zgloszenie tematu pracy dyplomowej

Zgłoszenie tematu pracy dyplomowej na studiach 1-go stopnia (inżynierskiej)
w roku akademickim 2014/2015 (semestr dyplomowy – zimowy 2015/2016)
Kierunek studiów: Fizyka Techniczna
Temat: Zastosowanie statystyki bayesowskiej jako narzędzie w dozymetrii biologicznej
(Using of Bayesian statistic as a tool for biological dosimetry)
Opiekun naukowy: mgr inż. Iwona Pacyniak, Centralne Laboratorium Ochrony
Radiologicznej, tel. 721-301-699, [email protected],
dr Maria Kowalska, Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej,
[email protected]
Kierujący pracą dyplomową pracownik Wydziału Fizyki PW: Dr inż. Daniel Kikoła
[email protected], Gmach Wydz. Fizyki PW, pok. 117b.
Praca dyplomowa związana jest ze specjalnością:
...x.. Fizyka komputerowa
...x.. Fizyka medyczna
Opis pracy:
Celem pracy inżynierskiej jest wdrożenie programów obliczeniowych wykorzystujących
analizę bayesowską do biologicznej oceny dawek i ich statystycznych niepewności
w przypadku narażenia człowieka na działanie mieszanego promieniowania jonizującego. Jest
to promieniowanie, które składa się z co najmniej dwóch rodzajów cząstek o różnej
skuteczności biologicznej, a najczęściej występującym mieszanym promieniowaniem są
powstające w reaktorach neutrony z towarzyszącymi im kwantami gamma. Mają one zupełnie
inną naturę stąd też po ekspozycji na mieszane promieniowanie n + γ istotne znaczenie ma
oszacowanie dawek składowych – osobno od promieniowania gamma i osobno od
neutronowego. W warunkach dobrej znajomości charakterystyki wiązki oszacowanie tych
dawek nie stanowi problemu, ponieważ wykorzystuje się wówczas metodę iteracyjną.
Problemy pojawiają się natomiast wtedy, gdy nie jest znany dokładny udział promieniowania
gamma ani neutronowego w dawce całkowitej, co jest dosyć powszechne w sytuacji
niezamierzonej i niespodziewanej ekspozycji na promieniowanie. W takim przypadku
przydatna jest statystyka bayesowska. Zakłada ona uwzględnienie tzw. informacji a priori,
pochodzącej spoza eksperymentu, która jest przypisywana nieznanej wielkości (w niniejszym
przypadku wielkością tą jest stosunek składowych dawek mieszanego promieniowania n + γ),
najczęściej w postaci rozkładu prawdopodobieństwa. Wpływa to znacząco na skomplikowanie
obliczeń z wykorzystaniem podejścia bayesowskiego, przez co nie jest ono powszechnie
wykorzystywane w dozymetrii biologicznej. W tym celu należy stworzyć narzędzie, które ułatwi
naukowcom posługiwanie się ww. metodą.
Zadaniem dyplomanta będzie napisanie programu z interfejsem graficznym,
ułatwiającym zastosowanie statystyki bayesowskiej dla potrzeb Centralnego Laboratorium
Ochrony Radiologicznej (CLOR). Dyplomant będzie miał do dyspozycji istniejące już kody
źródłowe oraz wszelkie potrzebne informacje do obliczenia składowych dawek pochłoniętych
za pomocą dozymetrii biologicznej, tj. uzyskane we wcześniejszych eksperymentach in vitro
krzywe kalibracyjne dawka-skutek, liczbę przeanalizowanych komórek i znalezionych
chromosomów dicentrycznych. Dyplomant uzyska możliwość zapoznania się z procesem
szacowania dawek w CLOR za pomocą procedur badawczych, akredytowanych przez Polskie
Centrum Akredytacji.
Problem inżynierski z zakresu fizyki technicznej, którego rozwiązanie ma opracować
dyplomant:
1.
Stworzenie programu z interfejsem graficznym, ułatwiającego zastosowanie
statystyki bayesowskiej do obliczenia składowych dawek pochłoniętych promieniowania
n + γ. Dyplomant będzie miał możliwość wykorzystania istniejących kodów źródłowych
stworzonych w CLOR. Środowisko programistyczne (C++, C#, Java …) do uzgodnienia
z opiekunem pracy.
2.
Wykonanie obliczeń oraz porównanie otrzymanych wartości dawek pochłoniętych z
dawkami rzeczywistymi.
Uwagi:
1.
Wymagana jest umiejętność programowania i znajomość podstawowych zagadnień
związanych ze statystyką.
2.
Możliwa jest publikacja wyników uzyskanych podczas realizacji pracy.
Bibliografia:
[1] Pacyniak I., Fornalski K.W., Kowalska M. 'Employment of Bayesian and Monte Carlo
methods for biological dose assessment following accidental overexposures of people to
nuclear reactor radiation'. Konferencja: The Second International Conference on Radiation
and Dosimetry in Various Fields of Research (RAD 2014), Uniwersytet w Nisz (Serbia),
27-30.05.2014, pp. 49-52
[2] Fornalski K.W. 'Alternative statistical methods for cytogenetic radiation biological
dosimetry'. Cornell University Library, arXiv.org/abs/1412.2048, 2014