|
| |
|
|
Inovace varhanních píšťal
Holba, Stanislav ; Musil, Jaroslav (oponent) ; Jirásek, Ondřej (vedoucí práce)
Práce se zabývá zvukovou barvou varhanních píšťal v souvislosti se způsobem buzení tónu, fyzickými rozměry a použitým konstrukčním materiálem. Zvuková barva jednotlivých píšťal je popsána pomocí spektrální analýzy a vybraných psychoakustických veličin. Získané poznatky jsou dále využity pro výrobu píšťal z atypických materiálů a modifikaci konvenčních píšťal. U materiálů použitých pro výrobu je provedena simulace rezonátorů s cílem zjistit teoretickou hodnotu rezonančních kmitočtů. Tyto hodnoty jsou následně porovnány s výsledky spektrální analýzy zvuku fyzických píšťal.
|
|
|
Application of the spectral method to the simulation of the phase-field model for martensitic transformation
Sejková, Klára ; Tůma, Karel (vedoucí práce) ; Kružík, Martin (oponent)
Martensitická transformace je u některých slitin zodpovědná za tzv. efekt tvarové paměti a efekt pseudoelasticity. Tyto vlastnosti jsou hojně využívány v nejrůznějších odvětvích průmyslu. Každý z těchto materiálů se při zahřátí nad určitou kritickou teplotu vrací do původního tvaru (fáze austenit), ve kterém byl zhotoven, nehledě na tvar, do kterého byl deformován při nižší teplotě (ve fázi martensitu). Na úrovni mikrostruktury pozorujeme při martenzitické trans- formaci výraznou změnu krystalické mřížky materiálu v závislosti na teplotě a deformaci, které je materiál vystaven. Tato práce se zaměřuje na modelování vývoje mikrostruktury při deformaci pro materiály ve fázi martenzitu. V tomto případě je možné pozorovat vznik různých variant martenzitu, mezi kterými vznikají nová rozhraní, do nichž se ukládá část energie. Toto chování může být zachyceno pomocí modelu fázového pole, jehož numerická implementace pomocí standardní metody konečných prvků je výpočetně náročná. Cílem práce je im- plementace modelu v MATLABu pomocí spektrání metody využívající rychlé Fourierovy transformace, která je vhodná pro řesení problémů na periodické oblasti. Zajímavé je porovnání výpočtu...
|
|
|
Paralelizace ultrazvukových simulací pomocí 2D dekompozice
Nikl, Vojtěch ; Dvořák, Václav (oponent) ; Jaroš, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce je součástí projektu k-Wave, což je simulační nástroj akustické tomografie sloužící k simulaci a rekonstrukci akustických vlnových polí a jeho hlavním přínosem je plánování ultrazvukových operací lidské tkáně, např. nádoru na mozku. Dopředné simulace jsou založeny na řešení k-prostorové pseudospektrální časové domény. Simulace jsou časově a výpočetně velice náročné. Simulace probíhají na 3D maticích, které reprezentují určité vlastnosti reálné tkáně, např. hustotu absorbce nebo rychlost šíření zvuku. K výpočtu gradientu se používá Rychlá Fourierova transformace (dále jen FFT), jejíž výpočet zabere zhruba 60% simulačního času. 3D FFT byla do této doby počítána pomocí softwarové knihovny FFTW, která interně využívá 1D dekompozici, tj. dekompozici podél jedné osy. Hlavní nevýhoda 1D dekompozice je relativně malý maximální počet výpočetních jader, přes které lze paralelizovat výpočet. Matice mají velikost řádově 1024x2048x3072, tím pádem lze efektivně paralelizovat přes maximálně 1024 jader. Dnešní superpočítače umožnují využít až stovky tisíc jader a tomu bychom se rádi přiblížili. Řešením je využití 2D dekompozice, která by teoretický maximální počet jader posunula až do řádu milionů. Její efektivní implementací se zabývá právě tato práce. 2D dekompozice je obecně paralelizována pouze pomocí MPI procesů, např. v~knihovnách PFFT nebo P3DFFT, v této práci ale využíváme pokročilejší kombinace MPI procesů a OpenMP vláken, kterou jsme nazvali hybridní 2D dekompozice (HybridFFT). Má tři hlavní části: výpočet 1D FFTs, lokální transpozice dat a globální transpozice dat. Pro výpočet sérií 1D FFT je využita knihovna FFTW.Lokální transpozice jsou implementovány pomocí blokové transpozice 2D matice, která je vektorizována pomocí SSE/AVX instrukcí. Jak 1D FFT, tak lokální lokální transpozice, jsou akcelerovány pomocí OpenMP vláken. Globální transpozice je opět implementována prostřednictvím knihovny FFTW, která při použití pokročilého plánování dokáže výrazně snížit dobu potřebnou pro její realizaci. Hlavním cílem této práce je tedy dosáhnout maximálního možného zrychlení a škálovatelnosti oproti předchozímu řešení, zároveň ale i zachovat kompatibilitu a přenositelnost. Hybridní transformace pracuje nejlépe, pokud na jednom socketu spustíme jeden MPI proces a v rámci tohoto socketu využijeme tolik vláken, kolik máme k dispozici jader. Díky tomu nemusí jádra v rámci jednoho socketu komunikovat přes MPI zprávy, ale využívají rychlejší sdílenou paměť, a zároveň je MPI komunikace efektivnější, protože máme pouze jeden MPI proces na socket a tím pádem jsou MPI zprávy vetší a je jich méně, což vede k menšímu zahlcení propojovací sítě a lepší efektivitě komunikace. Řešení bylo testováno na superpočítačích Anselm (Ostrava), Zapat (Brno) a Supernova (Wroclaw). Pro nižší počty jader, v řádu několika set, je výkon přibližně stejný nebo o pár procent lepší, než původně použitá 1D dekompozice FFTW knihovny nebo knihony PFFT a P3DFFT. Jeden z velmi dobrých výsledků je např. 512^3 FFT na 512 jádrech, kde hybridní dekompozice dosáhla času 31 ms, zatímco FFTW 39 ms a PFFT 44ms. Na stroji Anselm jsme spustili výpočet až na 2048 jádrech a škálovatelnost byla stále lineární. Nejlepší nárust výkonu oproti ostatním knihovnám by se měl projevit při počtu zhruba 8-16 tisíc jader pro kostky velikosti 1024^3, protože v této konfiguraci bude mít jeden MPI proces na starosti jednu desku matice a zároveň budou MPI zprávy dostatečně velké a v takovém počtu, že by se měla projevit lepší efektivita komunikace oproti ostatním knihovnám.
|
|
|
Vliv nepřesnosti vzorkovací periody na frekvenční analýzu
Pietrowicz, Daniel ; Marada, Tomáš (oponent) ; Zuth, Daniel (vedoucí práce)
Tato práce bude zaměřena na měření ve spojitosti s digitalizací analogového signálu a analýzy vlivu chyby vzorkovací periody. Stručného rozebrání principu frekvenční analýzy a popsání možností provedení tohoto postupu v prostředí Matlab. Následně vytvoření simulačního modelu spojitého signálu a jeho diskretizace zatížená vzorkovací chybou. Systematická komparace vlivu nepřesnosti frekvenční periody na navazující frekvenční analýzu.
|
|
|
Analýza vlivu uspořádání kolagenu na mechanické vlastnosti tepen
Novák, Kamil ; Daniel, Matej (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá Vlivem uspořádání kolagenu na mechanické vlastnosti tepen a je rozdělena do tří nejdůležitějších částí. Motivace pro tuto doktorskou práci byla ve studii revidující vliv modelu materiálu na výsledné napětí v AAA. Určení vlivu modelu materiálu bylo provedeno na 70 geometriích AAA, což o řád přesahuje množství geometrií použitých v jiných publikacích. Byly využity dva modely materiálu, tj. reálný a 100× tužší a výsledné hodnoty napětí byly porovnány. Bylo vyhodnoceno, že v analyzované skupině 70 pacientů existuje ~10 % pacientů, u kterých odchylka maximálního napětí od referenčního modelu přesahuje 20 %. Výsledky napětí mohou tedy být závislé na zvoleném modelu materiálu a je vhodné upřednostnit ten reálný, ačkoliv práce s ním je náročnější. Druhá oblast práce se věnuje identifikaci strukturních parametrů (orientaci a disperzi kolagenních vláken) z prasečí aorty pomocí upraveného algoritmu rychlé Fourierovy transformace. Získané strukturní parametry byly vloženy do dvouvrstvého strukturně motivovaného konstitutivního modelu Martufi-Gasser. Tento model byl validován a měl výborné predikční schopnosti. Nejpodstatnější z analýzy obrazu provedené na ~9000 mikrosnímcích je zjištění, že ve stěně zdravé prasečí hrudní aorty existuje jen jedna rodina kolagenních vláken s rozptylem, což boří dogma o dvou rodinách kolagenních vláken zavedené ve světové literatuře. Třetí část práce je věnována návrhu automatického algoritmu pro detekci lokálních směrů kolagenních vláken ze snímků pořízených pomocí polarizované mikroskopie na základě fázové korelace obrazu. Navrhnutý algoritmus byl verifikován a validován. Výsledkem algoritmu jsou histogramy orientací obsahující nesrovnatelně větší množství bodů, než umožňují jakákoli manuální měření. Limitací u původního algoritmu byl rozsah úhlů 0°–90° na základě principiálních omezení periodou intensity samotné polarizované mikroskopie. Závěr práce je věnován rozšíření zmíněného algoritmu na rozsah úhlů 0°–180°. Za tímto účelem bylo změněno nastavení mikroskopu a algoritmus byl podle tohoto nastavení přeprogramován. Původní i nový algoritmus jsou velmi rychlé, přesné a specifické pro opticky dvojlomné struktury. I přes veškerou snahu autora této dizertační práce zůstává otázka automatického měření vlnitosti kolagenních vláken přímo z výsledných histogramů zatím ve stádiu výzkumu.
|
|
|
Radarový signálový procesor v FPGA
Přívara, Jan ; Musil, Petr (oponent) ; Maršík, Lukáš (vedoucí práce)
Práce se zabývá návrhem a realizací radarového procesoru v FPGA. Teoretická část se věnuje Dopplerově radaru, principům zpracování radarového signálu a cílové platformě Xilinx Zynq. Následně je popsán návrh radarového procesoru včetně jednotlivých komponent a řešení je implementováno. Komponenty pro FPGA jsou popsány v jazyce VHDL. V poslední části je provedeno vyhodnocení implementace, jsou shrnuty poznatky z práce a je navrženo možné pokračování.
|
|
|
Implementation of Fast Fourier Transformation on Transport Triggered Architecture
Žádník, Jakub ; Slovák, Jiří (oponent) ; Maršálek, Roman (vedoucí práce)
The thesis proposes an energy-efficient processor architecture for computing a Fast Fourier Transform (FFT) using a Transport Triggered Architecture (TTA) template. The architecture was specifically tailored to a custom instruction schedule using several custom functional units (FUs). The instruction schedule for computing the algorithm was developed in a way that most of the computation is done in a loop containing only one instruction word. This word is stored into an instruction loop buffer which is more power-efficient than a regular memory storage. Thus a power consumption can be lowered. A timed model of the processor and the instruction schedule were developed, verified the approach and suggested further improvements. Python programs for generating referencing and an automatic verification of the timed models were developed to aid the design process.
|
|
|
Rychlá Fourierova transformace a její využití při oceňování evropských spreadových opcí
Bladyko, Daniil ; Stádník, Bohumil (vedoucí práce) ; Fleischmann, Luboš (oponent)
Tato diplomová práce by měla poskytnout čtenáři přehled problematiky oceňování spreadových opcí evropského typu pomocí numerické metody FFT. První a druhá část práce pojednává o teoretických základech Fourierovy analýzy a existujících přístupech k ohodnocení spreadových opcí v dvou-faktorovém a tří-faktorovém tržním modelu (jmenovitě GBM - geometrický Brownův pohyb a SV - stochastická volatilita). Třetí část obohacuje model Hurda a Zhoua (2010) o aparát ocenění call a put opcí s negativními a nulovými kontrahovanými realizačními cenami. Rozšíření modelu porovnáváme s metodou Monte Carlo, a to z různých hledisek, mezi nimiž je například vypočtení náročnost a nároky na implementaci postupů. Navrhovaný model, Dempster-Hong model a metoda Monte Carlo jsou naimplementovány a otestovány ve skriptovacím jazyce R.
|
|
|
Výpočty distribuce agregovaných škod
Dlouhá, Veronika ; Pešta, Michal (vedoucí práce) ; Cipra, Tomáš (oponent)
V této bakalářské práci se budu zabývat rozdělením celkových škod. Nejdříve představím danou problematiku a uvedu základní modely. Následně ukáži některá rozdělení používaná pro modelování počtu a výše škod i s odhady jejich parametrů. Poté se dostanu ke složenému rozdělení a uvedu jeho základní vlastnosti. V dalších částech práce budu zkoumat pravděpodobnost výše celkové škody pomocí Panjerovy rekurze a rychlé Fourierovy transformace a aplikuji získanou teorii na příkladech. Na závěr uvedu některé metody aproximace celkové škody pomocí známých rozdělení.
|
host ::
RSS.