Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Ing. Lukáš Kaprál
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Radek Hranický, Ph.D.
Reviewer: Ing. Ivana Burgetová, Ph.D.
The Liquid metal ion source (LMIS) is a key component of focused ion beam (FIB) systems used in dual-beam electron microscopes. However, the LMIS lifetime is highly variable due to complex interactions among mechanical wear, electronic stability, and operational duty factors. This thesis presents a comprehensive study on LMIS lifetime prediction through data-driven modeling. Drawing on operational data from real diagnostic data, maintenance data, and diagnostic software, the project integrates theoretical insights primarily from domain-specific technical descriptions, supplemented by empirical survival data. The theoretical background covers LMIS physics, emission mechanisms, and failure modes, including emission oscillation and overcurrent. Exploratory data analysis identifies key predictors influencing source degradation, including operation time, extractor voltage, and heating cycles. A predictive model based on regression and machine learning techniques is developed and validated using real-world data, achieving reliable lifetime estimation within defined confidence bounds.
Electron microscope, LMIS, Data Science, Machine learning
Date of defence
22.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Information Systems
Study programme
Information Technology and Artificial Intelligence (MITAI)
Specialization
Cybersecurity (NSEC)
Composition of Committee
doc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Ondřej Ryšavý, Ph.D. (místopředseda) Ing. Zbyněk Křivka, Ph.D. (člen) doc. Ing. Ivan Homoliak, Ph.D. (člen) Ing. Libor Polčák, Ph.D. (člen) Ing. Radek Hranický, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Radek Hranický, Ph.D.
Student řešil netriviální firemní zadání s vysokou praktickou relevancí, které vyžadovalo i porozumění řadě technikálií mimo obor IT. Oceňuji především aktivní přístup studenta, systematický postup, iterativní experimentování a vhodně zvolené metriky. Dosažené výsledky považuji za velmi dobrý základ pro další rozvoj a praktické využití.
Pozitivně hodnotím také skutečnost, že nad rámec zadání student vytvořil také praktickou aplikaci pro vizualizaci výsledných predikcí společně s původními průběhy signálů.
Celkově práci hodnotím jako velmi kvalitní a prakticky přínosnou.
Navrhuji tedy hodnocení stupněm "A".
Jedná se o firemní zadání pro společnost Thermo Fisher Scientific, které si student sám navrhl na základě praktického problému, kterému firma čelí. Pan Kaprál hledal způsoby jak u elektronových mikroskopů na základě provozních a diagnostických logů predikovat okamžik selhání komponenty LMIS.
Zadání považuji za obtížnější, neboť vyžadovalo poměrně detailní porozumění specifické technické doméně, práci s nečistými průmyslovými daty a návrh prediktivního systému, pro který dosud neexistovalo jiné řešení.
Práce byla dokončena v rozumném předstihu před termínem odevzdání. Její obsah jsem připomíkoval a mé připomínky student následně zapracoval.
Student využil doporučené literatury a další relevantní zdroje si samostatně dohledal. Výběr vhodných pramenů zde byl náročnější, neboť elektronové mikroskopy jsou převážně proprietární systémy a ne vždy je pro dílčí komponenty volně dostupná relevantní dokumentace.
Student byl během řešení aktivní a velmi samostatný. Práci průběžně konzultoval jak se mnou, tak se zástupci firmy. Dohodnuté termíny plnil a na konzultace docházel vždy dobře připraven.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportIng. Ivana Burgetová, Ph.D.
V rámci diplomové práce student řešil problém predikce životnosti LMIS součástek, pro který zatím žádný použitelný přístup neexistuje. Student navrhl a implementoval celý proces potřebný pro realizaci predikce - od přípravy datasetu, přes extrakci rysů, trénování modelů až po rozhodovací nadstavbu, která vyhodnocuje jednotlivé pravděpodobnosti poruchy a řeší spuštění alarmů. Vytvořený postup je plně funkční a dosahuje rozumné přesnosti. Vzhledem ke komplexnosti celého řešení navrhuji hodnocení stupněm A.
Evaluation level: zadání splněno
Evaluation level: je v obvyklém rozmezí
Logická struktura technické zprávy je dobrá a jednotlivé kapitoly na sebe dobře navazují. Lepšímu pochopení textu ale brání to, že text se občas vyhýbá konkrétním informacím - např. nejsou uvedeny přesné počty trénovacích a testovacích vzorků, vytvořené atributy jsou popsány poněkud mlhavě, stejně jako algoritmus použitý pro ohlášení alertů. Tyto informace v textu práce chybí, pravděpodobně z důvodu ochrany vlastního know-how.
Po jazykové stránce se jedná o kvalitní práci s několika drobnými prohřešky (zdvojené členy apod). Z typografického hlediska se jedná o standardní práci.
Výběr studijních pramenů je dobrý a vybrané zdroje dobře pokrývají řešenou problematiku. Převzaté prvky jsou řádně odlišeny od vlastních výsledků a úvah.
V rámci realizačního výstupu student vytvořil sadu skriptů, která umožňuje predikci životnosti LMIS součástek. Skripty řeší získání potřebných informací z dostupných logů o využití těchto součástek a jejich zpracování do použitelného tvaru. Dále řeší extrakci vhodných atributů - systém využívá jak numerické atributy, tak i textové zprávy z logů, které kóduje dvěma různými způsoby. Dále řeší trénování dvou různých typů klasifikačních modelů a dále pak ještě rozhodovací logiku, která pracuje nad výstupy získanými klasifikátory pro jednotlivé pracovní cykly. Pro snadnější využití dosažených výsledků byla také vytvořena aplikace, která pro vstupní logy zobrazí predikce natrénovaného modelu a rozhodovací logiky. Realizační výstup je plně funkční.
Práce přináší použitelné řešení predikce životnosti součástek LMIS. Vzhledem k tomu, že jiné řešení v této oblasti neexistuje, tak navržený způsob s přesností predikce 0,78 může být využitelný v praxi. Za důležitý přínos považuji také vytvoření vstupní datové sady z dostupných logů. Informace z těchto logů totiž nejsou snadno a přímočaře použitelné.
Evaluation level: obtížnější zadání
V rámci řešení diplomové práce se student věnoval predikci životnosti LMIS součástek. Práce vyžadovala poměrně detailní studium problematiky těchto součástek, aby student mohl navrhnout vhodné prediktory jejich životnosti. Proto považuji toto zadání za mírně obtížnější.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová