The aim of this paper is to review and introduce neuroscience research whose results offer the possibility or potential possibility for use in the discipline of architecture. This study is a proposal for a substantive introduction to systematics and a detailed description of the use of particular research methods at each stage of the design process. The article discusses necessary definitions and a historical outline of the interdiscipline, which was formed by combining architecture and neuroscience (neuroarchitecture). The most important information concerning the use of particular neuroscience research in architecture are also discussed, such as: observational and experimental methods from the field of environmental psychology, fMRI (functional magnetic resonance imaging), eye tracking, VR (virtual reality) and the EDA wristbands.
PL
Celem artykułu jest przegląd i przybliżenie badań z zakresu neuronauk, których wyniki wskazują na możliwość lub potencjał zastosowania ich w architekturze. Niniejsze opracowanie jest propozycją merytorycznego wprowadzenia do systematyki i szczegółowego opisu wykorzystania poszczególnych metod badawczych na każdym etapie procesu projektowego. W artykule omówiono kluczowe definicje i rys historyczny neuroarchitektury - interdyscypliny, która ukształtowała się dzięki połączeniu architektury i neuronauk. Przytoczono również najważniejsze informacje dotyczące wykorzystania poszczególnych metod i narzędzi właściwych neuronaukom w architekturze, takich jak: metody obserwacyjne i eksperymentalne z zakresu psychologii środowiskowej, fMRI (funkcjonalny rezonans magnetyczny), okulografia (eye tracking), VR (virtual reality) oraz opaski EDA.
Przeprowadzony w niniejszej pracy eksperyment jest wstępną próbą oszacowania przydatności pomiaru aktywności elektrodermalnej (EDA) do oceny wpływu pola elektromagnetycznego (PEM) na organizm w badaniu o charakterze kazuistycznym.
EN
The experiment carried out in this paper is an initial attempt to estimate the usefulness of the measurement of electrodermal activity (EDA) for the assessment of the impact of electromagnetic field (PEM) on the body using a case study approach.
W artykule opisano projekt układu elektronicznego przeznaczonego do badania reakcji GSR (ang. Galvanic Skin Response) z uwzględnieniem trudności związanych z charakterem pomiaru. Omówiono w nim biologiczny mechanizm powstawania reakcji skórno-galwanicznej, budowę zaprojektowanego urządzenia pomiarowego oraz metodykę badań przeprowadzonych w celu sprawdzenia użyteczności urządzenia.
EN
The article describes the project of GSR measurement system, taking into account all difficulties related to the type of the measurement. It discusses the biological mechanism of the skin-galvanic reaction, the construction of the designed device for measuring this reaction, and the methodology of tests carried out to check the usefulness of the device.
DiscoBulbulator to edukacyjne urządzenie terapeutyczne, pozwalające na wykonanie odpowiednich ruchów stylusem, co powoduje gratyfikację sygnałem dźwiękowym. Różnorodność stylusów oraz dodatkowych modułów i akcesoriów pozwala na urozmaicenie wykonywanych ćwiczeń polegających na zamknięciu ścieżki przewodu. Interaktywne urządzenie przeznaczone jest do terapii motoryki małej oraz integracji sensorycznej w pracy z dziećmi z niepełnosprawnościami.
EN
DiscoBulbulator is an educational therapeutic device that works based on user making appropriate movements with a stylus, which results in gratification with a sound signal. The variety of styluses as well as additional modules and accessories allows to diversify exercises performed during therapy sessions. Basic premise of the device is to close the cable path. The interactive device is designed to be used in fine motor skills therapy and sensory integration for children with various disabilities.
The study aimed to examine the influence of providing information about reacting to the heard musical stimuli while treadmill walking on physiological signals of participants. The study group consisted of 30 adults: group 1 was not informed how to react, group 2 received an instruction to adjust the frequency of steps to the music. The gait was carried out on a Zebris FDM-S treadmill for various sound stimuli using the Empatica E4 band to acquire electrodermal activity and heart rate. Information about moving to the stimuli did not change how the subjects responded physiologically during the test.
PL
Celem badania było sprawdzenie, czy informacje o sposobie reagowania na słyszane bodźce muzyczne podczas chodzenia na bieżni istotnie wpływają na sygnały fizjologiczne uczestników. W badaniu uczestniczyło 30 dorosłych: grupa 1 nie została poinformowana o tym, jak reagować na słyszane dźwięki, grupa 2 otrzymała polecenie dostosowania częstotliwości kroków do muzyki. Chód rejestrowano na bieżni Zebris FDM-S, a do akwizycji sygnałów fizjologicznych wykorzystano opaskę Empatica E4. Informacje o tym, jak reagować na bodźce nie zmieniały sygnałów fizjologicznych u badanych.
The present introductory course of lectures summarizes the principles and algorithms of several widely used multivariate statistical methods: cluster analysis, principal components analysis, principal components regression, N-way principal components analysis, partial least squares regression and self-organizing maps with respect to their possible application in intelligent analysis, classification, modelling and interpretation to environmental monitoring data. The target group of possible users is master program students (environmental chemistry, analytical chemistry, environmental modelling and risk assessment etc.).
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
An automation system for detecting the pilot's diversified mental states is an extremely important and essential technology, as it could prevent catastrophic accidents caused by the deteriorated cognitive state of pilots. Various types of biosignals have been employed to develop the system, since they accompany neurophysiological changes corresponding to the mental state transitions. In this study, we aimed to investigate the feasibility of a robust detection system of the pilot's mental states (i.e., distraction, workload, fatigue, and normal) based on multimodal biosignals (i.e., electroencephalogram, electrocardiogram, respiration, and electrodermal activity) and a multimodal deep learning (MDL) network. To do this, first, we constructed an experimental environment using a flight simulator in order to induce the different mental states and to collect the biosignals. Second, we designed the MDL architecture – which consists of a convolutional neural network and long short-term memory models – to efficiently combine the information of the different biosignals. Our experimental results successfully show that utilizing multimodal biosignals with the proposed MDL could significantly enhance the detection accuracy of the pilot's mental states.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano metodę opracowaną do przetwarzania sygnałów EKG oraz EDA (tj. aktywności elektrodermalnej), które zarejestrowano podczas testów stosowanych w diagnostyce autonomicznego układu nerwowego. Do oceny aktywności układów współczulnego i przywspółczulnego przyjęto parametry opisujące zmienność mocy sygnału reprezentującego fluktuacje rytmu serca w charakterystycznych pasmach częstotliwości, które zostały wydzielone za pomocą analizy falkowej. Sygnał EDA wykorzystano do weryfikacji wyników.
EN
In this article, the method developed for processing of ECG and EDA (i.e. electrodermal activity) signals recorded during tests using in diagnostics of the autonomic nervous system (ANS) was presented. The parameters describing the power variability of the heart rate fluctuations in characteristic frequency bands extracted by a wavelet analysis were applied to assess the activity of the sympathetic and parasympathetic nervous systems. The EDA signal was used to verify the obtained results.
In this article, we present a comprehensive measurement system to determine the level of user emotional arousal by the analysis of electrodermal activity (EDA). A number of EDA measurements were collected, while emotions were elicited using specially selected movie sequences. Data collected from 16 participants of the experiment, in conjunction with those from personal questionnaires, were used to determine a large number of 20 features of the EDA, to assess the emotional state of a user. Feature selection was performed using signal processing and analysis methods, while considering user declarations. The suitability of the designed system for detecting the level of emotional arousal was fully confirmed, throughout the number of experiments. The average classification accuracy for two classes of the least and the most stimulating movies varies within the range of 61‒72%.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono krótko analizę modyfikowania siluminu z zastosowaniem metody EDA. Warstwa wierzchnia była modyfikowana w procesie obróbki elektroerozyjnej za pomocą elektrody kompozytowej wykonanej ze spieku Fe-WC. Wykonano podstawowe badania metalograficzne oraz EDS naniesionej warstwy. Na tej podstawie określono skuteczność przenoszenie się składników stopowych z elektrody do materiału modyfikowanego.
EN
The article presents a brief analysis of the deposition layer using EDA. The surface layer was modified using electrodes Fe - WC on the machine electro-erosion. The layer was tested by metallographic methods and EDS. There were identified on the basis of which the transmission of alloying elements from the electrode to the weld overlay.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents original tools for automating designing sigma-delta modulators working in the current mode. The solution makes it possible to optimize any modulator structure, to verify the compliance of the project with technological rules and to automate designing the layout of the circuit. The tools are compatible with popular design environments for CMOS circuits and with languages for describing circuit architectures. The proposed solution offers the designer the freedom of defining parameters expected of the modulator. The final result of the design process is a modulator topography obtained in a fully automated way and ready for fabrication. The effectiveness of the tools is demonstrated with an example of a modulator based on a current-to-frequency converter. The result of the design process was an SNDR coefficient equal to 76dB and the Walden’s FoM equal to 616fj/step for 20kHz bandwidth.
PL
W artykule zaprezentowano autorskie narzędzia służące automatyzacji projektowania modulatorów sigma-delta pracujących w trybie prądowym. Przedstawione rozwiązanie umożliwia optymalizację dowolnej struktury modulatora, weryfikację zgodności projektu z regułami technologicznymi oraz automatyzację projektowania layoutu układu. Narzędzia zgodne są z popularnymi środowiskami projektowania układów CMOS oraz językami opisu architektury układów. Zaproponowane rozwiązanie oferuje projektantowi swobodę definiowania oczekiwanych parametrów modulatora, a finalnym rezultatem procesu projektowego jest w pełni automatycznie uzyskana topografia modulatora nadająca się do fabrykacji. Skuteczność narzędzi zademonstrownao na przykładzie modulatora bazującego na przetworniku prąd-częstotliwość. W wyniku procesu projektowego uzyskano współczynnik PSNR równy 76dB oraz Walden’s FoM równy 616fj/step dla pasma 20 kHz.
In order to identify the modal parameters of civil structures it is vital to distinguish the defective data from that of appropriate and accurate data. The defects in data may be due to various reasons like defects in the data collection, malfunctioning of sensors, etc. For this purpose Exploratory Data Analysis (EDA) was engaged to envisage the distribution of sensor’s data and to detect the malfunctioning with in the sensors. Then outlier analysis was performed to remove those data points which may disrupt the accurate data analysis. Then Data Driven Stochastic Sub-space Identification (DATA-SSI) was engaged to perform the modal parameter identification. In the end to validate the accuracy of the proposed method stabilization diagrams were plotted. Sutong Bridge, one of the largest span cable stayed bridge was used as a case study and the suggested technique was employed. The results obtained after employing the above mentioned techniques are very valuable, accurate and effective.
PL
Jako, że infrastruktura lądowa, a w szczególności mosty o długich przęsłach, ulega z czasem starzeniu, wzrasta również istotność jej zrównoważonej ekonomicznie konserwacji. Ze względu na fakt, że tradycyjne techniki oględzin są zarówno czasochłonne, jak i kosztowne, konieczne jest opracowanie bardziej wiarygodnego i skutecznego systemu monitorowania mostów o długich przęsłach w celu ciągłego monitorowania zachowania się konstrukcji na podstawie szybkiej i dokładnej analizy danych. Ponieważ system monitorowania wykazuje anomalie w wyniku wadliwego funkcjonowania czujników lub awarii systemu, konieczne jest opracowanie efektywnej i skutecznej techniki, która umożliwi szybkie wykrywanie takich anomalii oraz prezentowanie ich w sposób bardziej profesjonalny. Dlatego w niniejszym opracowaniu przedstawiono metodę Eksploracyjnej Analizy Danych (EAD). Od kilkudziesięciu lat, wyznaczanie parametrów modalnych odgrywa coraz większą rolę, ponieważ dostarcza innowacyjnych narzędzi, umożliwiających zrozumienie i kontrolowanie optymalizacji projektu oraz oceny wytrzymałości konstrukcyjnej obiektu. Istnieje szereg technik SSI, takich, jak Covariance Driven SSI, Data Driven (DATA-SSI), jak również kombinacje innych metod, takich, jak techniki SSI Expectation Maximization (EM-SSI) czy Empirical Mode Decomposition (EMD). Niniejsze opracowanie opisuje zastosowanie techniki DATA-SSI z pewnymi ulepszeniami w odniesieniu do faktycznie istniejącego mostu o długich przęsłach. W przypadku danych gromadzonych na dużą skalę, zrozumienie zestawów danych zawierających cokolwiek więcej, niż tylko szereg punktów danych bez zastosowania efektywnej techniki jest praktycznie niemożliwe. Ponieważ dane gromadzone w trakcie monitorowania stanu mostów mają z reguły ogromną objętość, a niewiele wiadomo na temat funkcji gęstości prawdopodobieństwa (PDF), zawsze zaleca się, aby inżynier przeanalizował dane w celu określenia i wskazania najważniejszych cech danych, zanim zastosuje techniki ilościowe; podstawową przeszkodą dla inżyniera jest w tym wypadku czas. EDA to najpotężniejsze narzędzie, wspomagające eksplorowanie „wewnętrznych sekretów” danych w sposób szczegółowy przy znacznym ograniczeniu czasu trwania obliczeń. Eksploracyjny charakter EDA może okazać się wystarczający dla wielu zastosowań SHM. Jakkolwiek istnieje wiele technik graficznej reprezentacji danych, w niniejszym opracowaniu omówimy zaledwie kilka z nich, aby zilustrować dokładność i skuteczność EDA – takie, jak wykresy kontrolne, krzywe Andrewsa oraz histogramy. W przypadku faktycznie istniejących konstrukcji lądowych na wielką skalę, w danych zawsze pojawiają się szumy i zniekształcenia; zasadniczo, nie istnieją z góry zdefiniowane informacje na temat liczby modułów podlegających przetworzeniu. Podstawową przyczyną tego stanu rzeczy są niepewności związane z określeniem rzędu układu. Dlatego używa się diagramu stabilizacji w celu rozróżnienia pomiędzy szumami lub fałszywymi biegunami a prawdziwymi biegunami układu. Diagram stabilizacji jest de facto rysunkową ilustracją występowania biegunów przy tej samej częstotliwości w wyniku zwiększania rzędu modelu modalnego w celu przedstawienia stanu fizycznego rzędu układu. Na podstawie procedury DATA-SSI, diagram stabilizacji wykreślono dla danych otrzymanych dla mostu Sutong. Most Sutong jest to most nad rzeką Jangcy i jeden z najdłuższych mostów wantowych, łączący Changshu i Nantong. Jest to most o siedmiu przęsłach, dwupylonowy, wantowy, w formie stalowej konstrukcji skrzynkowej o rozpiętości najdłuższego przęsła wynoszącej 1088m, przy czym łączna długość mostu wynosi: 100+100+300+1088+300+ 100+100=2088m. Aby wyznaczyć parametry modalne mostu Sutong, pobrano dane z 14 czujników – akcelerometrów, zainstalowanych na moście. Ogromna ilość danych, pobranych z systemu SHM na moście Sutong, została w pierwszej kolejności poddana wizualizacji przy pomocy EDA, aby określić najważniejsze tendencje oraz trendy w danych, ponieważ reprezentacja graficzna danych jest szybka i dokładna oraz umożliwia ogromną oszczędność czasu w porównaniu z technikami obliczeniowymi. Następnie przeprowadzono analizę odchyleń w celu odrzucenia ze zbioru danych budzących wątpliwości. Następnie wprowadzono technikę DATA-SSI, zapewniającą większą niezawodność i stabilność wyników. Na podstawie DATA-SSI określono parametry modalne, takie, jak częstotliwość czy wartość tłumienia, a wyniki wskazują, że proponowana metoda znakomicie broni się merytorycznie. Następnie sporządzono diagram stabilizacji, aby zweryfikować stwierdzony wstępnie prymat metody. Wyniki, pozyskane za pomocą wyżej wymienionych technik, są nie tylko autentyczne, ale też niezwykle efektywne, co sugeruje możliwość znaczącej poprawy rezultatów monitoringu, prowadzonego w terenie.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Niniejsze opracowanie przedstawia koncepcję zunifikowanego opisu struktury obwodu dla dwuwymiarowej filtracji. Wprowadzono sposób podziału obwodu o parametryzowanej strukturze oraz dużej elastyczności w zakresie wyrażania topologii, rzędu układu filtrującego oraz liczby zmiennych niezależnych, wyznaczającej wymiar struktury. Opisano sposób relizacji analizy symbolicznej tego typu struktur z uwzględnieniem możliwości jej zaimplementowania w formie oprogramowania komputerowego klasy CAD/EDA. Przedstawiono także koncepcję syntezy obwodu w oparciu o wyniki analizy symbolicznej, która stanowiłaby etap wyjściowy do zrealizowania projektowanego układu w postaci scalonej. Omówiony został również przegląd potencjalnych zastosowań takiej metodologii projektowania w kontekście realizacji układów klasy System on Chip (SoC). Na koniec przedstawiono możliwe uogólnienie podanej metodologii projektowania na układy wielowrotników wielowymiarowych.
EN
The following paper presents a method of unified description for circuits’ structure for two-dimensional filtration. The structure may be parameterized by altering the number of used operators giving making the description flexible and easy to use. VHDL-AMS language was proposed for expressing the structure. Additionally CAD/EDA class software was elaborated for perfoming symbolic analysis of the elaborated structures. The paper gives a brief overwiev of the software capabilites and limitations. This may be considered as the initial step for making circuit synthesis. This approach may be easily extended for analysis of multidimensional multiport circuits.
The paper presents the idea of software suite integrating the tools supporting the analog filter design. It uses the prototype circuits that are composed of gyrators and capacitors. The essential, behavioral parameters are characterised for the filtering structures. The basic assumptions formulated before the implementation are also mentioned. The structure of the software suite is discussed, its functional properties and the implementation issues are mentioned. The resulting software brings the automation of designing SISO filters as well as the filter pairs. In the proposed solution the VHDL-AMS language is assumed as the formal method of hardware description.
With the improvement of the gate complexity, the verification overhead becomes more decisive for VLSI design cost In order to reduce the simulation time, a adaptive partition based parallel method of VLSI logic simulation with GPGPU is addressed in this paper. The numerous arithmetic blocks of GPGPU is utilized simultaneously for disparate circuit macros. The partition strategy we proposed shows a sufficient flexibility to balance the different work load in parallel threads and fit the feature of GPU architecture. To explore the parallelism and locality of logic simulation further, the circuit macro is organized as stream data. The data dependency between the input and output nets in one individual logical path is handled with the shared memory of GPGPU. As for different logical paths, the dependency is processed by threads synchronization. To illustrate the performance, a serial experiments is implemented in Intel CoreDuo workstation with Nvidia GTX465 GPU board. Four typical digital circuits (LDPC, DES3, OpenRISC 1200 and OpenSPARCPARC T1) are considered as the benchmark. The result of experiments demonstrate a significant speed-up is achieved by using GPGPU parallel method, comparing with the CPU serial logic simulation. In maximal case (OpenS T1), the GPGPU parallel acceleration computes 21 times faster than serial program.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano podstawowe właściwości programu Multisim umożliwiające jego zastosowanie w dydaktyce techniki cyfrowej. Multisim jest uniwersalnym narzędziem projektowym EDA (ang. Electronics Design Automation) opierającym się na symulatorach A/Dspice/Xspice. Program ten pozwala na przeprowadzenie symulacji i analizy obwodów elektrycznych, elektronicznych, analogowych i cyfrowych. W artykule przedstawiono również przykładowe obwody wykorzystywane podczas zajęć dydaktycznych z techniki cyfrowej.
EN
The paper describes basic properties of Multisim software that allow implementation of this software during digital logic course. Multisim is universal schematic capture and simulation application based on A/Dspice/Xspice simulator of EDA (Electronics Design Automation) tools. This software allows simulation and analysis of electric, electronics, analog and digital circuits. The examples of circuits used during digital logic course are presented too.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper deals with a new method of investigating traces made by individual discharge using SEM and scanning profilometers. Surface microstructure is assessed using the SEM while dimensions and volumes of individual craters are determined basing on scanning profilometer SP. The influence of machining conditions on micro-structure of trace surface, crater and flash dimension and volume were investigated. It was concluded that discharge traces after the EDM (Electro-Discharge Machining) are typical of strong connection with machining parameters and they are highly repeatable whereas discharge traces generated on the cathode surface during the EDA (Electro Discharge Alloying) are much larger than those after the EDM and they are typical of much less uniform size and volume.
PL
W pracy przedstawiono charakterystykę śladów pojedynczych wyładowań generowanych podczas obróbki EDM i EDA. Prowadzono badania za pomocą mikroskopu skaningowego (SEM) i profilometru skaningowego. Powierzchnię śladów wyładowań obserwowano za pomocą mikroskopu SEM, natomiast rozmiary i objętość kraterów określono, stosując profilometr skaningowy. Ustalono wpływ parametrów obróbki na mikrogeometrię powierzchni, a także rozmiary oraz objętość kraterów i wypływek. Stwierdzono, że rozmiary śladów wyładowań po EDM są ściśle skorelowane z parametrami obróbki i charakteryzują się dużą powtarzalnością. Ślady wyładowań generowanych podczas stopowania elektroiskrowego (EDA) mają natomiast większe rozmiary w porównaniu z obróbką EDM. Charakteryzuje je również duża przypadkowość.