Ne (11007)
Počet nalezených dokumentů:
11007
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 ...
Od modulárních k celostním systémům diarizace řečníka
Landini, Federico Nicolás; Ganapathy, Sriram; Bredin, Herve; Burget, Lukáš
2024 - anglický
Diarizace mluvčího se obvykle popisuje jako úloha, která určuje, "kdo kdy mluvil" v nahrávce. Ještě před několika lety byly všechny konkurenceschopné přístupy modulární, tj. detekce hlasové aktivity, segmentace, extrakce embeddingů, shlukování a detekce a zpracování překrývající se řeči byly řešeny různými subsystémy a aplikovány jeden po druhém. Takto konstruované systémy dosahovaly ve většině scénářů nejlepších výsledků, ale měly velké potíže vypořádat se s překrývající se řečí. V poslední době vzbudil velkou pozornost nástup end-to-end modelů, které jsou schopny řešit všechny aspekty diarizace mluvčího pomocí jediného modelu a mají lepší úspěšnost, pokud jde o překrývající se řeč. Tato práce vznikla v období koexistence těchto dvou trendů. Popisujeme systém založený na bayesovském skrytém Markovově modelu používaném ke shlukování x-vektorů (embeddingů mluvčích získaných pomocí neuronové sítě), známý jako VBx, který prokázal pozoruhodnou úspěšnost na různých souborech dat a evaluačních v různých kampaních. Popíšeme jeho výhody a omezení a vyhodnotíme výsledky na různých relevantních korpusech. Poté přejdeme k metodám end-to-end neuronové diarizace (EEND). Vzhledem k potřebě velkých trénovacích sad pro trénování těchto modelů a nedostatku ručně anotovaných diarizačních dat v dostatečném množství spočívá kompromisní řešení v umělém generování trénovacích dat. Popíšeme přístup ke generování syntetických dat, která se z hlediska změn a překryvů mluvčích podobají skutečným rozhovorům. Ukážeme, jak tato metoda generování simulovaných konverzací umožňuje dosáhnout lepší úspěšnosti než dříve navržená metoda vytváření simulovaných směsí při trénování populárního EEND s enkodér-dekodér atraktory (EEND-EDA). Navrhneme také nový model založený na EEND, který nazýváme DiaPer, a ukážeme, že může dosáhnout lepších výsledků než EEND-EDA, zejména při práci s mnoha mluvčími a při zpracování překrývající se řeči. Nakonec porovnáváme oba systémy, VBx i DiaPer, na široké škále datových sad a prodiskutejeme výhody každého z nich. Speaker diarization is usually referred to as the task that determines ``who spoke when'' in a recording. Until a few years ago, all competitive approaches were modular, i.e. voice activity detection, segmentation, embedding extraction, clustering and overlapped speech detection and handling were tackled by different sub-systems and applied in a cascaded fashion. Systems based on this framework reached state-of-the-art performance in most scenarios but had major difficulties dealing with overlapped speech. More recently, the advent of end-to-end models, capable of dealing with all aspects of speaker diarization with a single model and better performing regarding overlapped speech, has brought high levels of attention. This thesis is framed during a period of co-existence of these two trends. We describe a system based on a Bayesian hidden Markov model used to cluster x-vectors (speaker embeddings obtained with a neural network), known as VBx, which has shown remarkable performance on different datasets and challenges. We comment on its advantages and limitations and evaluate results on different relevant corpora. Then, we move towards end-to-end neural diarization (EEND) methods. Due to the need for large training sets for training these models and the lack of manually annotated diarization data in sufficient quantities, the compromise solution consists in generating training data artificially. We describe an approach for generating synthetic data which resembles real conversations in terms of speaker turns and overlaps. We show how this method generating "simulated conversations" allows for better performance than using a previously proposed method for creating "simulated mixtures" when training the popular EEND with encoder-decoder attractors (EEND-EDA). We also propose a new EEND-based model, which we call DiaPer, and show that it can perform better than EEND-EDA, especially when dealing with many speakers and handling overlapped speech. Finally, we compare both VBx-based and DiaPer systems on a wide variety of corpora and comment on the advantages of each technique.
Klíčová slova:
Speaker diarization; VBx; end-to-end neural diarization; simulated conversations; DiaPer.; Diarizace mluvčího; VBx; neuronová diarizace end-to-end; simulované rozhovory; DiaPer.
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Od modulárních k celostním systémům diarizace řečníka
Diarizace mluvčího se obvykle popisuje jako úloha, která určuje, "kdo kdy mluvil" v nahrávce. Ještě před několika lety byly všechny konkurenceschopné přístupy modulární, tj. detekce hlasové aktivity, ...
Keramické materiály a kompozity pro pokročilé aplikace
Mařák, Vojtěch; Částková, Klára; Michálková,, Monika; Drdlík, Daniel
2024 - anglický
Tato dizertační práce se zaměřuje na pokročilou oxidovou keramiku a částicové a vrstevnaté kompozity. Studované materiály zahrnují biokeramický hydroxyapatit, termomiotický wolframan hlinitý a bezolovnaté piezoelektrické materiály na bázi titaničitanu barnatého. Příprava těchto keramik má několik omezení ovlivňující finální vlastnosti, zahrnující použití toxických stabilizátorů, nízké zhutnění, náchylnost k praskání, vznik nežádoucích chemických reakcí, nízké mechanické a elektrické vlastnosti. Tato práce řeší tyto problémy přizpůsobením jednotlivých kroků zpracování a použitím progresivních výrobních metod pro optimalizaci požadovaných funkčních vlastností materiálů. Úprava hydroxyapatitového prášku studenou plazmou umožnila elektroforetickou depozici bez toxických stabilizátorů, což vedlo k hutnějším povlakům bez trhlin. Praktický benefit tohoto přístupu byl demonstrován v případě bezdefektních hydroxyapatitových povlaků ortopedických šroubů. Termomiotický wolframan hlinitý, vyznačující se svým téměř nulovým koeficientem tepelné roztažnosti, byl syntetizován optimalizovanou koprecipitací za účelem zlepšení slinovatelnosti prášku. Rychlé beztlaké slinování a slinování plazmovou jiskrou byly použity ke zhutnění materiálu, přičemž bylo dosaženo dosud nejvyšších publikovaných hodnot hustot při nejnižší slinovací teplotě. Vývoj mikrostruktury piezokeramiky titaničitanu barnatého byl studován pomocí rychlého beztlakého slinování a slinování s pomocí radiace. Získané poznatky byly využity pro slinování částicových kompozitů na bázi titaničitanu barnatého vyztuženého oxidovými keramikami. Vysoká reaktivita mezi zvolenými materiály měla negativní vliv na vlastnosti kompozitů a jeden z reakčních produktů byl podrobněji charakterizován. Byly připraveny vrstvené kompozity střídáním vrstev na bázi titaničitanu barnatého a dielektrického oxidu zirkoničitého. Vysoká reaktivita piezoelektrických materiálů byla potlačena volbou slinovací strategie. Souhrnným cílem této disertační práce je posunout vědění v oblasti vlastností a zpracování keramických materiálů, poskytnout náhled na optimalizaci funkčnosti a řešit kritická omezení v různých aplikacích. This thesis focuses on advanced oxide ceramics and particle and laminate composites. The materials studied include bioceramic hydroxyapatite, thermomiotic aluminium tungstate, and lead-free barium titanate-based piezoelectrics. These ceramics suffer from several limitations in their processing and properties, including the use of toxic stabilisers, low densification, susceptibility to cracking, undesirable chemical reactions, and poor mechanical and electrical performance. This work addresses these issues by tailoring individual processing steps and employing novel fabrication and treatment methods to optimise the desired performance of the materials. Plasma treatment of hydroxyapatite powder allowed electrophoretic deposition without toxic stabilisers, resulting in denser and crack-free coatings, as was also showcased on orthopaedic screws. Thermomiotic aluminium tungstate, known for its near-zero coefficient of thermal expansion, was synthesised by optimised co-precipitation to produce a powder with improved sinterability. Rapid pressure-less sintering and spark plasma sintering were used to densify the material to the highest density at the lowest temperature to date. The microstructural evolution of barium titanate piezoceramics was studied using rapid pressure-less sintering and radiation assisted sintering. The gained knowledge was used to sinter barium titanate-based particle composites with reinforcing tougher oxide ceramics. High reactivity between selected materials had a negative influence on the properties of the composites, and one of the reaction products was characterised in greater detail. Laminated composites were prepared by alternating barium titanate-based and dielectric zirconia layers. The high reactivity of piezoelectric materials was inhibited by the sintering strategy. In summary, this dissertation thesis aims to improve the understanding of ceramic material properties and processing techniques, provide insight into performance optimisation, and address critical limitations across diverse applications.
Klíčová slova:
Ceramics; Hydroxyapatite; Aluminium tungstate; Barium titanate; Alumina; Zirconia; Particle composites; Laminated composites; Sintering; Microstructure; Phase composition; Mechanical properties; Electrical properties; Keramické materiály; Hydroxyapatit; Wolframan hlinitý; Titaničitan barnatý; Oxid hlinitý; Oxid zirkoničitý; Částicový kompozit; Vrstevnatý kompozit; Slinování; Mikrostruktura; Fázové složení; Mechanické vlastnosti; Elektrické vlastnosti
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Keramické materiály a kompozity pro pokročilé aplikace
Tato dizertační práce se zaměřuje na pokročilou oxidovou keramiku a částicové a vrstevnaté kompozity. Studované materiály zahrnují biokeramický hydroxyapatit, termomiotický wolframan hlinitý a ...
Interaction of pulsating water jet with surface of structural materials
Poloprudský, Jakub; Müller,, Miroslav; Chlup, Zdeněk; Kruml, Tomáš
2024 - anglický
Pulzní vodní svazek je modifikace konvenčního kontinuálního vodního svazku. Principem technologie je vyvolání rozpadu koherentního vodního proudu na jednotlivé shluky vodních kapek. Shluky působí v momentě dopadu na povrch impaktním tlakem, což významně zvedá erozní vlastnosti proudu. Práce studuje interakci pulzního vodního svazku s povrchem konstrukčních materiálů. Práce se zaměřuje zejména na inkubační erozní etapa. Inkubační erozní etapa se projevuje plastickou deformací povrchu bez přítomnosti makroskopického úběru materiálu. Experimentální typy materiálů jsou austenitické korozivzdorná ocel 316L a hliníková slitina AW-2014. Pulzující vodní proud je poměrně nová technologie s množstvím propojených technologických parametrů. Množství parametrů poskytuje velký prostor pro optimalizaci technologie v závislosti na použití. Předpokládá se, že vodní shluky svazku působí na povrch podobně jako vodní kapky. Na základě tohoto zjednodušení se nabízí použití technologie na testování erozní odolnosti materiálů. Výhoda technologie oproti konvenčním metodám testování eroze je vysoká frekvence dopadu kapek až 40 kHz a možnost kontrolovat rychlost, velikost, úhel a frekvenci dopadajících kapek. Zaměřením práce je zkoumání inkubačního erozního stádia předcházejícího úběru materiálu. Eroze se v tomto stádiu projevuje zdrsňováním povrchu v důsledku plastické deformace materiálu, deformací zrn vedoucímu k odhalování hranic zrn a vytváření povrchového reliéfu uvnitř zrn. Cílem práce je naladění a porozumění fungování pulzního vodního svazku a možné použití technologie pro erozní testování, zdrsňování a zpevňování povrchu. Hlavní dosažená zjištění jsou následující: • Závislost změny distribuce dopadů vodních kapek s několika úrovněmi hydraulických parametrů byla pozorována na obou experimentálních materiálech (hliníková slitina AW-2014 a austenitická ocel 316L). Závislost distribuce dopadů vodních kapek na erozní efektivitu a erozní stádium byla popsána. • Statické erozní testy byly provedeny na oceli 316L. Byly měřeny změny profilu způsobené interakcí s PWJ Podpovrchové změny korespondující se změnami povrchovými byli pozorovány pomocí transmisního elektronového mikroskopu. Bylo definováno erozní stádium mezi zdrsňováním povrchu a makroskopickým úběrem materiálu. Definováno bylo přítomností nespojitých mikro trhlin koncentrujících se zejména na hranicích zrn. • Zpevňování povrchu oceli 316L bylo měřeno na řezu kolmém k ovlivněnému povrchu. Zpevnění bylo pozorované až do hloubky 100 µm, a předcházelo makroskopickému úběru materiálu. • Nárůst únavové životnosti oceli 316L byl změřen po zpracování povrchu pomocí pulzujícího vodního svazku. V rámci zvolených experimentálních parametrů byla pozorována závislost rychlosti přejezdu pulzujícího vodního svazku a počtu cyklů do lomu pro dvě zkoumané úrovně řízené celkové deformace. • Metodologie měření pomocí difrakce zpětně odražených elektronů před a po zpracování povrchu oceli 316L pulzním vodním svazkem byla použita. Metodologie umožňuje měřit vývoj změn v orientaci a deformace uvnitř konkrétních zrn. Otestování metodologie je hlavní příspěvek této práce. The pulsating water jet (PWJ) is a hybrid technological modification of the continuous water jet (CWJ) working at the principle of impact pressure. PWJ is created by splitting the coherent stream of water into discrete clusters. The clusters create the so-called water hammer effect, which significantly increases the effectivity of erosion of the material subjected to PWJ. This work deals with the interaction of water clusters created by the PWJ with the surface of selected structural materials. The work focuses on the incubation erosion stage before the start of the material removal. The experimental materials used were austenitic 316L stainless steel and aluminium alloy AW-2014, due to their excellent corrosion resistance in tap water environment and their homogeneity and low hardness respectively. Both of these materials are according to literature review common for waterjet focused research. The PWJ is a novel technology with several technological parameters, which offers the potential for technology optimization and opens questions about its possibilities and limitations. The individual clusters of water are expected to act upon the surface in a similar way as liquid droplets. Under this approximation, the technology is currently a candidate for use as an erosion testing tool. The advantages of PWJ erosion testing compared to conventional erosion testing tools are the high frequency of impacts and control over the impact speed, droplet size, angle of droplet impacts and impact frequency. The work focuses on the incubation erosion stage, which is the stage prior to macroscopic material removal. The incubation stages consist of plastic deformation of the material, surface deformation exposing the grain boundaries and the creation of surface steps. The goal is to tune the use of PWJ technology for erosion testing, surface roughening and surface strengthening. The main findings are as follows: • 316L stainless steel and AW-2014 were treated with PWJ moving along a linear trajectory with different levels of pressure and cluster impact distribution. The influence of cluster impact distribution on the erosion stage was evaluated. • The static PWJ with increasing erosion time was done on 316L steel. The subsurface changes corresponding with surface changes were documented using transmission electron microscopy. A new erosion stage was proposed between material roughening and macroscopic material removal stages. This stage precedes the formation of micropits and is defined by the presence of cracks at preferential sites. • The surface hardening of 316L steel was measured on cross-sections after PWJ treatment. Hardening up to depth of 100 µm was observed before significant material removal started. • A substantial increase of the fatigue life of 316L steel specimen after treatment by PWJ was found. This is a quite interesting and original finding, opening the possibility of developing a new way for surface engineering. The dependence between PWJ the feed rate and a number of cycles to failure was measured for two strain levels within the experimental design. • Electron back scattered diffraction measurement was done before and after PWJ treatment. Changes in grain orientation were measured and kernel average misorientation was evaluated. The proposal of this new methodology for erosion incubation stage observation is the highlight of this work.
Klíčová slova:
Erosion; Wear; Plastic deformation; Water cluster; Pulsating water jet; Surface hardening; Surface roughening; Eroze; Opotřebení; Plastická deformace; Kapka vody; Pulzující vodní svazek; Zpevňování povrchu; Zdrsňování
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Interaction of pulsating water jet with surface of structural materials
Pulzní vodní svazek je modifikace konvenčního kontinuálního vodního svazku. Principem technologie je vyvolání rozpadu koherentního vodního proudu na jednotlivé shluky vodních kapek. Shluky působí v ...
Zvýšení přesnosti lokalizace v průmyslových nositelných zařízeních pomocí LoRaWAN
Svertoka, Ekaterina; Martian, Alexandru; Digulescu-Popescu,, Angela; Lohan, Elena Simona; Hošek,, Jiří; Burget, Radim
2024 - anglický
Tento výzkum kombinuje teoretické poznatky, simulační studie a praktické experimenty s cílem prozkoumat oblast průmyslových nositelných zařízení se zaměřením na zvýšení přesnosti jejich lokalizace pomocí technologie LoRaWAN. Práce vedla k vytvoření dvou klasifikací funkcí a metrik průmyslových nositelných zařízení a 7 volně přístupných datových sad LoRaWAN v různých prostředích (vnitřních, venkovních a podzemních). Kromě toho práce provádí komplexní posouzení přesnosti lokalizace pomocí více přístupů, analyzuje vliv proměnných z měřicí kampaně a technik zpracování dat. Dále navrhuje úpravy algoritmu k-NN, které spolu s metodami předzpracování vedou ke zvýšení přesnosti o 17,2 % ve srovnání s původním benchmarkem. Navržené algoritmy, ověřené na souborech dat LoRaWAN, nabízejí potenciální využití v různých oblastech. Studie uzavírá validaci lokalizace na bázi LoRaWAN s přesností 2,6 m v interiéru a 4 m v exteriéru, což naznačuje, že ačkoli lokalizace na bázi LoRaWAN není tak přesná jako u předních technologií, lze ji využít v odvětvích, jako je logistika, zemědělství a inteligentní výroba, kde není absolutní přesnost nezbytná. This research combines theoretical insights, simulation studies, and practical experimentation to explore the field of industrial wearables, with a focus on enhancing their location accuracy through LoRaWAN technology. The work led to creating two classifications on functions and metrics of industrial wearables and 7 open access LoRaWAN datasets in diverse environments (indoor, outdoor, and underground). Moreover, the paper conducts a comprehensive assessment of localization accuracy through multiple approaches, analyzing the influence of variables from the measurement campaign and data processing techniques. Furthermore, it proposes modifications to the k-NN algorithm, which, alongside preprocessing methods, results in a 17.2% increase in accuracy compared to the original benchmark. Validated on LoRaWAN datasets, the proposed algorithms offer potential applications across various fields. The study concludes validation of LoRaWAN-based localization with an accuracy of 2.6m indoors and 4m outdoors, suggesting that while LoRaWAN-based localisation is not as precise as leading technologies, it can be used in sectors such as logistics, agriculture, and smart manufacturing where absolute precision is not essential.
Klíčová slova:
LoRaWAN; localization; accuracy; Industry 4.0; wearable technology; LoRaWAN; lokalizace; přesnost; průmysl 4.0; nositelná technologie
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Zvýšení přesnosti lokalizace v průmyslových nositelných zařízeních pomocí LoRaWAN
Tento výzkum kombinuje teoretické poznatky, simulační studie a praktické experimenty s cílem prozkoumat oblast průmyslových nositelných zařízení se zaměřením na zvýšení přesnosti jejich lokalizace ...
Softwarově definovaná anténní řada
Sedláček, David; Prokopec, Jan; Maršálek, Roman
2024 - anglický
Hlavným cieľom tejto práce bolo vyvinúť demonštračnú platformu pre implementáciu algoritmov na odhad smeru príchodu signálu. Celkovo bolo opísaných šesť techník, ktoré boli následne implementované v Pythone spolu so simuláciami príchodu signálov. Bola vykonaná štúdia dostupného hardvéru, v ktorej boli porovnané rozdiely medzi na mieru prispôsobenými a voľne dostupnými riešeniami. Navrhli sa konkrétne hardvérové a softvérové konfigurácie pre praktickú implementáciu metód odhadu príchodu signálu. Na záver boli navrhnuté experimentálne merania na overenie účinnosti implementovaných metód. Vykonali sa testovacie merania a ich výsledky boli kriticky zhodnotené. The main objective of this thesis was to develop a demonstrator platform implementing signal processing algorithms for signal direction of arrival estimation. In total, six estimation techniques were described, and simulations of discussed beamforming and subspace-based methods were implemented in Python. A study was conducted on available hardware, comparing trade-offs between customised and off-the-shelf solutions. Specific hardware and software configurations were proposed for practical implementation of the estimation methods. Finally, a testbed was constructed to verify the performance of the implemented estimation methods. Tests were performed, and the results were critically evaluated.
Klíčová slova:
Antenna array; digital signal processing; direction-of-arrival estimation; MUSIC; software-defined radio; KrakenSDR; Python; Anténne pole; digitálne spracovanie signálov; odhad smeru príchodu; MUSIC; softvérovo definované rádio; KrakenSDR; Python
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Softwarově definovaná anténní řada
Hlavným cieľom tejto práce bolo vyvinúť demonštračnú platformu pre implementáciu algoritmov na odhad smeru príchodu signálu. Celkovo bolo opísaných šesť techník, ktoré boli následne implementované v ...
Výpočty se zachováním důvěrnosti s využitím homomorfního šifrování
Rybár, Matej; Ricci, Sara; Člupek, Vlastimil
2024 - anglický
Táto diplomová práca skúma homomorfné šifrovanie, zameriavajúc sa na teoretické základy, bezpečnostné princípy a praktické aplikácie. Pre svoju výkonnosť a bezpečnosť bola vybraná knižnica TFHE vo svojej Rust variante (TFHE-rs). Bol vyvinutý scenár vojenského použitia zahŕňajúci systém Military Grid Reference System (MGRS) na demonštráciu bezpečného cloudového výpočtu. Implementovali sme homomorfné algoritmy pre konverziu MGRS, výpočet druhých odmocnín, reprezentáciu IEEE 754, algoritmus pre výpočet druhých odmocnín pomocou celých čísel, algoritmus pre výpočet druhých odmocnín pomocou desatinných čísel a SHA-256 hashing. Výkonnostné testy ukázali, že homomorfný algoritmus pre výpočet druhých odmocnín vyžadoval približne 22 sekúnd a SHA-256 približne 10 sekúnd. Práca opisuje celý proces od prijatia MGRS koordinátov po vrátenie vypočítanej vzdialenosti spolu s jej hashom, pričom podrobne opisuje bezpečnú klient-server architektúru. Docker Compose simuloval cloudové prostredie, pričom Ansible automatizoval nasadzovanie. Frontend, vyvinutý pomocou React a Leaflet, poskytuje interaktívne rozhranie. Úspešná implementácia zdôrazňuje uskutočniteľnosť a význam homomorfného šifrovania pri zvyšovaní bezpečnosti dát. This master's thesis examines homomorphic encryption, focusing on theoretical foundations, security principles, and practical applications. The TFHE library's Rust variant (TFHE-rs) was selected for its performance and security. A military usage scenario involving the Military Grid Reference System (MGRS) was developed to demonstrate secure cloud computing. Homomorphic implementations of MGRS conversion, square root calculations, IEEE 754 floating-point representation, integer-based square root, floating-point square root, and SHA-256 hashing were created. Performance benchmarks showed the homomorphic floating-point square root required approximately 22 seconds and SHA-256 about 10 seconds. The thesis describes the process from receiving MGRS coordinates to returning the computed distance with its hash, detailing a secure client-server architecture. Docker Compose simulated the cloud environment, with Ansible automating deployment. The frontend, developed with React and Leaflet, provides an interactive interface. The successful implementation highlights the feasibility and significance of homomorphic encryption for enhancing data security.
Klíčová slova:
confidentiality-preserving computation; homomorphic encryption; military grid reference system; výpočty zachovávajúce dôvernosť; homomorfné šifrovanie; military grid reference system
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Výpočty se zachováním důvěrnosti s využitím homomorfního šifrování
Táto diplomová práca skúma homomorfné šifrovanie, zameriavajúc sa na teoretické základy, bezpečnostné princípy a praktické aplikácie. Pre svoju výkonnosť a bezpečnosť bola vybraná knižnica TFHE vo ...
Simulace Accident Tolerant Fuel v pokročilém jaderném reaktoru během těžké havarie
Hamřík, Lukáš; Foral, Štěpán; Mičian, Peter
2024 - anglický
Tato diplomová práce se zaměřuje na paliva se zvýšenou tolerancí vůči haváriím, jež jsou považována za další krok ke zvyšování bezpečnosti provozu jaderných elektráren. Zpočátku jsou odhaleny slabiny v současnosti provozovaného palivového systému. Jsou popsány možnosti pokročilých paliv a jejich kategorizace, v návaznosti na jejich stav vývoje a problémy, kterým čelí před svým nasazením. Je zmíněna elektrárna APR1400 se svými systémy pro zmírnění následků havárie. Model APR1400 je využit k posouzení vlivu pokročilých materiálů pokrytí při těžké havárii. Stručně jsou představeny možnosti a schopnosti kódu MELCOR, který je schopen simulovat danou problematiku těžkých havárií. Je popsána implementace pokročilých materiálů pokrytí do programu MELCOR, společně se simulovanými scénáři. Na závěr jsou diskutovány výsledky získané ze simulací. This diploma thesis introduces accident tolerant fuels that are considered to be a next step in increase of safety margins of nuclear power plants. In the beginning, the weaknesses of the currently operated fuel system are exposed. Accident-tolerant fuel options and their categories are described in their stages of development and faced issues before their deployment. The APR1400 plant with its accident mitigation systems is mentioned, the plant model is used to assess the impact of advanced cladding materials in a plant undergoing severe accident. The MELCOR code, capable of simulations of severe accident phenomena, is briefly introduced with its capabilities. The implementation of advanced cladding materials to MELCOR is described, altogether with simulated scenarios. In the end, the results obtained from the simulations are discussed.
Klíčová slova:
Nuclear Fuel; Accident tolerant fuel; APR1400; Safety Analysis; Severe Accident; MELCOR; Jaderné palivo; Palivo se zvýšenou odolností vůči haváriím; APR1400; Bezpečnostní analýzy; Těžká havárie; MELCOR
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Simulace Accident Tolerant Fuel v pokročilém jaderném reaktoru během těžké havarie
Tato diplomová práce se zaměřuje na paliva se zvýšenou tolerancí vůči haváriím, jež jsou považována za další krok ke zvyšování bezpečnosti provozu jaderných elektráren. Zpočátku jsou odhaleny slabiny ...
Dlouhodobá bezpečnost cloudového uložiště
Wojnar, Filip; Dzurenda, Petr; Malina, Lukáš
2024 - anglický
Práce se zaměřuje především na téma dlouhodobé bezpečnosti archivních úložišť v cloudu. Zabývá se podmínkami a zásadami životního cyklu správy klíčů, které uvádí NIST pro vytvoření robustního systému správy klíčů. Závěrečná část úvodní kapitoly zkoumá nejnovější možnosti systémů správy klíčů, zahrnující průmyslové giganty, jako je Amazon Web Services Key Management Services, až po open-source alternativu s názvem Hashicorp Vault. Druhá kapitola práce je věnována postkvantově bezpečné kryptografii a zkoumá proces standardizace NIST pro postkvantovou kryptografii (PQC). V rámci této oblasti práce porovnává sedm algoritmů, které úspěšně prošly do závěrečného kola zvažování, a nakonec vybírá Crystals-Dilithium pro Digital Signature Algorithm (DSA) a Crystals-Kyber pro Key Encapsulation Mechanism (KEM) jako nejefektivnější na základě procesorového času, který vyžadují pro své kryptografické operace. Třetí kapitola nastiňuje stávající cloudový archivační systém na VUT v Brně a navrhuje výchozí kryptografické schéma pro správu klíčů ve virtualizovaném prostředí. To zahrnuje generování páru master klíčů, generování páru datových klíčů, šifrování dat v klidu, dešifrování dat v klidu, sdílení prostředků, rotaci klíčů, obnovu klíčů a odvolání klíčů. Čtvrtá kapitola se zabývá nuancemi implementace realizované v této práci a hodnotí efektivitu řešení pomocí benchmarků zaměřených na nově přidanou kryptografickou funkcionality realizovanou pomocí post-kvantově bezpečné správy klíčů. The primary focus of the thesis is the topic of the long-term security of cloud-based archive storage. It delves into the key management lifecycle terms and principles outlined by NIST to establish a robust key management system. The concluding section of the initial chapter examines state of art options for Key Management Systems, covering industry giant like Amazon Web Services Key Management Services to open-source alternative called Hashicorp Vault. The second chapter of the thesis is dedicated to Post-Quantum Safe Cryptography, exploring the NIST standardization process for Post-Quantum Cryptography (PQC). Within this realm, the thesis compares seven algorithms that successfully reached the final round of consideration, ultimately selecting Crystals-Dilithium for Digital Signa- ture Algorithm (DSA) and Crystals-Kyber for Key Encapsulation Mechanism (KEM) as the most effective performers based on CPU time they require for their cryptographic operations. The third chapter outlines the existing cloud-based archive system at BUT (Brno University of Technology) and proposes an initial cryptographic scheme for key management within this virtualized environment. This includes master key pair generation, data key pair generation, data at rest encryption, data at rest decryption, resource sharing, key rotation, key recovery and key revocation. Finally the fourth chapter gets into nuances of implementation realized in this thesis and reviews the effectiveness of the solution with benchmarks focused on newly added cryptographic functionality of realized post-quantum safe key management.
Klíčová slova:
Cloud storage; Key Management Lifecycle; Key Management System; Master key; Post-quantum safe cryptography; Crystals-Kyber; Crystals-Dilithium; Advanced Encryption Standard; liboqs; Cloudové úložiště; Životní cyklus správy klíčů; Systém správy klíčů; Master klíč; Post-kvantově bezpečná kryptografie; Crystals-Kyber; Crystals-Dilithium; Advanced Encryption Standard; liboqs
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Dlouhodobá bezpečnost cloudového uložiště
Práce se zaměřuje především na téma dlouhodobé bezpečnosti archivních úložišť v cloudu. Zabývá se podmínkami a zásadami životního cyklu správy klíčů, které uvádí NIST pro vytvoření robustního systému ...
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