Articles (NTIS)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Reducing high-risk glucose forecasting errors by evolving interpretable models for Type 1 diabetes(Elsevier, 2023) Della Cioppa, Antonio; De Falco, Ivanoe; Koutný, Tomáš; Scafuri, Umberto; Úbl, Martin; Tarantino, ErnestoDiabetes mellitus je metabolické onemocnění zahrnující vysoké hladiny glukózy v krvi, které může vést k vážným zdravotním následkům. Pro diabetické pacienty je tedy predikce budoucích hladin glukózy zásadní při léčbě onemocnění. Většina prognostických přístupů v literatuře hodnotí účinnost glukózových prediktorů pouze pomocí numerických metrik. Tyto přístupy jsou omezené, protože rovnoměrně ošetřují všechny chyby bez ohledu na jejich odlišný klinický dopad, který by mohl zahrnovat letální účinky v nebezpečných situacích, jako je hypo- nebo hyperglykémie. Aby se toto omezení překonalo, cílem tohoto dokumentu je navrhnout modely pro snížení rizikových chyb předpovědi glukózy u pacientů s diabetem 1. typu. Pro tento účel využíváme algoritmus gramatické evoluce, abychom vyvolali personalizované a interpretovatelné modely předpovědi glukózy hodnocené pomocí nové, složené metriky, aby byly splněny klinické i numerické požadavky na odhadované předpovědi. K posouzení účinnosti navrhovaného přístupu byl přijat soubor reálných dat široce používaný v literatuře, sestávající z údajů od několika pacientů trpících diabetem 1. typu. Experimentální zjištění ukazují, že indukované modely jsou interpretovatelné a schopné zajistit předpovědi s dobrým kompromisem mezi lékařskou kvalitou a numerickou přesností a s pozoruhodným výkonem při snižování vysoce rizikových chyb předpovědi glukózy. Kromě toho je jejich výkon lepší nebo srovnatelný s výkonem jiných nejmodernějších metod.
Item Understanding ion and atom fluxes during HiPIMS deposition of NbCx films from a compound target(AVS Science and Technology, 2023) Farahani, Mina; Kozák, Tomáš; Pajdarová, Andrea Dagmar; Bahr, Ahmed; Riedl, Helmut; Zeman, PetrK pochopení transportních procesů iontů a atomů ve vysokovýkonových pulzních magnetronových výbojích, které vedou ke změnám stechiometrie vrstev NbC během jejich depozice ze stechiometrického terče NbC při různých opakovacích frekvencích a pracovních cyklech, byla použita kombinace časově průměrované hmotnostní spektroskopie (MS), časově průměrované optické emisní spektroskopie (OES) a modelování procesů v plazmatu. Hmotnostní spektrometrie ukázala, že toky iontů prvků terče na substrát rostou s rostoucí hustotou výkonu v pulzu v důsledku rostoucí elektronové koncentrace, a tedy i pravděpodobnosti ionizace nárazem elektronů. Vzhledem k vyšší ionizační energii a mnohem nižšímu ionizačnímu průřezu C (ve srovnání s Nb) bylo zjištěno, že příspěvek iontů C k depozičnímu toku je prakticky zanedbatelný. Kromě toho OES sledovala koncentrace iontů a atomů v různých vzdálenostech od terče. Analýza OES odhalila, že koncentrace atomů klesají s rostoucí hustotou výkonu v pulzu. Naproti tomu koncentrace iontů vykazovaly nárůst, což je v souladu se zjištěními MS. Na základě údajů z MS, OES a modelování jsme byli schopni odhadnout toky atomů na substrát. Naše pozorování prokázala změnu složení toku materiálu na substrát s rostoucí hustotou výkonu v pulzu, což odpovídá změnám ve složení vrstev. Dále diskutujeme roli vnitřních procesů v plazmatu, které jsou za tuto změnu zodpovědné.
Item Magnetic ground state of holmium nitride(Elsevier, 2023) Matas, Martin; Houška, JiříMononitridy vzácných zemin, jako je HoN, vykazují širokou škálu užitečných vlastností vedoucích k potenciálním aplikacím jako magnetické polovodiče, spintronické polokovy nebo magnetokalorická chladiva v systémech zkapalňování vodíku. Ab-initio výpočty jejich elektronových struktur a souvisejících vlastností by měly správně reprodukovat jejich magnetický moment. V článku nejprve identifikujeme neobvykle vysoký počet neobsazených elektronových stavů, který zaručuje, že identifikované energetické minimum je globální. Následně představujeme výpočetní postup, který umožňuje, aby experimentálně relevantní magnetizace vedla na energetické minimum, s důrazem na preferované rozložení spinů ve výjimečně velké simulační buňce. Nakonec zkoumáme závislost vybraných charakteristik HoN na velikosti buňky a na magnetizaci. Výsledky poskytují teoretický pohled na spinovou strukturu nitridů vzácných zemin a umožňují použití správné metodologie podobných výpočtů vlastností silně korelovaných materiálů.Item On applications of brain-computer interface(Czech Technical University in Prague, 2022) Mouček, Roman; Vařeka, Lukáš; Brůha, Petr; Šnejdar, PavelAplikace rozhraní mozek-počítač (BCI) implementují přímou komunikační cestu mezi mozkem a počítačem. Tento článek se zabývá základy BCI systémů a zkušenostmi neuroinformatického týmu s návrhem a implementací různých BCI aplikací. Jejich výhody, nevýhody a vhodnost jsou diskutovány v mnoha souvislostech.Item Brain data and driver's attention during simulated drive(Czech Technical University in Prague, 2022) Mouček, Roman; Brůha, Petr; Šnejdar, PavelPozornost řidičů je vážným problémem a jedním z kritických faktorů bezpečnosti silničního provozu. Otázkou je, zda lze elektrickou aktivitu lidského mozku správně změřit/shromáždit a využít ke sledování a interpretaci pozornosti řidiče během simulované jízdy. Tento článek shrnuje čtyři experimenty, které byly navrženy, provedeny a vyhodnoceny v neuroinformatické laboratoři Západočeské univerzity v Plzni. Byla organizována simulovaná jízda za různých podmínek na autotrenažéru a sběr elektrofyziologických dat (především elektroencefalografických) od účastníků/řidičů. Výsledky zahrnují zkušenosti s návrhem experimentů a vhodnost metod založených na sběru a interpretaci elektroencefalografických dat pro detekci pozornosti řidiče.Item Validation of space-wise GOCE gravitational gradient grids using the spectral combination method and GNSS/levelling data(Springer Science and Business Media, 2023) Pitoňák, Martin; Šprlák, Michal; Ophaug, Vegard; Omang, Ove; Novák, PavelVypuštění družicových misí zaměřených na tíhové pole Země na začátku nového tisíciletí vedlo ke zlepšení přesnosti globálních modelů zemského gravitačního pole (GGM). Jednou z těchto misí byla i Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE), vypuštěná v roce 2009. Jako první mise Earth Explorer od Evropské vesmírné agentury nesl satelit nový přístroj, 3-D gradiometr, který umožňoval měřit druhý směrové derivace gravitačního potenciálu (gravitační gradienty) s jednotnou kvalitou a téměř globálním pokrytím. Hlavním cílem mise bylo určit statické gravitační pole Země s ambiciózní přesností 1-2 cm, pokud jde o výšky geoidu a 1 mGal, pokud jde o tíhové anomálie, pro prostorové rozlišení 100 km (poloviční vlnová délka na rovníku). Více než tři roky vynikajících měření vyústily ve tři úrovně datových produktů (Úroveň 0, Úroveň 1b a Úroveň 2), šest vydání GGM a několik globálních gridů gravitačních gradientů. Gridy, které představují krok mezi gravitačními gradienty měřenými přímo na oběžné dráze GOCE a gradienty reprezentovanými GGM, našly své využití především v geofyzikálních aplikacích. V tomto příspěvku ověřujeme oficiální produkt úrovně 2 GRD_SPW_2 pomocí výškových anomálií ve dvou testovacích oblastech ve střední a severní Evropě (Česko/Slovensko a Norsko). Pro validaci gridů gravitačních gradientů je použit matematický model založený na spektrálním váhování metodou nejmenších čtverců s odpovídajícími odhadovanými spektrálními váhami. Tento model prodlužuje gravitační gradienty ze střední orbitální výšky GOCE dolů na nepravidelný zemský povrch (nikoli na kouli) a transformuje je na výškové anomálie v jednom výpočetním kroku. Analytické chyby prodlužování tohoto modelu jsou odhadnuty pomocí syntetického testu. Před porovnáním výškových anomálií odhadnutých z gravitačních gradientů s jejich referenčními hodnotami odvozenými z GNSS/nivelačních bodů na dvou testovacích oblastech jsou gravitační gradienty a referenční data korigovány pro všechny systematické efekty, jako je konverze slapových systému. Navíc je vysokofrekvenční část gravitačního signálu odhadnuta a odečtena od referenčních dat, protože je zeslabena v gravitačních gradientech měřených GOCE. Relativní zlepšení mezi gridmi verze 6 a verze 2 dosahuje 48 % z hlediska výškových anomálií v ČR/SR. Relativní zlepšení v Norsku je ještě výraznější a dosahuje 55 %. Verze 6 oficiálního produktu úrovně 2 GRD_SPW_2 má absolutní přesnost 8,7 cm nad ČR/Slovenskem a 9,3 cm nad Norskem.Item Hybrid steel–composite cross-arm for distribution power lines(Elsevier, 2023) Zemčík, Hana; Kroupa, Tomáš; Vaňková, Tereza; Zemčík, Robert; Pihera, Josef; Prosr, Pavel; Kadlec, Petr; Šroubová, Lenka; Müllerová, Eva; Martínek, Petr; Pavlica, Richard; Komárek, Josef; Friedl, Jan; Polanský, RadekItem Bifurcations in Nagumo Equations on Graphs and Fiedler Vectors(Springer, 2023) Stehlík, Petr; Švígler, Vladimír; Volek, JonášReakčně-difuzní rovnice slouží jako základní model pro mnohé dynamické jevy jako např. vznik vzorků a cestujících vln. Prostorově diskrétní analogie Nagumovy rovnice na mřížkách a grafech poskytují náhledy na to, jak jsou tyto jevy ovlivněny diskrétní a spojitou prostorovou strukturou. Na příklad, Nagumova rovnice na grafech představuje vícedimenzionální problém, který má exponenciální počet stacionárních řešení v případě, kdy reakce dominuje nad difuzí. Naopak, pro dostatečně silnou difuzi, existují pouze tři konstantní řešení. Ukazujeme jak je vznik prostorově heterogenních řešení úze spojen s druhým vlastním číslem Laplaceovy matice grafu, tzv. algebraickou konektivita. Pro grafy s jednoduchou algebraickou konektivitou je typ bifurkace těchto řešení určen vlastnostmi druhého vlastního vektoru, tzv. Fiedlerova vektoru.Item Source-sink dynamics on networks: Persistence and extinction(Academic Press, 2023) Stehlík, Petr; Švígler, Vladimír; Volek, JonášDynamika populací s logistickým růstem vede ke globální persistenci na obecných sítích, zatímco bistabilní dynamika je vždy spojena s lokálním vymíráním. V tomto článku studujeme reakčně-difuzní model na sítích s kombinací jak logistických tak bistabilních reakcí. Analyzujeme dynamický systém na sítích s pravděpodobnostmi přežití migrace a odvozujeme podmínky pro silnou persistenci a lokální extinkci. Ukazujeme, jak závisí persistence a extinkce malých populací na síle difuze, pravděpodobnosti přežití migrace, struktuře sítě a součtu a rozložení intenzit růstu.Item Detailed pathway for a fast low-temperature synthesis of strongly thermochromic W-doped VO2 films with a low transition temperature(IOP Publishing, 2023) Vlček, Jaroslav; Kaufman, Michal; Pajdarová, Andrea Dagmar; Haviar, Stanislav; Čerstvý, Radomír; Houška, Jiří; Farahani, MinaUvádíme výbojové charakteristiky a populace vybraných atomárních neutrálních (V, O a Ar) a ionizovaných (V+, V2+, O+ a Ar+) částic ve výboji během nízkoteplotního (350 °C) nanášení W-dopovaných VOx vrstev na 170 nm tlustou Y-stabilizovanou vrstvu ZrO2 na 1 mm tlustém konvenčním sodnovápenatém skle. Depozice byly provedeny pomocí reaktivního magnetronového naprašování s hlubokými oscilacemi a pulzním řízením toku O2 se vstřikováním O2 směrem k substrátu do plazmatu s vysokou hustotou před naprašovacím terčem V-W. Předem zvolené kritické hodnoty parciálního tlaku kyslíku se pohybovaly v rozmezí 82 mPa až 92 mPa. Optická emisní spektroskopie prokázala relativně vysokou hustotu atomů O před substrátem, která je důležitá pro výrobu W-dopovaných VO2 vrstev. Bylo zjištěno, že nastavení množství O2 ve směsi plynů určuje nejen prvkové a fázové složení vrstev a rychlost jejich depozice, ale také krystalinitu termochromické fáze VO2 v nich. Krystalické W-dopované VO2 vrstvy s nízkou teplotou přechodu 28 °C vykazovaly vysokou modulaci propustnosti sluneční energie 8,9 %. Výsledky jsou důležité pro další zdokonalení této nové škálovatelné techniky naprašování pro rychlou (53 nm/min při vzdálenosti terč-substrát 100 mm v této práci) nízkoteplotní syntézu vysoce výkonných odolných termochromických vícevrstvých povlaků na bázi VO2 určených pro aplikace v oblasti chytrých oken.Item A sequential global programming approach for two-scale optimization of homogenized multiphysics problems with application to Biot porous media(Springer, 2023) Vu, Bich Ngoc; Lukeš, Vladimír; Stingl, Michael; Rohan, EduardItem High-defined and size-selective deposition of nanoparticles by their manipulation in an electrostatic field(Elsevier, 2023) Čurda, Pavel; Kaftan, David; Kozák, Tomáš; Kumar, Sanjay; Sezemský, Petr; Straňák, VítězslavTato studie kombinuje numerickou simulaci s experimentálním výzkumem nanostrukturovaných povrchů na vysoké úrovni vytvořených z kovových nanočástic (NP). Konečným cílem tohoto výzkumu je připravit vysoce designované izotropní povrchy s vysokou čistotou, definovanou velikostí, homogenním pokrytím povrchu a vysokou rychlostí depozice, tj. vlastnosti oceňované např. v precizním nanoinženýrství mikrosenzorů a/nebo nanoelektroniky apod. Přístup je založen na manipulaci s elektricky nabitými nanočásticemi, produkovanými zdrojem klastrů s agregací v plynné fázi (GAS), v elektrostatickém poli tvořeném dvěma paralelními elektrodami umístěnými u výstupního otvoru GAS. Model umožňuje předpovídat rozložení a vlastnosti NP napříč rovinou (x, y) substrátu jako funkci elektrického potenciálu superponovaného nabitými NP v objemu a vnějšího elektrického pole. Byla zjištěna dobrá kvalitativní shoda mezi modelem a vlastnostmi NP deponovaných pomocí GAS na Si substrát (deponovaný povrch byl analyzován zobrazením pomocí mikroskopie atomárních sil (AFM)), což ukazuje elektrostatickou manipulaci se svazkem nabitých NP jako slibný nástroj pro depozici vysoce přizpůsobených nanostruktur.Item Towards G1-Continuous Multi-Strip Path-Planning for 5-Axis Flank CNC Machining of Free-Form Surfaces Using Conical Cutting Tools(Elsevier, 2023) Rajain, Kanika; Bizzarri, Michal; Lávička, Miroslav; Kosinka, Jiří; Bartoň, MichaelItem Homogenization of the acoustic transmission on periodically perforated plates interacting with potential mean flow(Elsevier, 2024) Rohan, Eduard; Lukeš, VladimírItem A multi-timescale model predicts the spherical-to-cubic morphology crossover of magnetron-sputtered niobium nanoparticles(Elsevier, 2023) Pleskunov, Pavel; Košutová, Tereza; Protsak, Mariia; Tosca, Marco; Biliak, Kateryna; Nikitin, Daniil; Krtouš, Zdeněk; Hanuš, Jan; Houška, Jiří; Cieslar, Miroslav; Ali-Ogly, Suren; Kuš, Peter; Kylián, Ondřej; Choukourov, AndreiMagnetronové naprašování umožňuje syntézu nanočástic (NP) s řízenými charakteristikami bez použití roztoků a bez produkce odpadů. V článku popisujeme syntézu nanočástic Nb kulového (průměr 32 nm) a kubického (hrana 19 nm) tvaru v závislosti na tlaku, včetně jejich detailní strukturní charakterizace. Předchozí analytický model růstu a termalizace nanočástic byl modifikován, tak aby zahrnul bombardováni ionty a neideální ulpívání atomů na povrchu v plazmatickém prostředí. Model je dále podpořen multiškálovými simulacemi založenými na molekulární dynamice, které růst nanočástic detailně objasňují a vysvětlují rozdíly v jejich morfologii.Item Travelling wave solutions of the beam equation with jumping nonlinearity(Academic Press, 2023) Holubová, Gabriela; Levá, HanaItem New actuation planning method for the analysis and design of active tensegrity structures(Elsevier, 2023) Hrabačka, Martin; Bulín, Radek; Hajžman, MichalItem The Weisfeiler-Leman Dimension of Distance-Hereditary Graphs(Springer, 2023) Gavrilyuk, Alexander; Nedela, Roman; Ponomarenko, IliaGraf nazýváme distančně dědičný když v libovolném souvislém indukovaném podgrafe je vzdálenost dvou vrcholů rovnaká jako v původním grafu. V článku dokážeme, že WL-dimenze distnčně dědičných grafů je dva.Item On S-packing Colourings of Distance Graph D(1,t) and D(1,2,t)(Elsevier, 2023) Holub, Přemysl; Hofman, JakubPro neklesající posloupnost přirozených čísel S=(s_1, s_2, ...), S-pakovací chromatické číslo x_S(G) grafu G je nejmenší číslo k takové, že množinu vrcholů grafu G lze rozložit na množiny X_i \in {1,2, ... k}, kde vrcholy v X_i jsou navzájem ve vzdálenosti vetší než s_i. Nekonečným distančním grafem s distanční množinou D míníme graf s vrcholovou množinou Z, v němž dva vrcholy i, j jsou sousední kdykoli |i - j| \in D. V tomto článku zkoumáme S-pakovací chromatické číslo nekonečných distančních grafů s distanční množinou D = {1, t}, t > 2, a D = {1, 2, t}, t > 3, pro sekvence S obsahující všechny prvky z {1, 2}.Item Energy-conserving interface dynamics with asynchronous direct time integration employing arbitrary time steps(Elsevier, 2023) Dvořák, Radim; Kolman, Radek; Mračko, Michal; Kopačka, Ján; Fíla, Tomáš; Jiroušek, Ondřej; Falta, Jan; Neuhäuserová, Michaela; Rada, Václav; Adámek, Vítězslav; Gonzáles, José A.
