Národní úložiště šedé literatury

Polymerní metamateriály s pokročilými mechanickými vlastnostmi
Štaffová, Martina; Lehocký,, Marian; Kotoul, Michal; Jančář, Josef
2024 - English Práce se zabývá 3D tištěnými polymerními auxetickými strukturami s důrazem na jejich mechanické vlastnosti. Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména poměru schopnosti absorpce energie k hmotnosti při tlakovém zatížení, byly použity různé návrhy auxetických re-entrantních struktur. Struktury byly vytištěny pomocí stereolitografické 3D tiskárny. Byl vyvinut a systematicky demonstrován nový nástroj pro komplexní charakterizaci 3D tištěných těles s využitím komerční fotopolymerizační pryskyřice s volnými radikály. Metoda se opírá o statický a oscilační mechanický test kombinující měření teploty průhybu při zatížení (HDT) s dynamickou mechanickou analýzou (DMA) v jediném testu pro rychlou a spolehlivou charakterizaci parametrů určujících chování fotopolymeru při vytvrzování. Byly zkoumány podmínky tisku a doba vytvrzení, aby byl objasněn jejich vliv na vnitřní napětí v 3D tištěných tělesech. Auxetické struktury byly vytištěny pomocí flexibilní a tuhé pryskyřice a byl zkoumán vliv poréznosti, velikosti buněk a strukturálních gradientů na mechanické vlastnosti. Výsledky byly vyhodnoceny z konstrukčního a materiálového hlediska pro fotopryskyřice nad a pod Tg. Nejlepší účinnost absorbování energie byla zjištěna u biaxiálně orientované struktury s nejvyšší lokální porozitou umístěnou ve středu. Prezentovaná data přispívají k základnímu pochopení účinků designu buněk na deformační odezvu auxetických struktur a mohou pomoct při návrhu nových struktur s lepšími mechanickými vlastnostmi. Výsledky zároveň demonstrují všestrannost 3D tisku při realizaci komplexních, přírodou inspirovaných struktur. Thesis deals with 3D printed polymeric auxetic structures with an emphasis on their mechanical performance. Different designs of auxetic re-entrant cell architectures were used to enhance mechanical properties, especially the energy-absorption-to-weight ratio under compressive loading. The lattice structures were 3D printed by vat photopolymerization masked-stereolithography technique. A novel tool for the complex characterization of 3D printed bodies was developed and systematically demonstrated employing a commercial free-radical photopolymerization resin. The method relies on superimposed static and oscillatory mechanical test combining the heat deflection temperature (HDT) measurement with the dynamic mechanical analysis (DMA) in a single test for fast and reliable characterization of parameters determining the curing behavior of the photopolymer. The influence of printing conditions and post-curing time was investigated to elucidate their effects on residual stresses in 3D-printed cellular bodies. The auxetic architectures were printed using flexible and stiff resins, and the effect of porosity, cell size, and structural gradients was investigated. The results were evaluated from a structural and material point of view, comparing materials above and below Tg. The best energy-absorbing performance was found in a biaxially graded structure with a center-wise location of the highest local porosity. The presented data contribute to a fundamental understanding of the effects of lattice architecture on the deformation response of auxetic structures and identifies routes for structurally tuning the auxetic structures mechanical performance. In addition, the results demonstrate the versatility offered by additive manufacturing techniques in physically realizing complex nature inspired structural architectures. Keywords: 3D printing; masked stereolithography; post processing; DMA; re-entrant auxetic structures; Poisson’s ratio; gradient; specific energy absorption; porosity; 3D tisk; stereolitografie; DMA; vytvrzení; re-entrantní auxetická struktura; Poissonův poměr; gradient; specifická absorpční energie; porozita Available in a digital repository NRGL Polymerní metamateriály s pokročilými mechanickými vlastnostmi

Práce se zabývá 3D tištěnými polymerními auxetickými strukturami s důrazem na jejich mechanické vlastnosti. Pro zlepšení mechanických vlastností, zejména poměru schopnosti absorpce energie k hmotnosti ...

Štaffová, Martina; Lehocký,, Marian; Kotoul, Michal; Jančář, Josef
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Světelný design v architektuře
Machát, Jan; Petelen, Ivan; Dulenčín, Juraj; Odvárka, Antonín
2024 - Czech Disertační práce se zaměřuje na rozvoj a pochopení světelného designu v kontextu architektury. Hlavními cíli této práce jsou: • Rozšíření teoretických znalostí o světelném designu v architektuře, včetně jeho účelu, způsobu vnímání a specifických technik. • Vývoj a testování inovativního přístupu k simulaci osvětlení budov, konkrétně využitím videoprojekce na fasády, jako alternativa k tradičním, náročným metodám. • Poskytnutí praktických doporučení pro aplikaci světelného designu v praxi. Práce popisuje výzvy spojené s tradičními metodami osvětlení fasád a představuje inovativní alternativu v podobě videoprojekce. Tento přístup nabízí flexibilitu v testování různých scénářů osvětlení, snadnější změny v designu a efektivní výběr optimálního osvětlení pro konkrétní budovu. Praktická část byla zahájena výběrem vhodného objektu, historické budovy A Fakulty stavební VUT v Brně, na základě pečlivě stanovených kritérií. Následovaly testy simulace v počítačovém prostředí a testy na zmenšeném modelu budovy, vytvořeném pomocí 3D tisku, před samotným testem na reálné budově. Teoretická část práce zahrnovala studium odborné literatury, účast na konferencích a workshopech, studijní stáž ve Stockholmu a praktickou práci se světlem. Tyto zkušenosti posloužily jako základ pro potenciální výukový předmět "Světlo v architektuře", který by mohl být začleněn do výuky architektonického studia. Celkově tato disertační práce přispívá k posílení teoretického i praktického porozumění světelného designu v architektuře a nabízí inovativní metody a postupy pro její aplikaci. This dissertation focuses on the development and understanding of lighting design in the context of architecture. The main objectives of this thesis are: • To expand the theoretical knowledge of lighting design in architecture, including its purpose, perception and specific techniques. • Developing and testing an innovative approach to simulating lighting in buildings, specifically by using video projection on facades as an alternative to traditional, challenging methods. • Providing practical recommendations for the application of lighting design in practice. The thesis describes the challenges associated with traditional methods of façade lighting and presents an innovative alternative in the form of video projection. This approach offers flexibility in testing different lighting scenarios, facilitating design changes and efficiently selecting the optimum lighting for a particular building. The practical part started with the selection of a suitable building, the historic Building A of the Faculty of Civil Engineering of Brno University of Technology, based on carefully defined criteria. This was followed by simulation tests in a computer environment and tests on a scale model of the building, created using 3D printing, before the actual test on the real building. The theoretical part of the work included studying literature, participation in conferences and workshops, a study internship in Stockholm and practical work with light. These experiences served as a basis for a potential teaching course "Light in Architecture" that could be incorporated into the architectural studio curriculum. Overall, this dissertation contributes to strengthening the theoretical and practical understanding of light design in architecture and offers innovative methods and practices for its application. Keywords: Světelný design; Simulace architektonického osvětlení; Videoprojekce; Videomapping; Fasády budov; Osvětlení v architektuře; 3D Simulace osvětlení; Lighting design; Architectural lighting simulation; Video projection; Video mapping; Building facades; Lighting in architecture; 3D lighting simulation Available in a digital repository NRGL Světelný design v architektuře

Disertační práce se zaměřuje na rozvoj a pochopení světelného designu v kontextu architektury. Hlavními cíli této práce jsou: • Rozšíření teoretických znalostí o světelném designu v architektuře, ...

Machát, Jan; Petelen, Ivan; Dulenčín, Juraj; Odvárka, Antonín
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Nové materiály pro snímání a biosenzování
Jyoti, Jyoti; Mayorga, Paula; Cho, Nam-joon; Pumera, Martin
2024 - English Materiály na bázi 2D použité ve 3D tištěných elektrodách a nano/mikromotorech se staly špičkovými technologiemi. Získaly širokou pozornost díky svým výjimečným charakteristikám, které je předurčují pro použití v senzorových a biosenzorových aplikacích. Výzkum nabízí cenné vhledy prostřednictvím systematického výzkumu za účelem podpory pokroku v senzorových technologiích. 3D tištěné elektrody z nanouhlíku eliminují potřebu konvenčních elektrod tím, že poskytují výhody jako snadnou výrobu, rychlou produkci, vynikající přesnost a přizpůsobení tvarů v závislosti na našich požadavcích. V důsledku toho zjištění této práce zdůrazňují univerzálnost 3D tištěných elektrod z nanouhlíku v aplikacích, které zahrnují fenoly, pesticidy a biosensing, zejména detekci DNA. Dále jsme zkoumali aktivní kvantové materiály na bázi mikromotorů pro detekci DNA, stejně jako aplikace pro bezpečnost potravin. Tato technologie příští generace kombinuje atraktivní vlastnosti kvantových materiálů spolu s jejich autonomní pohyblivostí jako mikromotory, což detekci urychluje a nabízí cenově dostupné platformy pro senzoriku a bioanalýzu. Řešením výzev souvisejících s využitím analytu, zejména těch s rychlou akcí a toxicitou, práce zkoumá pokročilé metody detekce, které zahrnují moderní technologie nabízející inovativní řešení. Zjištění přispívají k probíhající evoluci technologií nezbytných pro řešení současných výzev v analytické chemii a bioanalytické chemii. The 2D material-based 3D-printed electrodes and nano/micromotors have emerged as the cutting-edge technologies. It has drawn widespread attention due to their distinctive characteristics that make them suitable for sensing and biosensing applications. The research offers valuable insights through systematic experimentation to promote advancements in sensing technologies. The 3D-printed nanocarbon electrodes have eliminated the need for the conventional electrodes by providing the benefits such as ease of fabrication, quick production, excellent precision and customization of the shapes depending upon our requirements. Consequently, the findings of this thesis highlight the versatility of 3D-printed nanocarbon electrodes in applications involving phenols, pesticides and biosensing, particularly DNA sensing. Next, we explored the active quantum materials-based micromotors for DNA detection as well the food safety applications. This next-generation technology combines the appealing features of the quantum materials along with their autonomous mobility as micromotors, which makes the detection fast and offers inexpensive platforms for sensing and bio-analysis. Thus, by addressing challenges related to analyte use, particularly those with rapid action and toxicity, the study explores advanced detection methods, incorporating modern technologies to offer innovative solutions. The findings contribute to the ongoing evolution of technologies crucial for addressing contemporary challenges in analytical chemistry and bioanalytical chemistry. Keywords: 3D-printed electrodes; additive manufacturing; Fused deposition modelling; DNA sensing; active quantum micromotors; FRET phenomena; SEM; EDS; XPS; Fluorescence Spectroscopy; Salmonella typhimurium; 3D tištěné elektrody; aditivní výroba; fúzní depoziční modelování; snímání DNA; aktivní kvantové mikromotory; FRET jevy; SEM; EDS; XPS; fluorescenční spektroskopie; Salmonella typhimurium Available in a digital repository NRGL Nové materiály pro snímání a biosenzování

Materiály na bázi 2D použité ve 3D tištěných elektrodách a nano/mikromotorech se staly špičkovými technologiemi. Získaly širokou pozornost díky svým výjimečným charakteristikám, které je předurčují ...

Jyoti, Jyoti; Mayorga, Paula; Cho, Nam-joon; Pumera, Martin
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Elektrochemické studium nových materiálů pro aplikace přeměny energie
Novčić, Katarina; Rees, Neil; Kim, Daewoo; Pumera, Martin
2024 - English Slibnou alternativou k řešení současné energetické a environmentální krize spočívá v využití elektrochemického rozkladu vody pomocí reakce na vývoj vodíku (HER). Proto existuje naléhavá potřeba zkoumat a vyvíjet nové elektrokatalyzátory pro aplikaci přeměny energie a HER jako součást tohoto procesu. Různé nové materiály se ukázaly jako slibní elektrokatalyzátory pro HER. Mezi nimi mají dvourozměrné (2D) materiály, jako jsou dichalkogenidy přechodových kovů (TMD), MAX fáze a MXeny, velkou pozornost díky svým slibným elektrochemickým vlastnostem. Navíc tisk ve 3D otevřel cestu k rychlému prototypování a výrobě elektrodových zařízení, a jejich kombinace s různými 2D materiály zůstává výzvou. Tato práce se zabývá elektrochemickým studiem různých nových materiálů pro aplikace přeměny energie a čisté výroby vodíku. Představuje studium makroskopické a mikroskopické elektrochemické výkonnosti upravených 3D-tisknutých nanouhlíkových elektrod a elektrokatalyzátorů TMD, MAX fáze a MXen. Makroskopická elektrochemická aktivita je studována tradičními technikami, jako je voltametrie, poskytující informace o průměrném elektrochemickém výkonu materiálů. Kromě toho je jejich mikroskopická elektrochemická aktivita prováděna skenovací elektrochemickou mikroskopií (SECM), která poskytuje vhled do místních rozdílů v elektrochemické aktivitě materiálů a informace o distribuci a rovnoměrnosti HER aktivních míst na površích materiálů. Tato práce má široké důsledky pro obecné porozumění elektrokatalytickému výkonu nových 2D materiálů, což je důležité pro jejich budoucí vývoj jako elektrokatalyzátorů. A promising alternative to resolve the current energy and environmental crisis lies in the utilization of electrochemical water splitting via hydrogen evolution reaction (HER). Therefore, there is urgency for investigation and development of new electrocatalysts for the energy conversion application. Different novel materials have been promising electrocatalysts for the HER. Among them, two-dimensional (2D) materials such as transition metal dichalcogenides (TMDs), MAX phases and MXenes have drawn much attention due to their distinctive electrochemical properties. Even though 3D-printing opened the way for the fast prototyping and manufacturing of electrode devices, their merging with different 2D materials still remains challenging. This Thesis deals with the electrochemical study of different novel materials for energy conversion applications and clean hydrogen production. It represents a study on the macroscopic and microscopic electrochemical performance of modified 3D-printed nanocarbon electrodes and TMDs, MAX phase, and MXene electrocatalysts. The macroscopic electrochemical activity is examined by traditional techniques such as voltammetry, providing information about the average electrochemical performance of the materials. Additionally, their microscopic electrochemical activity is performed by scanning electrochemical microscopy (SECM), which gives an insight into the local differences in the materials' electrochemical activity and provides information about the distribution and uniformity of the HER active sites on the material surfaces. This Thesis has broad implications for the general understanding of the electrocatalytic performance of novel 2D materials, which is important for their future development as electrocatalysts. Keywords: 2D materials; TMDs; MAX phases; MXenes; 3D-printing; energy conversion; hydrogen evolution reaction; scanning electrochemical microscopy; 2D materiály; 3D tisk; TMD; MAX fáze; MXeny; přeměna energie; reakce vývoje vodíku; skenovací elektrochemická mikroskopie Available in a digital repository NRGL Elektrochemické studium nových materiálů pro aplikace přeměny energie

Slibnou alternativou k řešení současné energetické a environmentální krize spočívá v využití elektrochemického rozkladu vody pomocí reakce na vývoj vodíku (HER). Proto existuje naléhavá potřeba ...

Novčić, Katarina; Rees, Neil; Kim, Daewoo; Pumera, Martin
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Hodnocení vlivů biodegradabilních mikroplastů na biotu sladkovodního ekosystému prostřednictvím testů ekotoxicity
Procházková, Petra; Maršálek,, Blahoslav; Beklová, Miroslava; Zlámalová Gargošová, Helena
2024 - Czech Mikroplasty jakožto všudypřítomné kontaminanty sladkovodních ekosystémů vyvolávají oprávněné obavy týkající se jejich vlivu na životní prostředí. Dochází proto k všeobecné snaze nahradit konvenční plasty biologicky odbouratelnými alternativami, které by měly být v prostředí snadno rozložitelné. Nicméně, proces biodegradace takových materiálů vyžaduje specifické podmínky, jako jsou teplota, vlhkost, pH a přítomnost mikroorganismů, které nejsou vždy dostatečně splněny. V důsledku toho dochází k jejich fragmentaci a tvorbě biodegradabilních mikroplastů. Ty mohou, stejně jako konvenční mikroplasty, ovlivňovat životní prostředí. Cílem této práce proto bylo posoudit vliv mikroplastů biodegradabilního poly(3-hydroxybutyrátu) na vybrané zástupce sladkovodních organismů, a to konkrétně na řasu Desmodesmus subspicatus, rostlinu Lemna minor a korýše Daphnia magna, a dále pak najít vhodnou analytickou metodu umožňující přímou detekci mikroplastů v těle organismu D. magna. I přes to, že pozorované účinky nebyly vždy významné, upozornily na určité sekundární problémy, které může přítomnost biodegradabilních mikroplastů v životním prostředí vyvolat. Ty mohou být způsobené právě biologickou rozložitelností spojenou s tvorbou biofilmu na povrchu biodegradabilních mikroplastů, což, jak se ukázalo, následně vede k vyčerpání živin v okolním prostředí. Výsledky této práce tedy naznačují, že k využívání biodegradabilních plastů jakožto náhrady konvenčních materiálů je nutné přistupovat kriticky před jejich masivním využitím jako náhrady za konvenční plasty. Microplastics, which are ubiquitous contaminants of freshwater ecosystems, have raised concerns regarding their potential impact on the environment. For this reason, there is an effort to replace conventional plastics with biodegradable alternatives that can easily degrade in the environment. However, the process of biodegradation of these materials requires specific conditions, such as temperature, humidity, pH, and the presence of microorganisms, which are not always met adequately. Consequently, they may fragment and form biodegradable microplastics that can affect the environment similarly to conventional microplastics. Therefore, the aim of this study was to assess the impact of microplastics of biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) microplastics on freshwater organisms, specifically the alga Desmodesmus subspicatus, the plant Lemna minor and the crustacean Daphnia magna. Additionally, we aimed to develop a suitable analytical method for the direct detection of microplastics in the body of D. magna. Although the observed effects were not always significant, they highlighted certain secondary problems that may arise due to the presence of biodegradable microplastics in the environment These issues could be related to biodegradability and the formation of biofilm on the surface of biodegradable microplastics, leading to subsequent nutrient depletion in the surrounding environment. Therefore, the use of biodegradable plastics as a substitute for conventional materials must be approached critically. Keywords: Mikroplasty; biodegradabilní mikroplasty; poly(3-hydroxybutyrát); sladkovodní ekosystém; biofilm; D. subspicatus; L. minor; D. magna.; Microplastics; biodegradable microplastics; poly(3-hydroxybutyrate); freshwater ecosystem; biofilm; D. subspicatus; L. minor; D. magna. Available in a digital repository NRGL Hodnocení vlivů biodegradabilních mikroplastů na biotu sladkovodního ekosystému prostřednictvím testů ekotoxicity

Mikroplasty jakožto všudypřítomné kontaminanty sladkovodních ekosystémů vyvolávají oprávněné obavy týkající se jejich vlivu na životní prostředí. Dochází proto k všeobecné snaze nahradit konvenční ...

Procházková, Petra; Maršálek,, Blahoslav; Beklová, Miroslava; Zlámalová Gargošová, Helena
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Vliv povrchové úpravy na degradaci konstrukční desky na bázi dřeva vlivem působení vlhkosti
Kratochvílová, Erika; Schmid, Pavel; Petro,, Marek; Šlanhof, Jiří
2024 - Czech Cílem disertační práce je optimalizace povrchových úprav OSB desek za účelem zvýšení jejich odolnosti proti vlhkosti. Jedná se o souhrn výzkumu, při kterém bylo experimentálně ověřováno, zda aplikace povrchové úpravy může mít významný vliv na snížení bobtnání a růstu hmotnosti OSB desky v příčinné souvislosti s absorpcí vody a také zpomalit vzlínání vody v OSB desce. Dále bylo ověřováno, zda by mohla aplikace povrchové úpravy pouze na řezné hrany výrazně ovlivnit pronikání vody do OSB desky. Některé použité zkušební metody vycházely z evropských technických norem, ale byly modifikovány, aby bylo možné stanovit, jaký vliv může mít aplikace povrchové úpravy na OSB desky z dlouhodobého hlediska. Také byla navržena a provedena alternativní metoda zkoušení, jejímž účelem bylo získat představu o vzlínání vody v OSB desce. Zkoušeno bylo celkem 8 druhů na trhu běžně dostupných povrchových úprav, které nevyžadovaly žádné speciální úpravy povrchu desky před jejich aplikací. Na základě získaných výsledků bylo provedeno vzájemné srovnání a vyhodnocení jejich účinků. The aim of this dissertation is the optimisation of surface finishes for application to oriented strand board (OSB) in order to increase its moisture resistance. This is a summary of research focused on experimental verification that the application of surface finish could have significant influence on reducing thickness swelling, increasing weight of OSB due to water absorption and slowing down the rise of water in OSB. There was also verified if application of surface finishes only on the cutting edges could significantly affect the penetration of water into the OSB board. Some of used test methods were based on European technical standards, but were modified in order to determine influence of surface finishes in the long term. Alternative test method was also designed and implemented. The essence of this test method was to determine how high the water can rise in OSB. The research covered 8 different types of surface finishes available on the market. The selected finishes did not require any special treatments to be applied to the surface of the OSB itself. Based on the results, a mutual comparison and evaluation of their effects was carried out. Keywords: Lepený sendvičový panel; OSB deska; vlhkost; povrchová úprava; hydroizolace; absorpce vody; bobtnání; Structural insulated panel; oriented strand board; moisture; surface finish; waterproofing; water absorption; thickness swelling. Available in a digital repository NRGL Vliv povrchové úpravy na degradaci konstrukční desky na bázi dřeva vlivem působení vlhkosti

Cílem disertační práce je optimalizace povrchových úprav OSB desek za účelem zvýšení jejich odolnosti proti vlhkosti. Jedná se o souhrn výzkumu, při kterém bylo experimentálně ověřováno, zda aplikace ...

Kratochvílová, Erika; Schmid, Pavel; Petro,, Marek; Šlanhof, Jiří
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Optimalizace výkonu a ocenění činnosti technického dozoru investora při realizaci dopravních staveb
Suchánek, Petr; Kozlovská,, Mária; Tomek,, Aleš; Gross, Tomáš; Dufek, Zdeněk
2024 - Czech V rámci disertační práce doktorand zkoumal, jaké klíčové aspekty existují pro měření kvality práce technického dozoru při výstavbě dopravních komunikací. Zkoumal, za jakých podmínek lze opustit tradiční sledování a fakturaci externích dodavatelů technického dozoru podle odpracovaných hodin, neboť pouze počet hodin pracovníka technického dozoru strávených na staveništi ještě nevypovídá o kvalitě jeho práce. Dále v rámci analýzy činností stavebního dozoru doktorand zkoumal, jestli lze některé činnosti digitalizovat, resp. robotizovat. Výsledky těchto analýz mohou sloužit jako podklad pro možný vznik interního kontrolního mechanizmu jednotlivých pracovníků v podnikatelském prostředí. Dále mohou být aplikovány u veřejných zadavatelů při výběru dodavatele na poskytování služeb výkonu technického dozoru. Within the framework of the dissertation the doctorate candidate student will investigate, what are the key aspects existing for measuring the quality of work of the technical supervision during the construction of transportation infrastructure. The PhD student will examine conditions at which the standard way of monitoring and invoicing external suppliers of technical supervision can be abandoned considering a simple count of hours of a supervisor spent on a construction site must not necessarily relate to the quality of his/her work. Furthermore, the PhD student will be analysing whether any of standard supervision activities can be digitalised, resp. robotised. The outcome of these analyses should be used as a background to implement an internal control mechanism for supervisors in entrepreneurial environment. These outcomes can be also applied to public contractors during the selection process of technical supervisors. Keywords: Technický dozor investora; správce stavby; náplň činnosti technického dozoru; zefektivnění činnosti technického dozoru; BIM; Resident engineer; The Engineer; resident engineer job description; efficiency the activity of resident engineer; BIM Available in a digital repository NRGL Optimalizace výkonu a ocenění činnosti technického dozoru investora při realizaci dopravních staveb

V rámci disertační práce doktorand zkoumal, jaké klíčové aspekty existují pro měření kvality práce technického dozoru při výstavbě dopravních komunikací. Zkoumal, za jakých podmínek lze opustit ...

Suchánek, Petr; Kozlovská,, Mária; Tomek,, Aleš; Gross, Tomáš; Dufek, Zdeněk
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Uvažování o lidském těle, které je tak těžké získat. Hybridní [umělá] autofikce
Čermák, Aleš; Zálešák, Jan; Stejskal,, Jakub; Cenek, Filip
2024 - Czech V jeskyni není nikdo, kdo by mohl zemřít. Ještě jinak. Nikdo se nikdy nenarodil a nikdo nikdy nezemřel. Z tohoto tvrzení vyplývá otázka, zdali nám toto čistě teoretické tvrzení může pomoci v situaci, ve které se právě teď nacházíme. Jestli tu byl anebo je nějaký svět bez nás, na to si musíme odpovědět na základě přímé ztělesněné zkušenosti. Vycházím z předpokladu, že rozpoznat sebe jakožto člověka může být jeden z nejpodivnějších počinů vůbec. Být pozorný a plně přítomný v prostoru daného média není volba, ale nutnost a také pozitivní důsledek prostředí, do kterého jsme ponořeni. To znamená myšlení do těla jiného světa. V tomto uměleckovýzkumném projektu se primárně zaměřuji na výzkum ztělesněných zkušeností a analýzu vícenežlidských sil a činů v oblasti Atlantického oceánu. Prostřednictvím přímého ztělesnění (ztělesněné a situované praxe) tato práce zkoumá na různých úrovních propustné – prosakující hranice mezi člově kem a přírodou. Popisuji, jak jsou jednotlivé aktivity prožívány smyslovým způsobem a jak jsou tyto přímo ztělesněné znalosti využívány v samotné výzkumné (ztělesněné, performativní, výzkumné a pedagogické) praxi. Rád bych skrze tuto uměleckovýzkumnou práci experimentoval nad rámec analytického a gramatického popisu a rozšířil svůj výzkum směrem k poetickým, estetickým a tvůrčím gestům, která vyjadřují sílu a složitost prvků. There is no one in the cave who can die. Let me put that different ly. No one has ever been born and no one has ever died. From this statement, the question arises whether this purely theoretical sta tement can help us in the situation we are in right now. We have to answer the question of whether there is or has been a world without us on the basis of direct embodied experience. I start from the assumption that recognizing oneself as a person can be one of the strangest acts ever. Being attentive and fully present in the space of a given medium is not a choice but a necessity, as well as a positive consequence of the environment in which we are immersed. This means thinking into the body of another world. In this artresearch project, I primarily focus on the research of embodied experience and analysis of morethanhuman forces and actions in the Atlantic Ocean. Through direct embodiment (embodied and situated practice), this work explores at various levels the permeable – seeping boundaries between man and nature. I describe how individual activities are experienced in a sensory way and how this directly embodied knowledge is used in the research (embodied, performative, research and pedagogical) practice itself. Through this artresearch work, I would like to experiment beyond analytical and grammatical description and expand my research towards poetic, aesthetic and creative gestures that express the power and complexity of the elements. Keywords: hybridní praxe; prostředí; místo; povětrnostní světy; oceán; oceánská gramotnost; performativita; ztělesněná praxe; multismyslové metody poznávání; mezidruhové naslouchání; situované vědění; venkovní pedagogika; epistemologie mořské krajiny; ekologie praxe; umělecký výzkum; alternativní akademická praxe; hybrid practice; environment; place; atmospheric worlds; ocean; ocean literacy; performativity; embodied practice; multisensory methods of cognition; interspecies listening; situated knowledge; outdoor pedagogy; seascape epistemology; ecology of practice; artistic research; alternative academic practices Available in a digital repository NRGL Uvažování o lidském těle, které je tak těžké získat. Hybridní [umělá] autofikce

V jeskyni není nikdo, kdo by mohl zemřít. Ještě jinak. Nikdo se nikdy nenarodil a nikdo nikdy nezemřel. Z tohoto tvrzení vyplývá otázka, zdali nám toto čistě teoretické tvrzení může pomoci v situaci, ...

Čermák, Aleš; Zálešák, Jan; Stejskal,, Jakub; Cenek, Filip
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Privacy-Enhancing Technologies and Privacy-Enhancing Cryptography for Wearables
Casanova-Marqués, Raúl; Pendo,, Cristiano Gonçalves; PhD, Lukasz Michal Chmielewski,; Hajný, Jan
2024 - English The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern has led to the development of cryptographic mechanisms aimed at facilitating impervious information exchange. Nevertheless, traditional cryptographic approaches are proving insufficient in dynamic and resource-constrained environments, such as wearable devices. As a result, attribute-based credential schemes have emerged as a promising solution, offering fine-grained access control to digital services based on user-specific attributes. This doctoral thesis examines the efficacy and scalability of attribute-based anonymous credential schemes in ensuring the authenticity and security of users within dynamic architectures of wearable devices. It also explores enhancements to these schemes, with a primary focus on incorporating user revocation while maintaining privacy. Additionally, the thesis presents devised mechanisms to enable attribute-based authentication protocols on smart cards with limited support for elliptic curve cryptography. It addresses specific challenges associated with the usability of smart cards. Moreover, the thesis investigates the integration of anonymous authentication schemes in collaborative indoor positioning systems, aiming to provide privacy and security. Lastly, it explores the implementation of attribute-based authentication schemes in resource-constrained environments, with an emphasis on Internet of Things devices, and evaluates their feasibility within the dynamic architectures of wearable devices. The first contribution of this thesis introduces a purposefully designed protocol for anonymous authentication on smart cards. This protocol combines attribute-based credentials and user revocation while ensuring computational efficiency. To facilitate effective implementation and evaluation, the thesis employs smart cards equipped with the MULTOS operating system. The second contribution focuses on optimizing the capabilities of smart cards using Java Card technology for the implementation of attribute-based credential schemes. These smart cards are presented as a more accessible alternative for a wider consumer base. To overcome limitations in their application programming interface, the thesis devises strategies to augment the constrained support for elliptic curve cryptography and effectively implement such schemes. The third contribution presents the Privacy-Enhancing Authentication System, a robust solution compatible with smart cards, smartphones, and smartwatches. This system addresses the functional challenges associated with smart cards, including the absence of a graphical interface and limited user control over attribute disclosure. Consequently, it offers a practical and deployable solution for real-world scenarios. Finally, the thesis proposes a groundbreaking scheme to safeguard collaborative indoor positioning systems by addressing both privacy and security concerns. This scheme ensures the preservation of privacy and security by eliminating centralized architectures and employing encryption techniques for positioning information. The thesis includes comprehensive details such as protocol use cases, implementation specifics, execution benchmarks, and a comparative analysis with existing protocols. The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern has led to the development of cryptographic mechanisms aimed at facilitating impervious information exchange. Nevertheless, traditional cryptographic approaches are proving insufficient in dynamic and resource-constrained environments, such as wearable devices. As a result, attribute-based credential schemes have emerged as a promising solution, offering fine-grained access control to digital services based on user-specific attributes. This doctoral thesis examines the efficacy and scalability of attribute-based anonymous credential schemes in ensuring the authenticity and security of users within dynamic architectures of wearable devices. It also explores enhancements to these schemes, with a primary focus on incorporating user revocation while maintaining privacy. Additionally, the thesis presents devised mechanisms to enable attribute-based authentication protocols on smart cards with limited support for elliptic curve cryptography. It addresses specific challenges associated with the usability of smart cards. Moreover, the thesis investigates the integration of anonymous authentication schemes in collaborative indoor positioning systems, aiming to provide privacy and security. Lastly, it explores the implementation of attribute-based authentication schemes in resource-constrained environments, with an emphasis on Internet of Things devices, and evaluates their feasibility within the dynamic architectures of wearable devices. The first contribution of this thesis introduces a purposefully designed protocol for anonymous authentication on smart cards. This protocol combines attribute-based credentials and user revocation while ensuring computational efficiency. To facilitate effective implementation and evaluation, the thesis employs smart cards equipped with the MULTOS operating system. The second contribution focuses on optimizing the capabilities of smart cards using Java Card technology for the implementation of attribute-based credential schemes. These smart cards are presented as a more accessible alternative for a wider consumer base. To overcome limitations in their application programming interface, the thesis devises strategies to augment the constrained support for elliptic curve cryptography and effectively implement such schemes. The third contribution presents the Privacy-Enhancing Authentication System, a robust solution compatible with smart cards, smartphones, and smartwatches. This system addresses the functional challenges associated with smart cards, including the absence of a graphical interface and limited user control over attribute disclosure. Consequently, it offers a practical and deployable solution for real-world scenarios. Finally, the thesis proposes a groundbreaking scheme to safeguard collaborative indoor positioning systems by addressing both privacy and security concerns. This scheme ensures the preservation of privacy and security by eliminating centralized architectures and employing encryption techniques for positioning information. The thesis includes comprehensive details such as protocol use cases, implementation specifics, execution benchmarks, and a comparative analysis with existing protocols. Keywords: Cryptographic protocols; attribute-based authentication; attribute-based credentials; privacy protection; anonymity; user revocation; smart cards; wearable architectures; Internet of Things; collaborative indoor positioning systems; elliptic curve cryptography.; Cryptographic protocols; attribute-based authentication; attribute-based credentials; privacy protection; anonymity; user revocation; smart cards; wearable architectures; Internet of Things; collaborative indoor positioning systems; elliptic curve cryptography. Available in a digital repository NRGL Privacy-Enhancing Technologies and Privacy-Enhancing Cryptography for Wearables

The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern ...

Casanova-Marqués, Raúl; Pendo,, Cristiano Gonçalves; PhD, Lukasz Michal Chmielewski,; Hajný, Jan
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Holografická mikroskopie využívající koherenční brány
Ďuriš, Miroslav; Tyc,, Tomáš; Baránek,, Michal; Chmelík, Radim
2024 - English Výskumníci v oblasti biomedicíny a metapovrchov opakovane siahajú po kvantitatívnom fázovom zobrazovaní (QPI) ako primárnej zobrazovacej technike vďaka jej vysokovýkonnému, neinvazívnemu a kvantitatívnemu charakteru. Preto si QPI rýchlo vybudovalo svoju nepostrádateľnú úlohu pri identifikácii zriedkavých javov a skríningu v biomedicíne alebo automatizovanej analýze obrazových dát pomocou umelej inteligencie. Tieto a mnohé ďalšie aplikácie zdieľajú náročné splnieľnú požiadavku na rozsiahle a kvalitné súbory dát. Táto práca sa zaoberá základnými problémami optického zobrazovania a to hlavne v biomedicínskom výskume. Výskum v tejto práci je zameraný na štúdium a vývoj nových zobrazovacích metód rozšírením možností koherenciou riadeného holografického mikroskopu. V práci sme sa zaoberali tromi hlavnými oblasťami biomedicínskeho zobrazovania: zobrazovaním v kalnom prostredí, QPI so superrozlíšením a rekonštrukciou 3D rozloženia indexu lomu. Na dosiahnutie takýchto ambicióznych výsledkov sme využili takzvaný efekt koherenčnej brány, ktorý sa zvyčajne využíva na zobrazovanie cez nepriehľadné médiá najmenej rozptýleným (balistickým) svetlom. Zobrazovanie v kalných prostrediach adresujeme v tejto práci tak, že neintuitívne používame koherenčnú bránu na zobrazovanie nebalistickým svetlom, čo nám umožňuje získať informácie chýbajúce v balistickom obraze. Kombinácia obrazov pre rôzne pozície koherenčnej brány nám umožňuje syntetizovať obraz kvalitnejší ako prístupy využívajúce len balistické svetlo. Toto experimentálne demonštrujeme na kvantitatívnom zobrazovaní cez hrubé biologické tkanivo. V práci boli skúmané dva prístupy k superrozlíšeniu kvantitatívneho fázového obrazu. Prvým je prístup adaptujúci syntetickú apertúru, pre ktorý opäť využívame efekty koherenčného bránovania čiastočne koherentného svetla v kombinácii so šikmým osvetlením, ktoré zabezpečuje difrakcia na jednoduchej šesťuholníkovej fázovej mriežke umiestnenej v blízkosti vzorky. Syntetizujeme QPI s výrazne zväčšeným pásmom priestorových frekvencií zo sekvenčne získaných obrazov vytvorených koherenčne filtrovaným svetlom rozptýleným do každého difrakčného rádu mriežky. Ďalej sme vyvinuli metódu tvarovania koherenčnej brány, ktorá umožňuje QPI so superrozlíšením v reálnom čase. V práci navrhujeme prístup založený na skutočnosti, že rozptylová funkcia nášho systému je súčin difrakčne limitovaného obrazu bodového objektu a funkcie koherenčnej brány, ktorú tvarujeme podobne ako superoscilačný hotspot. Výsledok súčinu je rozptylová funkcia so sub-difrakčne limitovanou šírkou centrálneho peaku a so zanedbateľnými postrannými maximami, ktoré sú bežnou prekážkou zobrazovania pomocou superoscilácií. Útlm postranných maxím a zlepšenie rozlíšenia sa odohráva súčasne v celom zornom poli. Preto predstavujeme prvé jednosnímkové QPI so superrozlíšením. Pri oboch metódach sme dosiahli zlepšenie rozlíšenia aspoň o 19\%. V práci sa taktiež venujeme aj 3D zobrazovaniu pomocou koherenciou riadeného holografického mikroskopu. Vyvinuli sme metódu na rekonštrukciu 3D distribúcie indexu lomu zo série kvantitatívnych fázových obrazov vzorky pre rôzné pozície v axiálnom smere. Rekonštruovaná distribúcia indexu lomu má vlastnosti podobné výstupom optickej difrakčnej tomografie. Zároveň je ale potrebný počet akvizícií v prípade navrhovanej metódy výrazne nižší. Náš prístup demonštrujeme pomocou simulovaných, ako aj experimentálnych údajov. Biomedical and metasurface researchers repeatedly reach for quantitative phase imaging (QPI) as their primary imaging technique due to its high-throughput, label-free, quantitative nature. Therefore, QPI has quickly established its role in identifying rare events and screening in biomedicine or automated image data analysis using artificial intelligence. These and many other applications share the requirement for extensive high-quality datasets, which is challenging to meet due to obstacles specific to each application. This thesis tackles the principal problems of optical imaging, mainly in biomedical research. The research aimed to study and develop new imaging methods by extending the capabilities of the coherence-controlled holographic microscope. In the thesis, we tackled three principal areas of biomedical imaging: turbid media imaging, super-resolution QPI, and 3D refractive index reconstruction. To achieve such ambitious results, we have utilized the so-called coherence-gating effect, typically exploited for imaging through disordered media by least-scattered (ballistic) light. To tackle turbid media imaging, we counterintuitively use the coherence gate for imaging by the non-ballistic light, enabling us to retrieve information missing in the ballistic image. A combination of images for different coherence gate positions allow us to synthesize an image of quality superior to ballistic light approaches, which we experimentally demonstrate on QPI through thick biological tissue. Two approaches to super-resolution QPI were explored in the thesis. First is the synthetic aperture approach, for which we again exploit the coherence-gating properties of the partially coherent light combined with the oblique illumination provided by the diffraction on a simple hexagonal phase grating placed near the specimen. We synthesize synthetic aperture QPI with significantly increased spatial frequency bandwidth from sequentially acquired images formed by the coherence-gated light scattered into each grating's diffraction order. Second, we developed the coherence gate shaping method allowing real-time super-resolution QPI. We propose an approach based on the fact that our system's point spread function (PSF) is a product of the diffraction-limited spot and the coherence-gating function, which we shape similarly to the superoscillatory hotspot. The product simultaneously produces the PSF with a super-resolution central peak and minimizes sidelobe effects, the common obstacle of superoscillatory imaging. The attenuation of sidelobes and resolution improvement co-occur in the entire field of view. Therefore, we present the first single-shot wide-field super-resolution QPI. For both methods, we achieved a resolution improvement of at least 19\%. Furthermore, we demonstrate the feasibility of the proposed methods by imaging biological specimens with super-resolution. In the thesis, we also address 3D imaging by the coherence-controlled holographic microscope. We developed a method for 3D refractive index distribution reconstruction from a z-stack QPI measurement. The reconstructed refractive index distribution has qualities similar to the outputs of optical diffraction tomography. At the same time, the required number of acquisitions is significantly lower in the case of the proposed method. We demonstrate our approach using simulated as well as experimental data. Keywords: holographic microscopy; imaging in turbid media; coherence gate; super-resolution; 3D imaging; holografická mikroskopia; zobrazovanie v opticky kalných prostrediach; koherenčná brána; super-rozlíšenie; 3D zobrazovanie Available in a digital repository NRGL Holografická mikroskopie využívající koherenční brány

Výskumníci v oblasti biomedicíny a metapovrchov opakovane siahajú po kvantitatívnom fázovom zobrazovaní (QPI) ako primárnej zobrazovacej technike vďaka jej vysokovýkonnému, neinvazívnemu a ...

Ďuriš, Miroslav; Tyc,, Tomáš; Baránek,, Michal; Chmelík, Radim
Vysoké učení technické v Brně, 2024