Počkejte prosím chvíli...
Nepřihlášený uživatel
Nacházíte se: VŠCHT PrahaFTOP  → Studium → Doktorské studium → Témata disertačních prací na FTOP → Detail programu
iduzel: 63400
idvazba: 75578
šablona: stranka
čas: 14.8.2022 12:41:56
verze: 5113
uzivatel:
remoteAPIs: https://studuj-api.cis.vscht.cz/cms/program?weburl=/studium/doktorske/temata-disertacnich-praci
branch: trunk
Server: 147.33.89.150
Obnovit | RAW

Měření a zpracování signálů v chemii

Měření a zpracování signálů v chemii

Doktorský program, Fakulta chemicko-inženýrská

Studijní program je zaměřen na oblasti moderní senzorové techniky, chemických senzorů, modelování, simulace, identifikace a klasifikace (bio)chemických dějů, sběru a zpracování dat z chemických, biochemických a biologických vzorků. Teoretický základ programu tvoří principy funkce senzorů fyzikálních i chemických veličin, metody číslicového zpracování signálů a vybrané kapitoly z aplikované matematiky. Cílem studia tohoto programu je výchova doktoranda k samostatné vědecké práci v oblastech (i) moderních chemických senzorů, (ii) modelování, simulace a analýzy komplexních chemických procesů a (iii) moderních metod zpracování dat primárně z chemických, biochemických a biologických vzorků. Cílem je vybavit studenty pokročilými teoretickými znalostmi i praktickými dovednostmi a vychovat z nich samostatné vědecké osobnosti, schopné dále rozvíjet oblasti teoretického i aplikovaného výzkumu. Program navazuje na magisterský studijní program Senzorika a kybernetika v chemii a vhodně doplňuje nabídku ostatních doktorských programů na Fakultě chemicko-inženýrské. Program se svou náplní nepřekrývá s žádným programem na VŠCHT. Specifický rys studijního programu spočívá v tom, že navazuje na hluboké chemické znalosti studentů VŠCHT Praha a rozšiřuje je směrem k senzorové technice, sběru a zpracování dat z experimentu a k vytváření matematických modelů složitých průmyslových procesů.

Uplatnění

Absolvent je vzdělán multioborově a disponuje hlubokými znalostmi z různých odvětví měřicí a senzorové techniky, modelování chemických dějů, sběru a zpracování signálů. Má přehled v tématech spojených s: (i) konstrukcí a principy fungování senzorů i měřicích systémů a (ii) matematickými a statistickými metodami při zpracování signálů a obrazů. Je veden ke schopnosti pracovat samostatně i v týmu, formulace vědeckého problému, vytvoření koncepce jeho řešení a realizace výzkumu ve všech fázích tohoto procesu. Absolvent bude připraven navrhovat vlastní výzkumné či průmyslové projekty. Získá vědomosti a dovednosti, které mu umožní profesní adaptabilitu v konkrétních podmínkách v oblasti základního a aplikovaného výzkumu, v akademické sféře i v technologické praxi spojené zejména s chemickým a potravinářským průmyslem.

Detaily programu

Jazyk výuky český
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia prezenční , kombinovaná
Garant studia Martin Vrňata
Místo studia Praha
Kapacita 20 studentů
Kód akreditace (MŠMT kód) P0714D130001
VŠCHT kód D405
Počet vypsaných témat 12

Vypsané disertační práce pro rok 2022/23

Hybridní a adaptivní softwarové senzory pro pokročilé monitorování bioprocesů

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Pavel Hrnčiřík, Ph.D.

Anotace


Kvalita řízení biotechnologických výrobních procesů používaných ve farmacii a potravinářství je často limitována omezenou možností on-line měření hodnot klíčových procesních ukazatelů (např. koncentrace buněk, rychlost růstu, produkce, apod.). Jedním z možných řešení je použití softwarových senzorů pro průběžné odhadování hodnot klíčových procesních ukazatelů na základě on-line měřitelných procesních veličin. Práce je zaměřena na vývoj hybridních softwarových senzorů a datově řízených softwarových senzorů s dynamicky přepínanou strukturou, které budou schopny vyhodnocovat kvalitu svého odhadu v průběhu procesu odhadu a průběžně upravovat skladbu svých datových vstupů, tedy využívat pro každou jednotlivou fázi procesu jinou on-line měřenou veličinu nebo sadu proměnných.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Mikro-kybernetika a mikro-robotika v chemii

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace


Téma práce je zaměřené na vývoj a řízení tzv. mikrorobota a jejich formací. Projekt vychází ze spolupráce s Ústavem chemického inženýrsvní, kde se pohybem mikročástic dlouhodobě zabývají. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy obrazů z elektronového mikroskopu, (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro navádění, řízení a optimalizaci dráhy pohybu mikrorobotů a (iii) implementaci a verifikaci.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

NÁVRH: Redukce řádu modelu a optimalizace v chemickém inženýrství

Garantující pracoviště: Ústav matematiky
Školitel: Ing. Martin Isoz, Ph.D.

Anotace


V práci se zabýváme aplikací moderních metod redukce řádu modelu v chemickém inženýrství. Modely plného řádu vychází z metod výpočetní dynamiky tekutin. Data generovaná modely plného řádu jsou zpracovávaná a-posteriori metodami redukce řádu modelu jako je například vlastní ortogonální rozvoj (ang. proper orthogonal decomposition, POD) či jeho varianta s posuvem (ang. shifted POD, sPOD). Výsledný redukovaný model je připraven buď standardním způsobem, pomocí projekce, nebo s využitím metod strojového učení. Metodologie redukce řádu modelu vyvinutá v rámci dizertační práce bude využita v optimalizačních problémech relevantních pro chemicko-inženýrskou praxi.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav matematiky, VŠCHT Praha

Ochranné štíty autonomních systémů před elektromagnetickými interferencemi

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D.

Anotace


Prudký nástup autonomních systémů typu robotických pomocníků, dronů či samořiditelných vozidel sebou nevyhnutelně přinesl nárůst využití zařízení pro určování polohy, jako jsou například mikrovlnné senzory, či pokročilá lidarová, radarová či rádiová technika. Díky tomu také narůstá pravděpodobnost existence nežádoucích interferencí tohoto elektromagnetického vlnění s integrovanými obvody autonomního zařízení, což může ve svém důsledku vést ke zvýšené pravděpodobnosti výskytu nebezpečných jevů, včetně havárií a ztrát na lidských životech. Cílem této práce je proto vyvinout nové materiály pro útlum elektromagnetických interferencí a aplikovat je jako ochranné štíty v provozní oblasti elektromagnetického spektra stávajících systémů pro určování polohy. Práce bude zaměřena na vyhledání, syntézu a charakterizaci vhodných elektrických a magnetických materiálů a jejich nanostrukturovaných analogů a následný design, výroba a testování nových lehkých a flexibilních ochranných štítů. Součástí práce také bude modelování a vyhodnocování stínící účinnosti ochranných štítů v simulovaných i reálných podmínkách provozu autonomních systémů.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Optimalizace modelů neuronových sítí pro zpracování vícedimenzionálních dat v chemii

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: RNDr. Mgr. Pavel Cejnar, Ph.D.

Anotace


Téma práce je zaměřené na zpracování, rekonstrukci a analýzu vícerozměrného signálu s výraznou rušivou složkou. Analýza směsných chemických vzorků pomocí metod hmotnostní spektrometrie, kapilární elektroforézy apod. produkuje velký objem dat s hodnotami ovlivněnými mnoha nežádoucími fyzikálními faktory. Cílem práce je zaměřit se na vhodné modely neuronových sítí, jejich porovnání a optimalizaci s důrazem na odfiltrování nežádoucích složek, rekonstrukci optimálního signálu či přímou extrakci hodnot. Projekt vychází ze spolupráce s Ústavem biochemie a mikrobiologie s bohatými zkušenostmi při analýze proteinů pomocí hmotnostní spektrometrie. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod filtrace, registrace a zpracování signálu. (ii) studium modelů neuronových sítí a jejich porovnání. (ii) optimalizaci zvolených modelů pro potlačení či úplnou eliminaci nežádoucích složek signálu. (iii) implementaci vhodného work-flow a jeho verifikaci.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Pokročilá analýza signálu v chemii

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: RNDr. Mgr. Pavel Cejnar, Ph.D.

Anotace


Téma práce je zaměřené na analýzu vícerozměrného signálu především z hmotnostní spektrometrie. Výstup z experimentů může být zatížen mnoha faktory, které často ústí ve variabilní hodnoty signálu pro různá opakování. Cílem práce je porovnat současně metody pro zpracování výstupního signálu (preprocessing, registrace, následná statistická analýza) s důrazem na co nejvyšší odfiltrování variability z technických opakování. Projekt vychází z dlouhodobé spolupráce s Ústavem biochemie a mikrobiologie s bohatými zkušenostmi při analýze proteinů pomocí hmotnostní spektrometrie. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod filtrace, registrace a zpracování signálu. (ii) porovnání současně používaných vícedimenzionálních statistických modelů při zpracování dat. (ii) optimalizaci zvolených modelů pro potlačení či úplnou eliminaci nežádoucích složek signálu. (iii) implementaci vhodného work-flow a jeho verifikaci.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Příprava ekologicky nezávadných kompozitů pro stínění elektromagnetických interferencí

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.

Anotace


Projekt se zabývá návrhem a vývojem ekologicky nezávadných kompozitů ve formě flexibilních, samonosných filmů pro stínění elektromagnetických interferencí (EMI). Kompozity budou připraveny z obnovitelných zdrojů a účinných receptorů EMI (např. supramolekulárních vodivých polymerů, uhlíkových nanotrubek, grafenu, atd.). Budou navrženy nové přístupy ke kompatibilizaci matrice/receptoru. Kromě toho budou studovány základní aspekty chování kompozitů tak, aby bylo možné porozumět interakcím mezi fázemi kompozitů a vztahy mezi jejich strukturou a vlastnostmi. Kompozity a jejich dílčí materiály budou testovány pomocí stejnosměrného a střídavého elektrického signálu s cílem odhalit zákonitosti, které vedou k jejich výsledné stínící účinnosti. Nakonec bude studován synergický účinek obou receptorů vedoucí k nastavitelné účinnosti stínění EMI absorpcí nebo odrazem ve frekvenčním rozsahu 0,1 - 18 GHz.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Senzorová pole taktilních senzorů teploty a tlaku

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D.

Anotace


Taktilní senzory teploty či tlaku jsou zařízení použitá v robotice při vyhodnocování interakce robota s jinými objekty. Jedná se například o manipulaci s objektem, měření prokluzu uchopeného objektu, zjišťování souřadnic polohy objektu či měření velikosti síly působící na objekt. Krajním případem jsou složité taktilní systémy, jejichž účelem je simulace a nahrazování lidského hmatu. Senzory, které se pro uvedené účely používají, musí být dostatečně miniaturní, citlivé na malé změny tlaku, musí mít příznivé dynamické vlastnosti a časovou i operační stálost parametrů. Vzhledem k očekávané vysoké hustotě taktilních senzorů zapojených i v jednoduchých aplikacích, musí existovat možnost jejich provozu ve formě senzorových polí a zpracování dat pomocí pokročilých matematicko-statistických algoritmů. V neposlední řadě musí být náklady na jejich výrobu přiměřené, aby bylo možné je snadno nahrazovat v případě opotřebení. Cílem této práce je proto vyvinout nové typy taktilních senzorů teploty a tlaku na bázi moderních nanomateriálů, které bude možné používat v experimentech s měřením časově a prostorově rozložené síly působící na matici senzorů. Součástí práce bude příprava, charakterizace a zpracování termoeletrických a piezorezistivních materiálů na bázi organických nanostrukturovaných polovodičů a uhlíkových nanostruktur. Testování těchto látek bude mimo jiné zahrnovat strukturní, chemickou a mechanickou analýzu a měření elektrických vlastností ve stejnosměrném i střídavém elektrickém poli. Vybrané materiály pak budou zpracovány do formy citlivých senzorů. Součástí této práce bude také návrh senzorových polí a dále jejich testování a zpracování signálu pomocí pokročilých algoritmů.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Využití pokročilých metod zpracování signálů při návrhu virtuálního velínu

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace


Téma práce je zaměřené na vývoj a realizaci tzv. virtuálního velínu vybraného reálného technologického procesu. Projekt je založen na analýze vybraných biomedicínských dat, 3D modelování a virtuální realitě v inženýrství. Práce předpokládá (i) studium pokročilých metod analýzy biomedicínských signálů a 3D modelování, včetně analýzy gest (ii) návrh konkrétních metod a algoritmů pro virtualizaci a řízení procesu (iii) implementaci a verifikaci.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Vývoj moderních štítů elektromagnetického záření jako pasivní ochrany informací před odposloucháváním

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Dušan Kopecký, Ph.D.

Anotace


Rozšiřování moderní elektroniky, integrovaných obvodů, mikroprocesorů a obecně komunikační a výpočetní techniky s sebou přináší i vysoké riziko vyzrazení kritických informací o infrastruktuře, ve kterých jsou tyto prvky využívány. V krajním případě může dojít i k úniku či převzetí administrátorských oprávnění, což může být zneužito k digitálnímu vandalismu, vyzrazení důležitých informací či útokům na infrastrukturu samotnou. Jednou z velice efektivních a obtížně odhalitelných metod těchto útoků je i vzdálené odposlouchávání informací, jež jsou emanovány z elektronických zařízení ve formě elektrického či magnetického pole. S rozvojem levné rádiové techniky a v důsledků snadno dostupných knihoven a algoritmů pro zpracování signálu již nemusí být podobný útok pouze doménou bohatých, státy sponzorovaných, organizací, ale postupně může být osvojován běžnou hackerskou komunitou a zneužíván ke kriminálním účelům. Cílem této práce je tedy prozkoumat možnosti a vyvinout a otestovat lehké a flexibilní ochranné štíty na bázi moderních nanomateriálů, které budou sloužit jako účinná pasivní ochrana elektronických zařízení před vzdáleným odposloucháváním informací. Za tímto účelem budou připraveny nové kompozitní materiály na bázi elektricky vodivých nanočástic s magnetickými vlastnostmi. Budou studovány možnosti jejich kompatibilizace s nosičem, chemická struktura a morfologie, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti a metody a možnosti jejich zpracování do požadovaného tvaru a formy vhodné k využití v miniaturní elektronice. Součástí experimentů bude i testování pasivních štítů v simulovaných i reálných podmínkách a vyhodnocování jejich schopnosti tlumit elektromagnetické vlnění vyzařované elektronickými zařízeními.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Význam topologických indexů pro určování podobnosti molekul

Garantující pracoviště: Ústav počítačové a řídicí techniky
Školitel: doc. Ing. Jan Mareš, Ph.D.

Anotace


Molekulové deskriptory umožňují matematicky popsat molekuly, což je uplatňováno v mnoha oborech, kde je třeba hledat nové látky se specifickými vlastnostmi či predikovat ne-známé vlastnosti látek. Důležitým typem molekulových deskriptorů jsou tzv. topologické indexy, které charakterizují danou molekulu podle její velikosti, míry větvení a celkového tvaru. Práce předpokládá (i) studium různých typů molekulových deskriptorů, zejména topologických indexů (ii) studium korelací konkrétních topologických indexů s vlastnostmi molekul (iii) porovnání algoritmické složitosti pro výpočet konkrétních topologických indexů (iv) implementace vybraných algoritmů pro výpočet konkrétních topologických indexů.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav počítačové a řídicí techniky, VŠCHT Praha

Zpracování signálů chemických senzorů pomocí algoritmů umělé inteligence

Garantující pracoviště: Ústav fyziky a měřicí techniky
Školitel: prof. Dr. Ing. Martin Vrňata

Anotace


Jednou z možností jak zlepšit selektivitu a detekční vlastnosti moderních chemických senzorů je využití algoritmů umělé inteligence. Tématem práce je na základě rešerše a vlastních nápadů navrhnout, připravit a testovat nové přístupy pro zpracování a těžení dat z multi komponentních zdrojů jako je například GC/IMS spektrometr, senzory a senzorová pole s odezvou ve vizuálním, infračerveném a radiofrekvenčním poli elektromagnetického spektra. Při řešení práce se předpokládá využití hardwarové akcelerace zpracování dat a softwarově definovaného radia.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav fyziky a měřicí techniky, VŠCHT Praha
Aktualizováno: 15.2.2022 17:28, Autor: Jan Kříž

VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum

VŠCHT Praha na sociálních sítích
zobrazit plnou verzi