STŘÍBRNÁ, K. Automatická klasifikace geologických vzorků pomocí spektroskopie laserem buzeného plazmatu a strojového učení [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.

Posudek vedoucího

Prochazka, David

Předkládaná práce se zabývá klasifikací geologických vzorků pomocí kombinace spektroskopie laserem buzeného plazmatu a strojového učení. Uspořádání práce je logické a obsahuje všechny náležitosti. Popis metody LIBS i dalších analytických metod konvenčně používaných pro analýzu geologických vzorků je proveden v adekvátním rozsahu a je srozumitelný, nicméně zejména u popisu ostatních metod se místy objevují nepřesné formulace. Na dobré úrovni jsou vysvětleny i základní principy umělých neuronových sítí. Vše je doplněno vhodnými odkazy na literaturu. V praktické části je adekvátně popsán celý proces od sběru dat, přes manuální klasifikaci až po samotné trénování neuronových sítí. Jednou z hlavních částí práce je vytvoření databáze LIBS spekter minerálů na základě manuální segmentace obrazu chemických LIBS map. K tomu byla využita fotografie vysoce heterogenní horniny a pro detailnější rozlišení chemická mapa referenční metody (SEM - EDX). Celá metodika včetně finálního programu je velmi dobře popsána a díky tomu bude možné ji do budoucna rozšiřovat o další minerály a prakticky využívat. Celkově práci hodnotím jako velmi zdařilou stupněm A.

Posudek oponenta

Hrdlička, Aleš

Uchazečka vyvíjela metodu klasifikace geologických vzorků pomocí redukce objemu a dimenze dat PCA a následným natrénováním konvoluční neuronové sítě. Vstupními daty byla spektra z LIBS dvou vzorků granitického pegmatitu. Část vzorku nebo jeden vzorek sloužil ke strojovému učení, další pak k ověření schopností a úspěšnosti vyvinutého klasifikačního modelu. Ideálně by měla vyvinutá klasifikační metoda spolehlivě stanovit, z jakých minerálů se vzorek skládá. Předpokládá se, že je složen z oddělených zrn různých minerálů, které se podle příslušnosti (zde s pravděpodobností aspoň 70 %) k danému minerálu vybarví v mapě vzorku zvoleným tónem. Referenční metodou byla elektronová mikrosonda Tescan TIMA. Experimenty LIBS, klasifikace i zhodnocení celého procesu se jeví úspěšně. Cíle práce byly naplněny, postup a rozsah řešení je adekvátní, literatura rovněž. Vývoj bude zřejmě ve spolupráci s Ústavem geologických věd Masarykovy univerzity pokračovat a směřuje k praktickému využití. K práci mám však také připomínky, které nijak nesnižují její význam. Týkají se hlavně některých velmi zvláštních formulací, z nichž vybírám níže. Na str. 25 nahoře objasňuje autorka poněkud neobratně princip hmotnostního analyzátoru s magnetickým sektorem, ale není to zde výslovně uvedeno a zasazeno do kontextu kvadrupólových a průletových hmotnostních spektrometrů. Opět na str. 25 je tvrzení o náročnosti interpretace výsledků vlivem matrice, kalibrace a nutnosti optimalizace LA-ICP-MS, které však platí i pro LIBS. Není to nevýhoda LA-ICP-MS oproti LIBS. Na téže straně dole se píše o nízkém ionizačním potenciálu lehkých prvků, jako jsou vodík, dusík, kyslík, což je přesně naopak. Str. 26, 1. věta kapitoly 1.5.3 není pravdivá, EPMA funguje na principu měření charakteristických vlnových délek rentgenového záření, nikoliv intenzit. Ve vysvětlení mikrorentgenové fluorescence a Ramanovy spektrometrie jsou nepřesnosti. Mohly být objasněny důkladněji pomocí schémat energiových hladin, nebo jen zmíněny s odkazy na literaturu. Na str. 48, kap. 3.2, je překvapivě uveden rozsah vlnových délek 245 až 670 nm, i když na str. 46 a 47 jsou obrázky s prvkovými mapami včetně Mg II 179,88 nm . Na str. 44 se píše o 4 spektrometrech typu Czerny-Turner s celkovým rozsahem 180-690 nm, dále autorka zmiňuje jisté „ořezání“ rozsahu. U obr. 20, 21 chybí měřítko intenzity. Lze se jen domnívat, že sytá tmavě oranžová je nulová a bíle oranžová největší intenzita čáry na mapě. Na str. 50 by mohlo být konkrétně uvedeno snížení počtu proměnných na tisícinu, tj. z 15000 na 15, ne „o více než 99 %“. Chybí vysvětlení symbolů ve vztahu (2) na str. 62. Autorka používá „ppm“ a „ppb“ místo povolených jednotek. Závěr opakuje řadu informací a tvrzení z úvodních částí práce. Vlastní shrnutí a zhodnocení výsledků je obsaženo až v posledních dvou odstavcích. Práci doporučuji k obhajobě.

eVSKP id 160255