KOVÁCS, P. Návrh a optimalizace struktur s elektromagnetickým zádržným pásmem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2011.
Předkládaná disertační práce Petra Kovácse se zabývá návrhem a optimalizací elektromagnetických struktur se zádržným pásmem, tzv. Electromagnetic Bang Gap, což je téma v dnešní době velice aktuální. Po krátkém teoretickém úvodu si doktorand klade cíle, které se mu podařilo splnit na výborné úrovni. V kapitole "Analýza EBG struktur" podrobně rozebírá návrh EBG. Tento postup je velice dobře popsán, takže ji velice snadno pochopí i nezasvěcený odborník. V další se student zabývá návrhem a následnou optimalizací EBG. Velice kladně hodnotím i řadu praktických experimentů, které ověřují praktickou funkčnost navržených struktur. Práce má 60 stran, což pro dané téma považuji za dostačující a je psána anglicky na velmi dobré úrovni. Během studia se student zabýval řešením disertační práce se zápalem, samostatně a dovedl si sám stanovit postup a sám ho postupně řešit, což svědčí o jeho dobré odborné způsobilosti. Stěžejní části dizertační práce byly průběžně publikovány, o čemž svědčí 2 články v impaktovaném časopise Radioengineering, 3 příspěvky na konferencích uvedených v ISI of Knowledge a na 5 mezinárodních konferencích. V současnosti je v recenzním řízení článek v impaktovaném časopise Microwave and Optical Technology Letters, shrnující návrh, optimalizaci a experimentální ověření EBG struktur.
Oponentský posudek disertační práce Návrh a optimalizace struktur s elektromagnetickým zádržným pásmem Disertant: Ing. Peter Kovács se v posuzované práci věnuje aktuálnímu tématu, které dobře zapadá do zvoleného oboru "Radioelektronika". Práce je po formální stránce pečlivě zpracována. Má 58 stran textu, v seznamu použité literatury disertant cituje 46 prací, vesměs aktuálních, mezi nimi i 7 prací vlastních. Práce je rozvržena do sedmi kapitol. Po prvé, úvodní, následuje kapitola druhá, která se zabývá metamateriály tvořenými periodickými strukturami. Třetí kapitola se zabývá analýzou EBG struktur, a to zejména numerickými metodami implementovanými v profesionálních programech. Čtvrtá kapitola popisuje některé moderní optimalizační metody a porovnává jejich výsledky při optimalizaci EBG struktur. Pátá kapitola pak přináší příklady návrhu takových struktur. Šestá kapitola je věnována experimentům s anténami. Sedmá, závěrečná kapitola, přináší závěry práce. Disertace je napsána anglicky. I když by občas bylo lze jazykové úrovni z formálního hlediska něco vytknout, je třeba uvést, že výsledný text je dobře srozumitelný. Disertabilní jádro práce - původní přínosné části - jsem nalezl především ve čtvrté a páté kapitole. Považuji za ně metodologii návrhu struktur EBG, zejména pomocí optimalizačních algoritmů a numerické simulace elektromagnetického pole. K práci mám několik dotazů či připomínek: 1. Obrázkům a grafům by prospělo více plochy, nebo použití barvy, např. na str. 19 (4.3 a 4.4), str. 43 (6.3b), str. 54 (6.23).. 2. Byly (moderní evoluční a genetické) algoritmy použité v kap. 4 srovnány i s klasickými optimalizačními metodami? Pokud ne, proč? Pokud ano, jak srovnání dopadlo? 3. Str. 30: Má opravdový význam hledat řešení optimalizační úlohy s přesností 10 mikrometrů? Byla provedena citlivostní nebo toleranční analýza nalezených optimálních řešení? Jakou technologií se výsledné struktury vyrábějí? 4. Str. 31. Použití PSO k optimalizaci tvaru struktury by bylo silným kladem práce, kdyby ovšem bylo popsáno. Bohužel je však jen uvedeno, že metoda byla použita. Navrhuji, aby disertant tento přínos konkrétně a detailně popsal alespoň při obhajobě. 5. Jak byla provedena kalibrace měření dle obr 6.2? Jak byla odhadnuta nejistota měření? Jádro disertační práce bylo dostatečně publikováno, zejména dvěma články v impaktovaném časopise. I ostatní publikační aktivity doktoranda ukazují, že si osvojil návyk svoji práci patřičně publikovat. Disertant ve své práci uvedl originální přínosné výsledky. Jde o pracovníka s vědeckou erudicí odpovídající titulu PhD., o jehož získání usiluje. I přes výše uvedené nedostatky práci doporučuji k obhajobě, a pokud doktorand zodpoví všechny dotazy, doporučuji, aby mu byl udělen titul PhD. V Praze dne 12. prosince 2010 Prof. Ing. Zbyněk Škvor, CSc.
Oponentský posudek disertační práce Oponent: prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc., UTEE FEKT VUT v Brně, Kolejní 4, 612 00 Brno E-mail dedkova@feec.vutbr.cz Autor práce: Ing. Peter Kovács Název práce: Návrh a optimalizace struktur s elektromagnetickým zádržným pásmem Ve své disertační práci předkládá autor novou metodiku návrhu a optimalizace periodických struktur s elektromagnetickým zádržných pásmem (Electromagnetic Band Gap, EGB) pro potlačení povrchových vln šířících se na elektricky tlustých dielektrických substrátech. Nová metodika vychází z předchozí komplexní analýzy chování elektromagnet-tických vlastností zkoumaných struktur v závislosti na parametrech elementární buňky. Námět práce rozhodně odpovídá oboru disertace a z hlediska současného stavu vědy se jedná o aktuální problematiku, o čemž také svědčí řada citací ze současné doby, na které autor ve své práci odkazuje. Práce je psána v anglickém jazyce a je rozdělena do 7 kapitol. V úvodní kapitole popisuje autor současný stav související s řešenou problematikou. Na základě aktuálně diskutovaných a nedořešených otázek jsou formulovány hlavní cíle disertační práce " sestavit numerický model struktur s EBG pro přesnou simulaci jejich vlastností, " vytvořit metodiku definující systém pro plně automatizovaný návrh optimalizovaných periodických struktur s EGB využitím postupů založených na principu genetických algo-ritmů, algoritmu diferenční evoluce a metody roje částic, " ověřit experimentem předloženou metodiku návrhu na příkladech periodických struktur pro různé aplikace. Kapitola 2 stručně popisuje vlastnosti šíření elektromagnetických vln v metamateriálech, šíření povrchových vln na dielektrických substrátech a jejich potlačení pomocí periodických struktur. V další kapitole je na základě předchozí systematické analýzy prezentována metodika numerického modelování EGB struktur pomocí komerčních programů CTS MWS a Ansoft HFSS. V kapitole 4 je popsán postup optimalizace využívající princip genetického algoritmu, algoritmu diferenční evoluce a metody roje částic. Jsou zde předběžně porovnány vlastnosti optimalizačních procesů z hlediska rychlosti konvergence a přesnosti získaných výsledků. V následující kapitole jsou popsány 4 příklady původního optimalizovaného návrhu periodické struktury s EGB včetně parametrů, vlastností dané struktury a diskuse získaných výsledků. Kapitola 6 uvádí dva příklady praktické aplikace periodických struktur navržených optimalizačním postupem založeným na metodě roje částic. Sledované jevy - potlačení povrchové vlny, vlastnosti odrazu, fokusace elektromagnetické energie jsou demonstrovány a porovnány pomocí výsledků získaných numerickým modelováním a experimentem. V závěrečné kapitole jsou přehledně shrnuty a diskutovány všechny dosažené výsledky. Cíle disertace vycházejí z podrobného rozboru stávající metodiky pro návrh speciálních periodickým struktur, která často spočívá ve využití metody pokus a omyl. Sofistikovaný univerzální návrh uvedených struktur však vyžaduje upřesnění nebo vytvoření matematického popisu jejich chování. Tento požadavek vedl autora k sestavení původních numerických modelů, které umožňují kvantifikovat požadované vlastnosti navrhovaných periodických struktur. Spolehlivý numerický model simulující podstatné vlastnosti soustavy doplněný vhodnou efektivní optimalizační metodou, která byla zvolena na základě stanovených parametrů - rychlost konvergence a přesnost výsledků, je významným přínosem disertační práce. Matematický popis nových postupů je zpracován velmi přehledně, srozumitelně a dostatečně podrobně. Velmi cenné je rovněž experimentální ověření nové metodiky návrhu, které bylo provedeno porovnáním sledovaných vlastností navržené struktury zjištěných měřením a numerickou simulací. Dosažené výsledky potvrdily správnost nových algoritmů a aplikovaných numerických modelů, jejichž realizaci uchazeč navrhl a otestoval. Lze předpokládat, že nová metodika návrhu periodických struktur s EBG odstraní nedostatky metodiky současné a bude sloužit jako výkonný a efektivní nástroj při návrhu struktur pro nové praktické aplikace s požadovanými vlastnostmi. Z výše uvedeného je zřejmé, že disertační práce vykazuje původní, přínosné části a byly splněny stanovené cíle. Nová metodika komplexního návrhu struktur s EBG založená na spolehlivém numerickém modelu s implementovanou optimalizační technikou využívá dostupné nástroje, prostředky a postupy používané v současné době. Práce je psána systematicky, srozumitelně a pečlivě, má rovněž přehledné grafické uspořádání. Doporučila bych pouze uvádět základní jednotku u fyzikálních veličin v seznamu použitých symbolů. Disertační práce je zpracována na velmi dobré odborné úrovni a prokazuje schopnosti uchazeče samostatně vědecky pracovat. Problematika související s disertací byla publikována dostatečně. Ing. Kovács během svého doktorského studia průběžně publikuje a prezentuje výsledky své vědecko-výzkumné práce. Je spoluautorem dvou článků v časopise Radioengineering a autorem nebo spolu-autorem devíti příspěvků uvedených ve sbornících a prezentovaných na mezinárodních nebo tuzemských konferencí a sympoziích. Uvedené výsledky svědčí o tom, že se jedná o perspektivního pracovníka s výraznou vědeckou erudicí. Dotaz k disertační práci V závěru podkapitoly 4.4 je diskutována časová náročnost testovaných optimalizačních technik GAs, GAm, DE a PSO. Jaký je podíl doby potřebné k vyčíslení hodnoty "fitness" funkce na celkové době jedné iterace optimalizačního procesu? Závěr: Disertační práce uchazeče i jeho dosavadní vědecká činnost odpovídají obecně uznávaným požadavkům k udělení akademického titulu Ph.D., a proto ji doporučuji k obhajobě. V Brně dne 5.12.2010 prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc. UTEE FEKT VUT v Brně
eVSKP id 34133