V plazmatu tokamaku se vyskytuje řada oscilací, od běžných magnetických ostrovů až po exotické Alfvénovy vlny hnané ubíhajícími elektrony. Tyto oscilace mohou mít velmi rozličný původ i dopad na chování plazmatu. Mohou ovlivňovat transport plazmatu a rychlých částic, způsobovat disrupce, zabraňovat dosažení pokročilých módů udržení plazmatu, či naopak být nutným předpokladem jejich existence. Detekce a predikce jejich výskytu a vlastností je tedy důležitým prvkem při plánování a interpretaci experimentu na tokamaku.
V rámci této práce se student seznámí se základy moderních metod strojového učení a jejich použití v jazyce Python. S jejich pomocí poté vytvoří jednoduchý model pro automatickou detekci vybraného typu oscilací v plazmatu tokamaku COMPASS a vyhodnotí jeho úspěšnost. Vstupními daty budou měření magnetických diagnostik uložená v databázi tokamaku COMPASS.
V rámci práce student či studentka:
- Získá zkušenost se zpracováním diagnostických dat, a to především časových řad, v jazyce Python.
- Naučí se základy spektrální analýzy.
- Získá zkušenost s aplikací metod strojového učení na řešení reálného problému.
Osnova:
- Rešerše metod strojového učení s učitelem.
- Použití již existujících knihoven pro spektrální analýzu časových řad k vytvoření přehledu MHD oscilací detekovaných v plazmatu tokamaku COMPASS.
- Výběr vhodného druhu MHD módu a sestavení trénovacího datasetu.
- Vytvoření jednoduchého modelu pro detekci vybraného módu či predikci jeho parametrů z globálních parametrů plazmatu.
- Aplikace modelu na testovací data a vyhodnocení úspěšnosti.
Literatura:
Sebastian Raschka, Vahid Mirjalili. Python Machine Learning. Birmingham, UK: Packt Publishing, 2019. ISBN: 978-1789955750.
Tarek Amr. Hands-On Machine Learning with scikit-learn and Scientific Python Toolkits: A practical guide to implementing supervised and unsupervised machine learning algorithms in Python. Birmingham, UK: Packt Publishing, 2020. ISBN: 978-1838826048.
John Wesson, D. J. Campbell. Tokamaks. Oxford University Press, 2011. ISBN: 978-0199592234.
Valentin Igochine. Active Control of Magneto-hydrodynamic Instabilities in Hot Plasmas. Springer Berlin, Heidelberg, 2015. ISBN: 978-3-662-44221-0.