Ne (10380)
Počet nalezených dokumentů:
10380
Publikováno od
do
Pokročilé výpočetní metody pro detekci CNV v bakteriálních genomech
Jugas, Robin; Bystrý, Vojtěch; Šafránek,, David; Vítková, Helena
2024 - anglický
Hlavní pozornost v oblasti strukturálních variací je zaměřena na lidské genomy. Detekce změny variace počtu kopií (CNV) u bakterií je tedy méně rozvinutou oblastí. Běžně používané metody detekce CNV neberou v úvahu specifika bakteriálních kruhových genomů a obecně existuje prostor pro zlepšení metrik výkonnosti. Tato práce představuje metodu detekce CNV nazvanou CNproScan zaměřenou na bakteriální genomy. CNproScan implementuje hybridní přístup kombinující signály hloubky čtení a párů čtení. Bere v potaz všechny vlastnosti bakterií a využívá pouze sekvenační data. Na základě výsledků ze srovnání dosáhl CNproScan velmi dobrých výsledků v různých podmínkách. Pomocí informací z párových čtení jsou CNV klasifikovány do několika kategorií. Ve srovnání s jinými metodami může CNproScan také detekovat mnohem kratší CNV. Vzhledem k nutnosti slučovat nejen signály různých přístupů, ale také výsledky různých algoritmů, dizertační práce také představuje pipelinu nazvanou ProcaryaSV vyvinutou k detekci CNV s využitim pěti nástrojů a slučování jejich výsledků. ProcaryaSV se stará o celý postup od kontroly kvality čtení, ořezávání konců čtení, zarovnání čtení až k detekci CNV. The focus in the field of structural variations is mainly focused on human genomes. Thus, detecting copy number variation (CNV) in bacteria is a less developed field. Commonly used CNV detection methods do not consider the features of bacterial circular genomes and generally, there is a space to improve performance metrics. This thesis presents a CNV detection method called CNproScan focused on bacterial genomes. CNproScan implements a hybrid approach combining read depth and read pair signals. It considers all bacteria features and depends only on NGS data. Based on the benchmarking results, the CNproScan achieved very well in various conditions. Using the read pair information, the CNVs are classified into several categories. Also, compared with other methods, CNproScan can detect much shorter CNV events. Because of the necessity of merging not only the various feature signals but also the results of different algorithms, the thesis also introduces a pipeline called ProcaryaSV developed to easily employ five CNV detection tools and merge their results. ProcaryaSV handles the whole procedure from quality check, reads trimming, and alignment to the CNV calling.
Klíčová slova:
Next-generation sequencing; Structural variation; Copy number variation; Bacteria; sekvenování nové generace; strukturální variace; variace počtu kopií; bakterie
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Pokročilé výpočetní metody pro detekci CNV v bakteriálních genomech
Hlavní pozornost v oblasti strukturálních variací je zaměřena na lidské genomy. Detekce změny variace počtu kopií (CNV) u bakterií je tedy méně rozvinutou oblastí. Běžně používané metody detekce CNV ...
Studium metabolismu termofilní bakterie Caldimonas thermodepolymerans
Krempaská, Vladimíra; Sedlář, Karel; Buchtíková, Iva
2024 - anglický
Polyhydroxyalkanoáty (PHA) sa radia medzi mikrobiálne polyestery a bunkám dokážu poskytnúť vnútrobunkové zásoby uhlíka a energie. Hlavná výhoda PHA spočíva v tom, že ide o biodegradovateľné a biokompatibilné polyméry. Ich fyzikálne vlastnosti sú porovnateľné s petrochemickými plastami, ktoré by mohli v budúcnosti čiastočne nahradiť. Avšak, ich biotechnologická produkcia je stále veľmi nákladná. Preto sa hľadajú rôzne alternatívne metódy, ktoré by dokázali znížiť tieto procesné výdavky a ako jedna z možností sa javí využitie extrémofilných mikroorganizmov. Za jedného z vhodných kandidátov na priemyselnú produkciu PHA sa považuje termofilná baktéria Caldimonas thermodepolymerans. K jej ďalším výhodám okrem iného patrí aj to, že dokáže spracovávať sacharidy, ktoré sú vo veľkej miere obsiahnuté v lignocelulózových odpadoch. Táto práca bola konkrétne zameraná na štúdium metabolizmu troch lignocelulózových sacharidov (xylózy, glukózy a celobiózy) a ich vzájomných kombinácií u zbierkového kmeňa DSM 15344. V experimentálnej časti práce boli realizované kultivácie na jednotlivých sacharidových substrátoch, kde následne zo získanej biomasy bol stanovený celkový obsah PHA pomocou CG-FID. Na záver bola vyhodnotená expresia vybraných génov xylF a gtsA pri zmenách sacharidových substrátov v priebehu kultivácie za využitia RT-qPCR. U študovaného zbierkového kmeňa DSM 15344 bola pozorovaná preferencia xylózy a celobiózy ako substrátu. Microbial polyesters such as polyhydroxyalkanoates (PHAs) can serve as intracellular carbon and energy reserves for cells. One of the main advantages of PHAs is their biodegradability and biocompatibility, making them a potential partial replacement for traditional petrochemical plastics. However, their biotechnological production remains costly, and alternative methods are being sought to reduce process costs. The use of extremophilic microorganisms, like the thermophilic bacterium Caldimonas thermodepolymerans, is a promising possibility. This bacterium can process carbohydrates, which are abundant in lignocellulosic waste. In this study, the metabolism of three lignocellulosic carbohydrates (xylose, glucose, and cellobiose) and their combinations were investigated for the DSM 15344 from the DSMZ-German Collection. The biomass PHA content was determined through CG-FID after cultivations on individual carbohydrate substrates. Finally, changes in carbohydrate substrates during cultivation were evaluated by RT-qPCR, focusing on selected xylF and gtsA genes. A preference for xylose and cellobiose as a substrate was observed in the studied DSM 15344 from the DSMZ-German Collection.
Klíčová slova:
Polyhydroxyalkanoates (PHAs); thermophilic bacteria; Caldimonas thermodepolymerans; Polyhydroxyalkanoáty (PHA); termofilné baktérie; Caldimonas thermodepolymerans
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Studium metabolismu termofilní bakterie Caldimonas thermodepolymerans
Polyhydroxyalkanoáty (PHA) sa radia medzi mikrobiálne polyestery a bunkám dokážu poskytnúť vnútrobunkové zásoby uhlíka a energie. Hlavná výhoda PHA spočíva v tom, že ide o biodegradovateľné a ...
Vývoj infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací v silných magnetických polích
Dubnická Midlíková, Jana; Marsik, Přemysl; Schnegg, Alexander; Neugebauer, Petr
2024 - anglický
Infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) v silných magnetických polích, zkráceně FTIR magnetospektroskopie, je výkonná spektroskopická technika používaná ke zkoumání mnoha důležitých jevů v materiálech, např. elektronové paramagnetické rezonance, cyklotronové rezonance a přechodů mezi Landauovými hladinami. Navzdory svému obrovskému potenciálu ve fyzice pevných látek jsou infračervené magnetospektrometry stále poměrně vzácné a vyráběné na zakázku, protože takové systémy obvykle vyžadují složitou infrastrukturu. Tato disertační práce podrobně popisuje návrh a realizaci univerzálního FTIR magnetospektroskopického zařízení pracujícího v rozsahu 50 – 10 000 cm-1, silném magnetickém poli až 16 T a teplotách mezi 2 – 320 K umístěné na Středoevropském technologickém institutu VUT v Brně. Toto zařízení nám umožňuje provádět různá magnetooptická měření v rozsahu od THz/vzdálené infračervené oblasti (FIR) až po blízkou infračervenou oblast (NIR). Skládá se z komerčního FTIR spektrometru spojeného s 16 T bezkryogenním supravodivým magnetem pomocí na míru navržené optické spojky a přenosových sond určených pro experimenty s více detektory a vzorky ve Faradayově geometrii. Novinka tohoto uspořádání spočívá v použití supravodivého magnetu bez kryogenu. Optimalizovali jsme a otestovali výkonnost FTIR magnetospektroskopického zařízení pro různé konfigurace a určili použitelný rozsah zařízení. Funkčnost FTIR magnetospektroskopického zařízení byla prokázána magnetooptickými měřeními štěpení při nulovém poli v jednoiontovém magnetu na bázi kobaltu(II) v oblasti FIR, nepřímých mezipásmových přechodů mezi Landauovými hladinami (LLs) v germániu v NIR oblasti a mezipásmových přechodů mezi LLs v grafenu v oblasti FIR. Kromě toho jsme změřili volt-ampérové charakteristiky grafenových bolometrických zařízení. Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy in high magnetic fields, concisely FTIR magneto-spectroscopy, is a powerful spectroscopic technique used to investigate many important effects in materials, e.g., electron paramagnetic resonance, cyclotron resonance, and transitions between Landau levels. Despite their enormous potential in solid-state physics, infrared magneto-spectrometers are still relatively rare and custom-made since such systems generally require complex infrastructure. This doctoral thesis describes in detail the design and implementation of a versatile FTIR magneto-spectroscopic setup operating in the range of 50 – 10 000 cm-1, high magnetic field up to 16 T and temperatures between 2 – 320 K located at the Central European Institute of Technology of Brno University of Technology. This setup allows us to perform a variety of magneto-optical measurements spanning the range from THz/far-infrared (FIR) to near-infrared (NIR). It consists of a commercial FTIR spectrometer coupled to a 16 T cryogen-free superconductive magnet by the custom-designed optical coupling and transmission probes designed for experiments with multiple detectors and samples in Faraday geometry. The novelty of the setup lies in the usage of a cryogen-free superconducting magnet. We have optimized and tested the performance of the FTIR magneto-spectroscopic setup for various configurations and determined a workable setup range. The functionality of the FTIR magneto-spectroscopic setup was demonstrated by the magneto-optical measurements of the zero-field splitting in cobalt(II)-based single ion magnet in the FIR region, indirect inter-band transitions between Landau levels (LLs) in germanium in the NIR region, and inter-band transitions between LLs in graphene in the FIR region. Moreover, we measured the I-V characteristics of graphene bolometer devices.
Klíčová slova:
Fourier-transform infrared (FTIR) magneto-spectroscopy; FTIR magneto-spectroscopic setup; cryogen-free superconducting magnet; single-molecule magnets; electron paramagnetic resonance; Landau levels; infračervená magnetospektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR); FTIR magnetospektroskopické zařízení; supravodivý magnet bez kryogenu; jednomolekulové magnety; elektronová paramagnetická rezonance; Landauovy hladiny
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Vývoj infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací v silných magnetických polích
Infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) v silných magnetických polích, zkráceně FTIR magnetospektroskopie, je výkonná spektroskopická technika používaná ke zkoumání mnoha ...
Rentgenová počítačová tomografie měkkých tkání
Kavková, Michaela; Tromba, Giuliana; Szabo-Rogers, Heather; Zikmund, Tomáš
2024 - anglický
Abstrakt Průmyslová rentgenová počítačová mikro tomografie (mikro CT) je nedestruktivní zobrazovací technika používaná pro vizualizaci vnitřních struktur vzorků a tvorbu přesných 3D modelů. Jádro této práce se zaměřuje na praktickou implementaci průmyslového mikro CT v oblasti biologického výzkumu se zaměřením na zobrazování měkkých tkání. Cílem této práce bylo prozkoumat potenciál mikro CT zobrazování jako nedestruktivní metody pro vizualizaci měkkých tkání a navrhnout komplexní metodiku pro přípravu vzorků a analýzu získaných dat ve specializovaných programech. Na příkladu případových studií jsou prezentovány aplikace mikro CT zobrazování v různorodých oblastech výzkumu vývojové biologie, poskytující metodologii pro přesnou 3D analýzu vybraných struktur. V závěru práce je diskutován potenciál zobrazování průmyslovým mikro CT v biologickém výzkumu, zaměřeným na schopnosti identifikovat anatomické struktury, sledovat vývojové procesy a zlepšit naše chápání komplexních biologických systémů. Abstract Industrial X-ray micro computed tomography (micro CT) is a non-destructive imaging technique used for visualization of internal structures of samples and creation of precise 3D models. The core of this thesis revolves around the practical implementation of industrial micro CT in biological research with focus on the imaging of soft tissues. The aim of this study was to explore the potential of industrial micro CT as a non-destructive imaging tool for soft tissue visualization and to propose complex methodology for preparation of the sample and the analysis of obtained data in the specialized software. In the thesis the case studies showcasing the diverse applications of micro CT in various developmental biology research domains are presented, providing the methodology for precise 3D analysis of the selected structures. The thesis concludes by summarizing the transformative potential of industrial micro CT in biological research, highlighting its ability to unveil intricate anatomical structures, track developmental processes, and enhance our understanding of complex biological systems.
Klíčová slova:
X-ray micro computed tomography; soft tissues; advanced 3D imaging; micro CT contrasting protocols; Rentgenová počítačová tomografie; měkké tkáně; pokročilé 3D zobrazování; kontrastovací protokoly pro mikro CT
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Rentgenová počítačová tomografie měkkých tkání
Abstrakt Průmyslová rentgenová počítačová mikro tomografie (mikro CT) je nedestruktivní zobrazovací technika používaná pro vizualizaci vnitřních struktur vzorků a tvorbu přesných 3D modelů. Jádro této ...
Management rizik v ex-ante fázi stavebně investičních projektů
Kalisa, Eric; Schneiderová Heralová, Renáta; Hromádka, Vít; Janovská, Barbora; Korytárová, Jana
2024 - anglický
Cílem této práce je vytvořit specifický registr rizik a vyhodnotit kvalitativní a citlivostní analýzu rizik posuzovaných v ex-ante fázi investičních projektů výstavby. Výzkumným úkolem je identifikovat a následně ověřit korelace a interakce mezi působením jednotlivých rizikových faktorů při hodnocení ekonomické efektivnosti projektů. V každé fázi výstavby jsou určitá rizika, která je třeba vzít v úvahu, fáze budou rozděleny na části a související činnosti, výzkum rizik při investování do stavebních projektů bude proveden na vzorcích výzkumných projektů v různých fázích, různé geografické poloze a různé velikosti investice. V této práci je popsáno řízení rizik a analýza rizik pomocí analýzy citlivosti, SWOT analýzy a po analýzách je dokončen registr rizik pro rizika a jeho zmírňující opatření. Autoři se zaměřují na finanční a environmentální rizika při investování do výstavby skladových a výrobních haly. The aim of this thesis is to create a risk register and evaluate qualitative and sensitivity analysis of the risk assessed in the ex-ante phase of construction investment projects. The research task is to identify and subsequently verify correlations and interactions between the actions of individual risk factors in the evaluation of the economic efficiency of the projects. In every phase of construction there are some risks which must be considered, the phases are divided into parts and the related activities, the research of investing risks in construction projects was performed using the research project samples in different phases, different geographical locations, and different investment amount. The management of risks and risk analysis is described using the sensitivity analysis, SWOT analysis and subsequently the analysis of the risk register and its mitigation actions were completed. The dissertation thesis focuses on financial and environmental risk in construction investing of manufacturing and warehouse facilities.
Klíčová slova:
Risk management; qualitative analysis; quantitative analysis; environmental risks; construction projects; manufacturing and warehouse facilities; risk register.; Řízení rizik; kvalitativní analýza; kvantitativní analýza; environmentální rizika; stavební projekty; výrobní a skladovací haly; registr rizik.
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Management rizik v ex-ante fázi stavebně investičních projektů
Cílem této práce je vytvořit specifický registr rizik a vyhodnotit kvalitativní a citlivostní analýzu rizik posuzovaných v ex-ante fázi investičních projektů výstavby. Výzkumným úkolem je ...
Výpočetní metody pro srovnávací hudební analýzu interpretačního výkonu
Ištvánek, Matěj; Róka,, Rastislav; Jirásek, Ondřej; Smékal, Zdeněk
2024 - anglický
Zvyšující se dostupnost digitálního hudebního obsahu a různých interpretací hudebních děl zároveň podněcuje vývoj výpočetních metod oboru získávání hudebních informací (MIR). Tento rozvoj ale nemusí být vždy reflektován v souvisejících oblastech – například v analýze interpretačního výkonu (MPA). Hlavním tématem této disertační práce je využití výpočetních metod a digitálního zpracování hudby pro cíle MPA. Tato práce se zabývá principy MIR pro analýzu a porovnání rozdílů hudebních výkonů a jejich parametrů. Práce analyzuje limitace detektorů nástupů tónů a dob založených na konvenčních přístupech a na strojovém učení, při degradaci vstupního signálu, snížení vzorkovací frekvence, nebo v komplexnějších hudebních strukturách. Dále ukazuje možnosti použití hudební synchronizace, extrakce parametrů a výběru příznaků na originálních datech smyčcových kvartetů pro binární klasifikaci původu interpretů. Na závěr demonstruje vyvíjený software pro komparativní analýzu hudby, který kombinuje přívětivé uživatelské prostředí pro přehrávání, navigaci a vizualizaci dat hudebního výkonu s výpočetními metodami MIR. The availability of digital music content and various interpretations of musical pieces is increasing rapidly. Simultaneously, even though the computational methods of Music Information Retrieval (MIR) are evolving at a quick pace, they are not always reflected in related fields such as Music Performance Analysis (MPA). The main topic of this dissertation is the utilization of computational methods and digital music processing for the goals of MPA. It aims to combine MIR principles to analyze and compare differences in musical performances and their parameters. The thesis examines the limitations of conventional and machine learning-based onset and beat detectors to correctly estimate the ground-truth data under the effect of input audio degradations, sampling rate reductions, or in complex musical structures. Furthermore, this work shows the possibilities of music synchronization, parameter extraction, and feature selection application on novel string quartet data to provide a semi-automated strategy for binary classification of performers’ origin. Finally, it demonstrates a software tool for comparative music analysis by combining a comfortable user environment for playback, navigation, and visualization of music performance data with the computation methods of MIR.
Klíčová slova:
music information retrieval; music performance analysis; music processing; onset detection; beat detection; synchronization; comparative analysis; string quartets; software; získávání hudebních informací; analýza interpretačního výkonu; zpracování hudby; detekce nástupů; detekce dob; synchronizace; srovnávací analýza; smyčcové kvartety; software
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Výpočetní metody pro srovnávací hudební analýzu interpretačního výkonu
Zvyšující se dostupnost digitálního hudebního obsahu a různých interpretací hudebních děl zároveň podněcuje vývoj výpočetních metod oboru získávání hudebních informací (MIR). Tento rozvoj ale nemusí ...
Automatická kalibrace dohledové kamery pozorováním rigidních objektů
Bartl, Vojtěch; Buchholz, Michael; Hurtík, Petr; Herout, Adam
2024 - anglický
Tato práce je zaměřena na automatickou kalibraci kamery na základě vícečetných pozorování libovolných rigidních předmětů. Na základě pozorování rigidních objektů pohybujících se ve společné rovině jsme schopni kalibrovat kameru vzhledem ke společné rovině, a tak jsme schopni provádět měření ve scéně. Objekty v rovině obrazu jsou detekovány a klasifikovány a význačné body na těchto objektech jsou lokalizovány. Motivací bylo použití těchto metod v dopravním prostředí, proto naše "objekty" jsou nejčastěji vozidla. Navrhujeme tři různé metody, které jsou schopny vypočítat kalibraci kamery na základě těchto lokalizovaných význačných bodů v rovině obrazu s jediným omezením - musí být známy 3D modely, ale ty mohou být známy kalibračnímu systému ještě před samotnou kalibrací. Proces kalibrace kamery je pak plně automatický a žádné další informace nejsou již potřeba. Na rozdíl od předchozích aktuálních metod pro automatickou kalibraci kamery, navržené metody jsou schopny odhadnout všechny parametry kamery (včetně ohniskové vzdálenosti). Vytvořili jsme rovněž nový dataset BrnoCarPark , který obsahuje záznamy různých scén a detekovaná vozidla spolu s lokalizovanými význačnými body. K dispozici jsou měření vzdáleností ve scénách, která mohou být přepočítány pomocí vypočtených parametrů kalibrace kamery. Všechny navrhované metody překonávají současné aktuální metody. Vyhodnotili jsme naše metody na zkonstruovaném datasetu a také dalším datasetu BrnoCompSpeed . Také jsme provedli experimenty na syntetických datech, které prokazují stabilitu a použitelnost navrhovaných metod. This work is focused on automatic camera calibration based on multiple observations of arbitrary rigid objects. Based on observations of rigid objects moving in a common plane, we are able to calibrate camera w.r.t. the plane, and thus we are able to do measurements in a scene. Objects in the image plane are detected, and classified, and landmarks on these objects are localized. Our motivation was the usage of these methods in traffic scenarios, and thus as our ''objects'' we consider vehicles. We propose three different methods that are able to compute camera calibration based on these localized landmarks in an image plane with the only limitation - 3D models must be provided, but these can be known to the calibration system as a background. The camera calibration process is then fully automatic, and no more information is needed. Contrary to previous state-of-the-art methods for automatic camera calibration, the proposed methods are able to estimate all camera parameters (including focal length). We also collected a new dataset BrnoCarPark , which contains records of different scenes with detected vehicles and localized landmarks. Ground-truth measurements in scenes are available, and these can be re-computed by computed camera calibration parameters. All the proposed methods outperform the recent state-of-the-art method in an accurate manner. We evaluated our methods on the constructed dataset and also another dataset BrnoCompSpeed . We also made experiments on synthetic datasets, which prove the stability and usability of the proposed methods.
Klíčová slova:
Automatic Camera Calibration; Rigid Objects; Calibration Dataset; Vehicle Detection; Vehicle Classification; Landmarks Localization; Vehicle Re-Identification; Horizon Estimation; AI City Challenge; Automatická Kalibrace Kamery; Rigidní Objekty; Datová Sada pro Kalibraci; Detekce Vozidel; Klasifikace Vozidel; Lokalizace Význačných Bodů; Reidentifikace Vozidel; Odhad Horizontu; AI City Challenge
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Automatická kalibrace dohledové kamery pozorováním rigidních objektů
Tato práce je zaměřena na automatickou kalibraci kamery na základě vícečetných pozorování libovolných rigidních předmětů. Na základě pozorování rigidních objektů pohybujících se ve společné rovině ...
Paralelní numerické řešení diferenciálních rovnic
Nečasová, Gabriela; Čermák, Martin; Kozek, Martin; Šátek, Václav
2024 - anglický
Diferenciální rovnice se studují již vice než 300 let. Poprvé parciální diferenciální rovnice použil švýcarský matematik a právník Nicolaus Bernoulli v 18. století. Parciální diferenciální rovnice druhého řádu se používají k modelování široké škály jevů ve vědě, technice a matematice, například šíření světelných a zvukových vln, pohybu tekutin a šíření tepla. Práce se zabývá paralelním numerickým řešením parciálních diferenciálních rovnic. Parciální diferenciální rovnice druhého řádu jsou pomocí metody přímek převedeny na rozsáhlé soustavy obyčejných diferenciálních rovnic. Prostorové derivace v parciální diferenciální rovnici jsou nahrazeny různými typy konečných diferencí. Výsledné soustavy obyčejných diferenciálních rovnic (problémy počátečních hodnot) jsou řešeny paralelně pomocí Runge-Kutta metod a nově navržené metody vyššího řádu založené na Taylorově řadě. Numerické experimenty vybraných problémů jsou realizovány na superpočítači s různým počtem výpočetních uzlů. Výsledky ukazují, že metoda založená na Taylorově řadě výrazně překonává standardní Runge-Kutta metody. Differential equations have been studied for over 300 years. Partial differential equations were first used by the Swiss mathematician and lawyer Nicolaus Bernoulli in the 18th century. Second-order partial differential equations are used to model a wide range of phenomena in science, engineering, and mathematics, such as the propagation of light and sound waves, the motion of fluids, and the diffusion of heat. The thesis deals with the parallel numerical solution of partial differential equations. Second-order partial differential equations are transformed into large systems of ordinary differential equations using the method of lines. The spatial derivatives in the partial differential equation are replaced by various types of finite differences. The resulting large systems of ordinary differential equations (initial value problem) are solved in parallel using Runge-Kutta methods and the newly proposed higher-order method based on Taylor series. The numerical experiments of the selected problems are calculated using a supercomputer with different numbers of compute nodes. The results show that the Taylor-series-based numerical method significantly over-performs state-of-the-art Runge-Kutta methods.
Klíčová slova:
partial differential equations; ordinary differential equations; initial value problems; Taylor series; Runge-Kutta; method of lines; finite differences; parallel computations; supercomputers; parcilální diferenciální rovnice; obyčejné diferenciální rovnice; problémy počátečních hodnot; Taylorova řada; Runge-Kutta; metoda přímek; konečné diference; paralelní výpočty; superpočítače
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Paralelní numerické řešení diferenciálních rovnic
Diferenciální rovnice se studují již vice než 300 let. Poprvé parciální diferenciální rovnice použil švýcarský matematik a právník Nicolaus Bernoulli v 18. století. Parciální diferenciální rovnice ...
Pokročilé metody genomové anotace a funkčního popisu nemodelových organismů v biotechnologickém výzkumu
Musilová, Jana; Friedel, Caroline; Šafránek,, David; Sedlář, Karel
2024 - anglický
Komplexní znalost genomu a fenotypu biotechnologicky využitelných bakterií je pro jejich uplatněnění klíčová, přesto přístupy k zevrubnému poznání těchto organismů převážně chybí. Cílem disertační práce je proto navržení nových výpočetních metod pro popis genomových a funkčních vlastností zaměřených na nemodelové bakterie. Úvodní část práce se věnuje metodám anotace genomu. Zahrnuje vývoj nové pipeline pro hybridní sestavování celého genomu, její aplikaci na různé bakterie a následnou identifikaci zájmových oblastí genomu těchto bakterií. Následující část rozebírá metody funkčního popisu se zaměřením na přístupy ke studiu genové regulace. Podrobně jsou shrnuty aktuální přístupy a je představen nový balíček pro odvozování genových regulačních sítí a Booleovských sítí včetně jeho testování. Comprehensive knowledge of the genome and phenotype of biotechnologically usable bacteria is crucial for their exploitation. However, approaches to a complex understanding of these organisms are widely lacking. The dissertation, therefore, aims to propose novel computational methods for describing the genomic and functional characteristics targeted at non-model bacteria. The initial part of the thesis is focused on the genome annotation methods. Developing a novel pipeline for whole-genome hybrid assembly is included, as well as its application to various bacteria and consequent identification of their genomic regions of interest. Subsequently, functional description methods focused on approaches for studying gene regulation are covered. In detail, the state-of-the-art approaches are reviewed, and the development and testing of a package for gene regulatory network and Boolean network inference are presented.
Klíčová slova:
sequencing; genome assembly; genome annotation; RNA-Seq analysis; biological modeling; gene regulatory network inference; Boolean network inference; sekvenace; skládání genomu; anotace genomu; analýza RNA-Seq; biologické modelování; odvození genové regulační sítě; odvození Booleovské sítě
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Pokročilé metody genomové anotace a funkčního popisu nemodelových organismů v biotechnologickém výzkumu
Komplexní znalost genomu a fenotypu biotechnologicky využitelných bakterií je pro jejich uplatněnění klíčová, přesto přístupy k zevrubnému poznání těchto organismů převážně chybí. Cílem disertační ...
Moderní optimalizační metody pro interpolaci chybějících úseků v audio signálech
Mokrý, Ondřej; Kowalski, Matthieu; Koldovský, Zbyněk; Rajmic, Pavel
2024 - anglický
Poškození audio signálů je v praxi běžným, avšak nežádoucím faktem. Ke ztrátě informace může dojít nevhodným záznamem (nízký vzorkovací kmitočet či dynamický rozsah), chybou přenosu (výpadek vzorků), poškozením média či z důvodu rušení. Odstraňování takových poruch je možné pomocí inverzních úloh. Tato práce se konkrétně zaměřuje na situaci, kdy jsou úseky audio signálu o délce v řádu desítek milisekund zcela ztraceny a cílem je chybějící vzorky interpolovat na základě kontextu a vhodného modelu signálu. První část dizertační práce se věnuje metodám konvexní i nekonvexní optimalizace, které hledají řešení interpolační úlohy na základě předpokladu řídkosti časově-kmitočtového spektra. Obecný základ i některé algoritmy jsou převzaté z literatury a přizpůsobené interpolační úloze, řada modifikací a experimentálních přístupů je originální. Druhá část práce je zaměřena na využití nezáporné faktorizace matic, s níž lze sestavit pravděpodobnostní model spektrogramu signálu a tento využít pro jeho interpolaci. Z tohoto modelu pak vychází úspěšný rekonstrukční algoritmus, k němuž jsou v této práci odvozeny dvě alternativní metody. Závěr práce se věnuje rozsáhlému experimentálnímu ověření funkčnosti metod na skupině hudebních signálů. S využitím objektivních ukazatelů kvality interpolovaného signálu je ukázáno, že v jednotlivých třídách metod vedou navržené modifikace ke znatelnému zlepšení kvality či zlepšení konvergence oproti metodám základním. V rámci studovaného rozsahu poškození pak zejména algoritmy využívající faktorizace konkurují současným nejlepším metodám pro interpolaci chybějících úseků audio signálu. Damage to audio signals is in practice common, yet undesirable. Information loss can occur due to improper recording (low sample rate or dynamic range), transmission error (sample dropout), media damage, or because of noise. The removal of such disturbances is possible using inverse problems. Specifically, this work focuses on the situation where sections of an audio signal of length in the order of tens of milliseconds are completely lost, and the goal is to interpolate the missing samples based on the unimpaired context and a suitable signal model. The first part of the dissertation is devoted to convex and non-convex optimization methods, which are designed to find a solution to the interpolation problem based on the assumption of sparsity of the time-frequency spectrum. The general background and some algorithms are taken from the literature and adapted to the interpolation problem, many modifications and experimental approaches are original. The second part of the thesis focuses on the use of non-negative matrix factorization, with which a probabilistic model of the signal spectrogram can be constructed and used for the interpolation of the signal. This model is then used as the basis for a successful reconstruction algorithm, to which two alternative methods are derived in the present thesis. Finally, an extensive experimental validation of the methods on a group of musical signals is conducted. Using objective indicators of the quality of the interpolated signal, it is shown, that in each class of methods, the proposed modifications lead to a noticeable improvement in quality or convergence over the baseline methods. In particular, within the studied range of impairments, algorithms using factorization compete with the current best methods for interpolating missing sections of the audio signal.
Klíčová slova:
audio inpainting; audio interpolation; inverse problems; non-negative matrix factorization; optimization; proximal algorithms; restoration; sparsity; audio inpainting; interpolace audio signálů; inverzní úlohy; nezáporná faktorizace matic; optimalizace; proximální algoritmy; restaurace; řídkost
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Moderní optimalizační metody pro interpolaci chybějících úseků v audio signálech
Poškození audio signálů je v praxi běžným, avšak nežádoucím faktem. Ke ztrátě informace může dojít nevhodným záznamem (nízký vzorkovací kmitočet či dynamický rozsah), chybou přenosu (výpadek vzorků), ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze