2018 - Publications Repository - Gdańsk University of Technology

Show publications from the year

Publications from the year 2018

Show all

Optical method for verification of homogeneity of phantoms for calibration of magnetic resonance
- Anna Sękowska
- Aleksandra MARIA Kamińska
- Agnieszka Sabisz
2018 Full text Photonics Letters of Poland
The primary purpose of this study was to develop a laboratory photonic set-up for characterisation of homogeneity of gel phantoms for calibration of magnetic resonance. In this system, optical coherence tomography allows the detection of micro- and macroscopic heterogeneities of a structure. The set-up was used to perform measurements of agar and agar-carrageenan gels, which are the basis for more complex phantoms for magnetic resonance calibration. Obtained results were compared with magnetic resonance tomography methods used to detect macroscopic spatial differences in composition and heterogeneity in phantoms.
Optical monitoring of electrochemical processes with ITO-based lossy-mode resonance optical fiber sensor applied as an electrode
- Mateusz Smietana
- Michał Sobaszek
- Bartosz Michalak
- Pawel Niedzialkowski
- Wioleta Bialobrzeska
- Marcin Koba
- Petr Sezemsky
- Viteslav Stranak
- Jakub Karczewski
- Tadeusz Ossowski
- Robert Bogdanowicz
2018 JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
In this work we discuss the application of optical fiber sensors based on lossy-mode resonance (LMR) phenomenon for real-time optical monitoring of electrochemical processes. The sensors were obtained by a reactive high power impulse magnetron sputtering of indium tin oxide (ITO) on a 2.5 cm-long core of polymer-clad silica fibers. The LMR effect made monitoring of changes in optical properties of both ITO and its surrounding medium possible. Moreover, since ITO is electrically conductive and electrochemically active, it was used as a working electrode in a 3-electrode cyclic voltammetry setup. The investigations have shown that the sensor's optical response strongly depends on the potential applied to the sensor, as well as on electrochemical modification of its surface. The obtained LMR effect can be applied in parallel to electrochemical measurements for real-time optical monitoring of the electrode conditions and properties of the surrounding medium.
Optical Sensor Based Gestures Inference Using Recurrent Neural Network in Mobile Conditions
- Krzysztof Czuszyński
- Alicja Kwaśniewska
- Maciej Szankin
- Jacek Rumiński
2018
In this paper the implementation of recurrent neural network models for hand gesture recognition on edge devices was performed. The models were trained with 27 hand gestures recorded with the use of a linear optical sensor consisting of 8 photodiodes and 4 LEDs. Different models, trained off-line, were tested in terms of different network topologies (different number of neurons and layers) and different effective sampling frequency of a recorded gesture on the inference time were evaluated. Inference time tests performed on the most effective of available platforms, Samsung Galaxy S8 smartphone, present that recurrent neural networks trained on unprocessed (raw) data from the gesture sensor (1-layer model) execute faster than models trained on differently processed features (2 and 3- layer models): 374ms vs 765ms and 1048ms for data recorded with 100Hz. Also, the reduction of effective sampling frequency allows to shorten the inference time, e.g., for raw data from 374ms at 100Hz to 115ms at 25Hz. Presented results confirm the usability of low complexity interfaces like linear gesture sensor in mobile devices with limited computational capabilities, which allows to consider such sensors in wearable electronic devices e.g. smart glasses.
Optical-Spectrometry-Based Method for Immunosuppressant Medicine Level Detection in Aqueous Solutions
- Marcin Marzejon
- Monika Kosowska
- Daria Majchrowicz
- Barbara Bułło-Piontecka
- Michał Wąsowicz
- Małgorzata Szczerska
2018 Full text SENSORS
In this paper, an investigation into detecting immunosuppressive medicine in aqueous solutions using a spectrometry-based technique is described. Using optical transmissive spectrometry, absorbance measurements in the spectra range from 250 nm to 1000 nm were carried out for different cyclosporine A (CsA) concentrations in aqueous solutions. The experiment was conducted for samples both with and without interferent substances—glucose and sodium chloride. Using a dedicated algorithm, the measured data was analyzed and a high correlation coefficient R2 = 0.8647 was achieved. The experiment showed that the described technique allowed for the detection of various CsA concentration levels in a selective, label-free and simple way. This method could be used in medicine, veterinary medicine and laboratory diagnostics.
Optimal Components Design for Modified Z-Source Based IPT Approach
- Bohdan Pakhaliuk
- Oleksandr Husev
- Ryszard Strzelecki
- Kostiantyn Tytelmaier
2018
This paper describes components estimation process for IPT approach based on Z-source network. Proposed model covers main parameters of the system and gives efficient way to evaluate optimal parameters for fixed switching frequency and distance.
Optimal Multivariable Control for Modified Z-source Based IPT
- Bohdan Pakhaliuk
- Oleksandr Husev
- Ryszard Strzelecki
- Kostiantyn Tytelmaier
- Janis Zakis
- Deniss Stepins
2018
This paper describes Z-source based inductive power transfer topologies control approaches. The goal of this work is a multi-variable control approach which involves a constant voltage/constant current control along with an optimal frequency control to obtain maximum efficiency. This control is applied to the wireless power transfer system based on a modified Z-source topology. The description of the control method along with simulation results is provided.
Optimal selection of input features and an acompanying neural network structure for the classification purposes - skin lesions case study
- Michał Grochowski
- Agnieszka Mikołajczyk
- Arkadiusz Kwasigroch
2018
Malignant melanomas are the most deadly type of skin cancers however detected early enough give a high chances for successful treatment. The last years saw the dynamic growth of interest of automatic computer-aided skin cancer diagnosis. Every month brings new research results on new approaches to this problem, new methods of preprocessing, new classifiers, new ideas to follow etc. In particular, the rapid development of dermatoscopy, image processing methods, as well as the ever-increasing computing power of computers caused that researchers are able to consider significantly more features of the analyzed lesion than has been done so far using methods recognized in a medical community such as ABCD or Menzies methods. From the other hand more features not always imply an improvement in terms of efficiency of the diagnosis and its transparency. Hence, in this paper we survey the kind of features taken into account by the researchers and then, selected the most efficient set of them. Proposed method jointly selects the optimal set of features representing the analyzed lesion together with the accompanying form of the neural classifier (number of neurons, activation functions). The evolutionary algorithms are used in order to carry out the optimization. Obtained results are even better than the ones obtained by the most efficient these days deep classifiers.
Optimization of hybrid parallel application execution in heterogeneous high performance computing systems considering execution time and power consumption
- Paweł Rościszewski
2018
Many important computational problems require utilization of high performance computing (HPC) systems that consist of multi-level structures combining higher and higher numbers of devices with various characteristics. Utilizing full power of such systems requires programming parallel applications that are hybrid in two meanings: they can utilize parallelism on multiple levels at the same time and combine together programming interfaces specific for various types of computing devices. The main goal of parallel processing is increasing the processing performance, and therefore decreasing the application execution time. The international HPC community is targeting development of "Exascale" supercomputers (able to sustain 1018 floating point operations per second) by the year 2020. One of the main obstacles to achieving this goal is power consumption of the computing systems that exceeds the energy supply limits. New programming models and algorithms that consider this criterion are one of the key areas where significant progress is necessary in order to achieve the goal. The goal of the dissertation is to extract a general model of hybrid parallel application execution in heterogeneous HPC systems that is a synthesis of existing specific approaches and developing an optimization methodology for such execution aiming for minimization of the contradicting objectives of application execution time and power consumption of the utilized computing hardware. Both meanings of the application hybridity result in multiplicity of execution parameters of nontrivial interdependences and influence on the considered optimization criteria. Mapping of the application processes on computing devices has also a significant impact on these criteria.
Optimization of Saccharification Conditions of Lignocellulosic Biomass under Alkaline Pre-Treatment and Enzymatic Hydrolysis
- Rafał Łukajtis
- Piotr Rybarczyk
- Karolina Kucharska
- Donata Konopacka-Łyskawa
- Edyta Słupek
- Katarzyna Wychodnik
- Marian Antoni Kamiński
2018 Full text ENERGIES
Pre-treatment is a significant step in the production of second-generation biofuels from waste lignocellulosic materials. Obtaining biofuels as a result of fermentation processes requires appropriate pre-treatment conditions ensuring the highest possible degree of saccharification of the feed material. An influence of the following process parameters were investigated for alkaline pre-treatment of Salix viminalis L.: catalyst concentration (NaOH), temperature, pre-treatment time and granulation. For this purpose, experiments were carried out in accordance to the Box-Behnken design for four factors. In the saccharification process of the pre-treated biomass, cellulolytic enzymes immobilized on diatomaceous earth were used. Based on the obtained results, a mathematical model for the optimal conditions of alkaline pre-treatment prediction is proposed. The optimal conditions of alkaline pre-treatment are established as follows: granulation 0.75 mm, catalyst concentration 7%, pre-treatment time 6 h and temperature 65 ◦C if the saccharification efficiency and cost analysis are considered. An influence of the optimized pre-treatment on both the chemical composition and structural changes for six various lignocellulosic materials (energetic willow, energetic poplar, beech, triticale, meadow grass, corncobs) was investigated. SEM images of raw and pre-treated biomass samples are included in order to follow the changes in the biomass structure during hydrolysis.
Optimization of the efficiency of braking energy recovery in rail transport by changing arrival time
- Michał Urbaniak
- Ewa Kardas-Cinal
2018 Full text Problemy Kolejnictwa
The article refers to the previous work of the authors, in which the model of traffic organization of cooperating trains including the optimization of the use of energy returned to the catenary was presented. In the presented article, the model was modified by changing the main control variable, which affects the efficient use of energy. Departure time was changed for the arrival time of the train to the stop or station. The optimization is done by controlling the arrival time to the station in the acceptable (scheduled) range while maintaining the scheduled departure time. This model assumed optimization using the interval halving method (bisection) to achieve the optimal solution. The modified optimization method has been implemented in the original model of railway traffic organization. It considers the optimal use of energy recovered during electrodynamic braking using the energy transmission strategy to the catenary, assuming the cooperation of a train pair and volume of all recovered energy and stop time at the station.
Optimum płynności przedsiębiorstw w Polsce a zatory płatnicze
- Anna Rzeczycka
- Gabriela Golawska-Witkowska
- Ewa Mazurek-Krasodomska
2018 Full text PRACE NAUKOWE UNIWERSYTETU EKONOMICZNEGO WE WROCŁAWIU
Prowadzenie działalności gospodarczej wymaga utrzymania równowagi fi-nansowej. Jej brak powoduje, że przedsiębiorstwo nie posiada wystarczających zasobów pieniężnych, aby na bezpiecznym poziomie realizować motyw transakcyjny, przezorno-ściowy oraz spekulacyjny. Jednym z objawów takiej sytuacji są zatory płatnicze, w których wzrastający udział wykazują płatności przekraczające 60 dni. W artykule, odnosząc się do teorii użyteczności, podjęto próbę wyznaczenia wewnętrznej, rynkowej i w konsekwencji optymalnego poziomu płynności w warunkach funkcjonowania polskich przedsiębiorstw. Zastosowaną metodą badawczą jest analiza literatury przedmiotu oraz danych statystycz-nych. Określając optimum płynności dla przedsiębiorstw w Polsce, przyjęto, że poziom płynności jest wyznaczany za pomocą wskaźnika płynności bieżącej, poziom współczynnika korygującego oscyluje między 0,10-0,12, natomiast wartość rynkowa wyznaczana jest jako oprocentowanie kredytu obrotowego do 1 roku.
Optymalizacja docisku mocowania podatnego przedmiotu obrabianego podczas frezowania
- Krzysztof Jan Kaliński
- Marek Galewski
- Michał Mazur
- Natalia Morawska
2018 Full text
Przedstawiono nową metodę nadzorowania drgań podatnego przedmiotu obrabianego podczas frezowania czołowego, polegającą na optymalizacji docisku zamocowania na podstawie szybkiej analizy modalnej. Wymaga ona powtarzalnej zmiany momentu dokręcenia śrub mocujących. Oszacowanie minimalnej pracy sił skrawania na kierunku szerokości warstwy umożliwia prognozowanie optymalnej konfiguracji zamocowania przedmiotu obrabianego. Skuteczność metody potwierdzono, oceniając wartości RMS poziomu drgań w dziedzinie czasu oraz wartości dominujących „szczytów” w widmie amplitudowym, uzyskanych w procesie frezowania.
Optymalizacja efektywności hamowania odzyskowego w transporcie szynowym przez sterowanie czasem przyjazdu na stację
- Michał Urbaniak
- Ewa Kardas-Cinal
2018 Full text Problemy Kolejnictwa
Artykuł nawiązuje do poprzednich prac autorów, w których przedstawiono model organizacji ruchu kooperujących pociągów z uwzględnieniem optymalizacji wykorzystania energii zwracanej do sieci jezdnej. W przedstawionej pracy zmodyfikowano model zmieniając główną zmienną sterującą, mającą wpływ na efektywne wykorzystanie energii, z czasu odjazdu na czas przyjazdu pociągu na stację lub przystanek. Optymalizacja dokonywana jest przez sterowanie czasem przyjazdu na stację w dopuszczalnym (rozkładowym) jego zakresie i przy zachowaniu rozkładowego czasu odjazdu z wykorzystaniem metody równego podziału (bisekcji) dla osiągnięcia optymalnego rozwiązania. Zmodyfikowaną metodę optymalizacji zaimplementowano w autorskim modelu organizacji ruchu kolejowego. Uwzględniono w nim optymalne wykorzystanie energii odzyskanej podczas hamowania elektrodynamicznego przy zastosowaniu strategii przesyłu energii do sieci jezdnej zakładając kooperację pary pociągów ale również całkowitą wielkość energii możliwej do odzyskania oraz czas postoju na stacji.
Optymalizacja kosztu działania aplikacji na urządzeniach mobilnych wspomaganych przez chmurę obliczeniową
- Michał Nykiel
2018 Full text
Rozprawa doktorska dotyczy problemu optymalnego rozdziału aplikacji na dwa heterogeniczne środowiska – urządzenie mobilne i chmurę obliczeniową – w celu minimalizacji kosztu jej wykonania. W części wstępnej przedstawiona została problematyka dotycząca urządzeń mobilnych, w tym urządzeń IoT (Internet of Things), architektury chmury obliczeniowej, a także istniejące badania związane ze współpracą pomiędzy urządzeniami mobilnymi i chmurą. W pracy wykazano, że w ogólności problem minimalizacji całkowitego kosztu wykonania z ograniczeniami należy do problemów klasy złożoności NP i jest to pierwsza teza rozprawy. Opracowano dwa modele aplikacji oparte o teorię grafów: model statyczny, w którym parametry wykonania komponentów aplikacji są stałe, oraz model dynamiczny, który może być stosowany do aplikacji o zmiennych parametrach wykonania w kolejnych iteracjach. Model dynamiczny odnosi się do paradygmatu programowania funkcyjno-reaktywnego, którego zastosowanie pozwala na modelowanie złożonych aplikacji interaktywnych za pomocą strumieni zdarzeń i przetwarzających je operatorów. W celu wykazania drugiej tezy rozprawy zaproponowano heurystyczne algorytmy rozdziału, które zostały porównane w testach teoretycznych oraz w badaniach eksperymentalnych: algorytm genetyczny o złożoności wielomianowej oraz iteracyjny algorytm o złożoności liniowej względem liczby komponentów. Do przeprowadzenia badań zaimplementowany został szkielet aplikacji (framework) oraz moduł zarządzający umożliwiający rozdział komponentów aplikacji pomiędzy urządzeniem i chmurą obliczeniową. Zbudowano również środowisko badawcze oparte o chmurę oraz emulator urządzenia mobilnego. Eksperymenty dotyczyły dwóch przykładowych aplikacji: interaktywnej aplikacji mobilnej do gry w szachy oraz aplikacji do monitorowania parkingu przeznaczonej dla urządzeń IoT. Porównano zaproponowane algorytmy rozdziału z uwzględnieniem różnych konfiguracji środowiska i wykazano, że iteracyjny algorytm rozdziału ma zastosowanie w przypadku aplikacji o zmiennej charakterystyce komponentów. W podsumowaniu rozprawy omówiono otrzymane wyniki oraz przedstawiono dalsze kierunku rozwoju.
Optymalizacja parametrów pracy siłowni osiągającej zaawansowane super ultrandkrytyczne parametry pary świeżej oraz modyfikacje obiegu parowego pozwalające zwiększyć jego sprawność
- Stanisław Głuch
- Marian Piwowarski
2018 Instal
W niniejszym artykule przedstawiono metody optymalizacji parametrów siłowni osiągającej zaawansowane super ultranadkrytyczne parametry pary. Stworzono modele obliczeniowe trzech nadkrytycznych obiegów parowych: z pojedynczym przegrzewam międzystopniowym, z podwójnym przegrzewem międzystopniowym oraz „Master Cycle". Zaprezentowano wpływ dodatkowego przegrzewu międzystopniowego i konfiguracji Master Cyde na sprawność obiegu parowego. Przedstawiono wpływ temperatury wody zasilającej, oraz ciśnień podziałowych na sprawność. Obliczenia pokazują, że możliwe jest przekroczenie progu 50% sprawności netto elektrowni parowej.
Optymalizacja podatkowa jako element zarządzania finansami przedsiębiorstwa
- Paulina Dębniak
2018 Full text Finanse, Rynki Finansowe, Ubezpieczenia
Cel – Celem niniejszego artykułu jest ukazanie, iż optymalizacja podatkowa powinna być elementem strategii każdego przedsiębiorstwa. W opracowaniu omówiono pojęcie i istotę optymalizacji podatkowej oraz wskazano przesłanki jej stosowania w przedsiębiorstwie. Następnie wskazano miejsce optymalizacji podatkowej w procesie zarządzania przedsiębiorstwem i omówiono strategię podatkową. Następnie przeanalizowano ryzyko podatkowe i w tym kontekście wskazano na konieczność zarządzania podatkami. Metodologia badania – W opracowaniu wykorzystano metodę analizy literatury przedmiotu z zakresu prawa podatkowego, nauk ekonomicznych i nauk o zarządzaniu oraz metodę dedukcji i indukcji. Wynik – Każde przedsiębiorstwo powinno świadomie zarządzać swoimi finansami uwzględniając przy tym kwestię obciążeń podatkowych i podejmować działania mające na celu optymalizację wysokości opodatkowania. Oryginalność/wartość – Oryginalne przedstawienie optymalizacji podatkowej jako elementu zarządzania finansami przedsiębiorstwa.
Optymalizacja pracy oczyszczalni ścieków na przykładzie wybranych obiektów z województwa pomorskiego
- Jacek Mąkinia
- Krzysztof Czerwionka
- Ewa Zaborowska
2018
Optymalizacja pracy oczyszczalni ścieków na przykładzie wybranych obiektów z województwa pomorskiego - modelowanie w procesach osadu czynnego, energia i emisja gazów cieplarnianych, przykłady
Optymalizacja prędkości obrotowej narzędzia podczas frezowania - procedura eksploatacyjna
- Krzysztof Jan Kaliński
- Marek Galewski
- Michał Mazur
- Natalia Morawska
2018 Full text
W pracy zaproponowano metodę wyznaczenia optymalnej prędkości obrotowej narzędzia podczas frezowania na podstawie symulacji procesu obróbki przeprowadzonej dla uproszczonego modelu przedmiotu wraz z modelem procesu skrawania. Parametry modelu określane są bezpośrednio na podstawie wyników identyfikacji (eksperymentalna analiza modalna) co znacznie skraca czas doboru prędkości względem pełnej procedury modalnej. Tworzony jest model hybrydowy procesu obróbki. Następnie dopasowywane są parametry symulacji i dla wybranych prędkości obrotowych narzędzia realizowane są symulacje procesu skrawania. Jako optymalna wybierana jest prędkość, dla której uzyskano najniższą wartość RMS drgań. W pracy zawarto wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.
Optymalizacja prędkości obrotowej narzędzia podczas frezowania - procedura modalna
- Krzysztof Jan Kaliński
- Marek Galewski
- Michał Mazur
- Natalia Morawska
2018 Full text
W pracy zaproponowano metodę wyznaczania optymalnej prędkości obrotowej narzędzia podczas frezowania. Pierwszym etapem procedury jest walidacja parametrów modelu dyskretnego MES przedmiotu obrabianego z wynikami identyfikacji modalnej rzeczywistego obiektu. Po dopasowaniu parametrów modelu dyskretnego przedmiotu tworzony jest model hybrydowy procesu obróbki. Następnie dopasowywane są parametry symulacji i dla wybranych prędkości obrotowych narzędzia realizowane są symulacje procesu skrawania. Po ich zakończeniu, jako optymalna wybierana jest prędkość, dla której uzyskano najniższą wartość RMS drgań. W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.
Optymalizacja procesów biologicznych w oczyszczalni ścieków typu SBR
- Robert Piotrowski
2018 Gaz, Woda i Technika Sanitarna
iologiczna oczyszczalnia ścieków jest skomplikowanym systemem sterowania. Jednym z istotnych i kosztownych procesów tam zachodzących jest napowietrzanie ścieków. Prawidłowy jego przebieg ma decydujący wpływ na stopień oczyszczenia ścieków i koszty operacyjne pracy oczyszczalni. W związku z tym prowadzone są prace badawcze nad optymalizacją procesów biologicznych, pozwalającą redukować koszty, np. zużycie energii. W artykule opracowano model decyzyjny, a następnie rozwiązano zadanie optymalizacji – wyznaczenia optymalnej wartości zadanej stężenia tlenu. W badaniach symulacyjnych przedstawiono wyniki optymalizacji dla oczyszczalni ścieków typu SBR.