فهرست مطالب

محاسبات نرم - سال چهاردهم شماره 1 (پیاپی 27، بهار و تابستان 1404)

نشریه محاسبات نرم
سال چهاردهم شماره 1 (پیاپی 27، بهار و تابستان 1404)

  • تاریخ انتشار: 1404/12/21
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حبیب ایزدخواه *، رشید بهزادی دوست صفحات 2-17

    امروزه شبکه های اجتماعی به عنوان یک ابزار مفید و پراستفاده شناخته می شوند. اگرچه جنبه های مثبت زیادی همانند تجارت الکترونیک، سرگرمی، افزایش آگاهی و ارتباط جهانی از طریق شبکه های اجتماعی وجود دارد، اما وجود شایعات جنبه منفی شبکه های اجتماعی است. با کمترین تلاش، یک شایعه می تواند به سرعت برای بسیاری از کاربران منتشر شود و منجر به پدیده های ناخوشایند اجتماعی شود. در کارهای قبلی، مدل هایی مبتنی بر یادگیری ماشین و یادگیری عمیق برای تشخیص خودکار شایعات ارائه شده است. در این مقاله، ما یک مدل چند شبکه عصبی پشته ای حلقوی را برای تشخیص شایعات در شبکه های اجتماعی ارائه می دهیم. از تمامی شبکه عصبی پیچشی پشته ای-شبکه عصبی حافظه طولانی کوتاه مدت دوجهته یک ماتریس پیچشی ایجاد می شود و سپس از پیچش ایجاد شده، حالت حلقوی ایجاد می شود. این مدل یادگیری عمیق فقط متن کاربران شبکه های اجتماعی را در نظر می گیرد و تشخیص می دهد آیا آن متن شایعه است یا خیر. ما مدل پیشنهادی را بر روی مجموعه داده های واقعی  PHEME  و Liar ارزیابی کرده ایم. مدل پیشنهادی نسبت به دوازده مدل یادگیری ماشین و یادگیری عمیق از لحاظ دقت بهتر عمل می کند.

    کلیدواژگان: پردازش زبان طبیعی، یادگیری عمیق، تشخیص شایعه، شبکه عصبی پشته ای، شبکه اجتماعی
  • سید مهدی وحیدی پور*، ریحانه کرمی صفحات 18-35

    پیش بینی پیوند یکی از موضوع های مهم در تجزیه و تحلیل شبکه های پیچیده است. پیش بینی پیوند می تواند توسط یک رده بند انجام شود؛ به طوری که بردار ویژگی یک جفت گره، ورودی آن باشد. خروجی رده بند نشان می دهد که آیا میان آن جفت گره پیوندی پیش بینی می شود یا خیر (رده یک یا رده صفر). برای استخراج بردار ویژگی یک جفت گره می توان از شبکه های عصبی گرافی (GNN) استفاده نمود که در این صورت روش حل مساله پیش بینی پیوند مبتنی بر شبکه عصبی گرافی خواهد بود. در این مقاله، یک روش حل مساله پیش بینی پیوند مبتنی بر شبکه عصبی گرافی به نام Graph Auto Encoder (GAE) به عنوان روش پایه در نظر گرفته شده است. یکی از مشکل های اساسی در این روش آن است که بردار ویژگی استخراج شده توسط شبکه عصبی گرافی به ازای جفت گره های متفاوت، می تواند یکسان باشد. برای رفع این مشکل، در این مقاله با استفاده از مفهوم زیرگراف روش پایه بهبود داده شده و چارچوب جدیدی با نام Sub-Graph Auto Encoder (SGAE) پیشنهاد شده است. چارچوب پیشنهادی بر اساس معیارهای مختلف ارزیابی و با روش پایه مقایسه شده است که نتایج نشان دهنده بهبود عملکرد آن است. به عنوان مثال روش SGAE به طور متوسط نسبت به روش پایه GAE در معیارهای دقت، F1-Score، متوسط صحت و مساحت زیر نمودار صحت-فراخوانی، بهبود 5.5، 5، 5.75 و 5.87 را ایجاد کرده است.

    کلیدواژگان: شبکه های پیچیده، شبکه عصبی گرافی، پیش بینی پیوند، رده بندی، زیرگراف، یادگیری بازنمایی گراف
  • مهران چه لابی * صفحات 36-53

    یک مدل ریاضی ساده از عملکرد کبد انسان، دستگاهی خطی متشکل از دو معادله دیفرانسیل مرتبه اول است. از آنجا که داده های آزمایشگاهی و مقادیر بالینی از روی اندازه گیری و سنجش ثبت می شوند، از ویژگی عدم قطعیت و نادقیقی برخوردارند. لحاظ نمودن عدم قطعیت داده ها، منجر به تولید نتایج با کیفیت بیشتر می شود. منطق فازی یک ابزار توانا جهت برخورد با عدم قطعیت است که امکان مشاهده اثرات عدم قطعیت داده ها، در فرآیند حل مساله را فراهم می کند. در این مقاله، به مطالعه نظری و یافتن جواب های مدل مذکور همراه با داده های فازی، می پردازیم. برای این منظور، از مفهوم مشتق هاکوهارای توسعه یافته مربوط به تابع های فازی مقدار، استفاده می کنیم. ابتدا به تحلیل فرآیند حل مساله در حالت کاملا فازی، می پردازیم و شرایط کافی وجود جواب یکتا را به دست می آوریم. سپس، مساله را در دو حالت خاص مجزا، مورد مطالعه قرار می دهیم: (1) حالتی که ضرایب اعداد حقیقی باشند و مقدار اولیه فازی باشد و (2) حالتی که ضرایب اعداد فازی مثلثی متقارن و هم پهنا باشند و مقدار اولیه، عددی حقیقی باشد. در هر دو حالت، فرمول های جواب را به دست می آوریم و در انتها، با ارائه دو مثال، به تشریح و بکارگیری عملی نتایج، می پردازیم.

    کلیدواژگان: اعداد فازی، توابع مقدار شده فازی، معادلات دیفرانسیل فازی، مشتق هاکوهارا، مشتق پذیری هاکوهارای توسعه یافته
  • زهرا صحرائی، مریم عرب عامری * صفحات 54-71

    در این مقاله یک روش ترکیبی برای حل معادله دیفرانسیل کلین گوردن کسری زمانی فازی ارائه می شود. روش مذکور، مبتنی بر ترکیب روش های تبدیل دیفرانسیل و تفاضلات متناهی است، به این ترتیب که با استفاده از تکنیک نیمه گسسته سازی، ابتدا شاخه پایینی معادله فازی کلین گوردن به یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی کسری تبدیل می شود، سپس با استفاده از روش تبدیل دیفرانسیل کسری، دستگاه معادلات دیفرانسیل حاصل حل می شود و جواب شاخه پایینی به دست می آید. در نهایت، با بکارگیری این روند برای شاخه بالایی معادله، جواب تقریبی شاخه بالایی و به دنبال آن، جواب تقریبی معادله کلین گوردن کسری فازی به دست می آید. همگرایی روش مورد بررسی قرار می گیرد و با ارائه مثال های عددی، نشان داده می شود که این ایده، برای حل معادله فازی کسری از کارایی و دقت قابل قبولی برخوردار است. همچنین زمان اجرای محاسبات نشان می دهد، هزینه محاسباتی آن پایین است.

    کلیدواژگان: معادله کلین-گوردن کسری فازی، روش تبدیل دیفرانسیل کسری، روش تفاضلات متناهی، همگرایی
  • فائزه کلهری، سید محمد حسینی * صفحات 72-87

    با توجه به فعالیت های روزافزون اشخاص حقیقی و حقوقی در بازار سرمایه و تبدیل شدن این بازار به یکی از مهم ترین اهرم های اقتصادی هر کشور، هرچه دانش در رابطه با انتخاب سهم و سهام داری بیشتر باشد، بی شک سودآوری بیشتری به دنبال خواهد داشت. در پژوهش حاضر نظر به اهمیت قیمت سهام، خوشه بندی آن با استفاده از الگوریتم کوچک ترین درخت پوشا پیشنهاد شده است. داده های مورد استفاده پژوهش، قیمت بسته شدن روزانه سهام شرکت های پذیرفته شده در بورس اوراق بهادار تهران در بازه زمانی 1/7/1398 تا 20/8/1399 است. در این پژوهش در مرحله اول، تعدادی زیرخوشه شامل شرکت های مشابه از نظر رفتار قیمتی، تشکیل می شود پس از آن بر اساس برخی معیارهای تشابه، زیرخوشه ها ادغام و نتیجه مطلوب یعنی داشتن خوشه هایی شامل اعضایی با بیشترین مشابهت حاصل می شود. از جمله مزایای روش پیشنهادی این است که در این روش معیارهای تشابه به صورت موضعی محاسبه می شود و بنابراین محاسبات آن نسبت به سایر روش ها کمتر خواهد بود. نتایج این پژوهش نشان می دهد که فرآیند خوشه بندی مجموعه های حجیم به راحتی و با دقتی مطلوب قابل انجام و استفاده است.

    کلیدواژگان: خوشه بندی، درخت پوشا، قیمت سهام، نزدیک ترین همسایه، الگوریتم کراسکال
  • علی ریاحی، عبدالرضا سوادی*، محمود نقیب زاده صفحات 88-107

    پیش بینی کارآیی پردازنده های گرافیکی یک چالش برای برنامه نویسان کودا است و در تنظیم برنامه ها کاربرد وسیعی دارد چراکه سربارهای برنامه های کودا ممکن است باعث شوند که اجرای برنامه ها روی پردازنده گرافیکی مقرون به صرفه نباشند. پیش بینی کارآیی به برنامه نویس کمک می کند تا تنظیم برنامه ها را آگاهانه تر انجام دهند و به جای آزمون و خطا، نقطه بهینه تنظیم را دقیق تر پیدا کند. وجود یک مدل که بتواند کارآیی را پیش بینی کند، می تواند به برنامه نویسان در تنظیم دستی و به توسعه دهندگان کامپایلرهای مبدا به مبدا در تنظیم خودکار برنامه های کودا کمک کند. در این مقاله، ما یک مدل کارآیی برای پیش بینی زمان اجرای یک کرنل کودا ارائه کرده ایم. در این مدل، ابتدا با استفاده از پروفایلینگ و با استفاده از تحلیل ایستای کدهای کودا و PTX، دو مجموعه داده برای زمان اجرای کرنل های محاسبه گرا و حافظه گرا ایجاد شده است. سپس با استفاده از روش های شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان، و ماشین یادگیری افراطی، زمان اجرای کرنل کودا پیش بینی شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که روش ماشین یادگیری افراطی می تواند زمان اجرای یک کرنل محاسبه گرا را با حداکثر خطای 3.42 درصد و زمان اجرای یک کرنل حافظه گرا را با حداکثر خطای 9.84 درصد پیش بینی کند. برای اعتبارسنجی بهتر نتایج از روش اعتبارسنجی متقاطع استفاده شده است. همچنین با استفاده از روش های انتخاب ویژگی، میزان تاثیر هر یک از ویژگی های ورودی روی زمان اجرای کرنل مشخص شده است.

    کلیدواژگان: پردازنده ی گرافیکی، کودا، مدل کارآیی، پیش بینی زمان اجرا، یادگیری ماشین، انتخاب ویژگی
  • رویا وزیری دوقزلو، حمیدرضا تبریزی دوز *، مصطفی شمسی صفحات 108-121

    در این مقاله، یک روش عناصر متناهی برای تقریب جواب مسائل کنترل بهینه شامل معادلات پخش زمان-کسری مرتبه توزیع شده، معرفی می کنیم. دینامیک این مسائل شامل مشتقات زمان-کسری از مرتبه توزیع شده می باشد که تعمیمی از مشتقات کسری هستند. علیرغم اهمیت این مسائل، تحقیقات کمی در مورد حل آنها در منابع وجود دارد. روش های عددی برای حل مسائل کنترل بهینه به دو دسته کلی روش های غیرمستقیم و روش های مستقیم تقسیم می شوند. در روش های غیرمستقیم با استفاده از اصل پونتریاگین، شرایط لازم برای بهینگی به دست آمده و به صورت یک مساله مقدار مرزی دو نقطه ای غیرخطی بازنویسی می شود. از طرف دیگر، در روش های مستقیم با گسسته سازی متغیرهای کنترل و وضعیت، مساله مورد نظر به یک مساله برنامه ریزی غیرخطی تقلیل می یابد. به دلیل مشکلات مربوط به حل دستگاه معادلات حاصل از شرایط لازم برای بهینگی در مسائل کنترل بهینه شامل معادلات پخش زمان-کسری مرتبه توزیع شده، در این مقاله از دیدگاه روش های مستقیم برای تقریب جواب این مسائل استفاده می کنیم. به منظور تقریب مشتقات زمان-کسری مرتبه توزیع شده، رو ش های تقریبی گرانوالد-لتنیکف و L1 را مورد استفاده قرار داده و دو فرمول تقریبی برای مشتق به دست می آوریم. همچنین برای گسسته سازی مکانی از روش عناصر متناهی تکه ای خطی استفاده می کنیم. به این ترتیب، مساله اصلی را به یک مساله بهینه سازی درجه دو محدب تبدیل می کنیم که می تواند توسط الگوریتم های بهینه سازی موجود به طور کارا حل شود. برای اثبات کارایی و دقت روش ارئه شده، دو مثال عددی در نظر می گیریم.

    کلیدواژگان: مسائل کنترل بهینه شامل معادلات پخش زمان‐کسری مرتبه توزیع شده، روش های مستقیم، گرانوالد‐لتنیکف، عناصر متناهی، فرمول های تقریب برای مشتق
  • هانیه صالحی، مرجان کائدی *، محمد ستاری صفحات 122-133

    چگونگی تعاملات هر کاربر در شبکه اجتماعی، می تواند شخصیت او را منعکس کند. بنابراین، با تحلیل داده های تعاملات کاربران در شبکه اجتماعی می توان ویژگی های شخصیتی آنها را تخمین زد و از این شخصیت تخمینی برای اهداف مختلف از جمله پایش سلامت روان کاربران، شخصی سازی ارائه محتواها و خدمات به کاربر، فعالیت های بازاریابی و تبلیغات استفاده کرد. در این پژوهش، بر ویژگی شخصیتی اعتماد به نفس تمرکز شده است و مدل هایی برای تخمین اعتماد به نفس کاربران ایرانی شبکه اجتماعی اینستاگرام ارائه می گردد. برای این منظور، ابتدا جمعیتی از کاربران شبکه اینستاگرام در نظر گرفته شدند. این کاربران پرسشنامه روزنبرگ را تکمیل کردند تا اعتماد به نفس آنها سنجیده شود. سپس ویژگی های مختلفی نظیر تعداد دنبال کنندگان و دنبال شوندگان کاربران، مشخصات تصویر پروفایل آنها و غیره نیز از حساب کاربری این افراد استخراج شد و در کنار میزان اعتماد به نفس آنها قرار گرفت. با اعمال الگوریتم های یادگیری ماشین بر روی این داده ها، مدل هایی برای تخمین اعتماد به نفس کاربران به دست آمد و مورد ارزیابی قرار گرفت. نشان داده شد که روش پیشنهادی می تواند با دریافت اطلاعات حساب کاربری کاربران اینستاگرام، با صحت0.81 و دقت 0.77، اعتماد به نفس کاربران را تخمین بزند. همچنین نتایج نشان داد که در صورتی که اعتماد به نفس کاربران خانم و آقا به صورت جداگانه مدل سازی گردد، مدل های دقیق تری به دست خواهد آمد.

    کلیدواژگان: شبکه های اجتماعی آنلاین، شخصیت کاربر، اعتماد به نفس، یادگیری ماشین، حساب کاربری
  • مصطفی آغبلاغی تبریزی، آرین شهبازیان، کیمیا شاه بختی، کوشیار زمانی، نوید کنعانی، سید امیر اصغری*، محمدرضا بینش مروستی صفحات 134-153

    امروزه تحمل پذیری اشکال در سیستم های مختلف امری ضروری است. استفاده از روش های ایجاد نقطه وارسی و نقاط امن برای بازگشت به هنگام خرابی باعث افزایش قابلیت اطمینان سیستم ها می شود. چالش اصلی در استفاده از روش های نقطه وارسی سربار آنها است. این سربار بر اثر اجرای فرآیند ایجاد نقطه وارسی است و باعث کاهش عملکرد کلی سیستم ها می شود. روش های بسیاری تاکنون به حل این مشکل پرداخته اند. این روش ها تلاش می کنند تا سربار ناشی از نقطه وارسی کاهش یابد و در نتیجه سیستم به حداکثر کارایی برسد. در این مقاله به مطالعه و مرور روش های گوناگون پیرامون کاهش سربار نقطه وارسی پرداخته شده است. این روش ها در گروه های مختلفی دسته بندی شده اند. دسته بندی ها بر اساس نوع پیاده سازی نقطه وارسی و سطوح مختلف سیستم ها مشخص گردیده اند. این دسته بندی ها شامل: نقطه های وارسی هماهنگ شده، نقطه وارسی در سطح سیستم، نقطه وارسی در سطح برنامه و نقطه وارسی در سیستم های محاسباتی توزیع شده است. در پایان با نمایش کلی دسته بندی های گفته شده در یک جدول جامع برای هر دسته بندی نتیجه گیری می شود.

    کلیدواژگان: نقطه وارسی، کاهش سربار نقطه وارسی، نقطه وارسی هماهنگ شده، نقطه وارسی در سطح سیستم، نقطه وارسی در سطح برنامه، نقطه وارسی در سیستم های محاسباتی توزیع شده
  • کیا جهان بین، محمدعلی زارع چاهوکی * صفحات 154-183

    تحلیل احساسات جنبه محور توئیت ها با شبکه های عصبی عمیق بسیار مورد توجه است. با این حال، این شبکه ها برای کارایی مطلوب نیازمند دادگان غنی می باشند. بنابراین، در این مطالعه از یادگیری انتقالی عمیق شات صفر و دادگان میان دامنه ای برای افزایش غنای منابع آموزشی در دامنه هدف استفاده شده است. در این پژوهش، ابتدا توئیت های تاثیرگذاران رمزارزها جمع آوری شده و سپس، از ترکیب شبکه عصبی عمیق، لایه توجه و شبکه پیش آموزش دیده دستیلبرت برای تحلیل احساسات جنبه محور استفاده شده است. نقشه حرارتی لایه توجه نشان می دهد استفاده از این لایه بعد از مدل های عمیق توانسته به برجسته سازی کلمات جنبه کمک کند. در یادگیری انتقالی شات صفر، مدل هیچ نمونه ای از داده های هدف دارای برچسب را در اختیار ندارد و آموزش با دادگان میان دامنه ای انجام می شود. علاوه بر این، استفاده از دادگان میان دامنه ای و انتخاب بهینه آنها با از ضریب شباهت پیرسون در شرایط کمبود داده غنی سبب کاهش انتقال منفی شده و همچنین حساسیت مدل را به محتوی زمینه متن کمک می کند. همچنین، برای حل مشکل دادگان نامتوازن از رویکرد نمونه برداری بیش از حد اقلیت مصنوعی استفاده شده است. یافته های تجربی نشان می دهد، مدل در مقایسه با پژوهش های پیشین، به صورت میانگین دقت و F1 را بر روی مجموعه داده آزمون SemEval در حدود 2 درصد افزایش داده و میانگین نرخ ROC-AUC به 86.35  درصد رسیده است. همچنین، در این پژوهش از نرخ یادگیری وفق پذیر استفاده شده که سبب همگرایی سریع تر مدل می شود. انتخاب ابرپارامترهای شبکه نیز با روش گریدی صورت گرفته که موجب وفق پذیری بیشتر مدل با دامنه هدف شده است.

    کلیدواژگان: تحلیل احساسات جنبه محور رمزارز، یادگیری عمیق شات صفر، شبکه های عصبی عمیق پیش آموزش دیده، لایه توجه، روش گریدی، نرخ یادگیری وفق پذیر
  • علی حمدی پور، عبدالعلی بصیری *، مصطفی زارع صفحات 184-203

    حل دستگاه معادلات غیرخطی یکی از سخت ترین مسائل در محاسبات عددی است. روش های عددی سنتی مانند روش های نیوتن و انواع آن نیاز به حدس اولیه خوب برای حل دستگاه معادلات غیرخطی دارند. حدس اولیه نامناسب می تواند تاثیر سوء در عملکرد و همگرایی این روش ها داشته باشد. در عمل، دست یابی به این حدس اولیه دشوار و از نظر زمانی پرهزینه خواهد بود. با هدف غلبه بر این مشکل، در این مقاله بهره گیری از الگوریتم فراابتکاری بهبود یافته (IARO) برای حل عددی دستگاه معادلات غیرخطی پیشنهاد شده است. از آنجا که حل دستگاه معادلات غیرخطی را می توان به حل یک مساله بهینه سازی تقلیل داد، الگوریتم فراابتکاری توانایی خوبی در پیدا کردن جواب آن خواهد داشت. الگوریتم فراابتکاری ARO از رفتار خرگوش ها در هنگام تغذیه الگو گرفته است و می تواند مسائل بهینه سازی پیچیده را در زمان مناسب حل کند. در روش پیشنهاد شده، الگوریتم ARO به کمک جدول حافظه بهبود یافته تا عملکرد مناسبی برای حل دستگاه معادلات غیرخطی داشته باشد. برای سنجش عملکرد روش پیشنهاد شده، جواب چندین دستگاه معادلات غیرخطی پیچیده توسط آن محاسبه شده که نتایج آن عملکرد خوب روش پیشنهادی را نمایش می دهد.

    کلیدواژگان: دستگاه معادلات غیرخطی، آنالیز عددی، الگوریتم های فراابتکاری، الگوریتم ARO، بهینه سازی
  • سکینه اسدی امیری*، هانا یوسف پور، سعیده محمدپور صفحات 204-216

    دیابت یکی از عوامل مهم مرگ و میر در سراسر جهان است و تاثیرات آن بر بیماری های کلیوی و قلبی و از دست دادن بینایی قابل توجه است. پیش بینی دیابت یک حوزه تحقیقاتی مهم است که می تواند به بهبود درمان بیماری کمک کند. در این مقاله، روش جدیدی برای تشخیص بیماری دیابت پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی روی مجموعه داده دیابت اعمال شده است، ابتدا در مرحله پیش پردازش، شناسایی داده های پرت و حذف آنها، جایگزین نمودن مقادیر گمشده و نرمال سازی داده ها انجام می شود. پس از پیش پردازش داده ها با استفاده از الگوریتم لاسو، ویژگی های مهم انتخاب می شوند. سپس با استفاده از سه طبقه بند K-نزدیکترین همسایه، تقویت گرادیان شدید و کت بوست، نمونه ها به دو کلاس بیماران دیابتی و سالم طبقه بندی می شوند. در پایان برای بهبود روش پیشنهادی از الگوریتم رای گیری نرم برای ادغام سه طبقه بند استفاده شده است. مدل پیشنهادی در این پژوهش با استفاده از معیارهای ارزیابی دقت، صحت و پوشش مورد ارزیابی قرار گرفت. این مدل به دقت 94.4%، صحت 96.5% و پوشش 92.7% دست یافت. نتایج حاکی از آن هستند که مدل پیشنهادی با افزایش دقت در تشخیص بیماری دیابت نسبت به سایر، عملکرد بهتری داشته است. بنابراین، با استفاده از این مدل، می توان افرادی که در معرض خطر ابتلا به دیابت هستند را با دقت بیشتری شناسایی کرد و اقدامات پیشگیرانه ای را برای کنترل بیماری دیابت انجام داد.

    کلیدواژگان: یادگیری ماشین، انتخاب ویژگی، داده کاوی، دیابت، پیش بینی
|
  • Habib Izadkhah*, Rashid Behzadidoost Pages 2-17

    Nowadays social networks have emerged as a popular platform for communication, entertainment, news and event updates, and more. While social networks offer several benefits such as e-commerce and easy communication, the presence of rumors is a significant drawback. Rumors can spread quickly to many users with minimal effort and lead to unpleasant social phenomena. In previous works, researchers have proposed machine learning and deep learning approaches for automatic rumor detection. This paper proposes a circular multi-layered CNN-BILSTM model for rumor detection in social networks. The model transforms the multi CNN-BILSTMs into a convolutional matrix and then applies a circular state to the matrix. The model only uses the text of social network users and classifies it as rumor or non-rumor. We tested the model on the real public dataset of PHEME and Liar. The model outperforms twelve state-of-the-art models in terms of accuracy.

    Keywords: Natural Language Processing, Deep Learning, Rumor Detection, Neural Network, Social Network
  • Seyed Mehdi Vahidipour*, Reyhane Karami Pages 18-35

    Link prediction is one of the important topics in network analysis. Link prediction can be done by a classifier such that the feature vector of a pair of nodes is its input. The output of the classifier indicates whether a link is predicted between that pair of nodes (class one or class zero). To extract the feature vector of a pair of nodes, neural networks (GNN) can be used, in which case the method of solving the link prediction problem will be based on GNN. In this paper, a GNN-based link prediction problem solving method called GAE is considered as the basic method. One of the basic problems in this method is that the feature vector extracted by GNN can be the same for different pairs of nodes. To solve this problem, in this paper, using the concept of subgraph, the basic method is improved and a new framework called SGAE is proposed. The proposed framework has been compared with the basic methods based on different evaluation criteria, which shows its improved performance. For example, the SGAE method has improved 5.5, 5, 5.75 and 5.87 compared to the basic GAE method in terms of accuracy, F1-Score, average precision and area under the precision-recall curve.

    Keywords: Complex Networks, Graph Neural Networks, Link Prediction, Classification, Subgraph, Graph Representation Learning
  • Mehran Chehlabi * Pages 36-53

    A simple mathematical model of human liver function is a linear system of differential equationsconsisting of two unknown functions and their first order derivative.Since laboratory data and clinicalvalues are recorded by measurement and evaluation, they have the characteristic of uncertainty andinaccuracy. This paper deals with the analysis and solving of the model with fuzzy data. At first, theproblem is investigated in fully fuzzy case from the point of view of generalized Hukuhara differentiability,and sufficient conditions for the existence of a unique solution are found. Next, the simplerforms of the problem are studied in two separate cases of the fuzziness of parameters, and in eachcase, the solution formulas are obtained, in details. In the end, two numerical examples are solved todescribe and apply the results in practice.

    Keywords: Fuzzy Numbers, Fuzzy Valued Functions, Fuzzy Differential Equations, Hukuhara Derivative, Generalized Hukuhara Differentiability
  • Zahra Sahraye, Maryam Arabameri * Pages 54-71

    In this paper, a hybrid method is presented to solve the fuzzy time-fractional Klein-Gordan equation. This method is a combination of finite difference and fractional differential transform methods. In this way, using the semi-discretization technique, the lower branch of the fuzzy Klein-Gordan equation is converted to a system of ordinary differential equations. Then, the obtained system of differential equations is solved by the fractional differential transform method, and the solution of the lower branch is obtained. Finally, by using the same procedure for the upper branch, the approximate solution of the upper branch, and the approximate solution of the fuzzy fractional Klein-Gordan equation is obtained. The convergence is examined, also, the efficiency and accuracy of this method are approved by solving some examples using the proposed method. Also, the CPU time shows the computational cost of this algorithm is low.

    Keywords: Fuzzy Fractional Klein-Gordan Equation, Fractional Differential Transform Method, Finite Difference Method, Approximate Solution, Convergence
  • Faezeh Kalhori, Sayyed Mohammad Hoseini * Pages 72-87

    Due to the increasing activities of individuals and legal entities in the capital market and the transformation of this market into one of the most important economic drivers of any country, it is concluded that more knowledge regarding the selection of shares will undoubtedly lead to higher profitability. In this paper, clustering of stock price time series using the smallest spanning tree algorithm is suggested. The daily closing prices of the shares of the companies listed on the Tehran Stock Exchange from 09/23/2019 to 11/10/2020 are used as the dataset. In the first stage, we form some sub-clusters that include similar companies in terms of price behavior. Then, based on a similarity criterion, sub-clusters are merged until the desired clusters, which contain members with the most similarity, are achieved. The main advantage of the proposed method is that the similarity measures are calculated locally, resulting in lower computational costs compared to other methods. The results indicate that the method can easily perform the clustering process, especially for large datasets, with favorable accuracy.

    Keywords: Clustering, Spanning Tree, Stock Price, Nearest Neighbor, Kruskal Algorithm
  • Ali Riahi, Abdorreza Savadi*, Mahmoud Naghibzadeh Pages 88-107

    Performance predicting of GPUs is a challenge for CUDA programmers and has a wide application in the tuning of these programs. This is because the overheads of CUDA programs may make running programs on a GPU uneconomical. Performance prediction helps the programmer to tune the programs more consciously and find the optimal point of the tuning more accurately instead of trial and error. Having a model that can predict performance can help programmers in manual tuning and source-to-source compiler developers in auto-tuning CUDA programs. In this paper, we presented a performance model for predicting the execution time of a CUDA kernel. In this model, first by using profiling and by using the static analysis of CUDA and PTX codes, two datasets have been created for the execution time of computation-bound and memory-bound kernels. Then, using the methods of the artificial neural network, support vector machine, and extreme learning machine, the execution time of the CUDA kernel is predicted. The experimental results show that the extreme learning machine method can predict the execution time of a computation-bound kernel with a maximum error of 3.42% and the execution time of a memory- bound kernel with a maximum error of 9.84%. The cross-validation method was used to validate the results. Also, by using feature selection methods, the impact of each input feature on kernel execution time has been determined.

    Keywords: GPU, CUDA, Performance Model, Execution Time Prediction, Machine Learning, Feature Selection
  • Roya Vaziri Doghezlou, Hamidreza Tabrizidouz *, Mostafa Shamsi Pages 108-121

    In this paper, we present a finite element method to approximate the solution of optimal control problems involving distributed-order time-fractional diffusion equations. The dynamics of these problems involve distributed-order time-fractional derivatives, which are a generalization of fractional derivatives. Despite the importance of these problems, there exist few researches on their solving in the literatures. Numerical methods for solving optimal control problems are classified into two main categories, namely, indirect methods and direct methods. In the indirect methods, by using Pontryagin principle, the necessary conditions for optimality are derived and formulated as a nonlinear two-point boundary value problem. On the other hand, in the direct methods, by discretizing the control and state variables, the considered problem is reduced to a nonlinear programming problem. Due to the difficulties related to solving the system of equations resulting from the necessary conditions for optimality in optimal control problems involving distributed-order time-fractional diffusion equations, in this paper we use the approach of direct methods to approximate the solution of these problems. To approximate the distributed-order time-fractional derivatives, we employ the Grunwald-Letnikov and L1 approximation methods and derive two approximation formulas for derivative. Also for spatial discretization, we utilize the piecewise linear finite element method. Therefore, we transform the original problem into a convex quadratic optimization problem, which can be efficiently solved using existing optimization algorithms. We consider two numerical examples to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed method.

    Keywords: Optimaⅼ ⅽOntroⅼ Probⅼems Invoⅼving ⅾIstributeⅾ−Orⅾer Time−Fraⅽtionaⅼ ⅾIffusion Equations, ⅮIreⅽt Methoⅾs, Grünwaⅼⅾ−ⅬEtnikov, Finite Eⅼement, Approximation Formuⅼas For ⅾErivative
  • Hanieh Salehi, Marjan Kaedi*, Mohammad Sattari Pages 122-133

    The users’ interactions in social networks can reflect their personality traits. Therefore, by analyzing the data of users' interactions, their personality traits can be estimated. Then, the estimated personality traits can be used for various purposes, including monitoring the mental health of users, personalizing content and services to the users, marketing, and advertising activities. In this study, the focus is on the self-esteem personality trait, and models are presented to estimate the self-esteem of Iranian users of the Instagram social network. For this purpose, first, a population of Instagram users was considered. These users completed the Rosenberg questionnaire and their self-esteem was measured. Then, various features (e.g., the number of followers and followers of users, and their profile image specifications) were also extracted from the account of these users to be used together with their self-esteem level. By applying machine learning algorithms to these data, models were extracted to estimate users' confidence. The evaluation shows that the proposed method can estimate users' self-esteem based on the information of users’ Instagram accounts with the accuracy of 0.81 and the precision of 0.77. Also, the results showed that if the self-esteem of males and females is modeled separately, more accurate models will be obtained.

    Keywords: Online Social Networks, User’S Personality, Self-Esteem, Machine Learning, User Account
  • Mostafa Aghbolaghi Tabrizi, Arian Shahbazian, Kimiya Shahbakhti, Kooshyar Zamani, Navid Kanaani, Seyyed Amir Asghari*, Mohammadreza Binesh Marvasti Pages 134-153

    Nowadays, fault tolerance in different systems is a very essential factor. Using checkpointing methods and safe spots for recovery after faults occur can increase the reliability and dependability of systems. The main issue with using checkpointing methods is their overhead. This overhead made as a result of checkpointing execution and it has negative impact on system performance. Therefore, numerous approaches and methods have been introduced to address this problem. These approaches and methods aim to reduce the overhead in order to increase system performance. this paper, thoroughly studied and reviewed various checkpointing methods. These methods organized into distinct groups. Then, determine These groups based on the type of checkpointing execution and the different systems levels. Those are such as: coordinated checkpointing, system-level checkpointing, application-level checkpointing, and distributed system checkpointing. Finally, this paper provides a detailed summary in a Comprehensive graph and conclusion for each of these groups.

    Keywords: Checkpoint, Checkpoint Overhead Reduction, Coordinated Checkpoint, System-Level Checkpoint, Application-Level Checkpoint, Checkpoint In Distributed Computing Systems
  • Kia Jahanbin, Mohammadali Zare Chahooki * Pages 154-183

    Aspect-based sentiment analysis (ABSA) of tweets using deep neural networks has garnered significant attention. However, these networks generally perform best with access to extensive, high-quality data. This research leverages zero-shot deep transfer learning and cross-domain data to enrich the educational resources available within the target domain. The study began by gathering tweets from cryptocurrency influencers, followed by employing a combination of a deep neural network, an attention mechanism, and the pre-trained DistillBERT model for aspect-based sentiment analysis. The attention layer's heat map indicates that integrating this layer with deep models enhances the identification of aspect-specific words. In zero-shot transfer learning, the model operates without labelled target data samples, relying exclusively on cross-domain data for training. Additionally, using cross-domain data with optimal selection based on Pearson's similarity coefficient helps minimize negative transfer under low-data conditions, improving the model's sensitivity to textual context. To address data imbalance, the Synthetic Minority Over-Sampling Technique (SMOTE) was applied. Experimental results indicate a 2% improvement in average accuracy and F1 score on the SemEval benchmark dataset, with the ROC-AUC reaching 86.35% relative to previous studies. Furthermore, we employed an adaptive learning rate to expedite model convergence and used Grid Search to optimize the network's hyperparameters, enhancing its adaptability to the target domain.

    Keywords: Cryptocurrency Aspect-Briented Sentiment Analysis, Zero-Shot Transfer Learning, Pre-Trained Deep Neural Networks, Attention Layer, Grid Search, Adaptive Learning Rate
  • Ali Hamdipour, Abdolali Basiri*, Mostafa Zaare Pages 184-203

    In the field of numerical analysis, one of the most difficult problems to solve is nonlinear equations. Traditional numerical techniques like Newton's methods and their variations typically demand a well-informed initial guess to successfully solve these nonlinear systems. An improper initial guess can significantly hinder the performance and convergence of these methods, making it difficult and time-consuming to achieve the desired results in practice. To overcome these issues, this paper presents a novel approach that employed the Improved ARO (IARO) meta-heuristic algorithm for solving nonlinear equation systems numerically. Given that solving nonlinear equation systems can be transformed into an optimization problem, meta-heuristic algorithms exhibit strong potential for finding solutions efficiently. The ARO meta-heuristic algorithm, inspired by the feeding behavior of rabbits, has demonstrated its ability to solve intricate optimization problems within acceptable time. In the proposed method, the ARO algorithm is improved with adding a memory table to have a suitable performance for solving nonlinear equation systems. To assess the effectiveness of the proposed method, it is applied to solve several complex nonlinear equations. The results clearly demonstrate the robust performance of the approach.

    Keywords: Nonlinear Equations Systems, Numerical Analysis, Meta-Heuristic Algorithms, ARO Algorithm, Optimization
  • Sekine Asadi Amiri*, Hannah Yousefpour, Saeide Mohammadpour Pages 204-216

    Diabetes is one of the most significant factors leading to death, which can significantly result in kidney diseases, heart diseases, and sight loss. The application of data mining could be helpful for the diagnosis and treatment of this disease. Predicting diabetes is an important area of research that can help improve the treatment process. It is necessary to prevent, monitor, and raise awareness about this disease. In this article, a new method to diagnose diabetes is proposed. The proposed method includes a pre-processing stage in which outlier data is removed. Eventually, by using the K-Nearest Neighbor classifier, Extreme Gradient Boosting and CatBoost, samples have been classified into two classes: diabetic and non-diabetic. In the end, to improve the proposed method, a soft voting algorithm has been used to merge the three classifiers. The proposed method has been applied to the Pima diabetes dataset, which includes information on age, gender, blood pressure, glucose, and other factors related to diabetes. The proposed method in this research was evaluated using evaluation metrics such as accuracy, precision, and recall. This model achieved 94.4. % accuracy, 96.5% precision, and 92.7% recall. The results indicate that the proposed model has performed better than other references by increasing the accuracy in diagnosing diabetes. Therefore, by using this model, it will be possible to identify potential diabetic patients more accurately and ultimately prevent them from becoming diabetic.

    Keywords: Machine Learning, Feature Selection, Data Mining, Diabetes, Prediction