Akustická emise ve světle strojových a statistických algoritmů založených na robustních divergenčních vzdálenostech
| advisor: | Ing. Václav Kůs, Ph.D. |
| e-mail: | show e-mail |
| type: | bachelor thesis, master thesis |
| branch of study: | MI_MM, MI_AMSM, MINF |
| key words: | material defectoscopy, acoustic signals, statistical and AI classification |
| description: | Jde o matematicko-statisticky-strojové inženýrské téma: V oblasti akustické emise (AE) v defektoskopii materiálů půjde o vývoj pokročilé metody strojového učení pro klasifikaci zdrojů AE (trhlina, únik, opotřebení, poškození, atd.) Snažení bude napnuto do dvou směrů. Jednak do dalšího vývoje vlastní ML klasifikační procedury nazývané SDDT (Supervised Divergence Decision Tree), která v uzlech stromu bude používat nové typy statistických divergencí a vzdáleností pro snížení dimenze single-uzlové klasifikace. Plánujeme použití nelineárních separačních funkcí, tzv. projection persuit, maximalizující divergenční kritérium vzdáleností mezi empirickými odhady oddělovaných podskupin. Druhým směrem snažení bude aplikace architektur CNN, které zpracovávají ‚raw‘ signály akustické emise jako Inception-time a tranformery (a další nově vznikající) a srovnání jejich výsledků s prvním přístupem. V rámci SDDT klasifikace budou vyvíjeny a zkoumány statistické vlastnosti divergencí, především související robustnost a eficience, speciálně vyšetřovaná v klasifikačních, resp. identifikačních nebo diskriminačních úlohách. Jak se ukázalo v dřívější disertaci, přestože dnes existují celé balíky signálových features (Matlab, Python), stejně je nakonec užitečné pro danou aplikaci navrhnout vlastní funkční klasifikační atributy na míru. Budeme se soustředit na ty features využívající vyvíjené divergenční spektrální míry. Pro některé defektoskopické experimenty není možné získat dostatečné množství trénovacích a validačních dat pro použití náročných neuronových metod (pentestové testy, bublinkové kapiláry), ale je efektivnější aplikovat jednodušší rychlé identifikační algoritmy typu SDDT založené na divergenčních spektrálních atributech signálů akustické emise. Součástí práce studenta bude i designování, provádění a klasifikační vyhodnocování vlastních defektoskopických experimentů ve spolupráci s ÚT AV ČR (Odd. D4 – Rázy a vlny v tělesech). Plánován je nový komplexní experiment s degradací kuličkových ložisek. Výsledkem prací studenta by měla být spolehlivá identifikace stupně poškození ložiska a predikce jeho výměny dříve než dojde k vážnější poruše ložiska nebo jeho lůžka. Tato oblast vývoje strojových metod v akustické defektoskopii, jak atributových, divergenčních nebo plnohodnotných strojových, bude také přímo souviset s problematikou malých modulárních reaktorů (SMR) v rámci podaného grantu MŠMT v sekci Mezisektorové spolupráce (ČVUT, ÚT AV, CIIRC), kde by měly být testovány strojové metody k odhalování úniků z primárních okruhů SMR (prediktivní údržba). |
| references: | Relevantní literatura školitele přímo k tématu (IF/WoS/Scopus): Zavadil, J.; Kůs, V.; Chlada, M., Algorithmic feature selection and dimensionality reduction in signal classification tasks, In: Mathematical Modeling in Physical Sciences. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2024. Springer Proceedings in Mathematics & Statistics. ISSN 2194-1009. ISBN 978-3-031-52967-2. Dvořáková, Z.; dos Santos, S.; Kůs, V.; Převorovský, Z. , Localization and classification of scattered nonlinear ultrasonic signatures in bio-mechanical media using time reversal approach, JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA. 2023, 154(3), 1684-1695. ISSN 0001-4966. Hrabáková, J. , Probability density estimators, their properties and applications, Praha: Defense date 2023-03-07. PhD Thesis. CESKE VYSOKE UCENI TECHNICKE V PRAZE. Supervised by V. KŮS. Bielčík, J.; Hladká, K.; Kramárik, L.; Kůs, V. , Machine learning classification for D-0 meson signal extraction in d+Au collisions, Journal of Instrumentation. 2022, 17 ISSN 1748-0221. Kůs, V.; Dolejš, E., Elasticity index evaluation based on le Cam divergence and kernel density estimator in PM space, Journal of Physics Conference Series. 2021, 1730(1), ISSN 1742-6588. Kůs, V.; Morales, D.; Hrabáková, J.; Frýdlová, I., Existence, Consistency and Computer Simulation for Selected Variants of Minimum Distance Estimators, Kybernetika. 2018, 54(2), 336-350. ISSN 0023-5954. Kožená, C.; Kůs, V.; Galego, A.; Benavent-Climent, A., Damage assessment of earthquake dampers based on Preisach-Mayergoyz model, In: 2018 16th Biennial Baltic Electronics Conference (BEC). USA: IEEE Computer Society, 2018. p. 1-4. ISSN 1736-3705. ISBN 978-1-5386-7312-6. Hrabáková, J.; Kůs, V. , Notes on consistency of some minimum distance estimators with simulation results, Metrika. 2017, 80(2), 243-257. ISSN 0026-1335. |
| note: | Konkrétní partii k BP / DP vybereme společně podle zájmu studenta po osobní domluvě. Možnosti výjezdů na každoroční konferenci nebo výzkumný pobyt na spolupracujících institucích (např. UMH ES, UG ES). |
| last update: | 18.05.2024 18:12:30 |
administrator for this page:
Ľubomíra Dvořáková | last update: 09/12/2011