Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu

Krzysztof Patorski, Leszek Sałbut, Małgorzata Kujawińska

Praca dotyczy najważniejszych obszarów interferometrii, w których informacja o badanym zjawisku lub obiekcie przestrzennym jest zakodowana w postaci dwuwymiarowego obrazu prążkowego (interferogramu). Omówiono w niej podstawy interferometrii laserowej. Dokonano klasyfikacji układów interferencji dwuwiązkowej, sposobów kodowania informacji fazowej w przypadku obiektów nierozpraszających i rozpraszających światło oraz zwrócono uwagę na wiele aspektów praktycznych, w tym związanych ze stopniem koherencji czasowej promieniowania — zarówno laserów gazowych małej mocy, jak i laserów półprzewodnikowych (rozdz. 1). Opisano metody komputerowego przetwarzania obrazów prążkowych, umożliwiające ilościową analizę interferogramu badanego obiektu (rozdz. 2). Przedstawiono „klasyczne” układy interferometrów Michelsona, Twymana-Greena, Fizeau, Sagnaca, Burcha, Talbota itd., w których wykorzystuje się promieniowanie laserów. Interferometry te znajdują główne zastosowanie w technologii elementów optycznych. Kolejno opisano ich mikroskopowe wersje stosowane, przede wszystkim, do pomiaru współrzędnych powierzchni (kształtu) mikroelementów spotykanych w mikrooptyce, mikroelektronice oraz systemach typu MEMS i MOEMS (rozdz. 4). Omówiono także interferometrię obiektów rozpraszających światło — interferometrię holograficzną i plamkową. Zwrócono uwagę na rozwój cyfrowej interferometrii holograficznej i światłowodowych wersji interferometrów plamkowych (rozdz. 5 i 6). Przedstawiono podstawy, implementację i zastosowania tzw. interferometrii siatkowej, w której odbiciowa siatka dyfrakcyjna nałożona na badany obiekt (obciążany np. mechanicznie lub termicznie) stanowi jednocześnie sensor przemieszczenia w płaszczyźnie i element rekombinujący wiązki na wyjściu interferometru (rozdz. 7). Rozważono także interferometrię z wykorzystaniem źródeł promieniowania o celowo obniżonym stopniu koherencji czasowej. Długość koherencji spełnia w tym przypadku rolę selektywnej bramki, dzięki której uzyskuje się dużą przestrzenną rozdzielczość pomiaru wzdłuż kierunku propagacji wiązki, w szerokim zakresie pomiarowym (rozdz. 8). W końcowej części monografii (rozdz. 9) omówiono zagadnienia związane ze sprzęganiem wyników uzyskiwanych z pomiarów interferometrycznych z inżynierskimi narzędziami projektowania i analizy, a właśnie takie hybrydowe metody konstruowania, z interaktywnym wspomaganiem projektowania numerycznego przez metody doświadczalne, stanowią o nowoczesności i niezawodności rozwiązań naukowych i technicznych.

Materiały poliuretanowe wytwarzane z zastosowaniem surowców odnawialnych

Joanna Ryszkowska

Przedmiotem badań wielu ośrodków naukowych jest wykorzystanie surowców naturalnych, będących produktami ubocznymi z produkcji innych branż przemysłu, rolnictwa i gospodarki leśnej, jako napełniaczy m.in. do wytwarzania materiałów poliuretanowych, a zwłaszcza kompozytów pianek poliuretanowych. W prezentowanej książce podsumowano wybrane wyniki takich badań, prowadzonych we współpracy z przemysłem, a dotyczących zastosowań biopolioli i napełniaczy pozyskanych z produktów ubocznych z przemysłu rolno-spożywczego, do wytwarzania elastomerów poliuretanowych i rożnych grup pianek poliuretanowych. Opracowanie technologii produkcji materiałów poliuretanowych z zastosowaniem surowców odnawialnych wymaga poznania zależności między rodzajem zastosowanych biopolioli i napełniaczy naturalnych, a ich strukturą i właściwościami. Dlatego autorzy monografii wiele uwagi poświęcili przedstawieniu mechanizmów reakcji zachodzących w procesie przetwórstwa pianek poliuretanowych, koncentrując się na opisie pianek elastycznych, w tym zwłaszcza pianek lepkosprężystych.

Matematyczne modele uczenia maszynowego w językach MATLAB i PYTHON

Stanisław Osowski, Robert Szmurło

Prezentowane opracowanie dotyczy różnych modeli i metod stosowanych w uczeniu maszynowym. W szczególności, w poszczególnych rozdziałach przedstawione są takie zagadnienia, jak: regresja liniowa; klasyfikatory KNN; klasyfikatory Bayesa; modele matematyczne drzew decyzyjnych; sieci neuronowe MLP; sieci RBF; sieci SVM do klasyfikacji i regresji; sieci głębokie (CNN, autoenkoder, LSTM, transformer); zagadnienia zdolności generalizacyjnych modeli, w tym zespoły klasyfikatorów i systemów regresyjnych; transformacje i metody redukcji wymiaru danych wielowymiarowych; metody grupowania danych wielowymiarowych; wybrane metody generacji i selekcji cech diagnostycznych; metody oceny jakości rozwiązań; podstawowe rozwiązania adaptacyjnych systemów rozmytych. W przedstawieniu poszczególnych rozwiązań modelowych zaprezentowano zarówno strukturę pod-stawowych modeli, jak i algorytmy uczące dostosowane do konkretnego modelu. Ponieważ z punktu widzenia aktualnego stanu wiedzy do najważniejszych rozwiązań sztucznej inteligencji należą sztuczne sieci neuronowe. Tym zagadnieniom poświęcono najwięcej uwagi, wprowadzając różne rozwiązania sieciowe, w tym perceptron wielowarstwowy (MLP), sieć o radialnej funkcji bazowej (RBF), maszynę wektorów nośnych (SVM) czy różne rozwiązania głębokich sieci neuronowych wielowarstwowych, takich jak sieć konwolucyjna (CNN), autoenkoder (AE) czy sieć LSTM. Teoretyczne podstawy algorytmów uczących zostały zilustrowane przykładowymi programami implementującymi je przy użyciu oprogramowania Matlab i Python. Prezentowane w podręczniku skrypty z przykładami w Matlabie i Pythonie zostały udostępnione na platformie Github pod adresem: https://github.com/szmurlor/mmum. Podręcznik jest przeznaczony dla słuchaczy wyższych lat studiów, doktorantów i ludzi zainteresowanych metodami uczenia maszynowego, podstawowego narzędzia sztucznej inteligencji. Ze względu na interdyscyplinarny charakter tematyki może być wykorzystany zarówno w informatyce, inżynierii biomedycznej, jak i innych naukach technicznych. Wprowadzenie zarówno podstawowych jak i zaawansowanych pojęć uczenia maszynowego powoduje, że może być użyteczny dla osób początkujących i zaawansowanych w tej tematyce.

Analiza zagrożenia piorunowego i sposobów jego ograniczenia w liniach napowietrznych 110 kV-400 kV

Michał Borecki

Przedmiotem prezentowanej monografii są zagadnienia związane z analizą możliwości dokonania dokładniejszej oceny zagrożenia piorunowego linii i udoskonaleniem sposobów ograniczenia tego zagrożenia. W opracowaniu przedstawiono przegląd wybranych sposobów oceny zagrożenia piorunowego linii napowietrznych 110-400 kV i zdefiniowano w formie modelu matematycznego ujednolicony sposób zapewniający większą dokładność określenia przewidywanej liczby wyłączeń linii. Celem opracowania jest poszerzenie wiedzy o możliwościach zwiększenia dokładności oceny zagrożenia piorunowego, co przyczyni się do dalszych znaczących postępów w zakresie badań ograniczenia wpływu zagrożenia piorunowego linii napowietrznych 110-400 kV. W podsumowaniu monografii zawarto wnioski, które uwzględniają między innymi praktyczne doświadczenie autora w realizacji nowych i modernizacji istniejących stacji elektroenergetycznych i linii napowietrznych powyżej 110 kV na terenie całej Polski.

Zarządzanie bezpieczeństwem infrastruktury krytycznej i ciągłością usług kluczowych państwa

Marek Kisilowski, Witold Skomra, Justyna Smagowicz, Krzysztof Szwarc, ...

Sprawność infrastruktury krytycznej państwa i dostępność usług kluczowych warunkują poczucie bezpieczeństwa obywateli, zadowolenie społeczne, suwerenność państwa oraz sprawność działania podmiotów administracji publicznej. Bezpieczeństwo infrastruktury krytycznej i dostępność usług kluczowych w Polsce zapewniane są przy istotnym wparciu administracji publicznej, m.in. w ramach procesów Planowania Cywilnego i Zarządzania Kryzysowego. Warunkiem koniecznym skuteczności podejmowanych działań jest sprawny mechanizm wymiany informacji dotyczących zagrożeń, na które podatne są obiekty infrastruktury krytycznej zapewniające dostępność usług kluczowych dla społeczeństwa. Obecnie obserwuje się:  – brak wspólnego sytemu pojęciowego umożliwiającego efektywną wymianę informacji między podmiotami odpowiedzialnymi za ochronę infrastruktury krytycznej i dostępność usług kluczowych,  – brak metodyki zarządzania bezpieczeństwem infrastruktury krytycznej umożliwiającej określenie charakterystyki dowolnego obiektu infrastruktury krytycznej i podejmowanie działań eliminujących lub łagodzących skutki zdarzeń niekorzystnych,  – brak metodyki modelowania dostępności usług kluczowych,  – brak modelu umożliwiającego ocenę stopnia przygotowania organizacji do realizacji zadań narzuconych przepisami prawnymi,  – mnogość dokumentów, w których określa się wymagania w zakresie ochrony infrastruktury krytycznej.  Autorzy, dostrzegając wymienione problemy oraz uwzględniając dotychczasowy dorobek publikacyjny w tym obszarze, przedstawiają w prezentowanej monografii wyniki prac badawczych prowadzonych w ramach przygotowania rozpraw habilitacyjnych, doktorskich i realizowanych projektów badawczo-rozwojowych, które składają się na nowy obraz metodycznego i pragmatycznego podejścia do zarządzania bezpieczeństwem infrastruktury krytycznej oraz modelowania ciągłości działania usług kluczowych.

Właściwości cieplne betonowych osłon biologicznych w instalacjach jądrowych

Roman Jaskulski

Właściwości cieplne betonu są zagadnieniem z pogranicza dwóch obszarów – fizyki budowli oraz technologii materiałów budowlanych. W efekcie nie znajdują się one w centrum zainteresowania żadnego z nich. Tymczasem jest to obszar ciekawych i ważnych zjawisk, których znaczenie nie sprowadza się wyłącznie do obszaru komfortu cieplnego użytkowników budynków, ale także zagadnień trwałości czy bezpieczeństwa użytkowania budowli. Jeśli właściwości cieplne betonu są w niewielkim stopniu obecne w polskiej literaturze naukowej, to właściwości cieplne betonu osłonowego są w niej praktycznie nieobecne. Prezentowana monografia wypełnia tę lukę.   Pierwsza część książki (rozdziały 2 i 3) przybliża czytelnikowi ogólną tematykę właściwości cieplnych, zawierając definicje, opis właściwości cieplnych i ich roli związanej z opisem zjawisk transportu ciepła oraz wzajemne podstawowe zależności.   Główna część opracowania powstała na podstawie badań dotyczących betonowych masywnych konstrukcji z betonu osłonowego, wykonanych w ramach projektu badawczego związanego z planami budowy pierwszej polskiej elektrowni jądrowej. Jednym z celów badań było przygotowanie wytycznych dla konstruktorów rodzimych obiektów energetyki jądrowej i taką rolę naukowo-ekspercką spełnia niniejsza publikacja. Omówiono w niej: badania współczynnika rozszerzalności cieplnej oraz próbę predykcji jego wartości na podstawie wyników badań przeprowadzonych z wykorzystaniem betonu drobnoziarnistego; badania właściwości cieplnych dojrzałego betonu osłonowego; wyznaczanie właściwości cieplnych twardniejącego betonu osłonowego za pomocą rozwiązania zagadnienia odwrotnego jednowymiarowego przepływu ciepła oraz możliwości wpływania na rozkład temperatury w masywnym elemencie wykonanym z betonu osłonowego za pomocą domieszki opóźniającej modyfikującej przebieg hydratacji cementu.

Gospodarka wodno-ściekowa w gospodarce cyrkulacyjnej

Marek Gromiec

Książka jest 5 tomem CET - serii monografii naukowych Wydziału Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej, która jest wydawana we współpracy z Instytutem Badań Stosowanych Politechniki Warszawskiej Sp. z o.o. SERIA MONOGRAFIE CIRCULAR W monografii podano ogólne założenia i zastosowania unijnej gospodarki cyrkulacyjnej i nowego paradygmatu ściekowego w gospodarce wodno-ściekowej. Przyjęto, że unijna gospodarka cyrkulacyjna może mieć zastosowanie w praktyce nie tylko w gospodarce odpadowej, ale też w gospodarce wodno-ściekowej, a szczególnie w odnowie wody ze ścieków, co jest zgodne z nowym amerykańskim paradygmatem (NEW - Nutrienty-Energia-Woda), który dotyczy również odzysku substancji biogennych, energii i wody. Przedstawiono także możliwości integracji nowego paradygmatu odzysku dla substancji biogennych, wody i energii z gospodarką cyrkulacyjną, stwarzającego nowe perspektywy ekonomiczne, co jest bodźcem do opracowania i wdrożenia rozwiązań innowacyjnych, a także może odegrać istotną rolę w zrównoważonym rozwoju miast i w ograniczeniu zmian klimatycznych, przynosząc korzyści o charakterze ekonomicznym i środowiskowym. W rozdziałach od 2 do 7 przedstawiono w pełnej skali technicznej technologie stosowane za granicą. Obejmują one zagadnienia dotyczące: odzysku wody, w tym filtrację i dezynfekcję ścieków, odzysku metali i chemikaliów oraz odzysku fosforu z odcieków z osadów, jak też usuwanie substancji biogennych, odzysku energii ze ścieków i osadów. W rozdziałach 8 i 9 zaprezentowano rozwiązania problemów środowiskowych związanych z tworzywami sztucznymi oraz z produkcją wodoru - uznanego za paliwo przyszłości, wychodzące naprzeciw gospodarce cyrkulacyjnej i zmianom klimatycznym. W ostatnim rozdziale przedstawiono wybrane przykłady technologii, związanych z gospodarką cyrkulacyjną w gospodarce wodnościekowej - zastosowane w Polsce.

Podstawy zarządzania produkcją. Ćwiczenia

Anna Kosieradzka

Podręcznik jest przeznaczony do ćwiczeń z „podstaw zarządzania produkcją”, dlatego nie przewidziano komputerowego wspomagania zajęć. W toku zajęć dopuszcza się jednak stosowanie własnych „narzędzi” obliczeniowych, np. odpowiednio przygotowanych arkuszy MS Excel. Autorzy przewidują, że wiedza zdobyta dzięki przygotowanym ćwiczeniom będzie podstawą do studiowania zarządzania produkcją na bardziej zaawansowanym poziomie, z wykorzystaniem narzędzi do modelowania procesów i systemów produkcyjnych, symulacji oraz pracy z przemysłowymi aplikacjami systemów klasy ERP.   Wybór materiału do skryptu został dokonany pod kątem przedstawienia podstawowych metod stosowanych w zarządzaniu produkcją. Ćwiczenia 1, 2, 3 i 4 dotyczą decyzji o charakterze strategicznym odnośnie do asortymentowo-ilościowego planu produkcji przedsiębiorstwa, przy czym zagadnienie to jest rozpatrywane pod względem charakterystyki rynku zbytu, wykorzystania dostępnych zasobów produkcyjnych i optymalizacji funkcji celu oraz struktury produkcyjnej dopasowanej do planu produkcji.   W ćwiczeniach 5–10 przedstawiono różne modele zarządzania produkcją na poziomie taktycznym i operacyjnym: planowanie według cyklu produkcyjnego, planowanie potrzeb materiałowych w warunkach popytu zależnego (metoda MRP), planowanie zaopatrzenia w warunkach popytu niezależnego (system min-max ze stałym okresem dostawy i stałą wielkością dostawy), zarządzanie produkcją w trybie JIT z wykorzystaniem kart kanban, zarządzanie produkcją z wykorzystaniem reguł priorytetu oraz planowanie przedsięwzięć z wykorzystaniem metod sieciowych.   Ćwiczenia 11 i 12 stanowią uzupełnienie tych zagadnień o problemy organizacji montażu. Ćwiczenie 13 zostało poświęcone budowie i wykorzystaniu wskaźnika OEE (Overall Equipment Effectiveness) do oceny i poprawy efektywności maszyn i urządzeń. Ćwiczenie 14 pokazuje dwa przeciwstawne podejścia do usprawniania procesów produkcyjnych (kaizen i re-engineering) oraz uczy identyfikować operacje tworzące wartość, operacje nietworzące wartości lecz umożliwiającej jej tworzenie oraz straty.   Każde ćwiczenie jest opracowane w identycznym układzie, który zawiera: cel ćwiczenia; wprowadzenie teoretyczne (opis problemu, definicje podstawowych pojęć, opis metody i wykaz literatury); sformułowanie zadania; zestawy danych do wykonania ćwiczenia (tak aby zróżnicować zadania wykonywane przez poszczególnych studentów); rozwiązanie przykładowego zadania z odpowiednim komentarzem.