γράφοι δεδομένων

Ανάλυση εικόνων μικροσκοπίας σάρωσης ηλεκτρονικής δέσμης για την ανίχνευση ακμών νανοδομών και χαρακτηρισμό των διαστάσεων και της τραχύτητάς της

Οι διαστάσεις και γενικότερα οι γεωμετρικές ιδιότητες των νανοδομών που χρησιμοποιούνται σε διάφορες περιοχές της νανοτεχνολογίας επηρεάζουν σημαντικά τη φυσικοχημική συμπεριφορά τους. Κατά συνέπεια η ακριβής μέτρηση τους είναι απαραίτητη για τον έλεγχο των ιδιοτήτων των νανοδομών και την επίτευξη της επιθυμητής συμπεριφοράς τους. Μία από τις πιό συνήθεις μεθόδους εικονισμού των νανοδομών σε μια επιφάνεια είναι οι εικόνες κάτοψης μικροσκοπίου σάρωσης ηλεκτρονικής δέσμης (Scanning Electron Microscope, SEM) στις οποίες τα όρια των δομών απεικονίζονται με ακμές αυξημένης φωτεινότητας.
Η μετάβαση από τον εικονισμό στη μετρολογία των διαστάσεων και της γεωμετρίας των νανοδομών απαιτεί την ακριβή ανίχνευση των ακμών και τον χαρακτηρισμό της γεωμετρίας τους. Αυτός ακριβώς είναι ο σκοπός αυτής της διπλωματικής: η εφαρμογή μεθόδων ανίχνευσης και εντοπισμού ακμών σε εικόνες νανοδομών και ο χαρακτηρισμός της τραχύτητάς τους. Οι νανοδομές που θα μελετηθούν θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή στοιχείων νανοτρανζίστορ σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Οι προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπισθούν είναι ο αυξημένος θόρυβος των εικόνων που προέρχεται από την ευασθησία των νανοδομών στην ηλεκτρνική δέσμη του μικροσκοπίου και η υψηλή ακρίβεια που απαιτείται στον χαρακτηρισμό των διαστάσεων και της τραχύτητας των νανοδομών δεδομένης της ευαίσθητης εξάρτησης από αυτές της λειτουργίας και απόδοσης των τρανζίστορ.

Επιλογή κατάλληλης μετρολογίας νανοδομημένων επιφανειών με χρήση μεθόδων μηχανικής μάθησης

Μία από τις βασικές ιδιαιτερότητες της μίκρο και νανοτεχνολογίας είναι ο εξαιρετικά κρίσιμος ρόλος της επιφανειακής μορφολογίας των νανοδομών στη λειτουργία και απόδοση των διατάξεων που τις περιέχουν. Αυτό έχει οδηγήσει σε αυξημένο ενδιαφέρον για τη μέτρηση και το χαρακτηρισμό της μορφολογίας και ταχύτητας των επιφανειών. Στη βιβλιογραφία έχουν προταθεί δεκάδες σχετικές παράμετροι και μετρικές, χωρίς ωστόσο να είναι εύκολο για τον χρήστη μιάς συγκεκριμένης επιφάνειας να αποφασίσει ποιά/ές από αυτές τις παραμέτρους είναι η/οι πιό κρίσιμη/ες στη συγκεκριμένη εφαρμογή που επιδιώκει.
Σκοπός της διπλωματικής αυτής είναι να χρησιμοποιήσει μεθόδους της μηχανικής μάθησης που θα διευκολύνουν την επιλογή της πιό κατάλληλης παραμέτρου για τη μετρολογία επιφανειών λαμβάνοντας υπόψη τη συγκεκριμένη εφαρμογή τους. Αυτή μπορεί να είναι είτε επιφάνειες σμυριδόχαρτων που χρησιμοποιούνται στη λείανση άλλων επιφανειών είτε επιφάνειες πλαστικών στις οποίες εναποτίθεται επιλεκτικά βιολογικό υλικό (πρωτεϊνες, κύτταρα κλπ.).

Χαρακτηρισμός του βαθμού οργάνωσης νανοδομημένων επιφανειών υλικών με τη χρήση μεθόδων γράφων ν-γραμμάτων

Στη νανοτεχνολογία συχνά χρησιμοποιούνται νανοδομημένες επιφάνειες που παρουσιάζουν αυτο-οργάνωση δηλ. σχεδόν περιοδική μορφολογία. Παρά τον κρίσιμο ρόλο της αυτο-οργάνωσης στις ιδιότητες των επιφανειών και τη λειτουργία των νανοδιατάξεων που τις περιέχουν, δεν υπάρχει ως σήμερα ικανοποιητικός ποσοτικός χαρακτηρισμός της. Η δυσκολία έγκειται στο γεγονός ότι σχεδόν πάντα η αυτο-οργάνωση είναι προσεγγιστική και αναμεμιγμένη με τυχαία χαρακτηριστικά που δεν μπορούν εύκολα να χαρακτηρισθούν και αξιολογηθούν.
Στη διπλωματική αυτή θα διερευνηθεί η δυνατότητα της μεθόδου γράφων με ν-γράμματα να περιγράψει το βαθμό οργάνωσης μιάς σχεδόν περιοδικής επιφάνειας διακρίνοντας τη σχετική βαρύτητας της περιοδικής από την τυχαία συνιστώσα της. Για το σκοπό αυτό θα χρησιμοποιηθούν επιφάνειες που έχουν παραχθεί τόσο αλγοριθμικά στον υπολογιστή με ελεγχόμενο βαθμό και είδος τυχαιότητας όσο και στο εργαστήριο μετά από επεξεργασία πλάσματος αερίου και μέτρησής τους με μικροσκόπιο ατομικής δύναμης.

Πρόβλεψη της Εξέλιξης Κοινοτήτων σε Κοινωνικά Δίκτυα

Τα κοινωνικά δίκτυα εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου, νέοι χρήστες μπρορούν να προστεθούν, νέοι δεσμοί μπορούν να δημιουργηθούν, αλλά επίσης μπορεί να παρατηρηθεί και συρίκνωση του δικτύου ως συνέπεια της απώλειας χρηστών. Ένα δικτυο μπορεί να μελετηθεί σε διάφορες κλίμακες ανάλυσης και μία από αυτές είναι και οι κοινότητες, οι οποίες εντοπίζονται με αλγορίθμους ομαδοποίησης. Σκοπός της εργασίας είναι η πρόβλεψη της εξέλιξης των κοινοτήτων που αποτελούν ένα δίκτυο. Θα δοκιμαστούν διάφορες τεχνικές από τον τομέα της μηχανικής μάθησης, και ιδιαίτερα της πιθανοτικής λογικής.

Σύγκριση κειμένων με χρήση γράφων εγγύτητας και εξαγωγής πληροφορίας

Η εξαγωγή πληροφορίας (information extraction) φαίνεται να κερδίζει έδαφος ως εργαλείο υποστήριξης άλλων διαδικασιών ανάλυσης κειμένων (π.χ. εξαγωγή περιλήψεων, κατηγοριοποίηση κειμένων). Σκοπός της εργασίας είναι να συνδυαστούν μέθοδοι εξόρυξης πληροφορίας με μία καινοτομική αναπαράσταση - γράφοι εγγύτητας - που επιτρέπει το συνδυασμό δομημένης (π.χ. αποτέλεσμα αναγνώρισης οντοτήτων) και μη δομημένης πληροφορίας (απλό κείμενο) για τους σκοπούς εργασίιών όπως: κατηγοριοποίηση κειμένων, αξιολόγηση περιλήψεων, εξόρυξη γνώμης (opinion mining).

Ανάλυση νησίδων CpG σε γονιδιωματικές αλληλουχίες με τη χρήση γράφων ν-γραμμάτων

Στο Εργαστήριο έχουμε αναπτύξει μία μέθοδο αναπαράστασης κειμένων με γράφους ν-
γραμμάτων. Η αναπαράσταση αυτή έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στην ανάλυση γονιδιωματικών αλληλουχιών με σκοπό την ταυτοποίηση και ταξινόμηση λειτουργικών στοιχείων πλήρων γονιδιωμάτων. Αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας είναι η ανάλυση μιας συγκεκριμένης κατηγορίας ρυθμιστικών στοιχείων των ανώτερων ευκαρυωτικών γονιδιωμάτων που ονομάζονται νησίδες CpG, με σκοπό μια καλύτερη ταξινόμηση τους.

Υλοποίηση αλγορίθμων σύγκρισης γράφων εγγύτητας με δυνατότητα πολυ-παράλληλης εκτέλεσης

Πρόσφατα αναπτύχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν τεχνολογίες παραλληλισμού στις κάρτες γραφικών, οι οποίες κερδίζουν σε δημοτικότητα. Αυτές οι τεχνολογίες (CUDA, OpenCL) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό ομοιότητας μεταξύ γράφων (πυρήνες γράφων - graph kernels). Σκοπός της εργασίας είναι να υλοποιηθούν μέθοδοι υπολογισμού ομοιότητας γράφων με χρήση νέων τεχνολογιών παραλληλισμού σε κάρτες γραφικών και να αξιολογηθεί η βελτίωση επιδόσεων στις πράξεις αυτές.

Ευρετηρίαση δομών γράφων με στόχο την εύρεση εγγύτερου γείτονα

Μια πληθώρα δεδομένων μπορεί να αναπαρασταθεί ως γράφος (π.χ. κοινωνικά δίκτυα, γλωσσικές δομές, διασύνδεση ιστοτόπων). Η αναζήτηση, δεδομένου ενός γράφου, των εγγύτερων γειτόνων του μπορεί να είναι μία πολύ χρονοβόρα διαδικασία σε βάσεις που περιέχουν εκκατομύρια γράφους. Για το σκοπό αυτό έχουν αναπτυχθεί τεχνικές ευρετηρίασης γράφων. Σκοπός της εργασίας είναι η υλοποίηση και μελέτη επίδοσης μίας νέας δομής ευρετηρίασης γράφων, με ιδιαίτερη εφαρμογή στην εύρεση εγγύτερου γείτονα.

Συμπίεση κειμένου σε γράφο ν-γραμμάτων και αποσυμπίεση μέσω τοπικής αναζήτησης

Η μετατροπή ενός κειμένου σε έναν γράφο ν-γραμμάτων έχει αποδειχθεί αποδοτική, καθώς ομαδοποιεί επαναλαμβανόμενες μεταβάσεις από το ένα ν-γραμμα του κειμένου σε ένα άλλο. Η αντίστροφη διαδικασία της αποσυμπίεσης αφορά έναν μεγάλο (εκθετικό) χώρο πιθανών λύσεων, που καθιστά ασύμφορη τη χρήση των κλασικών συστηματικών μεθόδων αναζήτησης. Στόχος αυτής της εργασίας είναι η σχεδίαση και υλοποίηση εναλλακτικών μεθοδολογιών, όπως η τοπική αναζήτηση (local search) και παραλλαγές της, για την ταχύτερη ανάκτηση του αρχικού κειμένου από τον γράφο ν-γραμμάτων.

Μελέτη της δομής της χρωματίνης μέσω αναζήτησης μοτίβων νουκλεωσωμάτων με τη χρήση γράφων ν-γραμμάτων

Στο Εργαστήριο έχουμε αναπτύξει μία μέθοδο αναπαράστασης κειμένων με γράφους ν-
γραμμάτων, η οποία έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στην ανάλυση γονιδιωματικών αλληλουχιών. Η προτεινόμενη εργασία έχει σαν αντικείμενο την μελέτη αλληλουχιών με δομικό ρόλο στα ευκαρυωτικά γονιδιώματα. Πιο συγκεκριμένα, σκοπός της εργασίας είναι α) η ανάλυση νουκλεοσωμικών αλληλουχιών με τη μέθοδο γράφων ν-γραμμάτων για την εξαγωγή προτύπων και β) η χρήση αυτών των προτύπων για την εξαντλητική αναζήτηση στοιχείων αλληλουχίας με παραπλήσιο δομικό ρόλο με αυτό των νουκλεοσωμάτων.

Syndicate content

© 2018 - Institute of Informatics and Telecommunications | National Centre for Scientific Research "Demokritos"

Terms of Service and Privacy Policy