2021 - Repozytorium publikacji - Politechnika Gdańska

Pokaż publikacje z roku

Publikacje z roku 2021

Pokaż wszystkie

Robot-Based Intervention for Children With Autism Spectrum Disorder: A Systematic Literature Review
- Katrin D. Bartl-Pokorny
- Pinar Uluer
- Duygun Erol Barkana
- Alice Baird
- Hatice Kose
- Tatjana Zorcec
- Ben Robins
- Bjorn Schuller
- Agnieszka Landowska
- Małgorzata Pykała
2021 Pełny tekst IEEE Access
Children with autism spectrum disorder (ASD) have deficits in the socio-communicative domain and frequently face severe difficulties in the recognition and expression of emotions. Existing literature suggested that children with ASD benefit from robot-based interventions. However, studies varied considerably in participant characteristics, applied robots, and trained skills. Here, we reviewed robot-based interventions targeting emotion-related skills for children with ASD following the guidelines of the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) statement. We systematically searched for all relevant articles published in English language until May 2021, using the databases Scopus, Web of Science, and PubMed. From a total of 609 identified papers, 60 publications including 50 original articles and 10 non-empirical articles including review articles and theoretical articles were eligible for the synthesis. A total of 892 participants were included in the robot-based intervention studies; 570 of them were children with ASD. Nao and ZECA were the most frequently used robots; recognition of basic emotions and getting into interaction were the most frequently trained skills, while happiness, sadness, fear, and anger were the most frequently trained emotions. The studies reported a wide range of challenges with respect to robot-based intervention, ranging from limitations for certain ASD subgroups and security aspects of the robots to efforts regarding the automatic recognition of the children’s emotional state by the robotic systems. Finally, we summarised and discussed recommendations regarding the application of robot-based interventions for children with ASD.
Robust Parameter Tuning of Antenna Structures by Means of Design Specification Adaptation
- Sławomir Kozieł
- Wacław Pietrenko
2021 Pełny tekst IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION
Parameter tuning through numerical optimization has become instrumental in the design of high-performance antenna systems. Yet, practical optimization faces several major challenges, including high cost of massive evaluations of antenna characteristics, normally involving full-wave electromagnetic (EM) analysis, large numbers of adjustable variables, the shortage of reasonable initial solutions in the case of topologically complex structures, and multimodality of the objective function landscapes. The last two reasons foster the employment of global search routines, which might be prohibitively expensive. This paper proposes a novel procedure for efficient and reliable antenna optimization by means of design specification adaptation. By using appropriate selection criteria and the predictions from a linear expansion model, the ability of improving the current design is verified, and—in the case of a negative outcome—performance requirements are relaxed temporarily. The adjustment is carried out before each iteration of the optimization process with the specifications eventually converging to their original levels. The algorithm is intended to improve the efficacy of local optimizers if the target operating frequencies of the structure at hand are severely misaligned with respect to those at the available initial design. This eliminates the need for global routines, and greatly enhances the robustness of the search process, as demonstrated using several antenna structures optimized under different scenarios.
Robust-adaptive dynamic programming-based time-delay control of autonomous ships under stochastic disturbances using an actor-critic learning algorithm
- Hossein Nejatbakhsh Esfahani
- Rafał Szłapczyński
2021 Pełny tekst JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY
This paper proposes a hybrid robust-adaptive learning-based control scheme based on Approximate Dynamic Programming (ADP) for the tracking control of autonomous ship maneuvering. We adopt a Time-Delay Control (TDC) approach, which is known as a simple, practical, model free and roughly robust strategy, combined with an Actor-Critic Approximate Dynamic Programming (ACADP) algorithm as an adaptive part in the proposed hybrid control algorithm. Based on this integration, Actor-Critic Time-Delay Control (AC-TDC) is proposed. It offers a high-performance robust-adaptive control approach for path following of autonomous ships under deterministic and stochastic disturbances induced by the winds, waves, and ocean currents. Computer simulations have been conducted under two different conditions in terms of the deterministic and stochastic disturbances and all simulation results indicate an acceptable performance in tracking of paths for the proposed control algorithm in comparison with the conventional TDC approach.
Robustness Analysis of a Distributed MPC Control System of a Turbo-Generator Set of a Nuclear Plant – Disturbance Issues
- Paweł Sokólski
- Tomasz Rutkowski
- Bartosz Ceran
- Dariusz Horla
2021 Pełny tekst Advances in Intelligent Systems and Computing
Typically, there are two main control loops with PI controllers operating at each turbo-generator set. In this paper, a distributed model predictive controller with local quadratic model predictive controllers for the turbine generator is proposed instead of a set of classical PI controllers. The local quadratic predictive controllers utilize step-response models for the controlled system components. The parameters of these models are determined based on the proposed black-box models of the turbine and synchronous generator, which parameters are identified on-line with the recursive least-squares algorithm. A robustness analysis of the control system with respect to different disturbances is presented in the paper. There are various configurations considered, such as change in disturbance levels from the side of electrical and thermal systems, or changes in prediction horizons.
Robustness in Compressed Neural Networks for Object Detection
- Sebastian Cygert
- Andrzej Czyżewski
2021 Pełny tekst
Model compression techniques allow to significantly reduce the computational cost associated with data processing by deep neural networks with only a minor decrease in average accuracy. Simultaneously, reducing the model size may have a large effect on noisy cases or objects belonging to less frequent classes. It is a crucial problem from the perspective of the models' safety, especially for object detection in the autonomous driving setting, which is considered in this work. It was shown in the paper that the sensitivity of compressed models to different distortion types is nuanced, and some of the corruptions are heavily impacted by the compression methods (i.e., additive noise), while others (blur effect) are only slightly affected. A common way to improve the robustness of models is to use data augmentation, which was confirmed to positively affect models' robustness, also for highly compressed models. It was further shown that while data imbalance methods brought only a slight increase in accuracy for the baseline model (without compression), the impact was more striking at higher compression rates for the structured pruning. Finally, methods for handling data imbalance brought a significant improvement of the pruned models' worst-detected class accuracy.
Rola i techniki eksploracji w uczeniu przez wzmacnianie
- Piotr Januszewski
2021
W rozdziale podjęto rozważania na temat roli eksploracji w uczeniu się agentów sztucznej inteligencji przez wzmacnianie. Prezentuje przegląd współczesnych technik eksploracji i rozróżnia dwie główne rodziny technik: eksplorację nieukierunkowaną i eksplorację ukierunkowaną. Praca ta powinna pomóc zrozumieć dylemat pomiędzy eksploatacją wiedzy a eksploracją środowiska, któremu poddany jest agent w każdym kroku interakcji ze środowiskiem. Opisane tutaj techniki mogą być inspiracją do dalszych prac nad rozwiązaniem tego dylematu i tym samym ulepszenia metod uczenia się przez wzmacnianie.
Role of cholesterol in substrate recognition by -secretase
- Łukasz Nierzwicki
- Michał Olewniczak
- Paweł Chodnicki
- Jacek Czub
2021 Pełny tekst Scientific Reports
-Secretase is an enzyme known to cleave multiple substrates within their transmembrane domains, with the amyloid precursor protein of Alzheimer’s Disease among the most prominent examples. The activity of -secretase strictly depends on the membrane cholesterol content, yet the mechanistic role of cholesterol in the substrate binding and cleavage remains unclear. In this work, we used all-atom molecular dynamics simulations to examine the role of cholesterol in the initial binding of a direct precursor of -amyloid polypeptides by -secretase. We showed that in cholesterol-rich membranes, both the substrate and the enzyme region proximal to the active site induce a local membrane thinning. With the free energy methods we found that in the presence of cholesterol the substrate binds favorably to the identified exosite, while cholesterol depletion completely abolishes the binding. To explain these findings, we directly examined the role of hydrophobic mismatch in the substrate binding to -secretase, showing that increased membrane thickness results in higher propensity of the enzyme to bind substrates. Therefore, we propose that cholesterol promotes substrate binding to -secretase by increasing the membrane thickness, which leads to the negative hydrophobic mismatch between the membrane and binding partners.
Room temperature depinning of the charge-density waves in quasi-two-dimensional 1T-TaS2 devices
- A. Mohammadzadeh
- A. Rehman
- F. Kargar
- S. Rumyantsev
- Janusz Smulko
- W. Knap
- R. K. Lake
- A. A. Balandin
2021 Pełny tekst APPLIED PHYSICS LETTERS
We report on the depinning of nearly commensurate charge-density waves in 1T-TaS2 thin films at room temperature. A combination of the differential current–voltage measurements with the low-frequency noise spectroscopy provides unambiguous means for detecting the depinning threshold field in quasi-2D materials. The depinning process in 1T-TaS2 is not accompanied by an observable abrupt increase in electric current—in striking contrast to depinning in the conventional charge-density-wave materials with quasi-1D crystal structure. We explained it by the fact that the current density from the charge-density waves in the 1T-TaS2 devices is orders of magnitude smaller than the current density of the free carriers available in the discommensuration network surrounding the commensurate charge-density wave islands. The depinning fields in 1T-TaS2 thin-film devices are several orders of magnitude larger than those in quasi-1D van der Waals materials. Obtained results are important for the proposed applications of the charge-density wave devices in electronics.
Rozwój systemu finansowego Polski w gospodarce globalnej
- Karolina Tura-Gawron
- Adam Marszk
2021
Temat niniejszej monografii to powstanie oraz rozwój systemu finansowego w Polsce od rozpoczęcia transformacji ustrojowej, ze szczególnym uwzględnieniem miejsca Polski w globalnej gospodarce. Istotną częścią monografii są przesłanki i wytyczne dotyczące możliwych przyszłych rozwiązań oraz kierunków ewolucji polskiego systemu finansowego, wyprowadzone na podstawie wykonanych przez autorów badań i analiz polskiej/ globalnej gospodarki. Cele główne monografii: - przedstawienie oraz ocena zmian, które zaszły w polskim systemie finansowym po 1989 roku, od kiedy Polska stała się w pełni częścią globalnej gospodarki; - określenie kierunków, w których podąża lub powinien podążać system finansowy w Polsce w warunkach postępującej globalizacji w XXI wieku. Zakres czasowy monografii obejmuje okres po rozpoczęciu transformacji gospodarczej w Polsce, tj. lata 1989–2018 (w niektórych rozdziałach zakres ten jest krótszy lub dłuższy ze względu na dostępność danych lub poruszane zagadnienie), a przedmiotem badania są system finansowy w Polsce oraz – dla celów porównawczych – systemy finansowe w innych wybranych krajach (głównie europejskich). W kolejnych rozdziałach omówione zostały zagadnienia teoretyczne, rezultaty badań (w tym przeprowadzonych przez autorów) oraz płynące z nich wnioski. Część pierwsza opracowania, Polityka monetarna w Polsce – od transformacji do globalizacji, obejmuje cztery rozdziały dotyczące prowadzenia polityki w warunkach niepewności, inflacji, strategii polityki monetarnej oraz problemów współczesnej polityki monetarnej. Wybrane zagadnienia pokazują bezpośrednio ewolucję polskiej bankowości centralnej, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowanych rozwiązań operacyjno-instytucjonalnych. Klamrą scalającą i tematyką wiodącą tej części jest wdrażanie przez Narodowy Bank Polski (NBP) strategii bezpośredniego celu inflacyjnego (BCI). Część druga monografii, Rynek kapitałowy i stabilność polskiego systemu finansowego – perspektywa lokalna i globalna, stanowi, symetryczny w stosunku do poprzedniego, zbiór czterech rozdziałów na temat historii i roli polskiego rynku kapitałowego, innowacji w systemie finansowym oraz stabilności polskiego systemu finansowego. Zakończenie zawiera wnioski z rozważań o charakterze teoretycznym oraz empirycznym, przedstawionych w obu częściach pracy.
Różnica w subiektywnej ocenie jakości mowy pomiędzy nastolatkami dwujęzycznymi a jednojęzycznymi
- Przemysław Falkowski-Gilski
- Stefan Brachmański
- Maurycy Kin
- Andrzej Dobrucki
2021
Proces percepcji mowy omawiany jest w szerokim zakresie dziedzin i dyscyplin naukowych, od nauk humanistycznych, technicznych, aż po nauki medyczne. Wiele badań skupia się np. na ocenie różnicy w grupach bez i z wykształceniem muzycznym. Skoro stwierdzono, że zdolności muzyczne wpływają na percepcję poszczególnych atrybutów dźwięku, autorzy postanowili zbadać, czy zdolności językowe także mogą mieć wpływ na ocenę jakości sygnału mowy. W pracy przedstawiono różnicę w postrzeganiu sygnałów mowy pomiędzy młodzieżą szkolną z klas dwujęzycznych i jednojęzycznych. Badania obejmowały grupę 30 uczestników, po 15 osób w każdej klasie, w wieku 16-18 lat. Próbki mowy składały się z 3 zbiorów: angielski amerykański, angielski brytyjski i polski. Otrzymane wyniki mogą stanowić cenną wskazówkę zarówno dla naukowców jak i nauczycieli w szkolnictwie podstawowym, średnim oraz wyższym, a także inżynierów projektujących usługi i dostarczających treści.
Rubrene Thin Films with Viably Enhanced Charge Transport Fabricated by Cryo-Matrix-Assisted Laser Evaporation
- Rafał Jendrzejewski
- Natalia Majewska
- Sayani Majumdar
- Sawczak Mirosław
- Jacek Ryl
- Gerard Śliwiński
2021 Pełny tekst Materials
Among organic semiconductors, rubrene (RB; C42H28) is of rapidly growing interest for the development of organic and hybrid electronics due to exceptionally long spin diffusion length and carrier mobility up to 20 cm2V−1s−1 in single crystals. However, the fabrication of RB thin films resembling properties of the bulk remains challenging, mainly because of the RB molecule’s twisted conformation. This hinders the formation of orthorhombic crystals with strong π–π interactions that support the band transport. In this work, RB films with a high crystalline content were fabricated by matrix-assisted laser evaporation and the associated structure, composition, and transport properties are investigated. Enhanced charge transport is ascribed to the crystalline content of the film. Spherulitic structures are observed on top of an amorphous RB layer formed in the initial deposition stage. In spherulites, orthorhombic crystals dominate, as confirmed by X-ray diffraction and the absorption and Raman spectra. Surprisingly, nanowires several microns in length are also detected. The desorption/ionization mass and X-ray photoelectron spectra consistently show minimal material decomposition and absence of RB peroxides. The observed carrier mobility up to 0.13 cm2V−1s−1, is close to the technologically accepted level, making these rubrene films attractive for spintronic and optoelectronic applications
Rynek pracy w Azerbejdżanie, Armenii i Gruzji
- Krystyna Gomółka
2021
Praca ukazuje zmiany na rynku pracy w trzech państwach Kaukazu Południowego w latach 2000-2020
RYNEK PRACY w dobie pandemii COVID-19 na przykładzie Azerbejdżanu i Polski
- Krystyna Gomółka
- Marzena Kacprzak
- Dorota Kmieć
- Agnieszka Król
- Janusz Majewski
2021
Nieoczekiwane pojawienie się pandemii COVID-19 spowodowało prawdziwą rewolucję w wielu sektorach gospodarek na całym świecie. Jedne z nich dotknięte zostały bardziej niż inne, a z kolei niektóre, jak na przykład branża e-commerce, kurierska, EdTech – edukacja online, przeżywały wręcz prawdziwy rozkwit. W zasadzie można powiedzieć, że każde państwo odczuwa skutki pandemii, zwłaszcza te negatywne, choć oczywiście uwarunkowane jest to wieloma różnymi czynnikami. Kryzys nie ominął też rynków pracy na całym świecie. Panująca na nich sytuacja w dość dużym stopniu uzależniona jest od ich kondycji z czasów sprzed pandemii, a także efektywności mechanizmów, zwłaszcza w kontekście adaptacji i funkcjonowania w turbulentnym otoczeniu. Polityka rynku pracy w poszczególnych krajach stanęła przed trudnym zadaniem, jakim jest konieczność wdrażania rozwiązań, często innowacyjnych, które pomogą zapobiec wzrastającej stopie bezrobocia oraz zapewnić równowagę w obszarze popytu i podaży pracowników, uwzględniając kształtujący się nowy profil kompetencyjny pracowników na rynku pandemicznym, a także w niedalekiej przyszłości popandemicznej. Autorzy niniejszej monografii podjęli próbę identyfikacji kluczowych trendów i zjawisk na dotkniętych skutkami pandemii rynkach pracy, ze szczególnym uwzględnieniem sytuacji panującej w Azerbejdżanie i Polsce. Analizę rynku pracy oparto na wynikach własnych badań empirycznych. Cele szczegółowe pracy dotyczyły m.in. charakterystyki rynków pracy w Azerbejdżanie i Polsce; określenia sytuacji różnych grup społecznych (kobiet, pracowników 50+, młodych pracowników) na rynku pracy w okresie kryzysu; identyfikacji sytuacji na rynku pracy osób zatrudnionych w korporacjach i MSP w kontekście pandemii COVID-19.
Safeguarding democracy during pandemics. Social distancing, postal, or internet voting—the good, the bad, or the ugly?
- Robert Krimmer
- David Duenas Cid
- Iuliia Krivonosova
2021 Pełny tekst PUBLIC MONEY & MANAGEMENT
During a pandemic, many countries and organizations must decide whether to postpone upcoming elections or to hold them (Krimmer et al., 2020a). If the decision is made to hold the election, three main scenarios come to mind: continue using the existing system but include measures to ensure the health of participants; or look for alternatives among remote voting channels which could ensure social distancing is guaranteed either by postal voting, or internet voting.
Safety and Functionality Assessment of Tram Loops in Wrocław
- Agnieszka Tubis
- Mateusz Rydlewski
- Marcin Budzyński
2021 Pełny tekst Journal of KONBiN
The article presents the implementation of the ISFTL method proposed by the authors consisting in an indicator assessment of the safety and functionality of tram loops. Five tram loops located in Wrocław were analyzed. Each of these loops has different characteristics. The components of each assessment are described in detail and further directions for improving the proposed assessment are indicated.
Safety at railway level crossings and Vision Zero
- Eligiusz Mieloszyk
- Anita Milewska
- Sławomir Grulkowski
2021 Pełny tekst Archives of Civil Engineering
In this work, safety analysis at the railway level crossings is presented using advanced mathematical modelling. Resistivity of track subgrade panels is taken into account. The analysis does not refer to the assessment of the current regulations. Specific cases of generalized dynamic system are considered by introducing operations S=Δ, S=P defined in space C(N) of real sequences. In this model, generalized discrete exponential and trigonometric functions that reflect the oscillatory nature of the analysed quantities are used. The advantage of the analyzes is the avoidance of numerical errors. We show also the importance of the resistivity of track subgrade panels in safety at the level crossings. The safety at the level crossings can be increased through providing track subgrade panels with appropriate resistivity to minimize negative effect of stray currents. The results may be used to evaluate selected safety indicators as well as to predict safety levels and to determine the ways of improving safety.
Samorządy i nauka
- Piotr Wojtulek
- Justyna Płotka-Wasylka
2021 Pełny tekst Forum Akademickie
inansowanie nauki w Polsce powinno dążyć do modelu, w którym są trzy źródła funduszy dla nauki: budżet centralny, budżety samorządów terytorialnych oraz przedsiębiorców. Obecnie zwłaszcza trzecie ze źródeł jest relatywnie słabo zaangażowane w rozwój nauki, być może jest to związane częściowo ze zbytnią dominacją budżetu centralnego w finansowaniu naszej nauki. Z kolei dla samorządów wojewódzkich inwestycje w uczelnie powinny być jednym ze sposobów budowania wysokiej pozycji regionów.
Sample Preparation in Foodomics: Miniaturized Solid-Phase Extraction
- Dorota Garwolińska
- Renata Marcinkowska
- Jacek Namieśnik
- Weronika Hewelt-Belka
2021
Analytical chemists face a challenge to bring comprehensive information on a given food and biological sample by using the best available analytical techniques and meet the requirements of sustainable development and green chemistry at the same time. A key objective of this chapter is to review selected literature data on the utilization of solid-phase extraction techniques with special attention to their miniaturized modes in order to assess the safety, quality and nutritional value of foods. The techniques will be discussed in the context of different samples and analytical information which is about to be obtained.
Satellite Image Classification Using a Hierarchical Ensemble Learning and Correlation Coefficient-Based Gravitational Search Algorithm
- Kowsalya Thiagarajan
- Mukunthan Manapakkam Anandan
- Andrzej Stateczny
- Parameshachari Bidare Divakarachari
- Hemalatha Kivudujogappa Lingappa
2021 Pełny tekst Remote Sensing
Satellite image classification is widely used in various real-time applications, such as the military, geospatial surveys, surveillance and environmental monitoring. Therefore, the effective classification of satellite images is required to improve classification accuracy. In this paper, the combination of Hierarchical Framework and Ensemble Learning (HFEL) and optimal feature selection is proposed for the precise identification of satellite images. The HFEL uses three different types of Convolutional Neural Networks (CNN), namely AlexNet, LeNet-5 and a residual network (ResNet), to extract the appropriate features from images of the hierarchical framework. Additionally, the optimal features from the feature set are extracted using the Correlation Coefficient-Based Gravitational Search Algorithm (CCGSA). Further, the Multi Support Vector Machine (MSVM) is used to classify the satellite images by extracted features from the fully connected layers of the CNN and selected features of the CCGSA. Hence, the combination of HFEL and CCGSA is used to obtain the precise classification over different datasets such as the SAT-4, SAT-6 and Eurosat datasets. The performance of the proposed HFEL–CCGSA is analyzed in terms of accuracy, precision and recall. The experimental results show that the HFEL–CCGSA method provides effective classification over the satellite images. The classification accuracy of the HFEL–CCGSA method is 99.99%, which is high when compared to AlexNet, LeNet-5 and ResNet.
Scaling Up the Process of Titanium Dioxide Nanotube Synthesis and Its Effect on Photoelectrochemical Properties
- Mariusz Szkoda
- Konrad Trzciński
- Zuzanna Zarach
- Daria Roda
- Marcin Łapiński
- Andrzej Nowak
2021 Pełny tekst Materials
In this work, for the first time, the influence of scaling up the process of titanium dioxide nanotube (TiO2NT) synthesis on the photoelectrochemical properties of TiO2 nanotubes is presented. Titanium dioxide nanotubes were obtained on substrates of various sizes: 2 × 2, 4 × 4, 5 × 5, 6 × 6, and 8 × 8 cm2. The electrode material was characterized using scanning electron microscopy as well as Raman and UV–vis spectroscopy in order to investigate their morphology, crystallinity, and absorbance ability, respectively. The obtained electrodes were used as photoanodes for the photoelectrochemical water splitting. The surface analysis was performed, and photocurrent values were determined depending on their place on the sample. Interestingly, the values of the obtained photocurrent densities in the center of each sample were similar and were about 80 µA·cm2. The results of our work show evidence of a significant contribution to wider applications of materials based on TiO2 nanotubes not only in photoelectrochemistry but also in medicine, supercapacitors, and sensors