Fizika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
80 %
Kardiovaszkuláris rendszer (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Műszaki Informatikai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem)
résztvevők
Heszler Péter Makra Péter Mingesz Róbert
projekt kezdete
2007-07-01
projekt vége
2011-07-31
aktuális összeg (MFt)
8.103
FTE (kutatóév egyenérték)
6.88
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A pályázat keretében különböző rendszerekben lejátszódó véletlenszerű zajjelenségek kutatását végezzük el. Fő profilként az 1/f zaj számos nemlineáris transzformációinak, időbeli szerkezetének és szintmetszési statisztikájának kísérleti és elméleti vizsgálatát tervezzük. A sztochasztikus rezonancia vizsgálatában a legnagyobb hangsúlyt továbbra is a jel/zaj viszony növelésének lehetőségeire helyezzük. Interdiszciplináris – lézerfizikai, nanotechnológiai, neurokardiológiai – tudományterületek számára mérési- és jelfeldolgozási módszereket, műszereket fejlesztünk ki. Ezek közé tartozik a félvezető- és nanotechnológián szenzorok zajspektroszkópiája, impulzuslézerek triggerjelhez viszonyított késleltetésének aktív sztochasztikus szinkronizálása. Neurokardiológiai szakterületen orvoskutatókkal együttműködésben fő célunk, hogy az EKG- és vérnyomásjelek digitális jelfeldolgozásával az eddigieknél sokkal több információt szerezzünk a szervezet működéséről és a szívelégtelenségekről. Vizsgálni fogjuk az úgynevezett szimpatikus idegaktivitást, az EKG jelek off-line analízisében szoftvereket fejlesztünk ki Q-T repolarizációs fázis elemzésére és speciális számítógépvezérelt adatgyűjtő műszert és elemző szoftvert készítünk az iszkémiás prekondicionálás (IPC) témakörében végzett kutatások elvégzéséhez is.
angol összefoglaló
The current project covers the research of random noise phenomena in various systems. One of the main topics is the investigation of several non-linear amplitude transformations, time-structure and level-crossing statistics of 1/f noise. Our study of stochastic resonance is mainly focused on the possibilities of signal-to-noise ratio amplification. Our group plans to develop measurement and signal processing methods and instruments to aid interdisciplinary research including laser physics, nanotechnology and neurocardiology. Examples of this are the noise spectroscopy of semiconductor- and nanotechnology-based sensors and development of the active stochastic synchronisation of the delay of impulse lasers. The main goal of the collaboration with medical research groups is the significant improvement of getting information by the digital signal processing of ECG and blood pressure signals in order to monitor cardiac dysfunctions. We plan to explore the so-called muscle sympathetic nerve activity, to develop algorithms to analyse the Q-T repolarisation and to design a special computer-controlled data acquisition system and software to support research of ischaemic preconditioning.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A fluktuációkkal javított érzékelés alkalmazásához kis méretű és fogyasztású számítógépvezérelt műszereket fejlesztettünk, melyek segítségével megmutattuk, hogy szén nanocső alapú és más szenzorokon végzett zajspektroszkópiai mérések alkalmasak lehetnek különböző gáztípusok vagy akár baktériumok megkülönböztetésére. Digitális jelprocesszor alapú kísérleti eszközöket fejlesztettünk ki, melyekkel elsőként sikerült demonstrálnunk a termikus zajra épülő abszolút biztonságos kommunikáció működését valós rendszeren.
Az excimer lézerek késleltetésének sztochasztikus jelek felhasználásán alapuló aktív szabályozásához kifejlesztett módszerünkhöz új hardvert terveztünk, mely hatékonyabb működést tesz lehetővé, additív zaj felhasználásával segíti a késleltetési idő detektálását.
Algoritmusokat és szoftvereket fejlesztettünk ki főként ritmuszavar során fellépő EKG-jelek időtartománybeli és spektrális analíziséhez. Emellett vizsgáltuk, hogy az emberi agy hogyan képes a véletlenszerű jelekben elrejtett determinisztikus minták felismerésére és tanulására.
Interdiszciplináris kutatási eredményeinkhez tartozik egy baktériumok fotoszintézisének mérésére tervezett számítógépvezérelt fluorométer és a kísérlezető oktatást támogató számos hardver és szoftver kifejlesztése is.
A pályázat során megjelent 32 publikáció között szerepel 20 nemzetközi folyóiratcikk (összesített impakt faktor: 37,203), melyek 5 nemzetközi és egy hazai meghívott konferenciaelőadáshoz kötődnek.
kutatási eredmények (angolul)
We have built low-consumption, small-size computer-controlled devices for fluctuation-enhanced sensing. With these instruments we have shown that noise spectroscopy measurements of carbon nanotubes or other sensors can differentiate between gases or bacteria. We have developed digital signal processor-based experimental devices with which we could be the first to demonstrate the feasibility of thermal noise-driven totally secure communication in a real-world system.
We have designed new methods and the associated hardware to enhance the efficiency of the active control of excimer laser delay by using additive noise to improve delay detection.
We have developed algorithms and software for the time-domain and spectral analysis of ECG signals recorded mainly during arrhythmias. We have also studied the capacity of the human brain to recognise and learn deterministic patterns hidden in seemingly random signals. Our interdisciplinary results include a computer-controlled fluorimeter for measuring bacterial photosynthesis and several hardware and software developments to support teaching experiments.
Á Kukovecz, D Molnár, K Kordás, Z Gingl, H Moilanen, R Mingesz, Z Kónya, J Mäklin, N Halonen, G Tóth, H Haspel, P Heszler, M Mohl, A Sápi, S Roth, R Vajtai, P M Ajayan, Y Pouillon, A Rubio and I Kiricsi: Carbon nanotube based sensors and fluctuation enhanced sensing, Pysica Status Solidi C 7: 1217–1221 (invited talk), 2010
D Németh, K Janacsek, V Balogh, Zs Londe, R Mingesz, M Fazekas, Sz Jámbori, I Dányi, Á Vetró: Learning in autism: implicitly superb, PLoS ONE, 5(7): e11731, 2010
Kopasz Katalin, Gingl Zoltán, Makra Péter, Papp Katalin: Virtual measurement technology in public education, In: Proceedings of the of 14th International Workshop on Multimedia in Physics Teaching and Learning (MPTL 14). Udine, Olaszország, 2009.09.23-2009.09.25. Udine: pp. T3_5, 2009
P Heszler, Z Gingl, R Mingesz, A Csengeri, H Haspel, A Kukovecz, Z Kónya, I Kiricsi, R Ionescu, J Mäklin, T Mustonen, G Tóth, N Halonen, K Kordás, J Vähäkangas, and H Moilanen: Drift effect of fluctuation enhanced gas sensing on carbon nanotube sensors, Physica Status Solidi B 245: L 2343-2346, 2008
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Kísérleti Fizikai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Műszaki Informatikai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem).
