Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Sinergetika kompleksnih sistemov in procesov

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.21.00  Tehnika  Tehnološko usmerjena fizika   
2.10.00  Tehnika  Proizvodne tehnologije in sistemi   

Koda Veda Področje
T000  Tehnološke vede   

Koda Veda Področje
1.03  Naravoslovne vede  Fizika 
Ključne besede
Sinergetika, tehnološki procesi, kompleksnost, empirično modeliranje, obdelava signalov, avtomatska diagnostika, optimizacija, napovedovanje, prediktivno vodenje, adaptivni sistemi, lasersko procesiranje materialov, kovinske kapljice, razvrščanje podatkov z ansambli, informacijsko-teoretične mere
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (17)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  02272  dr. Andrej Dobnikar  Računalništvo in informatika  Upokojeni raziskovalec  2015 - 2019  212 
2.  08782  dr. Edvard Govekar  Proizvodne tehnologije in sistemi  Vodja  2015 - 2019  429 
3.  00800  dr. Igor Grabec  Računalništvo in informatika  Upokojeni raziskovalec  2019  696 
4.  31379  dr. Nejc Ilc  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2017 - 2019  47 
5.  20270  dr. Andrej Jeromen  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2019  73 
6.  38155  dr. Matjaž Kotar  Tehnološko usmerjena fizika  Mladi raziskovalec  2015 - 2019  16 
7.  32085  dr. Blaž Krese  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2015 - 2019  20 
8.  34409  dr. Alexander Kuznetsov  Tehnološko usmerjena fizika  Raziskovalec  2015 - 2018  20 
9.  16109  dr. Uroš Lotrič  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2019  176 
10.  53508  Jaka Peternel  Tehnološko usmerjena fizika  Mladi raziskovalec  2019 
11.  53795  Tanja Plestenjak    Tehnični sodelavec  2019 
12.  15107  dr. Primož Potočnik  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2019  182 
13.  25480  dr. Nataša Sirnik  Mehanika  Raziskovalec  2019  26 
14.  33385  dr. Davor Sluga  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2018 - 2019  31 
15.  14300  dr. Branko Šter  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2015 - 2019  151 
16.  39190  dr. Ragunanth Venkatesh  Mehanika  Mladi raziskovalec  2017 - 2019 
17.  50588  Ana Vidergar  Tehnološko usmerjena fizika  Mladi raziskovalec  2017 - 2019 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0782  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo  Ljubljana  1627031  29.188 
2.  1539  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za računalništvo in informatiko  Ljubljana  1627023  16.234 
Povzetek
Optimizacija obstoječih in razvoj novih tehnologij in procesov s kompleksnimi in časovno spremenljivimi lastnostmi zahteva razumevanje vzajemnih nelinearnih interakcij, ki pogosto lahko vodijo do nestabilnosti in celo kaotičnosti, kar se odraža v zašumljeni časovno prostorski strukturiranosti. Obravnava takšnih procesov je predmet številnih intenzivnih znanstvenih raziskav, v katere se vključujemo tudi v okviru raziskav programske skupine Sinergetika kompleksnih sistemov in procesov, (priponka Fig. 1.).    Sinergetska obravnava je zasnovana na uporabi naprednih metod verjetnosti in statistike, teorije informacije, kaotične dinamike, mehkega računanja, podatkovnega rudarjenja, adaptivnega empiričnega modeliranja, strojnega učenja, metod optimiranja in prediktivnega vodenja. Metode sinergetike so se izkazale kot izredno uporaben in znanstveno korekten pristop pri opisu kompleksnih sistemov in procesov. Zato je osrednja pozornost raziskav usmerjena v nadaljnji razvoj in uporabo sinergetskih metod za opis in karakterizacijo kompleksnosti tehnoloških procesov, kakor tudi za empirično karakterizacijo in modeliranje, optimizacijo, napovedovanje in prediktivno vodenje kompleksnih procesov in sistemov. Osnovni cilji raziskovalnega programa je doprinos k svetovni znanosti na področju opisa in razumevanja kompleksnih tehnoloških procesov. V ta namen so predvidene osnovne raziskave dinamskih pojavov v tehnoloških sistemih in procesih, razvoj novih ter prilagajanje in uporaba obstoječih naprednih nelinearnih metod analize signalov, adaptivne obdelave informacije in metod prediktivnega vodenja procesov. Spoznanja se uporabljajo  pri izboljšavah obstoječih in razvoju novih tehnoloških procesov ter razvoju informacijskih in adaptronskih sistemov za avtomatsko spremljanje, karakterizacijo, diagnostiko, optimizacijo in vodenje kompleksnih tehnoloških sistemov, procesov, obremenjenih materialov in izdelkov. Osrednjega pomena bodo sinergetske raziskave napovedovanja in prediktivnega vodenja procesov. Posebna pozornost bo namenjena tudi uporabi metod sinergetike pri raziskavah laserskega procesiranja materialov. V okviru teh raziskav se intenzivno ukvarjamo z raziskavami procesa laserskega tvorjenja in odlaganja kovinskih kapljic, ki se mu obetajo potencialne uporabe na področju izvedbe mikro spojev za delovanje v zahtevnih okoljih in izdelave 3D prototipov s selektivnim odlaganjem kapljic. Pozornost bo namenjena tudi nadgradnji metod razvrščanja podatkov z ansambli na osnovi kazalcev kvalitete in izbiranju relevantnih značilk v podatkih na osnovi posplošenih informacijsko-teoretičnih mer. Ker je slednje računsko zelo zahtevno, jih bomo implementirali na sodobnih paralelnih arhitekturah s tehnologijami OpenCL in CUDA (na grafičnih procesorjih).
Pomen za razvoj znanosti
Osrednja pozornost raziskovalne vsebine je usmerjena v razvoj in uporabo sinergetskih metod za opis kompleksnih tehnoloških procesov s ciljem prispevati k razumevanju in opisu fizikalnih lastnosti, dinamike in vzrokov kompleksnosti obravnavanih tehnoloških procesov. Predlagane raziskovalne vsebine programa prispevajo in so izrednega pomena pri nadaljnjem uveljavljanju metod sinergetike kot uspešne znanstvene metode, s čimer hkrati prispevamo k tesnejši vzajemni povezavi fizike, verjetnosti in statistike, informatike in tehničnih znanosti z vidika teoretične in eksperimentalne obravnave kompleksnih sistemov in procesov. Slednje je izrednega pomena pri razumevanje fizikalnih lastnosti, modeliranju dinamike ter razumevanju vzrokov kompleksnosti tehnoloških procesov, ter nenazadnje pri razvoju novih naprednih tehnoloških procesov. S tem aktivno sodelujemo in prispevamo k napredku znanosti na področju opisa, karakterizacije in modeliranja dinamike kompleksnih tehnoloških procesov. Pomen in pomembnost sinergetskih raziskav pri obravnavi kompleksnih sistemov in procesov potrjuje tudi dosedanja visoka citiranost objav vodje in celotne skupine v mednarodnih znanstvenih revijah. V okviru predlaganih raziskav obravnavamo akualne tematike v povezavi z nestabilnostjo obdelovalnih procesov. Pri tem se osredotočamo predvsem v raziskave nestabilnosti odrezovalnih procesov in laserskega procesiranja materialov. Na področju raziskav laserskega procesiranja materialov posebno pozornost posvečamo raziskavam uporabe anularnega laserskega žarka pri procesiranju zahtevnih kovinskih materialov. Poudarek je na raziskavah izvedbe krožnih spojev kovinskih žičk in tanko stenskih cevk malega premera ter na tvorjenju in odlaganju kovinskih kapljic. Pričakovani rezultati so velikega pomena pri generiranju novih spoznanj interakcij anularnega laserskega žarka s snovjo, razvoju znanosti na področji izdelovalnih tehnologij, ki temeljijo na uporabi anularnega laserskega žarka ter odlaganju kovinskih kapljic - vključujoč novi tehnologiji kapljičnega mikro spajanja in 3D strukturiranja. Pri tem velja izpostaviti tudi predvidene rezultate temeljnih raziskav interakcij visoko temperaturnih kovinskih kapljic s površino odlaganja sodobnih materialov, na osnovi katerih se pričakuje pomemben doprinos na znanstvenem področju procesiranja materialov ter na znanstvenih področjih tehnologij spajanja in tehnologij temelječih na dodajanju materiala. Na področju raziskav in razvoja metod analize časovnih vrst in predikcijskih metod za napovedovanje časovnih vrst in polj prispevamo k razvoju specifičnih metod za posamezna področja uporabe (različni energetski, poslovni, prometni sistemi, itd.), s čimer prispevamo k razvoju znanosti tako na področju bazičnega razvoja metod, kot tudi na ciljnih področjih uporabe razvitih metod in modelov. Posebno pozornost pri tem posvečamo sinergetski obravnavi različnih metod (nevronske mreže, metode podpornih vektorjev, extreme learning machines, združevanje prediktorjev, adaptivni prediktorji, analiza časovnih vrst z računsko inteligenco, hierarhično napovedovanje, itd.), ki jih združujemo in povezujemo v enovite funkcionalne predikcijske sisteme za napovedovanje stanj kompleksnih sistemov in procesov. Izbiranje relevantnih značilk v podatkih na osnovi posplošenih informacijsko-teoretičnih mer zaradi obetavnih rezultatov postaja vedno bolj aktualno, še posebno na velikih množicah podatkov. Prav tako tudi razvrščanje podatkov na osnovi ansamblov sodi med najbolj aktualne pristope strojnega učenja. Zaradi velikega pomena na vseh področjih analize podatkov so izboljšave teh metod pomembne za razvoj znanost na področju organiziranja podatkov in iskanja zakonitosti in korelacij med podatki. V okviru raziskav in razvoja metod obdelave multisenzorskih podatkov in inteligentnih adaptronskih sistemov za spremljanje, modeliranje, optimizacijo in vodenje kompleksnih procesov, ter metod za neporušno preizkušanje in karakterizacijo obremenjenih mater
Pomen za razvoj Slovenije
Neposredni pomen programa za gospodarstvo in družbene dejavnosti Raziskovalni program vključuje izboljšave in optimizacijo obstoječih kakor tudi razvoj novih tehnologij in metod z možnostjo neposredne implementacije v različnih industrijskih panogah, kar smo v preteklem obdobju že potrdili s številnimi sodelovanji z industrijskimi partnerji. Rezultati raziskav, ki vključujejo razvoj predikcijskih metod za analizo in napovedovanje časovnih vrst in polj, razvoj metod obdelave multisenzorskih podatkov in inteligentnih adaptronskih sistemov za spremljanje, modeliranje, optimizacijo in vodenje kompleksnih procesov, ter metod za neporušno preizkušanje in karakterizacijo obremenjenih materialov in izdelkov, so neposredno namenjene spremljanju in zviševanju kakovosti izdelkov ter industrijskih in tehnoloških procesov. Pri tem velja izpostaviti raziskave in uporabo predikcijskih metod pri razvoju sistemov za napovedovanje in optimizacijo stanj kompleksnih energetskih, prometnih in poslovnih sistemov, ki so ključnega pomena za skladen nadaljnji razvoj družbe. Na podlagi dosedanjih uspešnih rezultatov vpeljave predikcijskih metod v industrijska in poslovna okolja, načrtujemo širitev tudi na nova področja uporabe (npr. širitev sistema za kratkoročno napovedovanje odjema zemeljskega plina tudi na področje napovedovanja odjema toplote v sistemih daljinskega ogrevanja). S tem prispevamo k uspešnosti in konkurenčnosti podjetij v zahtevnih sodobnih poslovnih razmerah. Raziskave sinergetike, ki vključujejo raziskave nestabilnosti tehnoloških procesov in razvoj novih metod anularnega laserskega procesiranja materialov, vključujoč tehnologijo tvorjenja in odlaganja kovinskih kapljic, so potencialno uporabne pri izvedbi snovno zahtevnih mikro spojev iz vidika temperaturne in korozijske odpornosti, kakor tudi iz vidika mehanskih in ekoloških (spoji brez prisotnosti svinca) zahtev. Raziskave in razvoj metode anularnega laserskega in kapljičnega mikro spajanja ter 3D strukturiranja predstavljajo velik razvojni potencial za elektro in elektronsko industrijo, letalsko in vesoljsko industrijo ter za podjetja, ki izdelujejo funkcijsko zahtevne komponente. S temi znanji uvajamo v domače in tudi širše industrijsko okolje nove znanstveno podprte metode obravnave in izboljševanja tehnoloških procesov in izdelkov, s čimer prispevamo h konkurenčnosti in mednarodni prodornosti slovenske in evropske industrije.   Posredni pomen za družbo Z udeleževanji na mednarodnih znanstvenih srečanjih in objavami znanstvenih del v kakovostnih mednarodnih znanstvenih revijah skrbimo za promocijo slovenske znanosti in razpoznavnost Slovenije v mednarodnem prostoru. Z zaposlovanjem in izobraževanjem mladih raziskovalcev iz drugih držav ter prek znanstvenih izmenjav raziskovalcev smo vključeni v mednarodno delitev dela. Vse vsebine raziskovalnega programa pa redno vključujemo tudi v študijske programe I, II in III stopnje Bolonjskega študija in s tem doprinašamo k izobraževanju kadrov in prenosu učnih vsebin, potrebnih za razumevanje in reševanje kompleksnih industrijskih problemov. Znanstvena spoznanja, ki izhajajo iz delovanja programske skupine, se predavajo v vsebinah predmetov Kaotična dinamika, Nevronske mreže in Empirično modeliranje in karakterizacija procesov tudi v okviru mednarodnih programov II stopnje EUREHO in TRIBOS.   Pomen za razvoj stroke in inženirske prakse Z rezultati raziskav prispevamo k praktičnim vidikom uporabe omenjenih znanj na področju obravnave kompleksnih sistemov in procesov ter k prenosu znanj na področje inženirskih ved in tehnike. V okviru udeleževanj strokovnih srečanj, predvsem pa prek intenzivnega sodelovanja s partnerji slovenske industrije, doprinašamo k prenosu rezultatov raziskovalnega programa v strokovna in industrijska okolja. Spoznanja, pridobljena s pomočjo metod sinergetike, v sodelovanju z industrijskimi partnerji vključujemo v razvoj predikcijskih in adaptronskih sistemov za avtomatsko spremljanje stanj proizvodnjih procesov, r
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno