Mākslīgā neironu tīkla modeļa izstrāde augstfrekvences bezelektrodu lampu emisijas spektru analīzei

Projekta nosaukums: Mākslīgā neironu tīkla modeļa izstrāde augstfrekvences bezelektrodu lampu emisijas spektru analīzei
Projekta līguma numurs: 1.1.1.9/LZP/1/24/023
Projekta vadītājs (pēcdoktorante): Dr. Nataļja Zorina
Projekta sadarbības partneri: nav
Projekta īstenošanas laiks: 01.03.2025. – 29.02.2028.
Projekta kopējais finansējums: 184 140 EUR, t.sk. ERAF 156 519 EUR
Projekta mērķis: izveidot mākslīgā neironu tīkla (MNT) modeli, kas spēj analizēt augstfrekvences bezelektrodu lampu (ABL) emisijas spektrus. MNT modelis tiks apmācīts atpazīt likumsakarības un atkarības starp datiem saistītiem ar ABL ražošanas un darbošanās procesiem un ABL emisiju spektru datiem noteiktajos frekvenču diapazonos.
Projekta rezultāti:  Zinātniskie raksti– 2, Jaunu produktu un tehnoloģiju skaits, kas ir komercializējami – 1

• Zinātnes festivāls “Mērsraga ābols” Latvijas Zinātnes padomes aktivitātes “Zinātnes burbulis” ietvaros (15.08.2026.)
• 2026 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS 2026) 21.-26.jūnijs, 2026. Referāts ‘Machine Learning Based Elemental Recognition in Discharge Lamp Spectra for Low-Temperature Plasma Diagnostics’
• 31.Symposium on Plasma Physics and Technology (SPPT 2026), 15.-18.jūnijs, 2026., Prāga, Čehija. Referāts ‘Machine Learning Based Elemental Recognition in Discharge Lamp Spectra for Low-Temperature Plasma Diagnostics’
• PIERS 2025, 05.–09.novembris, 2025., Čiba, Japāna. Referāts Nr.12 ‘Mercury Light Source Optimization for Zeeman Atomic Absorption Spectroscopy’
• Zinātnieku nakts 2025 (26.09.2025.)
• 36^th International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG)  20.-25.jūlijs, 2025, Aix en Provence, Francijā. Referāts ‘Automated Processing of High-Frequency Electrodeless-Lamp Spectra’ (publicēts konferences Tēžu krājumā)
• 6^th European Conference on Plasma Diagnostics (ECPD) 7.-10.aprīlis, 2025, Prāga, Čehijā. Referāts ‘Training of Artificial Neural Network for HFEDL Spectral Diagnostics’ (publicēts konferences Tēžu krājumā)
• LU Ēnu dienas pasākums skolēniem (04.04.2025.)
• Prezentācija LU EZTF ASI zinātniskajā seminārā (03.04.2025.)

Konferenču raksts: A. Abola, G. Revalde, A. Skudra, N. Zorina, R. Veilande, Mercury Light Source Optimization for Zeeman Atomic Absorption Spectroscopy 2025 Photonics & Electromagnetics Research Symposium – Fall (PIERS-Fall), 2025, 1–6. DOI: 10.23919/PIERS-Fall62445.2025.11393975

Pirmais pārskata periods (01.03.2025. - 31.08.2025.)

Pārskata periodā galvenais uzsvars tika likts uz datu ģenerēšanas uzsākšanu un neironu tīkla arhitektūras pirmā varianta izstrādi, kas nepieciešami tīkla apmācībai un testēšanai. Pētījuma  pirmie rezultāti tika apkopoti un prezentēti divās starptautiskās zinātniskās konferencēs:
• 6^th European Conference on Plasma Diagnostics (ECPD), 7.-10.aprīlis, 2025, Prāga, Čehijā. Referāta nosaukums ‘Training of Artificial Neural Network for HFEDL Spectral Diagnostics’ (publicēts konferences Tēžu krājumā).
• 36^th International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG),  20.-25.jūlijs, 2025, Aix en Provence, Francijā. Referāta nosaukums ‘Automated Processing of High-Frequency Electrodeless-Lamp Spectra’ (publicēts konferences Tēžu krājumā).

Papildus tam, projekta mērķi un uzdevumi tika prezentēti:
• LU EZTF ASI zinātniskajā seminārā zinātniekiem (03.04.2025.)
• LU Ēnu dienas pasākumā skolēniem (04.04.2025.)

Šajā laikā notika pirmā mobilitāte uz Čehijas Tehnisko universitāti, kur piedalījos pieredzes apmaiņā saistībā ar neironu tīklu programmēšanu.

Otrais pārskata periods (01.09.2025.–28.02.2026.)

Pārskata periodā tika turpināta programmatūras izstrāde spektru apstrādes automatizācijai un ABL (augstfrekvences bezelektrodu lampu) sintētisko spektru modelēšana. Paralēli norisinājās darbs pie neironu tīkla arhitektūras izveides un optimizēšanas, lai uzlabotu spektru apstrādes un analīzes efektivitāti. 

Mobilitāte un pieredzes apmaiņa
30.10.–14.11.2025. īstenota otrā mobilitāte uz Čehijas Tehnisko universitāti (Kodolfizikas un inženierzinātņu fakultāti), kur turpinājās pieredzes apmaiņa neironu tīklu programmēšanā un saistīto risinājumu praktiskā aprobācija. 

Konferences un publikācijas

• Līdzautorība konferenču tēzēm: “Mercury Light Source Optimization for Zeeman Atomic Absorption Spectroscopy”, A. Abola, G. Revalde, A. Skudra, N. Zorina, R. Veilande. PIERS 2025, Čiba, Japāna, 05.–09.11.2025 (tēžu Nr. 12).
• Publicēts konferenču raksts: A. Abola, G. Revalde, A. Skudra, N. Zorina, R. Veilande, “Mercury Light Source Optimization for Zeeman Atomic Absorption Spectroscopy”, 2025 Photonics & Electromagnetics Research Symposium – Fall (PIERS-Fall), 2025, 1–6. DOI: 10.23919/PIERS-Fall62445.2025.11393975. 

Projekta publicitāte un sabiedrības iesaiste
 

26.09.2025. Latvijas Universitātes Zinātņu mājā, Zinātnieku nakts ietvaros (EZTF/ASI pārstāvībā), vadīta tematiskā nodarbība “Salīdzini pirkstu nospiedumus un atomu spektrus” programmas sadaļā “Inovācijas, produktivitāte un konkurētspēja” (sekcija “Gaisma un spektri”). Pasākuma laikā tika prezentēts projekts un tā līdz šim sasniegtie rezultāti. Tika skaidrots, kas ir mākslīgais neironu tīkls, kā tas “mācās”, un kā tas var palīdzēt zinātniekiem plazmas diagnostikā, atpazīstot elementus ABL spektrā. Apmeklētājiem bija iespēja, izmantojot speciāli šim nolūkam izstrādātu programmu, uzzināt, kā izskatās dažādu ķīmisko elementu spektri, piedalīties viktorīnā, kā arī pārbaudīt savas prasmes spektru atpazīšanā.

Trešais pārskata periods (01.03.2026. - 31.08.2026.)

Pārskata periodā tika turpināts darbs pie mākslīgā neironu tīkla arhitektūras izveides un optimizēšanas, kā arī pie spektrālo datu sagatavošanas un apstrādes automatizācijas. Tika pilnveidotas metodes un programmatūras rīki eksperimentālo un sintētisko spektru apstrādei un turpināta mašīnmācīšanās pieeju pārbaude spektrālo līniju atpazīšanai. Pētījuma starprezultāti tika prezentēti divās starptautiskās zinātniskās konferencēs.

Konferences un publikācijas

• 31.Symposium on Plasma Physics and Technology (SPPT 2026) – Čehija. Referāta nosaukums: “Machine Learning Based Elemental Recognition in Discharge Lamp Spectra for Low-Temperature Plasma Diagnostics”. (Tēzes:Plasma Physics and Technology, Vol. 13, No. 2 (2026): https://ojs.cvut.cz/ojs/index.php/PPT/issue/view/936.
• 2026 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS 2026) – ASV . Referāta nosaukums: “Structured Line-Based Representations of Emission Spectra for Diagnostics of Low-Temperature Plasmas”. Konferences publikācija publicēta IEEE ICOPS 2026 Proceedings (ISBN: 979-8-3315-8136-7; Online ISSN: 2576-7208). Referāta kopsavilkums pieejams arī ICOPS 2026 konferences programmā: https://icops2026.exordo.com/programme/presentation/359.

Projekta publicitāte un sabiedrības iesaiste

15.08.2026. Zinātnes festivāla “Mērsraga ābols” Latvijas Zinātnes padomes aktivitātes “Zinātnes burbulis” ietvaros, kopā ar LU pētnieci Andu Ābolu, tika īstenota aktivitāte “Gaismas slepenā valoda”, kuras laikā festivāla apmeklētāji varēja iepazīt gaismas spektrus, plazmas lampas un spektrometrijas principus.

Projekta tēma tika skaidrota populārzinātniskā veidā, demonstrējot, kā mākslīgais intelekts un mašīnmācīšanās var tikt izmantoti spektrālo līniju atpazīšanai un laikietilpīgu datu analīzes procesu automatizācijai. Aktivitātes bija paredzētas plašai auditorijai, tostarp ģimenēm ar bērniem.

Plašāka informācija: Atklāj zinātni kopā ar Latvijas Zinātnes padomi festivālā “Mērsraga ābols”