Title
Primena veštačke inteligencije i mašinskog učenja u spektroskopiji plazme
Creator
Traparić, Ivan R., 1996-
CONOR:
134763273
Copyright date
2024
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 18.10.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Fizički fakultet
Alternative title
Application of machine learning and artificial inteligence in plasma spectroscopy
Publisher
[I. Traparić ]
Format
95 lista
description
Fizika - Fizika jonizovanog gasa i plazme / Physics - Physics of Ionised Gases and Plasma
Abstract (sr)
U ovoj doktorskoj disertaciji ispitana je mogućnost primene mašinskog učenja
i veštačke inteligencije za rešavanje nekih problema u oblasti optičke i ekstremne ultraljučičaste
emisione spektroskopije plazme.
Model slučajne šume, obučen je za modelovanje Stark-ove poluširine emitovane spektralne
linije jer se za tu namenu pokazao kao najbolji od svih razmatranih modela. Napravljeni
model uspešno je predvideo kvantnu prirodu atomske emisije i regularnosti duž izoelektronskog
niza i spektralnih serija neutralnog atoma litijuma. Pokazano je da se ovaj model može
koristiti za predviđanje novih Stark-ovih poluširina sa tačnošću od oko 20 %.
Zatim, pokazano je da se u slučaju kvantitativne analize korištenjem spektroskopije laserski
indukovanog proboja za obučavanje modela mašinskog učenja mogu iskoristiti baze
koje nisu snimljene na vlastitoj aparaturi ponavljanjem istih eksperimentalnih uslova. Ovo je
značajan rezultat jer dosta laboratorija nema sredstava da priušti dovoljan broj standardnih
uzoraka za potrebe ovakvih analiza, i pruža mogućnost standardizacije snimanja ovih baza.
Konačno, primenom varijacionog autoenkodera modelovan je UTA (eng. Unresolved Transition
Array) struktura emitovanog spektra volframa u ekstremnoj ultraljubičastoj oblasti
spektra za tipične uslove u jezgru plazme heliotrona LHD u Japanu. Model je pokazao zadovoljavajuće
poklapanje sa eksperimentalnim merenjima, i tačno predvideo temperaturne
zavisnosti oblika emitovanog spektra. Model je pokazao i dodatni napredak u modelovanju,
omogućava brzo predviđanje oblika emitovanog spektra za zadate uslove plazme u svega nekoliko
stotina milisekundi, za razliku od trenutnih kolizono - radijativnih modela kojima za
istu svrhu treba po nekoliko nedelja za račun.
Abstract (en)
In this doctoral thesis the possibility of application of machine learning and
artificial intelligence for solving of some particular problems connected with plasma optical
and extreme ultraviolet emission spectroscopy was investigated.
Random Forest model was trained for prediction of spectral line width due to Stark effect
as it showed best performance of all considered models. Created model successfully predicted
quantum nature of atomic emission and regularities along isoelectric sequence and spectral
series of neutral lithium atom. It was also shown that the model can be used for prediction
of new spectral line widths with the uncertainty of around 20 %.
Furthermore, it was shown that databases that weren’t recorded inside one’s own laboratory
can be used for training of machine learning algorithms for the quantitative LIBS
analysis by repeating the same experimental conditions. This is significant result, as many
laboratories don’t have the funds for enough standard samples for this kind of analysis, while
at the same time this result provides the opportunity for standardisation of database recording
process.
Finally, using the variational autoencoder the UTA (Unresolved Transition Array) structure
of tungsten spectra in the extreme ultraviolet part of the spectrum for typical plasma
parameters inside the plasma core of heliotron LHD was modeled. Model showed good agremeent
with experimental measurements, while also correctly modeling the temperature dependence
of the shape of the emitted spectra. This model provides the opportunity for quick
and accurate generation of new spectra for given plasma parameters in several hundreds of
miliseconds, contrary to the developed collisional - radiative models for the same purpose,
which need few weeks of computational time for same calculations.
Authors Key words
mašinsko učenje, veštačka inteligencija, fizika plazme, spektroskopija plazme,
fuzija, LIBS
Authors Key words
machine learning, artificial inteligence, plasma physics, plasma spectroscopy,
fusion, LIBS
Classification
533.9:004.8(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
U ovoj doktorskoj disertaciji ispitana je mogućnost primene mašinskog učenja
i veštačke inteligencije za rešavanje nekih problema u oblasti optičke i ekstremne ultraljučičaste
emisione spektroskopije plazme.
Model slučajne šume, obučen je za modelovanje Stark-ove poluširine emitovane spektralne
linije jer se za tu namenu pokazao kao najbolji od svih razmatranih modela. Napravljeni
model uspešno je predvideo kvantnu prirodu atomske emisije i regularnosti duž izoelektronskog
niza i spektralnih serija neutralnog atoma litijuma. Pokazano je da se ovaj model može
koristiti za predviđanje novih Stark-ovih poluširina sa tačnošću od oko 20 %.
Zatim, pokazano je da se u slučaju kvantitativne analize korištenjem spektroskopije laserski
indukovanog proboja za obučavanje modela mašinskog učenja mogu iskoristiti baze
koje nisu snimljene na vlastitoj aparaturi ponavljanjem istih eksperimentalnih uslova. Ovo je
značajan rezultat jer dosta laboratorija nema sredstava da priušti dovoljan broj standardnih
uzoraka za potrebe ovakvih analiza, i pruža mogućnost standardizacije snimanja ovih baza.
Konačno, primenom varijacionog autoenkodera modelovan je UTA (eng. Unresolved Transition
Array) struktura emitovanog spektra volframa u ekstremnoj ultraljubičastoj oblasti
spektra za tipične uslove u jezgru plazme heliotrona LHD u Japanu. Model je pokazao zadovoljavajuće
poklapanje sa eksperimentalnim merenjima, i tačno predvideo temperaturne
zavisnosti oblika emitovanog spektra. Model je pokazao i dodatni napredak u modelovanju,
omogućava brzo predviđanje oblika emitovanog spektra za zadate uslove plazme u svega nekoliko
stotina milisekundi, za razliku od trenutnih kolizono - radijativnih modela kojima za
istu svrhu treba po nekoliko nedelja za račun.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
