فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1395)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال چهاردهم شماره 2 (پیاپی 39، تابستان 1395)

  • ب- مهندسی کامپیوتر
  • 84 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1395/07/10
  • تعداد عناوین: 9
|
  • حمیده حائری، هادی صدوقی یزدی صفحه 93
    هرچند که فیلتر ذره ای ابزاری موثر در ردیابی شیء می باشد اما یکی از محدودیت های موجود، نیاز به وجود مدلی دقیق برای حالت سیستم و مشاهدات است. بنابراین یکی از زمینه های مورد علاقه محققین تخمین تابع مشاهده با توجه به داده های یادگیری است. تابع مشاهده ممکن است خطی یا غیر خطی در نظر گرفته شود. روش های موجود در تخمین تابع مشاهده با مشکلاتی مواجه هستند و از جمله این مشکلات، وابستگی به مقدار اولیه پارامترها در روش های دومرحله ای مبتنی بر ماکسیمم سازی انتظار و نیازمندی به یک سری مدل از پیش تعریف شده در روش های مبتنی بر چند مدل می باشد. در این مقاله، یک روش بدون راهنما برای غلبه بر این مشکلات با استفاده از فیلترهای وفقی کرنلی ارائه شده است. به این منظور از فیلترهای وفقی حداقل میانگین مربعات خطای کرنلی یا حداقل مربعات بازگشتی کرنلی برای تخمین تابع غیر خطی مشاهده استفاده می شود. با فرض معلوم بودن تابع فرایند و با داشتن دنباله ای از مشاهدات، تابع مشاهده مجهول تخمین زده می شود. ضمنا برای کاهش هزینه محاسباتی و افزایش سرعت اجرا، از روش تنک سازی داده ها با استفاده از روش وابستگی خطی تقریبی استفاده شده و الگوریتم پیشنهادی در دو کاربرد مورد ارزیابی قرار گرفته است. آزمایش اول بر پیش بینی سری های زمانی و دیگری روی ردیابی اشیا در ویدئو می باشد. نتایج به دست آمده حاکی از برتری روش پیشنهادی در مقایسه با چند روش موجود است.الگوریتم RRT به دست آمده و مقایسه گردید. این نتایج نشانگر کارایی مناسب رویکرد پیشنهادی است.
    کلیدواژگان: فیلتر ذره ای، حداقل میانگین مربعات خطای کرنلی (KLMS)، حداقل مربعات بازگشتی کرنلی (KRLS)، تخمین مدل
  • آصف پورمعصومی، هادی صدوقی یزدی، هادی قائمی، زهرا دلخسته صفحه 105
    با توسعه تعاملات مبتنی بر وب نظیر نظرسنجی ها، وبلاگ های شخصی و شبکه های اجتماعی، آنالیز حس و یا کاوش عقیده به یکی از حوزه های تحقیقاتی مهم در علوم کامپیوتر تبدیل شده است. تا کنون روش های زیادی مبتنی بر یادگیری ماشین و همچنین پردازش زبان طبیعی در ارتباط با آنالیز حس ارائه شده است. در این مقاله از توزیع کلمات در مجموعه اسناد جمع آوری شده به عنوان معیاری جدید برای تشخیص حس جمله استفاده شده است. در روش پیشنهادی با طراحی حوزه تبدیل بهینه مناسب روی توزیع کلمات، دو هدف حداکثرکردن انرژی طیفی کلاس 1 در فرکانس های پایین و حداکثرکردن انرژی طیفی کلاس 2 در فرکانس های بالا دنبال می شود. با طراحی حوزه تبدیل بهینه، داده ها از حوزه فراوانی به حوزه فوریه نگاشت می شوند. با این تبدیل بهینه، جداسازی الگوهای دوکلاسی از مفاهیم خوش بینی و بدبینی در حوزه تبدیل به راحتی امکان پذیر خواهد بود. برای محقق شدن مدل ریاضی، استراتژی استفاده از پروفایل نمونه ها روی همه نمونه های سیگنال نماینده کلاس 1 ارائه شده و مساله حل می شود. طیف این پروفایل دارای مولفه های فرکانس پایین می باشد که با فرض تضاد طیفی دوکلاسی 1 و 2، حداکثرکردن انرژی طیفی کلاس 2 نیز ارضا می گردد. این روش به روی متون با زبان فارسی و انگلیسی اجرا شده است.
    کلیدواژگان: آنالیز حس، حوزه تبدیل، حداکثر کردن انرژی طیفی
  • احمد اسمعیلی، ناصر مزینی، محمدرضا جاهد مطلق صفحه 117
    ساختارهای هولونی یک ساختار سلسله مراتبی از هولون ها است که به منظور حل مسایل پیچیده و ارضای اهدافی مانند محدود سازی حوزه تعاملات، کاهش عدم قطعیت یا شکل دهی هدف های سطح بالا در سیستم های چندعاملی توسعه داده شده اند که به سبب آن سیستم از انعطاف پذیری و پویایی بالایی در برابر تغییرات محیطی برخوردار می شود.
    علی رغم کاربرد وسیع سیستم های چندعاملی هولونی در زمینه مدل سازی و حل مسایل پیچیده، بسیاری از مفاهیم اساسی در آن مانند تشکیل هولون های عضو و کنترل پویای ساختار مربوط، از مدل های بسیار ساده و ابتدایی که اکثرا وابسته به کاربرد خاص هستند، تبعیت می کنند که البته این را می توان به علت نوپابودن تحقیقات در این زمینه دانست. در این مقاله سعی گردیده با بهره گیری از مفاهیم اجتماعی و نظریه سازمان ها، روشی مبتنی بر هدف برای تشکیل ساختارهای هولونی ارائه گردد. روش پیشنهادی که از مفاهیم نقش، مهارت و ساختار اهداف استفاده می کند این امکان را فراهم می سازد که بتوان از آن برای طیف وسیعی از کاربردها بهره برد.
    به منظور نشان دادن قابلیت های روش پیشنهادی و نیز نمایش نحوه به کارگیری از آن در مسایل واقعی، در این مقاله بستر آزمایشی بر مبنای کاربرد ردیابی شیئ در شبکه های حسگر بی سیم طراحی و ارائه شده است. در این کاربرد، حسگرهای پخش شده در محیط به عنوان عامل های ساده با بهره گیری از ساختار هولونی، وظیفه ردیابی شیئ بیگانه واردشده به محیط را بر عهده می گیرند. طبق نتایج آزمایشگاهی به دست آماده حاصل از شبیه سازی، روش هولونی ارائه شده بر مبنای الگوریتم پیشنهادی در این مقاله توانسته است کارایی موفقیت آمیزی را از نظر کیفیت ردیابی و میزان مصرف انرژی در این بستر آزمایش ارائه دهد.
    کلیدواژگان: تئوری سازمانی، سازمان دهی هدف گرا، سیستم های چند عاملی هولونی، شبکه های حسگر بی سیم
  • سمانه عباسی دره ساری، جمشید ابویی صفحه 128
    امروزه شبکه های حسگر بی سیم به طور گسترده در سیستم های نظارتی مورد استفاده قرار می گیرند. عمده ترین چالش در طراحی این شبکه ها، به حداقل رساندن هزینه انتقال داده است. تجمیع داده با استفاده از نظریه نمونه برداری فشرده، روشی موثر برای کاهش هزینه ارتباطات در گره چاهک می باشد. روش های تجمیع داده موجود که بر مبنای نمونه برداری فشرده عمل می کنند، برای هر نمونه اندازه گیری نیاز به شرکت تعداد زیادی از گره های حسگر دارند که منجر به ناکارآمدی در مصرف انرژی می شود. به منظور رفع این مشکل، در این مقاله از اندازه گیری های تصادفی تنک استفاده می گردد. از طرفی، تشکیل درخت های مسیریابی با هزینه کمتر و توزیع عادلانه بار در سطح شبکه، میزان مصرف انرژی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند. در این راستا الگوریتم جدیدی با عنوان WCDG ارائه می شود که با ایجاد درخت های مسیریابی وزن دار و بهره گیری توام از نمونه برداری فشرده، داده های گره های هر مسیر را تجمیع و برای گره چاهک ارسال می کند. در الگوریتم WCDG با در نظر گرفتن قابلیت کنترل توان در گره های حسگر، مسیرهای کارآمدی انتخاب می شوند. نتایج شبیه سازی ها حاکی از آن است که روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش ها به طور قابل توجهی عملکرد بهتری از نظر میزان مصرف انرژی و تعادل بار در شبکه دارد.
    کلیدواژگان: شبکه های حسگر بی سیم، نمونه برداری فشرده، اندازه گیری تصادفی تنگ، تجمیع داده، درخت های مسیریابی وزن دار
  • مریم پویان، شهرام گلزاری، امین موسوی، احمد حاتم صفحه 137
    روش یادگیری Q یکی از مشهورترین و پرکاربردترین روش های یادگیری تقویتی مستقل از مدل است. از جمله مزایای این روش عدم وابستگی به آگاهی از دانش پیشین و تضمین در رسیدن به پاسخ بهینه است. یکی از محدودیت های این روش کاهش سرعت همگرایی آن با افزایش بعد است. بنابراین افزایش سرعت همگرایی به عنوان یک چالش مطرح است. استفاده از مفاهیم عمل متضاد در یادگیری Q، منجر به بهبود سرعت همگرایی می شود زیرا در هر گام یادگیری، دو مقدار Q به طور هم زمان به روز می شوند. در این مقاله روشی ترکیبی با استفاده از رویه تطبیقی در کنار مفاهیم عمل متضاد برای افزایش سرعت همگرایی مطرح شده است. روش ها برای مسئله Grid world شبیه سازی شده است. روش های ارائه شده بهبود در میانگین درصد نرخ موفقیت، میانگین درصد حالت های بهینه، متوسط تعداد گام های عامل برای رسیدن به هدف و میانگین پاداش دریافتی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: رویه تطبیقی، سرعت همگرایی، عمل متضاد، هم زمانی و به روز رسانی، یادگیری Q
  • سمیرا حور علی، شهرام جمالی، فاطمه حورعلی صفحه 147
    یکی از راهکارهای اساسی برای ارتقای کارایی در محیط ابر، موازنه بار می باشد. انتخاب VM مناسب برای انجام هر کار، تابع پارامترهای مختلفی مانند میزان منابع مورد نیاز کار نظیر CPU، حافظه، حجم منابع در اختیارVM ها، هزینه و سررسیدVM ها می باشد. در این مقاله با در نظر گرفتن تک تک این معیارها و اهداف طراحی مانند توازن بار، کاهش نرخ ایجاد VM جدید و مهاجرت VM ها، مساله را در قالب پارامترهای موثر در کارایی مدل کرده و سپس مدل فوق را با استفاده از روش پرومته که یکی از پرکاربردترین روش های تصمیم گیری چندشاخصه است، حل می کنیم. در این روش انتخاب بهترین VM بر اساس ارزش اختصاص یافته به هر یک از معیارها صورت می گیرد که بر اساس منطق فازی تعیین می شود. جهت بررسی کارایی این روش، شبیه سازی های گسترده ای در محیط CloudSim صورت گرفته که نشان می دهد روش پیشنهادی نسبت به روش های موجود مانند FIFO، DLB و WRR از نقطه نظرات زمان پاسخ، نرخ موفقیت کارها، انحراف بار و نرخ مهاجرت VMها عملکرد بسیار بهتری دارد.
    کلیدواژگان: تکنیک فازی، روش پرومته، ماشین مجازی، محاسبات ابری، موازنه بار
  • بهشاد مهران، محمدرضا یزدچی، حسین پورقاسم صفحه 155
    بخش بندی تصویر به منظور تشخیص مرز های رگ امری ضروری جهت تشخیص دقیق بیماری انسداد عروق قلب به وسیله تصویر برداری اولتراسوند درون رگی (IVUS) است. در این مقاله یک روش جدید جهت بخش بندی تصاویر IVUS پیشنهاد شده است. ابتدا پیش پردازش هایی به منظور تبدیل تصاویر از مختصات دکارتی به مختصات قطبی، حذف کاتتر موجود در تصاویر و از بین بردن نویز اسپکل با فیلتر غیر خطی و غیر ایزوتروپیک انتشاری انجام شده است. سپس با استفاده از فیلتر گابور ویژگی های بافت تصاویر استخراج شده و با استفاده از مدل کانتور فعال برداری، به بخش بندی تصاویر و تعیین مرز عروق پرداخته شده است. با روش خوشه بندی فازی پلاک های کلسیم، مشخص و با استفاده از مدل کانتور فعال مرز دقیق پلاک های کلسیم استخراج شده است. این روش بر روی سی تصویر نمونه آزمایش شده و نتایج بخش بندی تصویر با نظر پزشک متخصص اعتبار سنجی شده است. اختلاف مساحت مرز داخلی رگ با نظر پزشک متخصص 236/0431/0 و اختلاف مساحت مرز خارجی رگ با نظر پزشک متخصص 723/0653/0 است. اختلاف مساحت پلاک های کلسیم استخراج شده با الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با تصاویر بافت شناسی 90/5 درصد حاصل شده است.
    کلیدواژگان: تشخیص پلاک، تصویربرداری اولتراسوند داخل عروقی، کانتور فعال، مرزبندی عروق
  • مصطفی تقی زاده فیروزجایی، مجتبی ولی نتاج، مجتبی منصوری صفحه 163
    کارایی شبکه های روی تراشه به طور گسترده ای به الگوریتم های مسیریابی به کار رفته در آنها وابسته است. در سالیان اخیر، الگوریتم های مسیریابی زیادی برای شبکه های روی تراشه دوبعدی و سه بعدی طراحی شده است. شبکه روی تراشه سه بعدی که برای افزایش کارایی شبکه روی تراشه دوبعدی معرفی گردیده، از ترکیب مفاهیم شبکه روی تراشه و مجتمع سازی سه بعدی به وجود آمده است. در این گونه مدارها عناصر نیمه هادی به روشی خاص به صورت پشته ای روی یکدیگر قرار می گیرند. به دلیل تاثیرات قابل توجهی که اشکال های لینک ها یا گره های شبکه روی تراشه بر عملکرد مدار می گذارند، الگوریتم های مسیریابی بایستی روش هایی را به کار گیرند تا از تاثیرات اشکال جلوگیری نمایند. این ویژگی خصوصا در شبکه روی تراشه سه بعدی که احتمال رخداد اشکال در لینک های عمودی آن قابل توجه است، اهمیت بیشتری دارد. در این مقاله، یک روش جدید برای مسیریابی در شبکه روی تراشه سه بعدی به نام FT-ZXY معرفی می شود که بدون استفاده از کانال های مجازی و در نتیجه با سربار سخت افزاری ناچیز، قابلیت تحمل اشکال های منفرد در لینک های افقی و اشکال های چندگانه در لینک های عمودی را دارد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم مسیریابی پیشنهادی از نظر پارامترهای ارزیابی مانند تاخیر، قابلیت اطمینان، سربار سخت افزاری و توان مصرفی، عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم های مطرح شده قبلی دارد.
    کلیدواژگان: شبکه روی تراشه، شبکه روی تراشه سه بعدی، الگوریتم مسیریابی، تحمل پذیری اشکال، قابلیت اطمینان
  • تقدیر و تشکر
    صفحه 170
|
  • H. Haeri, H. Sadoghi Yazdi Page 93
    Particle filter is an effective tool for the object tracking problem. However, obtaining an accurate model for the system state and the observations is an essential requirement. Therefore, one of the areas of interest for the researchers is estimating the observation function according to the learning data. The observation function can be considered linear or nonlinear. The existing methods for estimating the observation function are faced some problems such as: 1) dependency to the initial value of parameters in expectation-maximization based methods and 2) requiring a set of predefined models for the multiple models based methods. In this paper, a new unsupervised method based on the kernel adaptive filters is presented to overcome the above mentioned problems. To do so, least mean squares/ recursive least squares adaptive filters are used to estimate the nonlinear observation function. Here, given the known process function and a sequence of observations, the unknown observation function is estimated. Moreover, to accelerate the algorithm and reduce the computational costs, a sparsification method based on approximate linear dependency is used. The proposed method is evaluated in two applications: time series forecasting and tracking objects in video. Results demonstrate the superiority of the proposed method compared with the existing algorithms.
  • A. Pourmasoumi, H. Sadoghi Yazdi, H. Ghaemi, Z. Delkhasteh Page 105
    With development of web-based interactions such as social networks, personal blogs, surveys and user comments, sentiment analysis and opinion mining has become an important research domain in computer science. Up to now, many approaches have been proposed for analysis of sense using machine learning and natural language processing techniques. In this paper, we used the distribution of words in the collection of documents as new criteria for analyzing sentiment. In proposed approach, we model an optimal transform domain over words distribution with two goals: maximizing spectral energy of class at low frequencies and maximizing spectral energy of at high frequencies. Using optimal transform domain, we can map data from frequency domain into Fourier domain and easily distinguish optimism and pessimism patterns. For this purpose, we use samples’ profiles of class which have low-frequency components. Assuming the contrast of the spectrum of two classes and, maximizing the spectral energy of class will be satisfied. We have performed this approach for English and Persian documents.
  • A. Esmaeili, N. Mozayani, M. R. Jahed Motlagh Page 117
    Holonic structures are a hierarchical formation of holons that are developed and used for the purpose of restricting interaction domains, reducing uncertainty, or forming the high level goals of multi-agent systems, in such a way that the system benefits a high degree of flexibility and dynamism in response to environmental changes.
    Although the holonic multi-agent systems are extensively used in modeling and solving complex problems, most of its prerequisites, like forming the body holons and dynamically controlling its structure, use very simple application-specific models. This is due to the immaturity of the research literatures in this field. In this article, an endeavor is made to propose a goal-based approach for the formation of holonic structures, using the concepts in social science and organizational theory. The use of concepts like role, skill, and goal structures, makes the proposed method possible to be used in wide range of applications.
    In order to demonstrate the capabilities of the method and also the way it can be applied in real world problems, a test bed based on the application of wireless sensor networks in object tracking is designed and presented. In this application, the sensors, which are distributed in the environment as simple agents, using holonic structures, are responsible for the track of any alien objects that enter and move in the environment. According to the empirical results of the simulations, the proposed holonic approach has provided successful performance in terms of tracking quality and energy consumption of the sensors.
  • S. Abbasi, Daresari, J. Abouei Page 128
    Wireless senor networks (WSNs) are widely used for the monitoring purposes. One of the most challenges in designing these networks is minimizing the data transmission cost with accurate data recovery. Data aggregation using the theory of compressive sampling is an effective way to reduce the cost of communication in the sink node. The existing data aggregation methods based on compressive sampling require to a large number of nodes for each measurement sample leading to inefficient energy consumption in wireless sensor network. To solve this problem, we propose a new scheme by using sparse random measurement matrix. In this scheme, the formation of routing trees with low cost and fair distribution of load on the network significantly reduces energy consumption. Toward this goal, a new algorithm called “weighted compressive data gathering (WCDG)” is suggested in which by creating weighted routing trees and using the compressive sampling, the data belong to all of nodes of each path is aggregated and then, sent to the sink node. Considering the power control ability in sensor nodes, efficient paths are selected in this algorithm. Numerical results demonstrate the efficiency of the proposed algorithm with compared to the conventional data aggregation schemes in terms of energy consumption, load balancing, and network lifetime.
  • M. Pouyan, S. Golzari, A. Mousavi, A. Hatam Page 137
    Q-learning is a one of the most popular and frequently used model-free reinforcement learning method. Among the advantages of this method is independent in its prior knowledge and there is a proof for its convergence to the optimal policy. One of the main limitations of this method is its low convergence speed, especially when the dimension is high. Accelerating convergence of this method is a challenge. Q-learning can be accelerated the convergence by the notion of opposite action. Since two Q-values are updated simultaneously at each learning step. In this paper, adaptive policy and the notion of opposite action are used to speed up the learning process by integrated approach. The methods are simulated for the grid world problem. The results demonstrate a great advance in the learning in terms of success rate, the percent of optimal states, the number of steps to goal, and average reward.
  • S. Hourali, S. Jamali, F. Hourali Page 147
    One of the key strategies to improve the efficiency is load balancing. Choosing the appropriate VM to do any task, is function of various parameters such as the amount of required resources like CPU, memory, the size of VM resource, cost and maturity of VMs. In this paper, by considering each of these criteria and design objectives such as load balancing, reducing the rate of create new VM, and VM migration, we modeling the problem in terms of effective parameters in performance. Then, we solving this model by using the PROMETHEE method, which is one of the most widely used method for MADM problems. In this method, selecting the best VM occurs based on the value assigned to each of criteria which is calculated based on fuzzy logic. To evaluate the performance of this approach, the necessary simulations have been carried out on CloudSim simulator and shown that the proposed method has better performance compared to FIFO, DLB and WRR methods on average in terms of response time, rate of success tasks, load variation and rate of VM migration.
  • B. Mehran, M. Yazdchi, H. Pourghasem Page 155
    Segmentation is necessary to determine the boundaries of the vessel. Intravascular ultrasound imaging (IVUS) is used for the diagnosis of coronary artery diseases. In this study, a new method is proposed for segmentation of IVUS images. First preprocessing is done to convert images from Cartesian coordinates to polar coordinates, remove the catheter in images and speckle noise with Nonlinear Anisotropic Diffusion Filtering. Then, texture features of an image are extracted using Gabor filter, and the image segmentation and determining the vessels boundary will be discussed using active contour without edge for vector value model. Calcium plaques have been determined using phase clustering and the exact boundary of calcium plaques is extracted using active contour model. This method has been tested on thirty images, and the results of the image segmentation have been validated by an expert. The area diffusion between the internal border and the expert’s opinion is 0.4310.236, and the area diffusion between the external border and the expert’s opinion is 0.6530.723. Area diffusion of calcium plaque extracted by the proposed algorithm compared with virtual histology images has been achieved equal to 5.90 percent.
  • M. Taghizadeh Firoozjaee, M. Valinataj, M. Mansoori Page 163
    The performance of Networks-on-Chip is highly dependent to the incorporated routing algorithms. In recent years, many routing algorithms have been proposed for 2D and 3D Networks-on-Chip. In 3D integrated circuits, different devices are stacked through silicon via in which the vertical connections are vulnerable to manufacturing process variations. Therefore, because of the high impact of faulty links or nodes on the performance of a Network-on-Chip, utilizing a fault-tolerant routing algorithm is of great importance especially for 3D Networks-on-Chip in which the vertical links are more vulnerable. In this paper, a new fault-tolerant routing algorithm called FT-ZXY is proposed to be used in 3D Networks-on-Chip. This routing method is capable of tolerating multiple vertical faulty links in addition to single horizontal faulty links without using any virtual channels thus incurs a very low hardware overhead. Experimental results reveal that the proposed routing algorithm has more reliability compared to the previous designs while incurs less latency and requires lower area and power overheads.