Výzkumáček

Většina problémů se nevyřeší tak rychle, jako naše úkoly, většinou řešení vyžadují nastudování nějaké literatury, provedení experimentu, vyhodnocení výsledků a jejich prezentaci. A to je výzkumáček.

Nejdříve si zvolíš, například ze seznamu níže, téma, které tě zaujme. Ke každému tématu je připsán člověk z Jaderky, který bude tvým poradcem – práci za tebe sice neudělá, poslouží ovšem dobrou radou, případně zpřístupní zařízení k potřebnému experimentu. Ty úkol zpracuješ, sepíšeš svůj postup a výsledky do několikastránkového textu a odevzdáš do 9. května. Nápomocný by ti mohl být loňský tutoriál, který se zaměřil právě na tipy a triky v práci na takovém projektu. Prezentovat své výsledky a pochlubit se tím budeš moci na závěrečné víkendovce, hned vedle vyhlášení výsledků prvního ročníku našeho semináře.

Za vyhotovení výzkumáčku můžeš dostat až 40 bodů, což je ekvivalent bodového přídělu za celou sérii. Navíc se může stát dobrým základem pro maturitní seminární práci nebo pro SOČ na další rok. Dále dává spřízněný jaderňácký tábor TCN za podobný projekt slevu na svém účastnickém příspěvku, více viz na stránkách TCN.

Zde je seznam témat s příslušnými tutory a níže i příslušnými anotacemi a ostatními detaily, kde si stačí jedno vybrat, napsat nám (i tutorovi) a začít řešit. Témata mohou být i trochu obměněna, stačí se domluvit s tutorem. Seznam témat se pokusíme ještě doplnit do konce ledna. Během února by bylo dobré si téma vybrat a začít na něm pracovat. Promluvit si o něm můžeš s námi na Dni otevřených dveří FJFI, které se koná 2. února.

Pokud sis nevybral, nebo máš vlastní nápad, napiš nám (na svat@fjfi.cvut.cz) a pokud se nám bude tvůj nápad líbit a seženeme nějakého tutora, který ti s tím pomůže, můžeš to řešit jako výzkumáček.

Seznam témat

ID Název Katedra Tutor E-mail Řešitel
1 Lidský generátor náhodných čísel KM Mája fcelkamaja# gmail.com  
2 Vysokohorská přirážka KM Mája fcelkamaja# gmail.com  
3 Fraktály KM Dan gromadan# fjfi.cvut.cz  
4 Grál KM Dan gromadan# fjfi.cvut.cz  
5 Počítačová tomografie KM/KSI Peter svihrpet# fjfi.cvut.cz  
6 Rozdíly dvou detektorů pro měření dávkového příkonu v nukleární medicíně KDAIZ Terka kracmter# fjfi.cvut.cz  
7 Spektrometrie KDAIZ Terka kracmter# fjfi.cvut.cz  
8 Konstrukce čísel a Hilbertův hotel KM Honza vabekjan# fjfi.cvut.cz  
9 Teploměr KF Honza vabekjan# fjfi.cvut.cz  
10 Dozimetrie pacientů při léčbě rakoviny štítné žlázy KDAIZ Terka kracmter# fjfi.cvut.cz  
11 Dozimetrie dětských pacientů při neuroblastomu KDAIZ Terka kracmter# fjfi.cvut.cz  
12 Vyhodnocení evakuace žaludku KDAIZ Terka kracmter# fjfi.cvut.cz  
13 Statistický program SPM KDAIZ Terka kracmter# fjfi.cvut.cz  

Anotace témat

  1. Lidský generátor náhodných čísel:
    • Cílem úlohy je zkoumat, do jaké míry jsou lidé schopni generovat náhodná čísla. Navrhovaný postup je, že řešitel nejdříve sežene skupinu dobrovolníků. Každý dobrovolník dostane za úkol napsat 100krát nulu nebo jedničku, stokrát čísla od 0 do 9 a stokrát čísla od 0 do 99. Poté řešitel zkoumá, do jaké míry jsou získaná čísla náhodná (průměr, rovnoměrnost rozdělení, četnost opakujících se sekvencí).
  2. Vysokohorská přirážka:
    • Cílem úlohy je zkouma závislost cen v restauracích na jejich nadmořské výšce. Je tedy potřeba stanovit typové potraviny, které se dají sehnat všude, poté získat data – nejspíše jídelníčky na internetu. Z nich určit korelaci cen a damořské výšky pro jednotlivé potraviny. Případně se pokusit udělat korekce na další vlivy (konkrétní památky v okolí a podobně).
  3. Fraktály:
    • Vyberte si nějaký oblíbený fraktál a naprogramujte jeho vykreslení v počítači. Popište odvození některých jeho obecných vlastností (záleží na konkrétním výběru). Pokuste se algoritmus zajímavým způsobem modifikovat, popřípadě fraktál zajímavě obarvit. (inspirace: http://www.root.cz/…ove-grafice/)
  4. Grál:
    • Určitý integrál je vlastně něco jako nekonečný součet. Dalo by se definovat něco podobného, co by představovalo nekonečný součin? Dala by se definovat nějaká analogie derivace a primitivní funkce tak, aby se tento objekt dal počítat Newtonovou formulí? Zkuste odhalit základní nástroje pro výpočet a aplikujte je na jednoduché funkce.
  5. Počítačová tomografie:
    • Cieľom úlohy je vytvoriť program, ktorý z röntgenových snímkov spätne zrekonštruuje obraz. Program by mal zvládnuť skonštruovať 2D obrázok z nameraných skenov (napr. zde). Úlohu je možné rozšíriť na vytvorenie 3D obrázku z reálnych dát.
  6. Rozdíly dvou detektorů pro měření dávkového příkonu v nukleární medicíně:
    • Pro několik různých radionuklidů naměříme dávkový příkon v různých vzdálenostech za pomoci dvou různých detektorů. Z těchto hodnot následně vypočítáme gamma konstantu a porovnáme s tabulkovými gamma konstantami. Téma se bude zabývat statistikou, kvalitou přístrojů apod. Přístroje jsou používány v nukleární medicíně pro kontrolu pacientů po aplikaci jodu v radioterapii. V případě dostatku času a zájmu je možné pokračování ve výpočtu dávky aplikované pacientovi.
  7. Spektrometrie:
    • Spektrometr je hojně používaný přístroj v nukleární medicíně na měření in-vitro vzorků (krev, moč, stolice). Pro správnou funkčnost přístroje se provádějí kontroly kvality, tzv. QC testy. V těchto testech bychom měřili FWHM (prostorovou rozlišovací schopnost), prováděli energetickou kalibraci, linearitu na odezvu atd. Cílem tohoto výzkumáčku by bylo napsání programu (Excel, Matlab, atd.) pro výpočet těchto hodnot z naměřených dat a následné porovnání s vestavěným programem spektrometru. Program by nadále mohl být využíván v praxi.
  8. Konstrukce čísel a Hilbertův hotel:
    • abstrakt: Cesta k číslům, jak je chápeme dnes, nebyla vůbec jednoduchá. Ještě těžší bylo uchopit pojmy nekonečna a s ním související vlastnosti množin.
    • úkoly: Dle vlastních schopností se seznámit s pojmy racionální čísla, reálná čísla, komplexní čísla, algebraická čísla a jejich konstrukce (populární formou). Dále s pojmem mohutnost množiny a tento pojem ilustrovat na problému Hilbertova hotelu. Výsledky přednést populární formou ostatním účastníkům.
    • literatura:
  9. Teploměr:
    • abstrakt: Pojmy jako teplo a teplota provází lidstvo od počátků. Navzdory tomu, že se jedná o tak samozřejmou věc, byl korektní popis těchto pojmů proveden poměrně pozdě. Nicméně empirické měření teploty bylo prováděno i dříve. V tomto projektu se trošku vrátíme do těchto starých časů a pokusíme se zkonstruovat funkční plynový teploměr.
    • úkoly: Krátce zpracovat historii měření tepla a teploty, různé stupnice, požadavky na teploměr. Vysvětlit rozdíl mezi pojmy teplo a teplota. Pokusit se sestavit jednoduchý plynový teploměr z běžně dostupných pomůcek a předvést na místě jeho funkčnost.
    • zdroje:
  10. Dozimetrie pacientů při léčbě rakoviny štítné žlázy:
    • abstrakt: Rakovinou štítné žlázy trpí čím dál tím více lidí. Jedno z mála pracovišť je i ve FN Motol, které jako největší pracoviště s terapií pomocí otevřeného zářiče 131I má povinnost zavést dozimetrii těchto pacientů. Co vlastně ta dozimetrie je? Jedná se o výpočet aplikované terapeutické aktivity pomocí dříve aplikované diagnostické aktivity. Tyto výpočty provádíme pomocí několika měření dávkového příkonu (výpočet celotělové aktivity, exkrece) a minimálně 6 měření na gama kameře, na které provádíme akumulační test štítné žlázy a přilehlých uzlin.
    • úkoly: Úkolem studenta by byl výpočet a zpracování těchto reálných pacientských dat.
  11. Dozimetrie dětských pacientů při neuroblastomu:
    • abstrakt: Terapii pomocí otevřeného zářiče 131I-MIBG slouží k léčbě nemocných s neuroendokrinními tumory nebo neuroblastomy. Tato studie je zaměřena pouze na dětské pacienty ve III. a IV. klinickém stádiu neuroblastomu. Jelikož se jedná o malé děti většinou ve věku do 10 let a zároveň je nutností účinná účinná, kvůli které je aplikovaná velmi vysoká aktivita, je nutné zavádět dozimetrii a ověřit, zda byl dodržen limit pro celotělové ozáření těchto pacientů.
    • úkoly: Úkolem by bylo vypracování výpočetního sešitu, který by právě tuto celotělovou dávku vypočítal – rozdělení na 3 fáze vylučování radiojodu z těla. A následná aplikace na konkrétních pacientech.
  12. Vyhodnocení evakuace žaludku:
    • abstrakt: Vyšetření slouží k posouzení rychlosti vyprazdňování žaludku a jeho motility. K tomuto vyšetření jsou indikování pacienti s diabetickou neuropatií, pro hodnocení stavů po operaci žaludku a s malabsorpčním syndromem. Pacientovi je aplikováno radiofarmakum 99mTc-DTPA o velmi nízké aktivitě (cca 40 MBq pro dospělého pacienta). Radiofarmakum se do pacienta aplikuje pomocí testačního pokrmu (mléčná rýže, rohlík, tekutiny). Snímky z gama kamery následně vyhodnocuje lékař pomocí vyznačených oblastí (tzv. ROI) nad oblastí žaludku v čase. Pomocí této křivky je možné stanovit hodnoty lag fáze, poločas evakuace s korekcí na rozpad 99mTc.
    • úkoly: Úkolem by bylo vypracování hodnotícího kódu v Matlabu (pomocí GUI) a následná aplikace na reálného pacienta.
    • zdroje:
  13. Statistický program SPM:
    • abstrakt: SPM je statistický program, který pro své spouštění využívá prostředí Matlab. Hojně se využívá pro hodnocení snímků mozku po aplikaci radiofarmaka (DatScan aj.). Po vytvoření normálové databáze je možné hodnotit pacienty, kteří mají na svém mozku různé abnormality.
    • úkoly: Úkolem by bylo vytvoření normálové databáze, aplikace SPM filtrů a následné aplikace na konkrétních pacientech.