1 - 11 av 11
rss atomLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
  • Disputation: 2019-08-19 10:00 F3, Stockholm
    Maros, Marie
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Teknisk informationsvetenskap.
    Distributed Optimization in Time-Varying Environments2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Att lösa optimeringsproblem på ett distribuerat tillvägagångssätt är kritiskt i många system. Många relevanta system är distribuerade till sin karaktär i den meningen att de består av autonoma agenter som skall nå ett gemensamt beslut baserad på en viss metrik. I många fall kan dessa agenter samla in information självständigt och skulle därför behöva centralisera all data. För tillämpningar där detta inte är möjligt är distribuerade lösningar önskvärda. I denna avhandling studerar vi distribuerade optimeringsmetoder i tidsvariabla omgivningar.

     

    I avhandlingens första del studerar vi optimeringsproblem som utvecklas över tid på ett kontrollerat sätt. Vi föreslår användning av Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM) på grund av dess flexibilitet i valet av stegstorlek. Vi bevisar ADMMs förmåga att följa en optimal punkt som rör sig över tid. I vår uppställning tilläts en distribuerad variant av ADMM att utföra endast en iteration per problemändring. Under antaganden om glatthet hos mål- och begränsningsfunktionerna bevisar vi att det finns en tillräckligt liten variation av problemdata för vilka vi kan garantera att ADMM kommer att kunna följa den optimala punkten på ett decentraliserat sätt. Dessa betingelser är mindre stränga än de betingelser som hittas i litteraturen. Senare inför vi en stokastisk model för variationen av problemdata. Under vissa antaganden fastställer vi att decentraliserad ADMM kan förbli inom ett minsta kvadraten begränsat grannskap av en primal-dual optimal punkt. Införandet av en stokastisk model möjliggör för oss att mildra många av de krav som finns i litteraturen och ändå ge vissa garantier. Vi ger tillämpningsexempel och simuleringar för bägge fallen.

     

    I avhandlingens andra del studerar vi distribuerade optimeringsmetoder som konvergerar över tidsvariabla nätverk. Vi föreslår den första dual metoden som konvergerar linjärt över tidsvariabla nätverk där vi tillåter nätverken att bli frikopplade. Vi visar att metoden konvergerar R-linjärt och belyser att under vissa omständigheter fungerar den bättre än andra tidigare kända metoder medan den samtidigt halverar de erforderliga informationsutbytena. Eftersom den föreslagna metoden är ganska beräkningsintensiv föreslår vi en linjäriserad, och därför beräkningsmässigt enklare, variant av vår metod. Slutligen fastställer vi att den linjäriserade varianten också konvergerar R-linjärt på tidsvariabla grafer och kvantifierar förlusten i konvergenshastighet på grund av approximationen.

  • Disputation: 2019-08-20 10:00 F3, Stockholm
    Birru, Eyerusalem Deresse
    KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Energiteknik, Kraft- och värmeteknologi.
    Process Utility Performance Evaluation and Enhancements in the Traditional Sugar Cane Industry2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    The need to achieve sustainable development has led to devising various approaches for the efficient utilization of natural resources. Renewable energy technology and energy efficiency measures feature prominently in this regard, and in particular for industries such as sugar production:  the sugar cane industry’s eponymous feedstock is a renewable resource, and mills have potential for increased energy savings via improvements to cogeneration units, electric drive retrofitting, and other measures.  The overall objective of this research work is to investigate different approaches of efficiency improvements for enhancing sugar cane conversion, thereby increasing the services obtained including surplus electric power delivery. Traditional sugar cane mills, i.e. those that lack modern components such as high-performance boilers and electric drives, are the focus of this investigation. 

    System simulations show that modern mills generate more electrical power as compared to traditional mills, with power-to-heat ratios nearly one order of magnitude higher (i.e. 0.3-0.5).  Comparison of the thermodynamic performance of three retrofits showed that such modifications could raise the performance of traditional mills to approach those for their modern counterparts. Results for a base case traditional plant show that losses related to mechanical prime movers are high, since the mills and shredder are driven by steam and generate excess mechanical power. When considering press mill stoppages, steam is wasted during the ensuing fuel oil-fired start-up period. CO2emission for such transient conditions can be decreased owing via bagasse drying and storage. 

     

    In studying both energy and water impacts, a comparison of four technological improvements demonstrates benefits outside the crushing season for three scenarios: recovery of excess wastewater for enhanced imbibition; recovery of waste heat for thermally-driven cooling; and pelletization of excess bagasse. The fourth option, involving upgrading of the mill’s cogeneration unit, is advantageous for continuous surplus power supply.

  • Disputation: 2019-08-23 09:00 Sal B, Kista
    Yao, Yuan
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS).
    Power and Performance Optimization for Network-on-Chip based Many-Core Processors2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Network-on-Chip (NoC) is emerging as a critical shared architecture for CMPs (Chip Multi-/Many-Core Processors) running parallel and concurrent applications. As the core count scales up and the transistor size shrinks, how to optimize power and performance for NoC open new research challenges.

    As it can potentially consume 20--40\% of the entire chip power, NoC power efficiency has emerged as one of the main design constraints in today's and future high performance CMPs. For NoC power management, we propose a novel on-chip DVFS technique that is able to adjust per-region NoC V/F according to voted V/F levels from communicating threads. A thread periodically votes for a preferred NoC V/F level that best suits its individual performance interests. The final DVFS decision of each region is adjusted by a region DVFS controller democratically based on the majority of votes it receives.

    Mutually exclusive locks are pervasive shared memory synchronization primitives. In advanced locks such as the Linux queue spinlock comprising a low-overhead spinning phase and a high-overhead sleeping phase, we show that the lock primitive may create very high competition overhead (COH), which is the time threads compete with each other for the next critical section grant. For performance enhancement, we propose a software-hardware cooperative mechanism that can opportunistically maximize the chance of a thread winning critical section in the low-overhead spinning phase and minimize the chance of winning critical section in the high-overhead sleeping phase, so that COH is significantly reduced. Besides, we further observe that the cache invalidation-acknowledgement round-trip delay between the home node storing the critical section lock and the cores running competing locks can heavily downgrade application performance. To reduce such high lock coherence overhead (LCO), we propose in-network packet generation (iNPG) to turn passive ``normal'' NoC routers into active ``big'' ones that can not only transmit but also generate packets to perform early invalidation and collect inv-acks. iNPG effectively shortens the protocol round-trip delay and thus largely reduces LCO in various locking primitives.

    To enhance performance fairness when running multiple multi-threaded programs on a single CMP, we develop the concept of aggregate flow which refers to a sequence of associated data and cache coherence flows issued from the same thread. Based on the aggregate flow concept, we propose three coherent mechanisms to efficiently achieve performance isolation: rate profiling, rate inheritance and flow arbitration. Rate profiling dynamically characterizes thread performance and communication needs. Rate inheritance allows a data or coherence reply flow to inherit the characteristics of its associated data or coherency request flow, so that consistent bandwidth allocation policy is applied to all sub-flows of the same aggregate flow. Flow arbitration uses a proven scheduling policy, self-clocked fair queueing (SCFQ), to achieve rate-proportional arbitration for different aggregate flows. Our approach successfully achieves balanced performance isolations with different mixtures of applications.

  • Disputation: 2019-08-23 10:00 F3, Stockholm
    Töpfer, Fritzi
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Mikro- och nanosystemteknik.
    Micromachined Microwave Sensors for Non-Invasive Skin Cancer Diagnostics2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Malignt melanom är en av våra vanligaste cancertyper och samtidigt den farligaste typen av hudcancer. Tidig diagnosticering är avgörande för en framgångsrik behandling: 99% överlever om den upptäcks tidigt men endast 25% överlever om den upptäcks i sent skede. Denna avhandling kombinerar mikrosystemteknik, mikrovågsteknik, och biomedicinsk forskning för att ta fram ett sensor-verktyg som hjälpmedel för tidig diagnostisering av malignt melanom. I händerna på hudläkare skulle ett sådant verktyg öka noggrannheten på diagnostiseringen, minska undersökningstiden samt antalet onödiga biopsier. Ett pålitligt och lättanvänt verktyg skulle dessutom kunna användas av icke-specialisthälsopersonal t.ex. primärvårdspersonal eller sjuksköterskor. Eftersom många sjukvårdssystem har brist på hudläkare skulle detta möjliggöra att fler patienter får tillgång till tidig undersökning. De dielektriska egenskaperna hos tumörvävnad skiljer sig från hälsosam vävnad vilket huvudsakligen beror på skillnad i vattenhalten. Denna skillnad kan mätas med en mikrovågsbaserad sensorteknik som kallas mikrovågsreflektometri. Tidigare mikrovågsbaserade hudmätningar har i huvudsak förlitat sig på vanliga öppna vågledarprober som inte är lämpliga för att upptäcka hudtumörer i tidigt stadium. I denna avhandling presenteras därför alternativa designer av s.k. närfälts-prober, baserade på mikrotillverkade dielektriska stångvågledare. Avhandlingen fokuserar på en bredbandsprob som arbetar i W-bandet, dvs. 75 till 110 GHz. Dess sensordjup och upplösning är skräddarsydda för små och grunda hudtumörer för att uppnå en hög känslighet för malignt melanom i tidigt stadium. Prototyper av proben framställdes genom mikrotillverkning och karakteriserades med vävnadsliknande material. Det vävnadsliknande materialet specialutvecklades för ändamålet och baseras på en ny typ av kiselbaserade heterogena material med skräddarsydd permittivitet. Sondens prestanda utvärderades dessutom in vivo. Genom mätningar på frivilliga personer bevisades att sonden är känslig för artificiellt inducerad förändring av vattenhalten i huden. Därefter utfördes mätningar på hudcancer i tidigt skede hos möss, där tumörerna framgångsrikt särskildes från frisk hudvävnad. Dessutom konstruerades, tillverkades och testades en s.k. resonans-prob på liknande sätt som tidigare prober. Resonans-proben visade sig dock redan i tester på vävnadsliknande material vara mindre lämplig för hudmätningar. Bredbandsproben som presenteras i denna avhandling är den första närfältsprob som framgångsrikt utvärderats in vivo för diagnosticering av malignt melanom i tidigt stadium.

  • Disputation: 2019-08-29 13:15 F3, Stockholm
    Vu, Minh Thành
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Teknisk informationsvetenskap.
    Perspectives on Identification Systems2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Identification systems such as biometric identification systems have been becoming ubiquitous. Fundamental bounds on the performance of the systems have been established in literature. In this thesis we further relax several assumptions in the identification problem and derive the corresponding fundamental regions for these settings.

    The generic identification architecture is first extended so that users’ information is stored in two layers. Additionally, the processing is separated in two steps where the observation sequence in the first step is a noisy, pre-processed version of the original one. This setting generalizes several known settings in the literature. Given fixed pre-processing schemes, we study optimal trade-offs in the discrete and Gaussian cases. As corollaries we also provide characterizations for related problems.

    In a second aspect, the joint distribution in the identification problem is relaxed in several ways. We first assume that all users’ sequences are drawn from a common distribution, which depends on a state of the system. The observation sequence is induced by a channel which has its own state. Another variant, in which the channel is fixed, however the distributions of users’ sequences are not necessarily identical, is considered next. We then study the case that users’ data sequence are generated independently from a mixture distribution. Optimal performance regions of these settings are provided. We further give an inner bound and an outer bound on the region when the observation channel varies arbitrarily. Additionally, we strengthen the relation between the Wyner-Ahlswede-Körner problem and the identification problem and show the equivalence of these two.

    Finally, we study a binary hypothesis testing problem which decides whether or not the observation sequence is related to one user in the database. The optimal exponent of the second type of error is studied. Furthermore, we show that the single-user testing against independence problem studied by Ahlswede and Csiszár is equivalent to the identification problem as well as the Wyner-Ahlswede-Körner problem.

  • Disputation: 2019-08-30 10:00 F3, Stockholm
    Henschen, Jonatan
    KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH), Fiber- och polymerteknologi.
    Bio-based preparation of nanocellulose and functionalization using polyelectrolytes2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Nanocellulosa, som kan utvinnas från skogsråvara, har de senaste åren fått mycket uppmärksamhet för sina intressanta egenskaper och breda användningsområde. Studierna i denna avhandling syftar till att vidga möjligheterna att använda nanocellulosa i olika applikationer. Detta har skett genom att utveckla en ny metod för att tillverka nanocellulosa och genom att studera möjligheten att adsorbera polyelektrolyter på material av nanocellulosa för att ändra hur bakterier interagerar med dessa.

    Nanocellulosan tillverkades genom att förbehandla pappersmassa med smält oxalsyra dihydrat. Reaktionsblandningen tvättades med etanol, aceton eller tetrahydrofuran innan den torkades och fibrillerades. Den resulterande nanocellulosan erhölls med högt utbyte, hade hög ytladdning (upp till 1,4 mmol g-1) och innehöll partiklar som både liknande nanofibriller och nanokristaller. Materialet visades kunna användas både för att tillverka Pickering emulsioner och tunna filmer med en styrka upp till 197 MPa, töjning upp till 5 %, E-modul upp till 10,6 GPa och syrepermeabilitet ner till 0.31 cm3 µm m‑2 dag‑kPa‑1.

    Genom att adsorbera polyvinylamin och polyakrylsyra på material av nanocellulosa visades det vara möjligt att påverka mängden bakterier som fäster till materialet. Substraten bestod både av kompakta filmer och porösa aerogeler. Genom att variera ytladdningen på materialen, ytans struktur och antalet adsorberade lager av polymererna var det möjligt att tillverka material med både hög och låg bakterieadhesion. Detta gör det möjligt att anpassa material för användning antingen som kontaktaktivt- eller icke-adhesivt antibakteriellt material. Båda dessa kan vara miljövänliga alternativ till dagens antibakteriella material.

    Nanocellulosa är ett material som inom snar framtid sannolikt kommer användas inom en mängd olika applikationer. För att öka mängden applikationer där nanocellulosa tillför ett stort värde är det nödvändigt att utveckla alternativa tillverkningsmetoder till dagens välkända, exempelvis, genom att använda den beskrivna oxaleringen som förbehandling. Förmågan att styra bakterieadhesionen på material av nanocellulosa ger därtill möjlighet att hitta nya användningsområden inom t.ex. hälso- och sjukvårdsbranschen.

  • Disputation: 2019-08-30 13:00 Sal C, Kungl Tekniska högskolan, Stockholm
    Chaourani, Panagiotis
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elektronik, Integrerade komponenter och kretsar.
    Sequential 3D Integration - Design Methodologies and Circuit Techniques2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Sequential 3D (S3D) integration has been identified as a potential candidate for area efficient ICs. It entails the sequential processing of tiers of devices, one on top the other. The sequential nature of this processing allows the inter-tier vias to be processed like any other inter-metal vias, resulting in an unprecedented increase in the density of vertical interconnects. A lot of scientific attention has been directed towards the processing aspects of this 3-D integration approach, and in particular producing high-performance top-tier transistors without damaging the bottom tier devices and interconnects.As far as the applications of S3D integration are concerned, a lot of focus has been placed on digital circuits. However, the advent of Internet-of-Things applications has motivated the investigation of other circuits as well.

    As a first step, two S3D design platforms for custom ICs have been developed, one to facilitate the development of the in-house S3D process and the other to enable the exploration of S3D applications. Both contain device models and physical verification scripts. A novel parasitic extraction flow for S3D ICs has been also developed for the study of tier-to-tier parasitic coupling.

    The potential of S3D RF/AMS circuits has been explored and identified using these design platforms. A frequency-based partition scheme has been proposed, with high frequency blocks placed in the top-tier and low-frequency ones in the bottom. As a proof of concept, a receiver front-end for the ZigBee standard has been designed and a 35% area reduction with no performance trade-offs has been demonstrated.

    To highlight the prospects of S3D RF/AMS circuits, a study of S3D inductors has been carried out. Planar coils have been identified as the most optimal configuration for S3D inductors and ways to improve their quality factors have been explored. Furthermore, a set of guidelines has been proposed to allow the placement of bottom tier blocks under top-tier inductors towards very compact S3D integration. These guidelines take into consideration the operating frequencies and type of components placed in the bottom tier.

    Lastly, the prospects of S3D heterogeneous integration for circuit design have been analyzed with the focus lying on a Ge-over-Si approach. Based on the results of this analysis, track-and-hold circuits and digital cells have been identified as potential circuits that could benefit the most from a Ge-over-Si S3D integration scheme, thanks to the low on-resistance of Ge transistors in the triode region. To improve the performance of top-tier Ge transistors, a processing flow that enables the control of their back-gates has been also proposed, which allows controlling the threshold voltage of top-tier transistors a truntime.

  • Disputation: 2019-09-06 10:00 Kollegiesalen, Stockholm
    Aljure, Mauricio
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS).
    Pre-breakdown Phenomena in Mineral Oil Based Nanofluids2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Mineral oil is a dielectric liquid commonly used in high voltage equipment such as power transformers. Interestingly, it has been experimentally observed that the dielectric strength of the mineral oil is improved when nanoparticles are added. However, the mechanisms behind these improvements are not well understood, hindering the further innovation process of these so-called nanofluids. This thesis aims to contribute to the understanding of the mechanisms explaining the dielectric strength improvement of the base oil when nanoparticles are added.For this, several experiments and numerical simulations are performed in this thesis. The initiation voltage of electric discharges infive different kind of nanofluids was measured. The large data set obtained allowed to cast experimental evidence on the existing hypotheses that are used to explain the effect of nanoparticles. It is found that hydrophilic nanoparticles hinder the electric discharge initiation from anode electrodes. On the other hand, electric discharge initiation from cathode electrodes was hindered by nanoparticles with low charge relaxation time.The electric currents in mineral oil and nanofluids were also measured under intense electric fields (up to 2GV/m). It is found that the addition of certain nanoparticles increases the measured currents. The possible physical mechanisms explaining the measured currents inmineral oil with and without nanoparticles were thoroughly discussed based on results of numerical simulations. Preliminary parameters used in this thesis to model these mechanisms led to a good agreement between the measured and simulated electric currents.

  • Disputation: 2019-09-06 10:00 F3, Stockholm
    Abdalmoaty, Mohamed
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Reglerteknik. KTH Royal Institute of Technology.
    Identification of Stochastic Nonlinear Dynamical Models Using Estimating Functions2019Doktorsavhandling, monografi (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Det är välkänt att datadriven modellering av icke-linjära stokastiska system är ett utmanande problem, även i fallen där det kan reduceras till ren parameterskattning. Den huvudsakliga svårigheten är att likelihoodfunktionen inte är analytiskt hanterbar, vilket medför problem vid tillämpning av standardmetoder såsom maximum likelihood. Under det senaste decenniet har numeriska algoritmer baserade på sekventiell Monte Carlo (partikelfilter) rönt stort intresse. Dessa algoritmer har imponerande prestanda på en rad benchmarkproblem; dock så är deras praktiska tillämpning än så länge begränsad till specialfall där fundamentala begränsningar kan undvikas.

    Den här avhandlingen introducerar nya metoder som kan användas för parameterestimering i en stor klass av icke-linjära stokastiska system. Metoderna baseras på enstegsprediktorer som är linjära i systemets observerade utsignal. Våra nya metoder kräver inte att likelihoodfunktionen beräknas; istället använder de, i en rad relevanta fall, analytiskt hanterbara uttryck som gör dem högst attraktiva. I fallen där prediktorerna är analytiskt ohanterbara (på grund av modellens komplexitet) kan man använda vanliga Monte Carlo-approximationer. Vi visar att klassiska resultat från asymptotisk teori kan användas under rimliga antaganden, och via dessa, att våra föreslagna skattare är konsistenta samt asymptotiskt normalfördelade. Skattarnas prestanda utvärderas i numeriska simulationer, samt nyligen föreslagna benchmarkproblem baserade på verklig data, med bra resultat.

    Vidare diskuterar vi de föreslagna metodernas asymptotiska egenskaper: deras nogrannhet beror inte enbart på hur modellen har parametriserats, utan även på datans sannolikhetsdistribution (via dess tredje och fjärde ordningens moment). Speciellt visar vi att när modellen inte uppfyller antaganden om normalfördelning, så är en prediktionsfelsmetod baserad på ett normalfördelningsantagande inte nödvändigtvis bättre än en prediktionsfelsmetod baserad på en viktad parameteroberonde kvadratisk norm. Vår slutsats är att det därför inte är uppenbart vilken prediktionsfelsmetod som bör användas. Detta resultat står i kontrast mot den vedertagna uppfattningen som finns i delar av litteraturen.

    Avhandlingen introducerar även den så kallade skattningsfunktionsmetoden (främst utvecklad inom statistiklitteraturen) som en generalisering av maximum likelihood- och prediktionsfelsmetoderna. Vi visar hur denna metod kan användas för att systematiskt konstruera optimala skattare, inom en specifierad modellklass, från enbart partiella specifikationer på den underliggande probabilistiska modellen. Detta ger skattare som asymptotiskt är likformigt mer noggrannare än linjära prediktionsfelsmetoder baserade på kvadratiska optimeringsobjektiv. Vi härleder konvergensresultat, såsom konsistens, för dessa skattare under standardantaganden.

    Slutligen behandlar vi identifieringsproblemet för återkopplade system som är stokastiska och icke-linjära. Vi behandlar ett par varianter på antaganden om mät- samt processbrus, och på kunskap om hur systemets återkoppling sker. Ett speciellt utmanande fall är när återkopplingsmekanismen är helt okänd. Metoderna vi föreslår kan ses som generaliseringar av klassiska metoder för identifiering av återkopplade system med linjärt tidsvarierande parametrar. Vi utför en asymptotisk analys av metoderna, och demonstrerar deras prestanda i numeriska experiment.

  • Disputation: 2019-09-12 13:00 F3, Stockholm
    Bütepage, Judith
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Robotik, perception och lärande, RPL.
    Generative models for action generation and action understanding2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    Frågan om hur man bygger intelligenta maskiner väcker frågan om hur man kanrepresentera världen för att möjliggöra intelligent beteende. I naturen bygger en sådanrepresentation på samspelet mellan en organisms sensoriska intryck och handlingar.Kopplingar mellan sinnesintryck och handlingar gör att många komplexa beteendenkan uppstå naturligt. I detta arbete tar vi dessa sensorimotoriska kopplingar som eninspiration för att bygga robotarsystem som autonomt kan interagera med sin miljöoch med människor. Målet är att bana väg för robotarsystem som självständiga kan lärasig att kontrollera sina rörelser och relatera sina egen sensorimotoriska upplevelser tillobserverade mänskliga handlingar. Genom att relatera robotens rörelser och förståelsenav mänskliga handlingar, hoppas vi kunna underlätta smidig och intuitiv interaktionmellan robotar och människor.För att modellera robotens sensimotoriska kopplingar och mänskligt beteende an-vänder vi generativa modeller. Eftersom generativa modeller representerar en multiva-riat fördelning över relevanta variabler, är de tillräckligt flexibla för att uppfylla demkrav som vi ställer här. Generativa modeller kan representera variabler från olika mo-daliteter, modellera temporala dynamiska system, modellera latenta variabler och re-presentera variablers varians - alla dessa egenskaper är nödvändiga för att modellerasensorimotoriska kopplingar. Genom att använda generativa modeller kan vi förutseutvecklingen av variablerna i framtiden, vilket är viktigt för att ta intelligenta beslut.Vi presenterar arbete som går i två riktningar. För det första kommer vi att fokuserapå självständig inlärande av rörelse kontroll med hjälp av sensorimotoriska kopplingar.Baserat på Gaussian Process forward modeller visar vi hur roboten kan röra på sigmot ett mål med hjälp av planeringstekniker eller förstärkningslärande. För det andrapresenterar vi ett antal tillvägagångssätt för att modellera mänsklig aktivitet, allt frånatt förutse hur människan kommer röra på sig till att inkludera semantisk information.Här använder vi djupa generativa modeller, nämligen Variational Autoencoders, föratt modellera 3D-skelettpositionen av människor över tid och, om så krävs, inkluderasemantisk information. Dessa två ideer kombineras sedan för att hjälpa roboten attinteragera med människan.Våra experiment fokuserar på realtidsscenarion, både när det gäller robot experi-ment och mänsklig aktivitet modellering. Eftersom många verkliga scenarier inte hartillgång till avancerade sensorer, kräver vi att våra modeller hanterar osäkerhet. Yt-terligare krav är maskininlärningsmodeller som inte behöver mycket data, att systemsfungerar i realtid och under säkerhetskrav. Vi visar hur generativa modeller av senso-rimotoriska kopplingar kan hantera dessa krav i våra experiment tillfredsställande.

  • Disputation: 2019-09-13 13:00 Sal B, Kista
    Sollami Delekta, Szymon
    KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Elektronik.
    Inkjet Printing of Graphene-based Microsupercapacitors for Miniaturized Energy Storage Applications2019Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    Printing technologies are becoming increasingly popular because they enable the large-scale and low-cost production of functional devices with various designs, functions, mechanical properties and materials. Among these technologies, inkjet printing is promising thanks to its direct (mask-free) patterning, non-contact nature, low material waste, resolution down to 10 µm, and compatibility with a broad range of materials and substrates. As a result, inkjet printing has applications in several fields like wearables, opto-electronics, thin-film transistors, displays, photovoltaic devices, and in energy storage. It's in energy storage that the technique shows its full potential by allowing the production of miniaturized devices with a compact form factor, high power density and long cycle life, called microsupercapacitors (MSCs). To this end, graphene has a number of remarkable properties like high electrical conductivity, large surface area, elasticity and transparency, making it a top candidate as an electrode material for MSCs.

    Some key drawbacks limit the use of inkjet printing for the production of graphene-based MSCs. This thesis aims at improving its scalability by producing fully inkjet printed devices, and extending its applications through the integration of inkjet printing with other fabrication techniques.

    MSCs typically rely on the deposition by hand of gel electrolyte that is not printable or by submerging the whole structure into liquid electrolyte. Because of this, so far large-scale production of more than 10 interconnected devices has not been attempted. In this thesis, a printable gel electrolyte ink based on poly(4-styrene sulfonic acid) was developed, allowing the production of large arrays of more than 100 fully inkjet printed devices connected in series and parallel that can be reliably charged up to 12 V. Also, a second electrolyte ink based on nano-graphene oxide, a solid-state material with high ionic conductivity, was formulated to optimize the volumetric performance of these devices. The resulting MSCs were also fully inkjet printed and exhibited an overall device thickness of around 1 µm, yielding a power density of 80 mW cm-3.

    Next, the use of inkjet printing of graphene was explored for the fabrication of transparent MSCs. This application is typically hindered by the so-called coffee-ring effect, which creates dark deposits on the edges of the drying patterns and depletes material from the inside area. In light of this issue, inkjet printing was combined with etching to remove the dark deposits thus leaving uniform and thin films of graphene with vertical sidewalls. The resulting devices showed a transmittance of up to 90%.

    Finally, the issue of the substrate compatibility of inkjet printed graphene was addressed. Although inkjet printing is considered to have broad substrate versatility, it is unreliable on hydrophilic or porous substrates and most inks (including graphene inks) require thermal annealing that damages substrates that are not resistant to heat. Accordingly, a technique based on inkjet printing and wet transfer was developed to reliably deposit graphene-based MSCs on a number of substrates, including flat, 3D, porous, plastics and biological (plants and fruits) with adverse surfaces.

    The contributions of this thesis have the potential to boost the use of inkjet printed MSCs in applications requiring scalability and resolution (e.g. on-chip integration) as well as applications requiring conformability and versatility (e.g. wearable electronics).