| |
|
Shluková a regresní analýza mikropanelových dat
Sobíšek, Lukáš ; Pecáková, Iva (vedoucí práce) ; Komárek, Arnošt (oponent) ; Brabec, Marek (oponent)
Panelové studie se provádí především za účelem analýzy změn hodnot sledovaných proměnných v čase. V mikropanelovém výzkumu se sleduje velké množství objektů periodicky během relativně krátkého časového úseku (v řádu let). Počet opakovaných měření je v řádu jednotek. Tato práce se věnuje stávajícím přístupům k regresní a shlukové analýze mikropanelových dat. Jedním z přístupů k analýze mikropanelu je využití modifikovaných vícerozměrných statistických modelů pro průřezová data, které zohledňují korelaci měření pro daný objekt. V práci jsou shrnuty dostupné nástroje pro regresní analýzu mikropanelových dat. Kromě rekapitulace známých a užívaných smíšených lineárních modelů pro normálně rozdělenou závisle proměnnou jsou stručně představeny nové přístupy pro analýzu vysvětlovaných proměnných s jiným než normálním rozdělením. Mezi ně patří například zobecněný lineární marginální model, zobecněný lineární model se smíšenými efekty a bayesovský přístup. Kromě popisu těchto modelů je uveden stručný přehled jejich implementace v systému R. S regresními modely upravenými pro mikropanelová data je spjato úskalí v nejednoznačnosti odhadu jejich parametrů. V práci je navrženo, jak zpřesnit odhady pomocí shlukové analýzy. Proto jsou v práci popsány metody shlukové analýzy mikropanelových dat. Vzhledem k tomu, že nabídka metod je omezená, hlavním cílem práce bylo navrhnout vlastní dvoukrokový postup shlukování mikropanelových dat. V prvním kroku jsou transformována panelová data na statická pomocí skupiny navržených charakteristik dynamiky, které reprezentují různé vlastnosti časového vývoje sledované proměnné. Ve druhém kroku jsou shlukovány objekty konvenčními prostorovými technikami (aglomerativní shlukování a metoda C-průměrů) na základě matice nepodobnosti hodnot shlukovacích proměnných spočítaných v prvním kroku. Dalším cílem práce je zjistit, zda navržený postup shlukování vede ke zkvalitnění regresních modelů pro tento typ dat. Pomocí simulační studie je porovnáván navržený shlukovací přístup s postupem aplikovaným v balíčku kml systému R a se shlukovacími charakteristikami, které navrhuje Urso (2004). V provedené studii dosáhla kombinace navržených shlukovacích proměnných lepších výsledků než používané skupiny shlukovacích proměnných. Dalším přínosem práce je skript napsaný pro jazyk R přiložený na CD. Tento skript je možno použít pro analýzu vlastních mikropanelových dat.
|
| |
|
A novel nanospray liquid junction interface for versatile CE-MS
Křenková, Jana ; Haselberg, R. ; Somsen, G. W. ; Foret, František
In this work we present a new polyimide-based liquid junction nanospray interface, combining the advantages of sheath flow and sheathless designs. The liquid junction interface was prepared as a hybrid microfabricated plastic liquid junction sprayer allowing to perform analysis in standard (30-100 micro m ID) separation capillaries. The interface incorporates a self-aligning port for coupling of the separation capillary as well as ports for automated flushing of both the liquid junction and the separation capillary. The interface permits performing CE both with and without electroosmotic flow. The use of large bore capillaries allows injection and preconcentration of larger sample volumes, favoring detection sensitivity. Different compositions of the spray liquid and BGE can be used when needed.
|
|
Hybrid 3D Face Recognition
Mráček, Štěpán ; Bours, Patrick (oponent) ; Bronstein, Michael (oponent) ; Drahanský, Martin (vedoucí práce)
This Ph.D. thesis deals with the biometric recognition of 3D faces. Contemporary recognition methods and techniques are presented first. After that, the new recognition algorithm is proposed. It is based on the multialgorithmic fusion. The input 3D face scan is processed by the individual recognition units and the final decision about the subject identity is the result of combination of involved recognition unit outputs. Proposed approach has been tested on the publicly available FRGC v 2.0 database as well as on our own databases acquired with the Microsoft Kinect and SoftKinetic DS325 sensors.
|
|
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 %.
|
|
Analysis and Testing of Concurrent Programs
Letko, Zdeněk ; Lourenco, Joao (oponent) ; Sekanina, Lukáš (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
The thesis starts by providing a taxonomy of concurrency-related errors and an overview of their dynamic detection. Then, concurrency coverage metrics which measure how well the synchronisation and concurrency-related behaviour of tested programs has been examined are proposed together with a~methodology for deriving such metrics. The proposed metrics are especially suitable for saturation-based and search-based testing. Next, a novel coverage-based noise injection techniques that maximise the number of interleavings witnessed during testing are proposed. A comparison of various existing noise injection heuristics and the newly proposed heuristics on a set of benchmarks is provided, showing that the proposed techniques win over the existing ones in some cases. Finally, a novel use of stochastic optimisation algorithms in the area of concurrency testing is proposed in the form of their application for finding suitable combinations of values of the many parameters of tests and the noise injection techniques. The approach has been implemented in a prototype way and tested on a set of benchmark programs, showing its potential to significantly improve the testing process.
|
|
Acceleration Methods for Evolutionary Design of Digital Circuits
Vašíček, Zdeněk ; Miller, Julian (oponent) ; Zelinka,, Ivan (oponent) ; Sekanina, Lukáš (vedoucí práce)
Although many examples showing the merits of evolutionary design over conventional design techniques utilized in the field of digital circuits design have been published, the evolutionary approaches are usually hardly applicable in practice due to the various so-called scalability problems. The scalability problem represents a general problem that refers to a situation in which the evolutionary algorithm is able to provide a solution to a small problem instances only. For example, the scalability of evaluation of a candidate digital circuit represents a serious issue because the time needed to evaluate a candidate solution grows exponentially with the increasing number of primary inputs. In this thesis, the scalability problem of evaluation of a candidate digital circuit is addressed. Three different approaches to overcoming this problem are proposed. Our goal is to demonstrate that the evolutionary design approach can produce interesting and human competitive solutions when the problem of scalability is reduced and thus a sufficient number of generations can be utilized. In order to increase the performance of the evolutionary design of image filters, a domain specific FPGA-based accelerator has been designed. The evolutionary design of image filters is a kind of regression problem which requires to evaluate a large number of training vectors as well as generations in order to find a satisfactory solution. By means of the proposed FPGA accelerator, very efficient nonlinear image filters have been discovered. One of the discovered implementations of an impulse noise filter consisting of four evolutionary designed filters is protected by the Czech utility model. A different approach has been introduced in the area of logic synthesis. A method combining formal verification techniques with evolutionary design that allows a significant acceleration of the fitness evaluation procedure was proposed. The proposed system can produce complex and simultaneously innovative designs, overcoming thus the major bottleneck of the evolutionary synthesis at gate level. The proposed method has been evaluated using a set of benchmark circuits and compared with conventional academia as well as commercial synthesis tools. In comparison with the conventional synthesis tools, the average improvement in terms of the number of gates provided by our system is approximately 25%. Finally, the problem of the multiple constant multiplier design, which belongs to the class of problems where a candidate solution can be perfectly evaluated in a short time, has been investigated. We have demonstrated that there exists a class of circuits that can be evaluated efficiently if a domain knowledge is utilized (in this case the linearity of components).
|
|
Simulace a protiřetězce pro efektivní práci s konečnými automaty
Holík, Lukáš ; Černá, Ivana (oponent) ; Jančar, Petr (oponent) ; Vojnar, Tomáš (vedoucí práce)
This thesis is focused on techniques for finite automata and their use in practice, with the main emphasis on nondeterministic tree automata. This concerns namely techniques for size reduction and language inclusion testing, which are two problems that are crucial for many applications of tree automata. For size reduction of tree automata, we adapt the simulation quotient technique that is well established for finite word automata. We give efficient algorithms for computing tree automata simulations and we also introduce a new type of relation that arises from a combination of tree automata downward and upward simulation and that is very well suited for quotienting. The combination principle is relevant also for word automata. We then generalise the so called antichain universality and language inclusion checking technique developed originally for finite word automata for tree automata. Subsequently, we improve the antichain technique for both word and tree automata by combining it with the simulation-based inclusion checking techniques, significantly improving efficiency of the antichain method. We then show how the developed reduction and inclusion checking methods improve the method of abstract regular tree model checking, the method that was the original motivation for starting the work on tree automata. Both the reduction and the language inclusion methods are based on relatively simple and general principles that can be further extended for other types of automata and related formalisms. An example is our adaptation of the reduction methods for alternating Büchi automata, which results in an efficient alternating automata size reduction technique.
|
|
Obrazová analýza v tribotechnické diagnostice
Machalík, Stanislav ; Stodola,, Jiří (oponent) ; Tillová,, Eva (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
Obrazová analýza částic opotřebení je v práci využita ke klasifikaci jejich obrazů do tříd odpovídajících stanoveným typům opotřebení. Dává možnost získat informace nejen o základních parametrech otěrových částic, ale také údaje, které by při klasickém způsobu hodnocení bylo možné získat jen velmi obtížně. Na základě analýzy morfologických či obrazových charakteristik částic lze sledovat průběh opotřebení strojních součástí, a tím zabránit případné havárii motoru, případně stanovit optimální lhůty pro výměnu oleje. Cílem této práce je prozkoumat možnosti využití obrazové analýzy v kombinaci s metodou analytické ferrografie a na základě teoretických poznatků navrhnout nástroj pro automatickou klasifikaci částic. Současné metody analýzy částic opotřebení jsou založeny na vyhodnocení, které nedává přesnou představu o procesech probíhajících mezi třecími povrchy v motorové soustavě. Práce vychází z metody analytické ferrografie, která umožňuje zhodnotit stav sledovaného stroje z hlediska opotřebení. Přínosem klasifikátorů vytvořených v této práci je možnost automatického vyhodnocení výstupů analytické ferrografie; jejich použití odstraňuje zásadní nevýhodu ferrografické analýzy, kterou je její závislost na subjektivním hodnocení expertem provádějícím analýzu. Vytvořené klasifikátory jsou založeny na využití metod strojového učení. Na základě rozsáhlé databáze částic, která byla vytvořena v první fázi práce, byly klasifikátory natrénovány umožňují tak hodnotit ferrograficky separované otěrové částice, které pocházejí z olejů odebraných z mazaných soustav. Následně byly provedeny experimenty, z jejichž výsledků vyplynuly optimální nastavení klasifikátorů.
|
host ::
