Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Biološka omrežja so v splošnem odporna na okvare posameznih enot, toda v vsakem omrežju obstaja prelomna točka, pri kateri se sposobnost delovanja poslabša do neuporabnosti. To se lahko kaže kot bolezen ali izguba funkcije, kar je pogosto težko odpraviti. Iz tega razloga je pomembno preučevati pojave takih kolektivnih okvar, ki sledijo postopni disfunkciji posameznih gradnikov, da bi lahko sprejeli ukrepe za njihovo preprečitev. Na področju dinamičnih sistemov se tovrstni prehodi imenujejo prehod v staranje (ang. aging transition). Temu pojavu se posvetimo tudi v tej magistrski nalogi in najprej prikažemo koncept prehoda v staranje v omrežjih globalno sklopljenih in homogenih oscilatorjev z limitnim ciklom, pri katerih dinamiko posameznih oscilatorjev določa Poincaréjev oscilator. Pokažemo, da se prehodi v staranje v takih omrežjih obnašajo dokaj predvidljivo ter da imata jakost sklopitve in oddaljenost od točke bifurkacije monotono vlogo pri dinamični robustnosti sistema. Nato se osredotočimo na preučevanje kolektivnih okvar v biološko bolj realističnih omrežjih, ki sestojijo iz povezanih ekscitabilnih enot, interakcije med njimi pa izkazujejo lastnosti kompleksnega omrežja. Le-to je heterogeno in ima visoko modularnost in lastnosti mrež malega sveta. Dinamiko posameznih ekscitabilnih elementov določa paradigmatski model FitzHugh-Nagumo, ki se pogosto uporablja za simulacije dinamike električno ekscitabilnih celic. Kot dejavnike za kolektivno odpoved obravnavamo jakost sklopitve, razdaljo od točke bifurkacije in poleg tega še različne strategije staranja. Ugotovimo, da pri srednjih jakostih sklopitve omrežje ostane globalno aktivno najdlje, kadar se v omrežju najprej deaktivirajo vozli z velikim številom povezav. To se dobro ujema s predhodno objavljenimi rezultati. Ti so pokazali, da so lahko, predvsem pri šibki sklopitvi, omrežja oscilatorjev zelo občutljiva na ciljno deaktivacijo vozlov z majhnim številom povezav. Toda naše podrobne analize pokažejo, da najučinkovitejša strategija za doseganje kolektivne odpovedi ni le nemonotono odvisna od jakosti sklopitve, temveč je odvisna od sovisnega vpliva jakosti sklopitve in oddaljenosti točke bifurkacije, ki kroji raven stabilnosti oscilatornega režima. V magistrski nalogi tako podamo celovit opis dejavnikov kolektivne odpovedi v ekscitabilnih omrežjih, kar vodi do globljega razumevanja okvar v takih sistemih.
Ključne besede: prehod v staranje, oscilatorji z limitnim ciklom, ekscitabilni oscilatorji, kompleksno omrežje, bifurkacija, globalna aktivnost.
Objavljeno v DKUM: 28.09.2023; Ogledov: 128; Prenosov: 7
Celotno besedilo (2,84 MB)

Opis: V diplomskem delu opišemo različne dejavnosti in konkretne primere s področja astronomije, primerne za predšolske otroke, ki se prepletajo z osnovnimi področji kurikuluma. Na podlagi obstoječih virov in strokovne literature hkrati preučimo vsebine s področja astronomije, zlasti področja, ki so relevantna za obravnavo v predšolskem obdobju. V okviru zaključnega dela smo izdelali predloge dejavnosti, ki bi otrokom predstavile astronomijo na dojemljiv način in se hkrati povezujejo s Kurikulumom za vrtce. Predlagane aktivnosti se povezujejo s področji jezika, družbe, umetnosti, matematike, gibanja in narave. Eden izmed poglavitnih namenov diplomskega dela je vzgojiteljem in drugim, ki delajo s predšolskimi otroki, predstaviti konkretne primere vsebin in različnih pristopov za obravnavo tem s področja astronomije.
Ključne besede: astronomija, Kurikulum za vrtce, vesolje, praktične aktivnosti, predšolski otroci
Objavljeno v DKUM: 30.09.2022; Ogledov: 387; Prenosov: 55
Celotno besedilo (574,15 KB)

Opis: Področje avtonomne vožnje je eno izmed najbolj raziskovanih tem v avtomobilski industriji. Varnost avtonomnih vozil v vsakdanjih situacijah na cesti predstavlja enega izmed glavnih izzivov, zaradi vrste različnih situacij do katerih pride v resničnem svetu. Avtonomna vozila bi morala prevoziti več sto miljard kilometrov, da bi lahko potrdili njihovo zanesljivost pri odločanju v primeru nevarnosti. Zato ima virtualno testiranje scenarijev, kjer lahko simuliramo poljubne situacije, pomembno vlogo pri validaciji in preverjanju delovanja avtonomnih vozil. Tako virtualno testiranje predstavlja nujen postopek v razvoju naprednih sistemov avtonomne vožnje. Vendar je ustvarjanje raznolikih scenarijev velikokrat okoren in zamuden postopek. Zaradi tega je zaželjena večkratna in ponovna uporaba podatkov iz realnega sveta. Ker ontologije predstavljajo večkrat uporabno zastopanje informacij, so idealen kandidat za ustvarjanje raznolikih scenarijev. V nalogi predstavimo avtomatiziran postopek za razbiranje informacij iz podatkovne baze za namene večkratne in ponovne uporabe le teh v ontologijah. Ključnega pomena za razvoj ontologije je dobro razumevanje strukture podatkovne baze, zato se velik del naloge osredotoča na analizo le te. Podatke z baze je potrebno s pomočjo programske kode razbrati in interpretirati ter šele nato uskladiti ontologijo z bazo. Pri tem razvijemo dve nove metodi, ki temeljita na geometričnih algoritmih. Na podlagi le-teh, raziščemo bazo in zbrane podatke očiščimo s z uporabo statistične analize ter opredelimo v ontologijo. Rezultat naše naloge je ontologija zapolnjena z osnovnimi koncepti, ki so definirani na podlagi podatkov zbranih s podatkovne baze.
Ključne besede: ontologije, avtonomna vožnja, avtomatizacija, Waymo Open Dataset
Objavljeno v DKUM: 20.12.2021; Ogledov: 540; Prenosov: 47
Celotno besedilo (1,95 MB)

Opis: Sinhrono delovanje nevronov je ključnega pomena za mnoge možganske procese in se preučuje tudi v povezavi z nevrološkimi boleznimi. Eden izmed pojavov, ki se v kontekstu sinhronizacije pogosto proučuje, je koherenčna resonanca. Za ta nelinearen pojav je značilno, da dodan šum privede do izboljšane urejenosti impulzov v nevronih. V magistrski nalogi preučujemo pojav koherenčne resonance v populaciji ekscitatornih in inhibitornih nevronov. Za opis dinamike posameznega nevrona uporabimo modificirano Fitz-Hugh Nagumo enačbo z dodatnimi sklopitvenimi členi. Formalno naš model kolektivne nevronske dinamike temelji na konceptu dvoplastne mreže, kjer eno plast predstavljajo inhibitorni nevroni, drugo ekscitatorni, povezave med plastema pa simulirajo heterologne interakcije med njimi. Pare nevronov med seboj povežemo z dvema vrstama mrež. Nevrone istega tipa povežemo znotraj plasti z neusmerjenimi povezavami po načelu modela naključne geometrične mreže, medtem ko nevrone različnih tipov povezujemo z usmerjenimi povezavami, in sicer po načelu prostorsko vpetega modela mreže, ki temelji na pripisanih pomembnostih vozlov. Urejenost simulirane nevronske aktivnosti merimo z avtokorelacijsko funkcijo in korelacijskim časom. S tem modelom raziščemo območja parametrov, pri katerih se v sistemu manifestira koherenčna resonanca in raziščemo, kako različne kombinacije parametrov vplivajo na njeno stabilnost in naravo. Osredinimo se na parametre mreže medplastnih povezav med inhibitornimi in ekscitatornimi nevroni, na deleža inhibitornih nevronov in ekscitatornih aksonov v medplastni mreži ter na vlogo jakosti povezav med ekscitatornimi in inhibitornimi nevroni. Izkaže se, da pri večini parametrov obstajajo mejne vrednosti, ki omejujejo stabilno območje s koherenčno resonanco. Pokažemo, da lahko koherenco sistema povečamo z večjim dušenjem ekscitatorne plasti. To lahko dosežemo z večjim deležem inhibitornih nevronov, večjim deležem inhibitornih aksonov med plastema ali z večjo jakostjo sklopitve inhibitornih aksonov. Prav tako ugotovimo, da za največjo regularnost kolektivnega odziva nevronske mreže obstaja optimalna konfiguracija mreže, ki preferira povezave med bližnjimi nevroni s pravo mero daljnosežnih povezav. Tipično so optimalni parametri mreže blizu mejnih vrednosti parametrov, pri katerih je sistem še stabilen.
Ključne besede: ekscitatorni nevroni, inhibitorni nevroni, dvoplastna mreža, topologija, koherenčna resonanca, karakteristični korelacijski čas
Objavljeno v DKUM: 22.07.2021; Ogledov: 706; Prenosov: 74
Celotno besedilo (4,21 MB)

Opis: V magistrskem delu obravnavamo funkcionalno povezanost celic beta. Te celice se nahajajo v Langerhansovih otočkih v trebušni slinavki in so ključne pri uravnavanju koncentracije glukoze v krvi, saj ob povečani ravni glukoze v organizmu izločajo hormon inzulin. V prvi fazi dela dinamiko električno vzdraženih celic beta simuliramo z modelom, v drugi fazi pa se osredotočimo na analizo eksperimentalno izmerjene dinamike znotrajceličnega kalcija. Za opis dinamike posameznih celic uporabimo fenomenološki model, t.i. iterativno mapo Rulkova. Posamezne Rulkove oscilatorje med seboj povežemo v mrežo, s čimer simuliramo funkcijo presledkovnih stikov, s katerimi so povezane celice beta v realnem tkivu. Da bi naš večcelični model čimbolj približali realnemu obnašanju, vpeljemo tudi naključno in prostorsko definirano heterogenost celic. Na podlagi podatkov aktivnosti celic iz simulacij določimo funkcionalno povezanost le-teh. Predstavimo dve metodi določitve funkcionalne mreže, to je korelacijsko in metodo pseudo-inverza kovariance. Analiza simuliranih podatkov pokaže, da sta obe metodi zanesljivi, zato jih preizkusimo tudi na eksperimentalno pridobljenih podatkih, in sicer na in situ meritvah kalcijeve aktivnosti v svežih tkivnih rezinah mišje trebušne slinavke. Ugotovimo, da sta si funkcionalna mreža na podlagi simulacijskih in eksperimentalnih podatkov podobni, kar nam kaže na natančno obnašanje modela. Z analizo obeh funkcionalnih mrež ustvarjenih na podlagi eksperimentalnih podatkov lahko vsaj delno sklepamo na strukturo povezav presledkovnih stikov v opazovani plasti Langerhansovega otočka. Pomembna je tudi ugotovitev, da v funkcionalni mreži celic beta opazimo celice z nadpovprečnim številom povezav, tudi daljnosežnih, kar je v skladu z ugotovitvami preteklih raziskav.
Ključne besede: celice beta, Langerhansov otoček, funkcionalna mreža, Rulkov model, celična heterogenost, korelacijski koeficient, pseudo-inverz kovariance.
Objavljeno v DKUM: 05.11.2019; Ogledov: 1305; Prenosov: 91
Celotno besedilo (3,34 MB)