Examensarbeten för kandidatexamen

Browse

Senast publicerade

Visar 1 - 5 av 91
  • Post
    Djupdykning med djupinlärning Artificiella neuronnät jämförda med addback-algoritmen för detektorrekonstruktion av γ-fotoner
    (2022) JUHLIN ONBECK, ALFRED; JOHANSSON, BJÖRN; SHAFIQ AHLGREN, GABRIEL; TEPP, ISABELLA; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för fysik; Chalmers University of Technology / Department of Physics; Swenson, Jan; T Johansson, Håkan
    Tolkning av detektordata kan vara invecklat och är inte alltid entydigt. Hur γ-fotoner in teragerar med materia skiljer sig från hur laddade partiklar gör det. Spridningar av olika slag gör att detektion av fotoner blir komplex, i synnerhet att karaktärisera varje indivi duell foton, och inte bara den totala deponerade energin. För att urskilja multipliciteten, energin och riktningen hos γ-fotoner krävs detaljerad rekonstruktion av detektordata. Denna studie är en vidareutveckling av tidigare kandidatarbeten med målet att utveck la artificiella neuronnät som överträffar dagens konventionella rekonstruktionsalgoritm, addback. Olika typer av neuronnät har undersökts där deras strukturer och hyperpara metrar varierats och utöver detta har också residualnätverket ResNeXt implementerats. Alla nätverk har tränats på data som är simulerad med hjälp av GEANT4, ggland och ROOT. Datan efterliknar verkliga mätningar av isotropiska γ-fotoner med Darmstadt Heidelberg-kristallbollen. Att träna artificiella neuronnät är en iterativ process. För alla resultat som visas har flera körningar gjorts för samma datapunkt för att verifiera att resultaten är reproducerbara och inte bara slumpmässiga eller lyckosamma. Träningen kan sedan upprepas med varierande parametrar för att optimera dem. Detta multiparameterproblem är en av anledningarna till varför träningen av artificiella neuronnät är väldigt komplex. Prestandautvärderingen är utformad så att resultaten kan jämföras med addback. Med hjälp av detta har mer detaljerade studier gjorts angående om det finns skillnader i hur väl de olika metoderna rekonstruerar för olika typer av händelser. Neuronnäten som tränats i detta arbeta överträffar de från tidigare arbeten. För de ener giintervall som neuronnäten är tränade på, 0,1 MeV − 10 MeV, presterar de även bättre än addback. Alla de tre typer av nätverk som optimerats, fullt kopplade nätverk (FCN), faltande nätverk (CNN) och ResNeXt, hade lägre fel än addback när de tränats på data i detta intervall. För andra intervall, 0,1 MeV − 15 MeV, som nätverken inte var tränade för presterar addback fortfarande bättre.
  • Post
    Biomekanisk 3D-visualisering för löpare Markörlös optisk rörelsefångst genom artificiell intelligens
    (2022) Barac, Tijana; Boström, Alexander; Lövgren, Lisa; Rydehag, Erik; Svensson, Richard; Ånestrand, Alvin; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för fysik; Falk, Lena; Karlsteen, Magnus; Sarovic, Darko
    I löpning är löparens hållning och ledvinklar avgörande för prestation och biomekanisk modellering är därför användbart för rörelseanalys. Då en tränare bedömer en löpares teknik kan tränaren spela in löparen för att sedan analysera videon. Utan externa verktyg begränsas tränarens analys av videon då bedömning av många ledvinklar är svåra eftersom videon är tvådimensionell. I arbetet har data på personers rörelsemönster, i form av koordinater för utvalda nyckelpunkter, samlats in och artificiella neuronnätverk har nyttjas för att genomföra rörelsefångst baserat enbart på videodata. Utifrån en video på en löpande person kan nyckelpunkters positioner förutsägas i 3D med en genomsnittlig avvikelse på 115 millimeter i samtliga led, och datan kan användas för beräkning av ledvinklar. Löpningen visualiseras i en webbapplikation skapad för användarvänlighet och som utnyttjar neuronnätverket. Webapplikationen har en interaktiv design och genom att ladda upp en video över en löpsekvens fås en intuitiv förståelse för löparens rörelse i varje tidpunkt. Det finns även möjligheter för vidareutveckling av produkten gällande applicering på och analys av andra typer av rörelser.
  • Post
    Kartläggning av innebandyspelares rörelsemönster med hjälp av optisk spårning
    (2022) Gustafsson, Hannes; Johansson, Pontus; Kullner, Oskar; Molinder, Ebba; Salomonsson, Victor; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för fysik; Falk, Lena; Karlsteen, Magnus; Weidow, Jonathan
    Denna rapport syftar till att redogöra för utvecklingen av ett system som kan användas för att upptäcka och spåra positionen av innebandyspelare under matcher. Systemet möjliggör för den insamlade datan att sammanställas till jämförbar spelarstatistik att använda i träningssyfte och är tänkt att vara ekonomiskt tillgängligt inte bara för toppligorna i svensk innebandy. Systemet består av en kamera som spelar in matchen med ett vidvinkelobjektiv för att få med hela spelplanen från en enda kameraposition. Videofilmen behandlas därefter av för ändamålet anpassad öppen källkod vid namn OpenCV, YOLOv5, och DeepSORT som översätter den inspelade videofilmen till tvådimensionell positionsdata för varje spelare. En hemsida utvecklades med hjälp av ramverket Flutter med syfte att lagra och presentera spelarstatistiken framtagen ur den erhållna datamängden. Rapporten går bland annat igenom metoder för detektion och spårning av människor i rörelse, maskininlärning i syfte att upptäcka spelares tröjnummer och koordinatprojicering av identifierade objekt i bilder med vidvinkeldistorsion. För att avgöra graden av ekonomisk tillgänglighet behöver mer ingående kostnads- och marknadsanalyser utföras.
  • Post
    Konstruktion och optimering av en elektromagnetisk massaccelerator
    (2022) Bloom Rolewska, Julia; Hamberg, Simon; Lilja, Viktor; Melberg, Filip; Olsson, Gottfrid; Stigemyr Hill, Anton; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för fysik; Swenson, Jan
    En ny typ av linjär elektromagnetisk massaccelerator (LEMA) har modellerats, konstruerats och testats. Acceleratorn består av en projektil innehållande en permanentmagnet ovanpå en skena med fem par av koppartrådsspolar placerade längs sidorna. Genom kritiskt dämpad urladdning av kondensatorer skapas kortvariga strömpulser som ger upphov till magnetfält i spolarna. Projektilen accelereras genom att sekventiellt aktivera urladdningarna precis när projektilen passerar respektive spolpar. Den slutgiltiga konstruktionen kunde accelerera en projektil med massa (118,20±0,05) g till en slutfart (10,01±0,07)ms−1 på mindre än en tiondels sekund med verkningsgrad (5,16 ± 0,12)%. LEMA:n delar många likheter med konventionella spolpistoler (från engelskans coilguns) som är väl studerade, se exempelvis [1]–[3], men är nyskapande i sin placering av spolarna utmed skenans sidor. Designen har fördelen att projektilen inte behöver vara cylinderformad. Detta öppnar upp för nya tillämpningar men har samtidigt visat sig ställa höga krav på en symmetrisk konstruktion för kontrollerad acceleration. Efter vidare utveckling kan den föreslagna designen eventuellt komma att användas för att snabbt accelerera fordon eller projektiler till höga hastigheter
  • Post
    Möjligheter hos framtidens kolliderare
    (2022) Danielsson, Elsa; Gustavsson, Christian; Jerkvall, Thomas; Karlsson, Oscar; Strandlycke, Gustav; Örn, Kevin; Chalmers tekniska högskola / Institutionen för fysik; Swenson, Jan; Ferretti, Gabriele
    Standardmodellen beskriver mycket av partikelfysiken väl, men det finns frågeställningar som kan undersökas hos kolliderare. Syftet med detta arbete är att undersöka möjligheterna hos föreslagna partikelkolliderare genom litteraturanalys och simuleringar, samt skriva en populärvetenskaplig artikel. De föreslagna kolliderarna som behandlas är Circular Electron Positron Collider (CEPC), Compact LInear Collider (CLIC), International Linear Collider (ILC), Super Proton Proton Collider (SPPC), Future Circular Collider både för leptoner och hadroner (FCC-ee respektive FCC-hh), samt Large Hadron Colliders uppgradering High Luminosity (HL-LHC). Litteraturanalysen sammanfattar några av de områden som kolliderarna kan undersöka, samt ger en översikt av några modeller bortom standardmodellen (BSM). Den första simuleringen behandlar framåt-bakåt-asymmetri för en Z-boson som skapar en toppkvark (t) och en antitoppkvark (¯t). Den andra simuleringen estimerar vilken luminositet som skulle behövas för att hitta nya partiklar i en hadronkolliderare vid en masscentrumsenergi på 100 TeV, som FCC-hh. Resultaten av litteraturanalysen och simuleringarna indikerar att nya kolliderare skulle kunna göra signifikanta upptäckter inom partikelfysik, vilka även kan bidra till ökad förståelse av universum. Dock behövs vidare utvärdering inför val av vilka kolliderare som bör konstrueras i framtiden. Utöver detta uppmanas vidare planering kring konstruktion och drift med ett miljöperspektiv i åtanke. Slutligen producerades en populärvetenskaplig artikel som förhoppningsvis kan bidra till allmänbildning.