1 / 68

Címlap

Femtoszekundum felbontású kémiai kinetikai mérések dekonvolúciója genetikus algoritmus alkalmazásával. Címlap. Keszei Ernő ELTE Fizikai Kémiai Tanszék http://keszei.chem.elte.hu/. no. idézet2.

ayasha
Download Presentation

Címlap

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Femtoszekundum felbontású kémiai kinetikai mérések dekonvolúciójagenetikus algoritmus alkalmazásával Címlap Keszei ErnőELTE Fizikai Kémiai Tanszék http://keszei.chem.elte.hu/

  2. no

  3. idézet2 Teremté tehát az Isten az embert az ő képére, Isten képére teremté őt: férfiúvá és asszonynyá teremté őket. És megáldá Isten őket, és monda nékik Isten:Szaporodjatok és sokasodjatok, és töltsétek be a földetés hajtsátok birodalmatok alá; és uralkodjatok a tenger halain,az ég madarain, és a földön csúszó-mászó mindenféle állatokon. És monda Isten: Ímé néktek adok minden maghozó fűvet az egész föld színén,és minden fát, a melyen maghozó gyümölcs van; az legyen néktek eledelül. (Genezis 1.27-1.29, Károli Gáspár fordítása)

  4. C. Darwin: On the Origin of Species, John Murray, London, 1859 genalg ...... J. H. Holland. Adaptation in Natural and Artificial Systems,The University of Michigan Press, Michigan, 1975 ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2009

  5. Miről lesz szó? • femtoszekundumos mérésekről dióhéjban • a konvolúció okozta problémákról a reakciókinetikában • megoldási lehetőségekről: re/dekonvolúció • dekonvolúciós módszerek használhatóságáról • genetikus algoritmusokról, azok működéséről • alkalmazásukról dekonvolúcóra • eddigi eredményekről • fejlesztési lehetőségekről • összefoglalás, lehetséges feladatok

  6. femtokémia 10-10000 fs Femtokémia • Cél: elemi reakciókidőfelbontott vizsgálata • Szükséges időfelbontás: 10–11 -10–14 másodperc10–15 másodperc =1femtoszekundum • az időmérés problémája: elektronikusan legfeljebb 10–9 s (nanoszekundum) mérhető • Ahmed Zewail (1987) az első elemi reakció időfelbontott vizsgálata (Nobel-díj 1999)

  7. rezgésienergia-eloszlás szolvatáció elektron-ésenergia-átadás szingulettgerjesztettállapotélettartama atommag-neutrino kölcsönhatás nukleonok mozgása atommagban molekula-foton kölcsönhatás az ember megjelenése az emberi élet hossza triplettgerjesztettállapotélettartama molekula-rezgés a Föld kora egy perc egy nap molekula-forgás 1015 1012 109 106 103 1 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 10-21 10-24 atto- pico- milli- tera- nano- peta- kilo- giga- yocto- zepto- mikro- mega- femto- Kémiai és fizikai folyamatok időskálája időskála másodperc

  8. detektor Nd:YAG lézer minta Ar - ion lézer D2O erősítő CPM lézer Femtokémiai lézerberendezés Kísérleti berendezés referencia detektor Nd:YAG lézer mérés minta Ar - ion lézer gerjesztés D2O erősítő CPM lézer késleltetés

  9. A–B–C A + BC Lézerfotolízis Lézerfotolízis Potenciális energia magasabb gerjesztett állapot gerjesztett állapot alapállapot A – BC távolság

  10. Festéklézeres kísérleti berendezés Festéklézeres mérés A kanadai Sherbrooke-i Egyetem1988-ban létesített femtokémiai laboratóriuma 1 m lézerekről: http://femto.chem.elte.hu/kinetika/Laser/Laser.htm

  11. Szilárdtest-lézeres kísérleti berendezés szilárdtestlézeres mérés 10cm Az MTA SZFKI2002-ben létesített femtokémiai laboratóriuma

  12. Faraday izolátor késleltetés monokromátor BBO minta dikroikus tükör optikai szál parabola tükör fényszaggató Ti-zafír lézer Szilárdtest-lézeres berendezés működése Szilárdtestlézer működése

  13. mérés gerjesztés intenzitás késleltetés idő Időmérés késleltetéssel Időmérés késleltetéssel

  14. mérés gerjesztés intenzitás késleltetés idő Időmérés késleltetéssel Késleltetés 2

  15. mérés gerjesztés intenzitás késleltetés idő Időmérés késleltetéssel Késleltetés 3

  16. mérés gerjesztés intenzitás késleltetés idő Időmérés késleltetéssel Késleltetés 4

  17. referencia detektor Nd:YAGlézer mérés minta Ar-ionlézer gerjesztés CPMlézer erősítő késleltetés Méréssorozat automatikus felvétele méréssorozat 1 fs = 0.3 m fényút 1.a minta felé indul egy gerjesztő impulzus 2.a gerjesztő impulzust követi adott késleltetéssel egy mérő impulzus 3.a detektor megméri a teljes lézerindukált fluoreszcenciát 4.a következő gerjesztő impulzuscsak 0.1-0.001 másodperc után indul

  18. A határozatlansági reláció hatása határozatlansági reláció Legyenf(t) és F () egymás Fourier-transzformáltja az idő-, ill. frekvenciatérben: Definiáljuk ezek szélességét az alábbiak szerint: ahol N a négyzetes norma: Ha f differenciálható és , akkor

  19. Az időben véges jelszélesség következménye Véges jelszélesség 2 a lézerimpulzus– időben is– spektrálisan is kiszélesedik

  20. A mért jel matematikai leírása Matematikai leírás Felírható konvolúcióként: Részletek:http://femto.chem.elte.hu/kinetika/Laser/Laser.htm

  21. A konvolúció okozta torzítás a reakciókinetikában Torzítás a kinetikában mérendő jel idő

  22. A konvolúció okozta torzítás a reakciókinetikában mérendő jel mérőimpulzus idő

  23. A konvolúció okozta torzítás a reakciókinetikában mérendő jel mért jel mérőimpulzus idő

  24. dt' A konvolúció okozta torzítás a reakciókinetikában objektum torzítás=képfüggvény  = Feladat: a képfüggvényből kiszámítani a torzítatlan objektumot Az eredményt az i =os, azaz az objectspreadimage integrálegyenlet megoldásával kapjuk

  25. sm-l ol im dt' Mi a konvolúció? Mi a konvolúció? 1 Folytonos függvények konvolúciója : Diszkrét mérési pontok konvolúciója :  =

  26. sm-l ol im dt' Mi a dekonvolúció? Mi a konvolúció? 1 Folytonos függvények konvolúciója : Diszkrét mérési pontok konvolúciója :  =

  27. Nem valódi dekonvolúciós módszerek Direkt dekonvolúciós módszerek Lineáris módszerek Nemlineáris módszerek Dekonvolúciós eljárások csoportosítása Dekonvolúciós eljárások • alkalmazásukhoz konkrét modellfüggvény szükséges • nagy számításigény • a becsült paraméterek korreláltak • pl. rekonvolúció: a konvolvált modell paramétereinek becslése • egyszerűség • kis számításigény • pl.: Van Cittert iteráció • inverz szűrés • bonyolultabb algoritmus • nagy számításigény • jól alkalmazhatók „ad hoc” módszerek az adott problémához

  28. Folytonos függvény Fourier-transzformációja: Diszkrét Fourier-transzformáció : Fourier-transzformáció Fourier-transzformáció

  29. I(w) = S(w)·O(w) Konvolúció a frekvenciatérben: I(w) O(w) = Dekonvolúció a frekvenciatérben: S(w) Inverz szűrés Inverz szűrés „szűrés” „inverz szűrés” A tárgyfüggvényt inverz Fourier-transzformációval kapjuk:

  30. Dekonvolúció inverz szűréssel eredetigörbe (kinetikai modellfüggvény) amplitúdó csatorna

  31. Dekonvolúció inverz szűréssel eredetigörbe konvoluált amplitúdó csatorna

  32. Dekonvolúció inverz szűréssel konvoluált amplitúdó csatorna konvoluált amplitúdóspektruma

  33. Dekonvolúció inverz szűréssel konvoluált a nagyfrekvenciáknál megjelenő zaj miatt nem alkalmazható amplitúdó csatorna dekonvoluált amplitúdóspektruma szűrés nélkül

  34. Dekonvolúció inverz szűréssel konvoluált amplitúdó csatorna dekonvoluált amplitúdóspektruma szűrés nélkül

  35. Dekonvolúció inverz szűréssel dekonvoluált Fourier sp. nagyfrekvenciás részének cseréje exponenciális lecsengésre, vagy amplitúdó sp. szűrése amplitúdó csatorna dekonvoluált amplitúdóspektruma szűrés után

  36. Dekonvolúció inverz szűréssel eredetigörbe dekonvoluált Fourier sp. nagyfrekvenciás részének cseréje exponenciális lecsengésre, vagy amplitúdó sp. szűrése amplitúdó csatorna dekonvoluált amplitúdóspektruma szűrés után

  37. Van Cittert dekonvolúciós eljárás Van Cittert mószer (mért)

  38. Van Cittert dekonvolúciós eljárás Van Cittert (konvoluált)

  39. Van Cittert dekonvolúciós eljárás Van Cittert (eltérés)

  40. Van Cittert dekonvolúciós eljárás Van Cittert (korrigált)

  41. További iterációs módszerek Iterációs módszerek o(i +1)=o(i)(x) +  [i(x) – s(x) o(i) (x)] általában egy jó konvergenciát biztosító függvény Ha  konstans:lineáris iteratív dekonvolúció Ha  az x függvénye: nemlineáris iteratív dekonvolúció A  függvény neve: relaxációs függvény

  42. Az iteratív Bayes dekonvolúció eredménye 4. iterációs lépés dekonvoluált konvoluált Bayes: 4. lépés

  43. A Bayes dekonvolúció eredménye Bayes: 16. lépés 16. iterációs lépés dekonvoluált konvoluált

  44. A Bayes dekonvolúció eredménye Bayes: 128. lépés 128. iterációs lépés dekonvoluált konvoluált

  45. A Bayes dekonvolúció eredménye Bayes: 512. lépés 512. iterációs lépés dekonvoluált konvoluált

  46. A Bayes dekonvolúció eredménye eredeti (konvoluálatlan) göbre Bayes: 1883. lépés 1883. iterációs lépés dekonvoluált

  47. kísérleti adatok dekonvolúciója szolvatáció éterekben: CTTS

  48. kísérleti adatok dekonvolúciója szolvatáció éterekben: CTTS

  49. apopulációtszaporítjuk létrejön az új generáció genetikus algoritmusok („eugenika”) genetikus algoritmusok létrehozunk egy kezdeti populációt megmérjük az egyedek „alkalmasságát” (fitness) kiválasztjuk a szaporítandó egyedeket (szülők) a szülőket keresztezzük  lehetséges utódok a lehetséges utódokat mutációnak vetjük alá kiválasztjuk az új generáció egyedeit (a többi kihal) az eljárást addig ismételjük, míg lesz legalább egy kívánt tulajdonságú (fitness) egyed eredmény: optimális tulajdonságú egyed(ek)

More Related