مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - ب مهندسی کامپیوتر
سال:1397 | دوره:16 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

عملیات ضرب یکی از مهم ترین محاسبات مورد استفاده در انواع پردازش های سیگنال خصوصا صوت و تصویر محسوب می شود. با این حال، ضرب کننده ها به عنوان مدارهای دیجیتالی به خاطر وجود عوامل محیطی گوناگون مانند انواع نویزها مستعد تولید خروجی های نادرست هستند. در این مقاله، روشی جدید برای طراحی ضرب کننده ممیز- شناور 32 بیتی ارائه می شود که می تواند با توجه به شرایط محیطی که در آن استفاده می شود، در دو مد کاری عادی یا تحمل پذیر اشکال عمل کند. در مد تحمل پذیر اشکال، با کاهش دقت محاسبات و قبول مقدار ناچیزی خطای محاسباتی در خروجی، بخشی از مدار اولیه آزاد شده و برای فراهم کردن محاسبات افزونه به منظور تشخیص یا تصحیح خطاهای ناشی از اشکال ها استفاده می شود. بدین روش، دو معماری ضرب کننده با قابلیت تشخیص یا تصحیح خطا پیشنهاد می شوند که در مد کاری تحمل پذیر اشکال، دارای قابلیت اطمینان مناسبی در برابر انواع اشکال های دائمی و گذرا هستند. نتایج پیاده سازی نشان می دهد که در مد تحمل پذیر اشکال به جای 23 بیت مانتیس اولیه، حفظ 13 بیت برای دست یافتن به ضرب کننده با قابلیت تشخیص خطا و حفظ 11 بیت برای دست یافتن به ضرب کننده با قابلیت تصحیح خطا، با سربار مساحت و توان قابل قبول که از 12% تا 26% خواهد بود و همچنین حفظ دقت مورد نیاز برای اکثر کاربردها، مناسب است.

این مقاله در حوزه ساختار لینکیج ها و حرکت آنها تدوین شده است. لینکیج مجموعه ای از پاره خط هایی است که از دو انتهایشان قابل اتصال به یکدیگر می باشند و کاربردهای فراوانی در مدل کردن بازوهای روبات دارند. تاکنون زبان خاص منظوره ای که تنها مختص لینکیج باشد، طراحی و یا گزارش نشده است. زبان های خاص منظوره نرم افزارهایی هستند که بالارفتن سطح تجرید، قابلیت درک بهتر، تسریع روند توسعه و نیاز به تلاش کمتر برای یادگیری دانش مربوطه از امتیازاتی است که فراهم می آورند. بنابراین مانند همه نرم افزارها مراحل تحلیل، طراحی، پیاده سازی، تست، نگهداری و پشتیبانی دارند. در این مقاله به طراحی یک زبان خاص منظوره برای بیان ساختار و حرکت لینکیج ها پرداخته می شود و سپس تحلیلی بر روی این زبان انجام خواهد شد. با استفاده از زبان خاص منظوره تعریف شده در این مقاله، محدودیتی در تعریف لینکیج های ساده از نظر تعداد وجود نخواهد داشت. همچنین با تعریف ماژول های حرکتی و ترکیب متوالی و موازی آنها حرکت نهایی لینکیج ها تولید می شود و با استفاده از امکانات زبان ارائه شده شرط های مورد نیاز برای شروع یا خاتمه هر یک از حرکت های نهایی تعریف می شود. به کارگیری این نوع نگرش در مدل سازی خاص منظوره، علاوه بر آن که موجب سهولت در تعریف ساختار لینکیج ها و تنوع در چگونگی تعریف اولیه آنها است، این امکان را فراهم می آورد که بتوان هماهنگی و همکاری چندین روبات برای انجام یک وظیفه واحد را توصیف و در مرحله بعد پیاده سازی نمود.

شبکه های چندسطحی که شامل ماکروسل و فمتوسل هستند، منجر به افزایش ظرفیت شبکه و بهبود کیفیت سرویس های ارائه شده به کاربران در شبکه های سلولار می شوند. تخصیص زیرکانال مشترک بین کاربران سطوح مختلف، باعث ایجاد تداخل بین سطحی بین کاربران می گردد که به دلیل اولویت بالاتر کاربران ماکروسل، حضور کاربران فمتوسل نباید مانع دست یابی این کاربران به حداقل کیفیت سرویس خود شوند. در این مقاله یک روش کنترل توان و تخصیص زیرکانال در حالت فروسو و در دو سطح ماکروسل و فمتوسل مبتنی بر OFDMA با هدف بیشینه کردن مجموع نرخ کاربران فمتوسل ها، به نحوی که حداقل کیفیت سرویس برای همه کاربران ماکروسل و کاربران حساس به تاخیر فمتوسل ها رعایت گردد ارائه می دهیم. در سطح ماکروسل دو مساله متفاوت را به صورت جداگانه در نظر می گیریم. مساله اول با هدف بیشینه نمودن مجموع آستانه تداخل بین سطحی قابل تحمل برای کاربران ماکروسل و مساله دوم با هدف کمینه کردن مجموع توان ارسالی ماکروسل بیان می شود. مساله در سطح فمتوسل، با هدف بیشینه نمودن مجموع نرخ داده کاربران فمتوسل ها بیان می گردد. برای حل مساله اول در سطح ماکروسل از الگوریتم مجارستانی که یک روش بهینه انتساب است استفاده می نماییم. همچنین برای حل مساله دوم از یک روش مکاشفه ای برای تخصیص زیرکانال و از روش دوگان لاگرانژ برای کنترل توان استفاده می گردد. برای حل مساله در سطح فمتوسل نیز ابتدا با استفاده از یک روش مکاشفه ای، تخصیص زیرکانال صورت می گیرد و سپس با استفاده از روش دوگان لاگرانژ که یکی از روش های حل مسایل بهینه سازی محدب است، کنترل توان صورت می پذیرد. در انتها عملکرد این روش با تحلیل نتایج حاصل از شبیه سازی بررسی می گردد.

در این مقاله الگوریتم بهینه سازی جستجوی ابرکروی با استفاده از نظریه آشوب ارائه می شود که ضعف الگوریتم بهینه سازی جستجوی ابرکروی استاندارد، یعنی سرعت همگرایی و افزایش تعداد تکرار اجرای الگوریتم برای رسیدن به جواب بهینه را برطرف می نماید. در الگوریتم پیشنهادی، در گام ایجاد ذرات و گام جستجو، مقادیر حاصل از دو نگاشت چبیشف و لیبوویچ، جایگزین مقادیر تصادفی موجود در الگوریتم استاندارد می شود که این امر باعث بهبود نتایج حاصل از اجرای الگوریتم شده و انحراف معیار نتایج را کاهش می دهد. نتایج شبیه سازی بر روی توابع محک استاندارد نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی ضمن برخورداری از همگرایی سریع تر، دقت بیشتری نیز در یافتن جواب بهینه نسبت به الگوریتم جستجوی ابرکروی استاندارد و همچنین الگوریتم های بهینه سازی دیگر نظیر ژنتیک، ازدحام ذرات و الگوریتم جستجوی هارمونی دارد.

یادگیری تقویتی، یکی از انواع یادگیری ماشین است که در آن عامل با استفاده از تراکنش با محیط، به شناخت محیط و بهبود رفتار خود می پردازد. یکی از مشکلات اصلی الگوریتم های استاندارد یادگیری تقویتی مانند یادگیری Q این است که نمی توانند مسایل بزرگ را در زمان قابل قبولی حل کنند. کسب خودکار مهارت ها می تواند به شکستن مساله به زیرمساله های کوچک تر و حل سلسله مراتبی آن کمک کند.با وجود نتایج امیدوارکننده استفاده از مهارت ها در یادگیری تقویتی سلسله مراتبی، در برخی تحقیقات دیگر نشان داده شد که بر اساس وظیفه مورد نظر، اثر مهارت ها بر کارایی یادگیری می تواند کاملا مثبت یا منفی باشد و اگر به درستی انتخاب نشوند می توانند پیچیدگی حل مساله را افزایش دهند. از این رو یکی از نقاط ضعف روش های قبلی کسب خودکار مهارت ها، عدم ارزیابی هر یک از مهارت های کسب شده می باشد. در این مقاله روش های جدیدی مبتنی بر خوشه بندی گراف برای استخراج زیرهدف ها و کسب مهارت ها ارائه می گردد. همچنین معیارهای جدید برای ارزیابی مهارت ها مطرح می شود که با کمک آنها، مهارتهای نامناسب برای حل مساله حذف می گردند. استفاده از این روش ها در چندین محیط آزمایشگاهی افزایش سرعت یادگیری را به شکل قابل ملاحظه ای نشان می دهد.

در این مقاله، راهکار واگذاری داده کاربران شبکه سلولی به فمتوسل و استفاده از فناوری ارتباط دوسویه هم فرکانس (IBFD) به منظور افزایش گذردهی شبکه و بهره وری طیفی پیشنهاد شده است. برای ارسال ترافیک کاربران به ماکروسل در مسیر فراسو، از واگذاری ترافیک به فمتوسل استفاده می شود. به عبارتی تمام یا بخشی از ترافیک کاربران به جای ارسال مستقیم به ماکروسل، ابتدا به فمتوسل ارسال شده و سپس به ماکروسل ارسال می گردد. همچنین فناوری IBFD که ارسال و دریافت هم زمان در یک باند فرکانسی را انجام می دهد نیز در فمتوسل به کار گرفته شده و چند حالت زمان بندی ارسال ترافیک پیشنهاد می گردد. علاوه بر این، تعداد و موقعیت بهینه کاربرانی که ترافیک داده خود را با IBFD یا بدون آن به فمتوسل واگذار می کنند تعیین می شود.نتایج شبیه سازی موید بهبود گذردهی شبکه به واسطه افزایش بهره وری فرکانس و کاهش توان مصرفی است.

شبکه های حسگر بی سیم دارای محدودیت هایی از قبیل توان پردازشی، منابع ذخیره سازی و تاخیر زمانی در انتقال داده ها به ابر می باشند.محاسبات مه به وسیله توسعه سرویس های ابری به لبه شبکه موجب کاهش ترافیک و تاخیر زمانی می شود و بنابراین این نوع شبکه ها در سیستم های بسیاری مانند مراقبت پزشکی، ابزارهای پوشیدنی، سیستم حمل و نقل و شهرهای هوشمند کاربرد دارد. تکنیک های زمان بندی وظایف در محاسبات مه از جمله مسایل NP-hard محسوب می شود. برنامه ها جهت اجراشدن به منابع نیاز دارند. ابزارهای لبه شبکه به حسگرها و ابر نزدیک بوده و دارای قدرت پردازشی لازم برای اجرای برنامه ها می باشند. هر ابزار لبه می تواند برای پیاده سازی سیاست های تخصیص منابع مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله، ما با ارائه یک روش مبتنی بر کوله پشتی بهینه شده با الگوریتم هم زیستی جانداران به تخصیص مناسب منابع به وظایف در شبکه های مه می پردازیم. روش پیشنهادی در شبیه ساز iFogsim به عنوان یک کتابخانه توسعه یافته از کلودسیم جهت پردازش مه پیاده سازی شده است. نتایج نشان دهنده بهبود در انرژی مصرفی، مصرف منابع و هزینه اجرای شبکه می باشد که روش پیشنهادی بهتر از روش کوله پشتی و الگوریتم پردازش به ترتیب ورود عمل نموده است.

در این مقاله، یک روش افزایش تفکیک پذیری خودیادگیرنده پیشنهاد گردیده که از اطلاعات پیکسل های مجاور هر پیکسل برای تخمین ارزش آن پیکسل استفاده شده است. برای این منظور، دو هرم با تفکیک پذیری بالا و تفکیک پذیری پایین با اعمال متناوب الگوریتم های افزایش و کاهش نرخ نمونه برداری بر تصویر ورودی ایجاد می شوند که به عنوان مجموعه تصاویر آموزشی مورد استفاده قرار می گیرند. روش پیشنهادی با مدل سازی ارتباط بین وصله های تصاویر در سطوح متناظر دو هرم تفکیک پذیری بالا و تفکیک پذیری پایین با استفاده از رگرسیون بردار پشتیبان، به تخمین مقادیر جدید پیکسل ها در تصویر خروجی می پردازد. از بازنمایی تنک به عنوان ویژگی هر وصله در تصاویر هرم با تفکیک پذیری پایین استفاده شده است. در این مقاله، جهت کاهش تارشدگی پیکسل های لبه، ابتدا پیکسل های لبه و غیر لبه مشخص می شوند. سپس به ازای پیکسل هایی که در نواحی غیر یکنواخت قرار دارند، پیکسل های همسایه مورد استفاده قرار نمی گیرند. لذا در روش پیشنهادی، ارزش پیکسل های همسایه هر پیکسل در نواحی یکنواخت، مدل شده و در تعیین ارزش نهایی دخالت داده می شود. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داده که روش پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به سایر روش های مطرح شده در زمینه افزایش تفکیک پذیری تصویر از لحاظ کمی و کیفی داشته است.