Témy doktorandského štúdia od školského roku 2009-10

Téma 1: Meracie a zobrazovacie metódy na báze nukleárnej magnetickej rezonancie

Školiteľ: Prof. Ing. Ivan Frollo DrSc.

Popis:

• Výskum zameraný na riešenie problémov týkajúcich sa zobrazovania biologických a nebiologických objektov pomocou nukleárnej magnetickej rezonancie (NMR). Hlavná orientácia výskumu je na nové zobrazovacie metódy z hľadiska špeciálnych snímačov na celotelové zobrazovanie a mikrozobrazovanie.
• Dôraz je kladený na nízke a stredné stacionárne magnetické polia, max.~0.2 Tesla, kde hlavné ciele výskumu sú: tvarové snímače s distribuovanými parametrami pre biologické a nebiologické objekty zobrazovania a na zobrazovanie stacionárnych magnetických polí, povrchové snímače pre biologické objekty, výskum a vývoj senzorov pre defektoskopiu pórovitých materiálov, tenkých vrstiev pre botaniku a pre mikrobiológiu.

Možné orientácie štúdia:

• 1. Výskum v oblasti meraní stacionárnych magnetických polí a vysokofrekvenčných magnetických polí metódami NMR.
• 2. Štúdium NMR zobrazovaní za použitia magnetických kvapalín ako kontrastného média, príprava a testovanie ferrokvapalín v štruktúre nanočastíc. Aplikácia magnetických kvapalín pri zobrazovaní veľmi tenkých vrstiev.
• 3. Štúdium efektov magnetickej susceptibility materiálov pomocou metód zobrazovania na báze magnetickej rezonancie.
• 4. Štúdium metód funkčného zobrazovania fMRI. 

Téma 2: Meracie metódy na neinvazívnu diagnostiku v medicíne a biológii

Školiteľ: Doc. Ing. Milan Tyšler, CSc.

Popis:

Výskum meracích metód pre biológiu a medicínu s využitím matematického a počítačového modelovania meraných objektov a analýza možnosti ich využitia na neinvazívne určenie stavu a charakteristík vybraných biologických subsystémov (srdce, cievy, mozog). Téma práce súvisí s riešenými domácimi a medzinárodnými projektmi, na riešení ktorých sa bude doktorand podieľať.

U doktoranda sa predpokladajú znalosti elektronických meracích systémov, teórie elektromagnetických polí a zvládnutie numerických metód ich riešenia, znalosti základov elektrofyziológie skúmaných biologických systémov, schopnosť programovania v niektorom z vyšších prostredí (Visual C++, Matlab, Labview).

Téma 3: Metódy kompresného vzorkovania viacrozmerných signálov 

Školiteľ: Doc.RNDr.Ing.Ivan Bajla, PhD

Popis: Téma dizertačnej práce je zameraná na riešenie teoretických, algoritmických a aplikačných problémov "kompresného vzorkovania" viacrozmerných signálov ("compressive sampling/sensing") s prepojením na problematiku reprezentácie signálov pomocou biologicky inšpirovanej hierarchickej temporálnej pamäti. Ide o prístup zásadne meniaci pohľad na možnosti kompresie signálov už počas ich vzorkovania v porovnaní s konvenčnými kompresnými metódami (JPEG, MPEG). Obidve výskumné problematiky sa etablovali len pred niekoľkými rokmi a nesú v sebe veľký potenciál rozvoja a aplikácií v meraní, analýze signálov, telekomunikáciách a rozpoznávaní objektov reálnej scény. Téma súvisí s domácimi a zahraničnými výskumnými projektami.

 Študijné materiály na stiahnutie (74.65 Mb) 

Téma 4: Štatistické metódy pre metrologické vyhodnocovania nameraných údajov

Školiteľ: Doc. RNDr. Viktor Witkovský, CSc.

Popis: Cieľom dizertačnej práce bude tvorba metód a algoritmov pre metrológiu. Pri vyhodnocovaní výsledkov merania je proces merania obyčajne modelovaný parametrickým štatistickým modelom. Cieľom práce bude predovšetkým rozvoj štatistických metód zameraných na problematiku vyhodnocovania výsledkov kalibrácie, medzilaboratórnych porovnávaní a výsledkov meraní na základe digitalizovaných pozorovaní ako aj aplikácie v oblasti vyhodnocovania meraní.

Téma 5: Moderné modelovanie a predikcia ľudských stavov pri záťaži a únave

Školiteľ: Ing. Roman Rosipal, PhD.

Popis: Cieľom dizertačnej práce je podieľať sa na vývoji novej stratégie na plne automatické kontinuálne modelovanie stavov pri záťaži. Hlavným cieľom je preštudovať a navrhnúť štruktúry pravdepodobnostných modelov a metód s vysokým časovým rozlíšením detekcie a predikcie únavy, ospalosti a zníženej pozornosti. Bude vytvorený inteligentný systém založený na spojení multisenzorických a kontextuálnych dát. Otestovať navrhnutý monitorovací systém pre šoférov na množine reálnych nameraných údajov pozostávajúcich z trenažéra a z dát meraných počas jazdy.

Cieľom dizertačnej práce je štúdium pravdepodobnostných modelov a metód pre kontinuálne modelovanie a predikciu stavov ospalosti, pozornosti, mentálnej a pracovnej záťaže a únavy. Cieľom je vytvorenie inteligentného systému založeného na spojení multisenzorických, najmä elektrofyziologických dát (EEG, EOG, ECG, etc.) a kontextuálnych dát. Monitorovací systém bude vytvorený a testovaný na množine reálnych dát nameraných počas viacerých experimentov.  Predpokladá sa spolupráca s pracoviskami v USA, Rakúsku a vo Švédsku.

Požiadavky na doktoranda: predpokladajú sa znalosti zo základov matematickej štatistiky, spracovania signálov a programovania. Základné znalosti z oblasti elektrofyziológie sú vítané, nie však nutné.

Téma 6: Neparametrické testy rovnosti parametrov polohy a škály

Školiteľ: doc. RNDr. František Rublík, Csc.

Popis: Pri vyhodnocovaní údajov o štatistických populaciách sa môže vyskytnúť rôznosť parametrov polohy, parametrov škály alebo obidvoch ukazovateľov. Cieľom je výskum testov nulovej hypotézy že ako parametre polohy tak aj parametre škály sú rovnaké oproti alternatíve, že v aspoň jednom type parametrov nastala nerovnosť, a to aj s ohľadom na možnosť že sledovaná populácia je viacrozmerná (vektorové pozorovania). Cieľom práce je vytvoriť testy takýchto hypotéz ako aj Matlabovské programy na ich aplikáciu.

Téma 7: Optimalizácia metód a systémov na meranie termoelektrických charakteristík nových materiálov - vysokoteplotných supravodičov, kompozitných materiálov typu supravodič-polymér, supravodič-feromagnetikum a nanokompozitných materiálov.

Školiteľ: RNDr. Alexander Cigáň, CSc.

Popis: Pochopenie niektorých osobitných vlastností vysokoteplotných supravodičov je jedným z výziev pre fyziku tuhých látok. Vysokoteplotné supravodiče vykazujú celý rad netypických vlastností. Doteraz neexistuje všeobecne prijatá teória vysvetľujúca mechanizmus ich supravodivého stavu. Aj oblasť nad prechodom do supravodivého stavu (normálny stav) vykazuje nezvyčajné, napr. transportné, vlastnosti. Poznanie teplotnej závislosti termoelektromotorického napätia môže pre ich pochopenie zohrať významnú úlohu. Cieľom dizertačnej práce bude analýza metód merania termoelektrických koeficientov (diferenciálny Seebeckov koeficient, Peltierov koeficient) vysokoteplotných supravodičov. Návrh a realizácia kryogénnej sondy a metódy merania teplotnej závislosti termoelektromotorického napätia v rozsahu od 300 K do 68 K. Návrh, analýza a vyhodnotenie meracieho systému, analýza hlavných zdrojov neurčitostí merania.

Požiadavky: U doktoranda sa predpokladajú znalosti elektronických meracích systémov, teórie elektromagnetických polí a zvládnutie numerických metód ich riešenia, základy kryogénnej techniky, termometrie a programovania (napr. Matlab, Labview).

Téma 8: Inteligentné meracie systémy na monitorovanie a diagnostiku stavu pacientov

Školiteľ: doc. Ing. Milan Tyšler, CSc. , Ing. Ján Maňka, CSc.

Popis: Výskum v oblasti moderných metód neinvazívneho snímania a bezdrôtového prenosu, vizualizácie a diagnostického alebo terapeutického využitia vybraných elektrických a magnetických biomedicínskych signálov. Riešenie metód ich spracovania a analýzy so zameraním na kardiovaskulárny, neuromuskulárny a hepatický systém. Teoretický a experimentálny návrh systémov pre nemocničné a domáce prostredie typu „inteligentné lôžko" a „inteligentné oblečenie" . Modernizácia a rozšírenie schopností existujúceho SQUID magnetometrického zariadenia. Analýza možností a obmedzení navrhnutých zariadení.

Predpoklady na štúdium: U doktoranda sa očakávajú dobré teoretické vedomosti z oblasti elektriny a magnetizmu, schopnosť riešenia elektronických meracích obvodov, zvládnutie základov číslicových metód spracovania signálov a využitia softvérových prostriedkov riešenia meracích systémov (napr. v prostredí Matlab, Labview). Výhodou sú znalosti základov elektrofyziológie, magnetometrie, biofyziky a biomechaniky.

Téma 9: Analýza vplyvu autonómneho nervového systému na kardiovaskulárnu činnosť

Školiteľ: prof. Ing. Jiří Holčík, CSc.

Popis: Téma je orientovaná na výskum a aplikáciu matematických prostriedkov a modelov na analýzu a kvantifikáciu vplyvu autonómneho nervového systému na činnosť kardiovaskulárneho systému (KVS). Práca bude založená na znalosti nameraných signálov (a ich parametrov) generovaných KVS ľudí alebo zvierat v priebehu štandardizovaných testov. Ako matematické analytické nástroje budú použité časovo-frekvenčné transformácie (komplexná demodulácia, vlnkové transformácie, Wigner-Villeova transformácia, evolučný periodogram, časový rozvoj krátkodobej DFT, selektívna DFT) a matematické modely riadenia KVS, ktorých štruktúra bude vychádzať zo znalostí fyziológie dejov v KVS a z popisu dynamiky odozvy KVS na rôzne formy stimulácie nervového systému. Výsledky matematickej analýzy budú použité na výber signálových parametrov citlivých na rôzne formy stimulácie autonómneho nervového systému a na overenie vhodnosti daných matematických nástrojov. Výsledky simulačných výpočtov s vyvinutými modelmi budú použité na upresňovanie hypotéz o formách riadenia jednotlivých čiastkových štruktúr KVS.