| |
| |
|
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.
|
|
Informovanost mužů o problematice rakoviny varlat
POSPÍŠILOVÁ, Markéta
Základní teoretická východiska Varlata jsou pro muže zásadní pohlavní orgán produkující testosteron, díky kterému se vytváří nejen spermie, ale i pohlavně sekundární znaky a celá osobnost muže. Také v onkologii je třeba varlatům věnovat pozornost, a to zejména kvůli zvyšujícímu se výskytu nádorů orgánu u mužů mladších věkových kategorií. Jelikož tito bývají mnohdy choulostiví na problémy týkající se jejich pohlavního systému, bakalářská práce se zabývá problematikou informovanosti mužů o nádorech varlat. V práci jsou k dispozici potřebné informace týkající se anatomie orgánu, rizikových faktorů pro vznik onemocnění, jeho diagnostiky a léčby. Dále je pozornost věnována sekundárnímu preventivnímu opatření, metodě samovyšetření varlat. Ta napomáhá k včasné diagnostice, která je pro léčbu tohoto druhu rakoviny rozhodující. Práce se zabývá i rolí sestry při edukaci muže o prevenci rakoviny varlat, při péči o pacienta během diagnostiky, předoperační přípravy a pooperační péče a při ostatních léčebných metodách. Cíle práce Cíl 1: Zjistit informovanost mužů v oblasti rakoviny varlat. Cíl 2: Zjistit změnu v chování mužů ke svému zdraví po operaci varlat. Výzkumné otázky 1) Jaká je informovanost mužů v rizikovém věku o daném onemocnění? 2) Jaký je rozsah informovanosti muži o metodě samovyšetření? 3) V jakých oblastech se změnilo chování mužů ke svému zdraví po operaci varlat? Metodika Ke zpracování potřebných dat bylo v práci použito kvalitativního výzkumného šetření. Ke sběru dat sloužila metoda polostandardizovaného rozhovoru s otázkami směřujícími k dané problematice. K výzkumnému šetření bylo osloveno 5 respondentů v rizikovém věku pro vznik zhoubných nádorů na varlatech a 5 respondentů, kteří již prošli léčbou tohoto onemocnění. Získaná data byla analyzována, následně dle významu sestavena do kategorií a na závěr vyhodnocena. Výsledky Výsledky výzkumného šetření ukázaly, že muži určité povědomí o rakovině varlat mají. Často však toto onemocnění podceňují, což je dáno nízkou úrovní informovanosti mužů o zkoumané problematice. O příznacích nemoci mají muži dostačující vědomosti, většina respondentů však uvedla mylnou představu o věkovém výskytu a léčbě onemocnění. Preventivní metoda samovyšetření je u mužů spíše neznámá. Respondenti, kteří podstoupili operaci zhoubných nádorů varlat, jsou o této metodě dostatečně edukováni, mnohdy však, jak z výsledků vyplývá, návrat nemoci zlehčují a metodě samovyšetření se pravidelně nevěnují. Výsledky poukazují také na určitou tabuizaci nemoci. Někteří respondenti s vyléčenou rakovinou varlat v rozhovorech přiznali, že pociťovali stud za danou diagnózu. Závěr Z výzkumného šetření vyplynulo, že muži mají o zhoubných nádorech varlat nedostatečné informace. To potvrzuje mj. také neznalost preventivní metody samovyšetření u zdravých jedinců. Muži, kteří podstoupili léčbu nádorů varlat, mají sice nyní dle výsledků dostatek informací, ale nutnost pravidelného samovyšetření mnohdy podceňují. V rozhovorech dále přiznali, že před onemocněním potřebné znalosti postrádali, což přispělo k pozdějšímu odhalení onemocnění a zvýšenému riziku vzniku metastáz. Z těchto důvodů je třeba v populaci zvýšit celkové povědomí o zhoubných nádorech varlat. To ovlivní také pravidelné používání preventivní metody samovyšetření a přispěje tak ke změně přístupu mužů ke svému zdraví v oblasti intimních partiích. Součástí práce je návrh informační brožurky určené zejména mužům v rizikovém věku vzniku rakoviny varlat, která bude nabídnuta k praktickému použití ve zdravotnických zařízeních.
|
|
Packet Classification Algorithms
Puš, Viktor ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Dvořák, Václav (vedoucí práce)
This thesis deals with packet classification in computer networks. Classification is the key task in many networking devices, most notably packet filters - firewalls. This thesis therefore concerns the area of computer security. The thesis is focused on high-speed networks with the bandwidth of 100 Gb/s and beyond. General-purpose processors can not be used in such cases, because their performance is not sufficient. Therefore, specialized hardware is used, mainly ASICs and FPGAs. Many packet classification algorithms designed for hardware implementation were presented, yet these approaches are not ready for very high-speed networks. This thesis addresses the design of new high-speed packet classification algorithms, targeted for the implementation in dedicated hardware. The algorithm that decomposes the problem into several easier sub-problems is proposed. The first subproblem is the longest prefix match (LPM) operation, which is used also in IP packet routing. As the LPM algorithms with sufficient speed have already been published, they can be used in out context. The following subproblem is mapping the prefixes to the rule numbers. This is where the thesis brings innovation by using a specifically constructed hash function. This hash function allows the mapping to be done in constant time and requires only one memory with narrow data bus. The algorithm throughput can be determined analytically and is independent on the number of rules or the network traffic characteristics. With the use of available parts the throughput of 266 million packets per second can be achieved. Additional three algorithms (PFCA, PCCA, MSPCCA) that follow in this thesis are designed to lower the memory requirements of the first one without compromising the speed. The second algorithm lowers the memory size by 11 % to 96 %, depending on the rule set. The disadvantage of low stability is removed by the third algorithm, which reduces the memory requirements by 31 % to 84 %, compared to the first one. The fourth algorithm combines the third one with the older approach and thanks to the use of several techniques lowers the memory requirements by 73 % to 99 %.
|
|
Optimization of Gaussian Mixture Subspace Models and Related Scoring Algorithms in Speaker Verification
Glembek, Ondřej ; Brummer, Niko (oponent) ; Campbell,, William (oponent) ; Burget, Lukáš (vedoucí práce)
This thesis deals with Gaussian Mixture Subspace Modeling in automatic speaker recognition. The thesis consists of three parts. In the first part, Joint Factor Analysis (JFA) scoring methods are studied. The methods differ mainly in how they deal with the channel of the tested utterance. The general JFA likelihood function is investigated and the methods are compared both in terms of accuracy and speed. It was found that linear approximation of the log-likelihood function gives comparable results to the full log-likelihood evaluation while simplyfing the formula and dramatically reducing the computation speed. In the second part, i-vector extraction is studied and two simplification methods are proposed. The motivation for this part was to allow for using the state-of-the-art technique on small scale devices and to setup a simple discriminative-training system. It is shown that, for long utterances, while sacrificing the accuracy, we can get very fast and compact i-vector systems. On a short-utterance(5-second) task, the results of the simplified systems are comparable to the full i-vector extraction. The third part deals with discriminative training in automatic speaker recognition. Previous work in the field is summarized and---based on the knowledge from the earlier chapters of this work---discriminative training of the i-vector extractor parameters is proposed. It is shown that discriminative re-training of the i-vector extractor can improve the system if the initial estimation is computed using the generative approach.
|
|
Optimalizace sledování síťových toků
Žádník, Martin ; Lhotka,, Ladislav (oponent) ; Matoušek, Radomil (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá optimalizací sledování síťových toků. Sledování síťových toků spočívá ve sledování jejich stavu a je klíčovou úlohou pro řadu síťových aplikací. S každým příchodem paketu je nutné aktualizovat hodnoty stavu, což zahrnuje přístupy do paměti. Vzhledem k vysoké propustnosti linek a obrovskému množství souběžných toků hraje přístup do paměti kritickou roli ve výkonnosti stavového zpracování síťového provozu. Tento problém se řeší různými technikami. Tyto techniky ale ve výsledku vždy požadují, aby nejblíže zpracování provozu byla nasazena paměť s nízkou odezvou, cache toků, schopná vyřídit všechny přístupy. Cache toků má proto omezenou kapacitu a její efektivní správa má zásadní vliv na výkonnost a výsledky zpracování síťového provozu. Vzhledem ke specifikům síťového provozu nemusí být stávající správy vhodné pro správu cache toků. Disertační práce se proto zabývá automatizovaným vývojem správy cache na základě reálného provozu dané sítě. Automatizace vývoje správy cache toků je realizována pomocí genetického algoritmu. Genetický algoritmus vyvíjí nová řešení a hodnotí je simulací nad vzorkem provozu z různých sítí. Navržený postup je ověřen na vývoji správ pro dva problémy. Prvním problémem je vývoj správy, která bude vykazovat celkově nízký počet výpadků stavů z cache toků. Druhým problémem je vývoj správy, která bude vykazovat velmi nízký počet výpadků u velkých toků. Optimalizace zakódování správy a experimenty s parametry genetického algoritmu ukázují, že je možné nalézt správy cache toků, které jsou optimalizované pro specifika daného nasazení. Nově vyvinuté správy poskytují lepší výsledky než ostatní testované správy. Z hlediska snížení celkového počtu výpadků je vyvinuta správa, která snižuje počet výpadků na konkrétní datové sadě až o deset procent vůči nejlepší porovnávané správě. Z pohledu snížení počtu výpadků u velkých toků je dosaženo vyvinutou správou až dvojnásobného snížení výpadků. Většina velkých toků (více než 90%) nezaznamenala při použití vyvinuté správy dokonce ani jeden výpadek. Rovněž během záplav nových toků, které se v síťovém provozu vyskytují v souvislosti se skenováním sítí a útoky, se ukazují velmi dobré vlastnosti vyvinuté správy. V rámci práce je rovněž navrženo rozšíření správy o využití doplňkové informace ze záhlaví příchozích paketů. Výsledky ukazují, že kombinací této informace lze počet výpadků u správ dále snižovat.
|
|
Diferenciace nabídky a metod pracovní rehabilitace osob s mentálním nebo kombinovaným postižením v praxi poskytovatelů sociálních služeb a dalších subjektů
POŠMUROVÁ, Nikola
V bakalářské práci jsem se zabývala diferenciací nabídky a metod pracovní rehabilitace. Konkrétně u osob s mentálním nebo kombinovaným postižením a to u poskytovatelů sociálních služeb a dalších subjektů. V teoretické části jsem se zaměřila na vymezení základních pojmů týkajících se dané problematiky. V úvodní kapitole jsem se věnovala definování pojmu mentální postižení, příčinám jeho vzniku a vymezení stupňů mentální retardace. Další kapitola je věnována kombinovanému postižení, konkrétně jeho definování, příčinám vzniku a klasifikaci. Ve třetí kapitole se věnuji významu práce, postavení práce v životě člověka a postavení práce u osob se zdravotním postižením, tedy i u osob s mentálním nebo kombinovaným postižením. V další kapitole se zabývám uceleným systémem rehabilitace, konkrétně léčebnými prostředky rehabilitace, pedagogickými prostředky rehabilitace, sociálními prostředky rehabilitace a zvláštní pozornost věnuji pracovním prostředkům rehabilitace, které se bakalářské práce přímo dotýkají. Dále vymezuji cílovou skupinu pracovní rehabilitace a předpoklady pro její realizaci. V dalších kapitolách se věnuji specifikaci nástrojů a prostředků pracovní rehabilitace, nástrojům politiky zaměstnanosti a určuji pracovní místa, která jsou osobám s mentálním postižením nabízena. V praktické části bakalářské práce si nejprve stanovuji hlavní cíl a dílčí cíl práce. Hlavním cílem bylo zjištění, jaké jsou nabídky a metody pracovní rehabilitace u osob s mentálním nebo kombinovaným postižením u poskytovatelů sociálních služeb. Jako dílčí cíl jsem si stanovila zjistit, jaké jsou možnosti prostupnosti z jednotlivých sociálních služeb až na otevřený trh práce. Konkrétně jsem se zaměřila na prostředky pracovní rehabilitace poskytované v rámci denních, týdenních stacionářů či center denních služeb, dále na sociálně terapeutické dílny, v chráněné zaměstnávání a zaměstnání na otevřeném trhu práce. K naplnění cílů jsem použila kvalitativní přístup, konkrétně polostrukturované rozhovor se šesti poskytovateli sociálních služeb v Jihočeském kraji, Analýzou získaných informací jsem zjistila, že pokud zařízení provozuje denní, týdenní stacionáře či centra denních služeb, poskytované služby jsou totožné, neliší se od sebe. V případě sociálně terapeutických dílen je rozmanitost širší, každé zařízení poskytuje různé služby, liší se i jejich možnostmi. Někteří poskytovatelé sociálních služeb mají sociálně terapeutické dílny přímo v zařízení, jiná je mají i externě, mimo svá zařízení. Chráněná pracovní místa jsou také u většiny poskytovatelů sociálních služeb nabízena jak v rámci zařízení, tak mimo něj, vždy se jedná o pomocné práce, například v kuchyni, při úklidu, v čajovnách a podobně. Vždy závisí na druhu a stupni postižení, na jeho základě se vybírá pro klienta vhodná činnost. Umístění klienta na otevřeném trhu práce není u většiny zařízení příliš obvyklé, některá zařízení tuto nabídku klientům ani neposkytují. Dílčím cílem bylo zjištění prostupnosti. Zjistila jsem, že jediným limitujícím prvkem je klientovo postižení, které omezuje jeho možnosti a samozřejmě také možnosti zařízení, které služby nabízí a poskytuje. Cílem všech zařízení je dosáhnout co největší míry samostatnosti klienta a umožnit mu postoupit ze stacionářů či center denních služeb do sociálně terapeutických dílen, nalézt chráněné pracovní místo a pracovní místo na otevřeném trhu práce.
|
|
Životní styl u pacientů s ischemickou chorobou dolních končetin před a po operaci
REZKOVÁ, Helena
Teoretická východiska: Ischemická choroba dolních končetin je postižení tepen dolních končetin nejčastěji aterosklerózou. Teoretická část se zabývá životním stylem. Jsou zde rozpracované základní rizikové faktory chronické formy. Dále je popsána patofyziologie změn vzniklých na podkladě aterosklerózy a s tím související příčiny pro vznik onemocnění. Následně jsou objasněné způsoby klasifikace, rozpracovány klinické příznaky, diagnostika a léčba. Tato část obsahuje také pohled na roli sestry v péči o pacienta s ischemickou chorobou dolních končetin. Cíle: Cílem práce bylo zhodnotit, nakolik pacienti s ischemickou chorobou dolních končetin změnili po invazivním cévním výkonu životní styl. Byly stanoveny tyto výzkumné otázky: Jak pacienti s ischemickou chorobou dolních končetin přistupují k prevenci rizikových faktorů? Co je u pacientů s ischemickou chorobou dolních končetin hlavním impulzem pro případnou změnu stylu života? Jakou měrou ovlivňuje operační zákrok postoj pacienta k rizikovým faktorům pro vznik ischemické choroby dolních končetin? Jak zásadní je změna životního stylu u pacientů po operaci pro ischemickou chorobu dolních končetin? Metody: Teoretická část diplomové práce je zpracovaná s použitím odborných zdrojů. Empirická část diplomové práce byla zpracována metodou kvalitativního výzkumného šetření. Zvolenou technikou sběru dat byl polostrukturovaný rozhovor s pacienty, ke kterému byly předem připravené otevřené otázky. Výzkum byl realizován v několika fázích první rozhovor probíhal při příjmu pacienta na oddělení (před operací), další fáze následovala za 3 měsíce a poslední za 6 měsíců od operace. Rozhovory byly zaznamenávány na připravený tiskopis, poté přepsány do elektronické podoby a analyzovány metodou otevřeného kódování. Výsledky: Z výzkumného šetření vyplynulo, že operace může být v některých případech spouštěčem změny pacientova životního stylu. První rozhovory v předoperačním období se zaměřily na to, jak se respondenti cítí, jaký je jejich životní styl před plánovanou operací pro aterosklerotické změny na dolních končetinách. Jedna z otázek byla zaměřená na znalosti pacientů o rizikových faktorech pro vznik ICHDK a o možné prevenci. Druhá fáze rozhovorů proběhla po 3 měsících od operačního zákroku. Zabývala se otázkou, jaký životní styl mají respondenti v tomto pooperačním období, zda došlo k nějakým změnám. Jisté pozitivní změny nastaly ve stravování a příznivé obraty přišly i v pohybové aktivitě. Třetí etapa byla provedena po šesti měsících od operace, opět s cílem zjistit změny v životním stylu. Drobné změny přišly v oblastí kouření, v otázce stravování a v pohybové aktivitě. Dotazy se orientovaly i na psychologickou rovinu, zjišťovali jsme, kdo pacientům pomáhá a co je nejvíce motivovalo v uskutečňování změny. Poslední závěrečná/sumarizační otázka směřovala k tomu, aby pacienti svobodně rozhodli, nakolik se jim podařilo změnu uskutečnit. Závěr: Počet pacientů s ischemickou chorobou dolních končetin a jinými kardiovaskulárními chorobami stoupá. Základem je začít od ovlivnitelných rizikových faktorů, tedy kuřáctví, dietních zvyklostí, pohybové aktivity. Podíl na změně mají i zdravotníci, kteří se snaží vhodnou edukací pacienta posunout blíže změně. Problém nastává, pokud pacient i přes podporu blízkých nezvládá uskutečnit zvrat ve svém životě. Zde by měl opět nastoupit zdravotník a nabídnout pacientovi odbornou pomoc ke zvládnutí tohoto důležitého kroku.
|
|
Získávání a vyhodnocování dat environmentálních veličin
Ulrych, Vladislav ; Vasilenko, Alexandr (vedoucí práce)
První část práce je věnována prostředí místnosti, do které je monitorovací zařízení určeno - serverovna. Jsou zde popsány způsoby výpočtů a návrhů pro správné dimenzování chlazení vzhledem k tepelným zdrojům. Dále je v této části prostor pro popis vhodných čidel pro monitorovací zařízení - fyzikální princip, jejich vhodné použití a význam. Teoretická část obsahuje zároveň výčet několika dostupných hotových komerčních řešení monitorovacích stanic a jejich charakteristiku.
Druhá část práce je věnována samotnému sestavení monitorovacího zařízení - fyzické poskládání hardwarových komponent, příprava čidel, instalace operačního systému, jeho konfigurace a příprava sítě. Instalace webového serveru a nastavení součástí, které poskytnou webovou prezentaci měřených fyzikálních veličin. Propojení se systémem Zabbix pomocí protokolu SNMP. Nastavení systému Zabbix. Výstup z této práce je možný použít pro sledování stěžejních fyzikálních veličin v malé serverovně nebo datové rozvodně.
|
host ::
