VENGH, M. Simulace rozptylu světla na buňkách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.

Posudek vedoucího

Petráček, Jiří

Tématem diplomové práce je srovnání alternativních způsobů výpočtu rozptylu světla z hlediska možného využití při teoretickém popisu metod holografické mikroskopie zaměřené na kvantitativní zobrazování živých buněk. Diplomant nejprve porovnal vlastnosti různých vhodných metod (Bornova a Rytovova aproximace, metoda konečných diferencí v časové oblasti - FDTD) pomocí rozptylu na zvoleném modelu buňky. Poté použil metody k simulacím zobrazení v koherencí řízeném holografickém mikroskopu. Byly dosaženy hodnotné výsledky, zejména: (1) Rytovova aproximace umožňuje relativně snadný, avšak dostatečně přesný popis mikroskopu. (2) Oproti původním předpokladům bylo ukázáno, že při vhodném technickém uspořádání výpočtu je metoda FDTD (Lumerical) i přes časovou náročnost prakticky využitelná k rigorózním simulacím mikroskopu. Diplomant bezpochyby splnil cíle zadání. Za určitý nedostatek práce považuji stručnější úvodní část, která měla lépe popsat současný stav poznání. Dále práce mohla obsahovat hlubší diskuzi dosažených výsledků a případnou realizaci navazujících výpočtů, které by tak mohly poskytnout ucelenější pohled na řešenou problematiku.

Posudek oponenta

Richter, Ivan

Ad 1. Porovnáním cílů zadání a vlastního textu práce lze konstatovat, že cíle diplomové práce byly splněny, větší prostor měl ale být v práci věnován rešeršní studii a diskuzi k dalším metodám. Uvítal bych také podrobnější diskuzi k výběru vhodného modelu pro buňku. Ad 2.Zvolený postup pro získání výsledků diplomové práce odpovídá současnému stavu poznání. Větší pozornost měla být (dle zadání) věnována dalším možným metodám a jejich porovnání, před výběrem dvou aproximací (Born, Rytov) a jejich aplikaci. Co se týče adekvátnosti použitých metod, ve vztahu k cílům práce (jak aproximativních, tak FDTD – Lumerical), jejich volba byla bezpochyby vhodná a efektivní. Ad 3. Téma předložené práce diplomanta je zaměřeno na numerické simulace, jejich interpretace a aplikace, na oblast rozptylu světla na buňkách a holografickou mikroskopii. Po prostudování textu lze konstatovat, že vlastní práce je užitečná a přináší nové poznatky. Ad 4. Získané výsledky jsou představeny v názorné a přehledné podobě, snaha o diskuzi a interpretaci výsledků je však až příliš stručná (zřejmě z nedostatku času při odevzdání práce), zejména v kapitolách 3 a 4. Ad 5. O další možné využitelnosti získaných výsledků není pochyb. Získané simulace mohou přispět k dalšímu pochopení a využití simulací rozptylu světla na buňkách a holografické mikroskopie. Ad 6. Posuzovaná práce je podprůměrného rozsahu, má celkem 53 stran a 29 obrázků, odkazů na literaturu je 43. Práce je členěna do osmi hlavních kapitol, spolu s úvodem do problematiky, závěrem, přehledem literatury a seznamem použitých tabulek. Po úvodní kapitole první číslovaná kapitola (Scattering) diskutuje jednak přibližné rozptylové metody (Born, Rytov), jednak rigorózní metody (metoda konečných diferencí v časové doméně - FDTD metoda), spolu s úvodem do mikroskopie v biologii. Kapitola 2 se následně věnuje základům simulačních metod; zde se diplomant věnuje zejména Bornově a Rytovově aproximaci, v rámci přibližných modelů, a základům FDTD algoritmu (Yeeova buňka, TF/SF). Třetí kapitola se již věnuje vlastním simulacím, a jejich porovnání, pro modelový případ buňky s organelami a mitochodrií, umístěné v rámci pozadí. Ve 4. kapitola je pozornost věnována simulacím koherentně řízené holografické mikroskopii (CCHM), v následné 5. kapitole se poté diplomant věnuje simulacím v rámci CCHM. Práce je zakončena Závěrem (6. kapitola), Přehledem použité literatury a Seznamem tabulek (pouze 3 položky?). Zde jsem po pravdě také nepochopil, proč autor nepřiložil mnohem užitečnější Seznam obrázků, resp. Seznam symbolů a zkratek (bylo to snad z důvodu, že toto autor již nestihl?). Ad 7. Po formální stránce je práce zpracována na dnes již standardní, vcelku pěkné grafické úrovni. Autor se však nevyvaroval formálních chyb, více pozornosti mělo být věnováno finální revizi, což zřejmě způsobil nedostatek času. Využití obrázků a grafů je adekvátní, měla jim však být věnována větší pozornost, zejména s ohledem na přesnost vykreslení závislostí (často jsou závislosti kolem maxim velmi hrubé, s nedostatečným počtem bodů). Práce je psána adekvátním anglickým jazykem, ovšem s formálními jazykovými prohřešky a chybami, pokud mohu posoudit. Pokud se týká terminologie a správnosti definic a zavedení veličin, jsou použity vesměs adekvátně. Ad 8. Práce obsahuje celkem 43 odkazů na literaturu. Jedná se o relevantní a vhodně zvolené odkazy na literaturu v rámci oboru. Ačkoliv zápisu byla snaha věnovat jistou pozornost (snaha o zápis referencí jednotnou formou), autor se nevyvaroval formálních chyb a prohřešků. Doporučoval bych pro příště, spíše než snahu uvádět DOI, ISSN / ISBN (či dokonce arXiv) identifikátory, zkontrolovat si důkladně úplnost (a jednotnost) základních referenčních údajů, viz neúplně / chybně / nejednotně zapsané citace: např. [1], [6], [8], [9], [11], [17], [18], atd., jako celek tak působí seznam literatury velmi nepřehledně, což snižuje celkový dojem z předložené práce. Předloženou diplomovou práci je možno hodnotit jako zdařilou a z odborného hlediska jako kvalitní, předpokládám uspokojivé zodpovězení vybraných dotazů a připomínek. Stanovené cíle práce byly splněny. Práce přináší nové poznatky, je přínosná jak pro vlastní pochopení studovaných jevů, tak svými výsledky i pro další využití. Předložená práce však vykazuje nedostatky (viz výše), což se proto odráží ve výsledném hodnocení. Závěrem mohu prohlásit, že předložená diplomová práce splňuje dle mého názoru požadavky na tyto práce kladené příslušnými předpisy. Práci proto doporučuji k obhajobě a po zodpovězení vybraných dotazů ji navrhuji hodnotit známkou C (dobře).

eVSKP id 109610