure were analysed in the Old Kladruber horse breed based on the pedigree information of animals that were registered in the Studbook to identify factors that may have affected the genetic variability of the breed. Pedigree records collected from 1729 to 2013 contained information on 7971 animals that were used in the analyses. The pedigree depth was up to 33 generations, with an average of 15.1 complete generations. The effective number of founders and ancestors contributing to the current genetic pool was 92.69 and 17.16, respectively. The average values of the inbreeding coefficient were as follows: 13% (with a maximum value of 29%) for the reference population (individuals that can currently take part in reproduction, n=612), 11% for the grey variety (with a maximum value of 25%) and 15% for the black variety (with a maximum value of 29%). The proportion of inbred animals was high (99%). The average rate of inbreeding in the reference population was 1%: 0.8% for the grey variety and 1.1% for the black variety, and the respective estimates of the effective population sizes were 52 for the reference population, 62 for the grey variety and 45 for the black variety. The estimated percentage of genetic diversity lost due to non-random mating within subpopulations and the reference population was 1.0, 1.0 and 1.2%, respectively. The total loss of genetic diversity in the reference population, in the grey variety and in the black variety was 11%, 13% and 17%, respectively.
|
|
Diamond coated AlGaN/GaN high electron mobility transistors - effect of deposition process on gate electrode
Vanko, G. ; Ižák, Tibor ; Babchenko, O. ; Kromka, Alexander
We studied the influence of the diamond deposition on the degradation of Schottky gate electrodes (i.e. Ir or IrO2) and on the electrical characteristics of AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs). In present study, the diamond films were selectively deposited on the AlGaN/GaN circular HEMT by focused (ellispoidal cavity reactor) and linear antenna (surface wave) microwave plasma at different temperatures from 400°C to 1100°C. The preliminary results on electrical measurements on the diamond-coated c-HEMTs showed degraded electrical properties comparing to c-HEMTs before deposition process, which was attributed to degradation of the Ir gate electrodes even at temperatures as low as 400°C. On the other hand, metal oxide gate electrode layer (IrO2) can withstand diamond CVD process even at high temperatures (~900°C) which make it suitable for fabrication of all-in-diamond c-HEMT devices for high-power applications.
|
|
Frequency stabilized semiconductor laser source for high-resolution interferometry
Řeřucha, Šimon ; Hucl, Václav ; Holá, Miroslava ; Čížek, Martin ; Pham, Minh Tuan ; Pravdová, Lenka ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
We have assembled an experimental iodine stabilized Distributed Bragg Reflector (DBR) diode based laser system lasing at a wavelength that is in a close proximity to the wavelength of a stabilized He-Ne lasers traditionally used for metrological applications (λ=632.9 nm in vacuum). The aim was to verify whether such a system could be used as an alternative to the He-Ne laser while yielding wider optical frequency tuning range, higher output power and high frequency modulation capability. We have measured the basic characteristics of the laser source and then we have compared the performance of the laser system with that of a traditional frequency stabilized He-Ne laser with a series of experimental arrangements similar to those usually found in laser interferometry and displacement metrology applications. The results indicate that DBR diode laser system provides a good laser source for applications in dimensional (nano)metrology since it provides more output power and advanced tunability options than stabilized He-Ne lasers while maintaining fundamental requirements such as the frequency stability, coherence length and also a defined traceability.\n\n
|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (referee) ; Navrátil, Vladislav (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu.
|
|
New Methods for Increasing Efficiency and Speed of Functional Verification
Zachariášová, Marcela ; Dohnal, Jan (referee) ; Steininger, Andreas (referee) ; Kotásek, Zdeněk (advisor)
Při vývoji současných číslicových systémů, např. vestavěných systému a počítačového hardware, je nutné hledat postupy, jak zvýšit jejich spolehlivost. Jednou z možností je zvyšování efektivity a rychlosti verifikačních procesů, které se provádějí v raných fázích návrhu. V této dizertační práci se pozornost věnuje verifikačnímu přístupu s názvem funkční verifikace. Je identifikováno několik výzev a problému týkajících se efektivity a rychlosti funkční verifikace a ty jsou následně řešeny v cílech dizertační práce. První cíl se zaměřuje na redukci simulačního času v průběhu verifikace komplexních systémů. Důvodem je, že simulace inherentně paralelního hardwarového systému trvá velmi dlouho v porovnání s během v skutečném hardware. Je proto navrhnuta optimalizační technika, která umisťuje verifikovaný systém do FPGA akcelerátoru, zatím co část verifikačního prostředí stále běží v simulaci. Tímto přemístěním je možné výrazně zredukovat simulační režii. Druhý cíl se zabývá ručně připravovanými verifikačními prostředími, která představují výrazné omezení ve verifikační produktivitě. Tato režie však není nutná, protože většina verifikačních prostředí má velice podobnou strukturu, jelikož využívají komponenty standardních verifikačních metodik. Tyto komponenty se jen upravují s ohledem na verifikovaný systém. Proto druhá optimalizační technika analyzuje popis systému na vyšší úrovni abstrakce a automatizuje tvorbu verifikačních prostředí tím, že je automaticky generuje z tohoto vysoko-úrovňového popisu. Třetí cíl zkoumá, jak je možné docílit úplnost verifikace pomocí inteligentní automatizace. Úplnost verifikace se typicky měří pomocí různých metrik pokrytí a verifikace je ukončena, když je dosažena právě vysoká úroveň pokrytí. Proto je navržena třetí optimalizační technika, která řídí generování vstupů pro verifikovaný systém tak, aby tyto vstupy aktivovali současně co nejvíc bodů pokrytí a aby byla rychlost konvergence k maximálnímu pokrytí co nejvyšší. Jako hlavní optimalizační prostředek se používá genetický algoritmus, který je přizpůsoben pro funkční verifikaci a jeho parametry jsou vyladěny pro tuto doménu. Běží na pozadí verifikačního procesu, analyzuje dosažené pokrytí a na základě toho dynamicky upravuje omezující podmínky pro generátor vstupů. Tyto podmínky jsou reprezentovány pravděpodobnostmi, které určují výběr vhodných hodnot ze vstupní domény. Čtvrtý cíl diskutuje, zda je možné znovu použít vstupy z funkční verifikace pro účely regresního testování a optimalizovat je tak, aby byla rychlost testování co nejvyšší. Ve funkční verifikaci je totiž běžné, že vstupy jsou značně redundantní, jelikož jsou produkovány generátorem. Pro regresní testy ale tato redundance není potřebná a proto může být eliminována. Zároveň je ale nutné dbát na to, aby úroveň pokrytí dosáhnutá optimalizovanou sadou byla stejná, jako u té původní. Čtvrtá optimalizační technika toto reflektuje a opět používá genetický algoritmus jako optimalizační prostředek. Tentokrát ale není integrován do procesu verifikace, ale je použit až po její ukončení. Velmi rychle odstraňuje redundanci z původní sady vstupů a výsledná doba simulace je tak značně optimalizována.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (referee) ; Dvořák, Václav (advisor)
Tato práce se zabývá klasifikací paketů v počítačových sítích. Klasifikace paketů je klíčovou úlohou mnoha síťových zařízení, především paketových filtrů - firewallů. Práce se tedy týká oblasti počítačové bezpečnosti. Práce je zaměřena na vysokorychlostní sítě s přenosovou rychlostí 100 Gb/s a více. V těchto případech nelze použít pro klasifikaci obecné procesory, které svým výkonem zdaleka nevyhovují požadavkům na rychlost. Proto se využívají specializované technické prostředky, především obvody ASIC a FPGA. Neméně důležitý je také samotný algoritmus klasifikace. Existuje mnoho algoritmů klasifikace paketů předpokládajících hardwarovou implementaci, přesto však tyto přístupy nejsou připraveny pro velmi rychlé sítě. Dizertační práce se proto zabývá návrhem nových algoritmů klasifikace paketů se zaměřením na vysokorychlostní implementaci ve specializovaném hardware. Je navržen algoritmus, který dělí problém klasifikace na jednodušší podproblémy. Prvním krokem je operace vyhledání nejdelšího shodného prefixu, používaná také při směrování paketů v IP sítích. Tato práce předpokládá využití některého existujícího přístupu, neboť již byly prezentovány algoritmy s dostatečnou rychlostí. Následujícím krokem je mapování nalezených prefixů na číslo pravidla. V této části práce přináší vylepšení využitím na míru vytvořené hashovací funkce. Díky použití hashovací funkce lze mapování provést v konstantním čase a využít při tom pouze jednu paměť s úzkým datovým rozhraním. Rychlost tohoto algoritmu lze určit analyticky a nezávisí na počtu pravidel ani na charakteru síťového provozu. S využitím dostupných součástek lze dosáhnout propustnosti 266 milionů paketů za sekundu. Následující tři algoritmy uvedené v této práci snižují paměťové nároky prvního algoritmu, aniž by ovlivňovaly rychlost. Druhý algoritmus snižuje velikost paměti o 11 % až 96 % v závislosti na sadě pravidel. Nevýhodu nízké stability odstraňuje třetí algoritmus, který v porovnání s prvním zmenšuje paměťové nároky o 31 % až 84 %. Čtvrtý algoritmus kombinuje třetí algoritmus se starším přístupem a díky využití několika technik zmenšuje paměťové nároky o 73 % až 99 %.
|
|
Acceleration of Object Detection Using Classifiers
Juránek, Roman ; Kälviäinen, Heikki (referee) ; Sojka, Eduard (referee) ; Zemčík, Pavel (advisor)
Detekce objektů v počítačovém vidění je složítá úloha. Velmi populární a rozšířená metoda pro detekci je využití statistických klasifikátorů a skenovacích oken. Pro učení kalsifikátorů se často používá algoritmus AdaBoost (nebo jeho modifikace), protože dosahuje vysoké úspěšnosti detekce, nízkého počtu chybných detekcí a je vhodný pro detekci v reálném čase. Implementaci detekce objektů je možné provést různými způsoby a lze využít vlastnosti konkrétní architektury, pro urychlení detekce. Pro akceleraci je možné využít grafické procesory, vícejádrové architektury, SIMD instrukce, nebo programovatelný hardware. Tato práce představuje metodu optimalizace, která vylepšuje výkon detekce objektů s ohledem na cenovou funkci zadanou uživatelem. Metoda rozděluje předem natrénovaný klasifikátor do několika různých implementací, tak aby celková cena klasifikace byla minimalizována. Metoda je verifikována na základním experimentu, kdy je klasifikátor rozdělen do předzpracovací jednotku v FPGA a do jednotky ve standardním PC.
|
|
High-Quality Shadow Rendering from Complex Light Sources
Navrátil, Jan ; Sochor, Jiří (referee) ; Navrátil, Jan (referee) ; Zemčík, Pavel (advisor)
V interaktivních aplikacích jsou stíny tradičně zobrazovány s pomocí algoritmu založeným na stínových mapách. Nevýhodou toho algoritmu je, že stínová mapa, reprezentovaná texturou, má pouze omezené rozlišení. To může vést k nepěkným vizuálním artefaktům objevujících se na hranách stínů. Tato práce představuje postup, který je založen na vylepšené deformaci textury. To umožní zobrazit scénu obsahující složité světelné zdroje, zredukovat artefakty na hranicích stínů a také vylepšit kvalitu stínů bez ohledu na typu scény a její konfiguraci.
|
guest ::
