Wireless sensor and actor networks (WSANs) : αλγόριθμοι αναγνώρισης γεγονότων βασισμένων σε τεχνικές ασαφούς λογικής με πρόβλεψη για απαίτηση απόκρισης πραγματικού χρόνου

H αναγνώριση γεγονότων κατά την παρακολούθηση ενός περιβάλλοντος αποτελεί ένα ιδιαίτερα ευρύ ερευνητικό αντικείμενο που έχει αποσπάσει το αντίστοιχο ερευνητικό ενδιαφέρον. Ο επιστημονικός κλάδος της τεχνητής νοημοσύνης φαίνεται να έχει κερδίσει σημαντικό έδαφος. Ο βασικός στόχος των συγκεκριμένων περιοχών, είναι η δημιουργία κατάλληλων αλγορίθμων αλλά και η οικοδόμηση μοντέλων πάνω σε σετ πραγματικών δεδομένων, ούτως ώστε οι μετρικές αξιολόγησης τους να επιβεβαιώνουν την ικανότητα τους να ανιχνεύουν πραγματικά γεγονότα αλλά και να ανιχνεύουν την μη ύπαρξη πραγματικών γεγονότων. Δεδομένου λοιπόν ενός τέτοιου συστήματος που η απόδοση του έχει κριθεί από τις αντίστοιχες μετρικές (Accuracy, Sensitivity, Specificity) θέτουμε στο προσκήνιο το ερευνητικό πρόβλημα της απόδοσης ενός τέτοιου συστήματος όταν η εφαρμογή του γίνεται εντός μιας WSN τοπολογίας, και πιο συγκεκριμένα όταν η εκτέλεση του γίνεται από τις περιορισμένες σε πόρους WSN hardware πλατφόρμες, και κάτω από την επιρρεπή σε λάθη φύση των ασυρμάτων επικοινωνιών. Έτσι η διατριβή αυτή πιάνει το παραπάνω σύστημα από δύο σκοπιές: i.) ποιοι είναι οι περιορισμoί που τίθενται σε έναν developer κατά την ανάπτυξη τέτοιων συστημάτων σε WSN infrastrucures και ii.) πως επηρεάζεται η απόδοση τέτοιων συστημάτων όταν το Network QoS αλλάζει μέσα στο δίκτυο. Για το σκοπό αυτό σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν δύο συστήματα ασαφούς λογικής που αφού αξιολογήθηκαν στο περιβάλλον του Matlab, υλοποιήθηκαν σε C και εκτελέστηκαν από τις ενσωματωμένες WSN πλατφόρμες υλικού TelosB. Η πειραματική αξιολόγηση, επιβεβαίωσε τις αρχικές μας πεποιθήσεις για την επίδραση των δικτυακών συνθηκών στην απόδοση του αλγορίθμου ενώ η μονολιθική προσέγγιση του local processing έδειξε να επηρρεάζει ζωτικά την ίδια την εφαρμογή. Ορμούμενοι από αυτά τα συμπεράσματα, η συγκεκριμένη διατριβή έρχεται να μελετήσει και να προτείνει νέες τεχνικές εκτέλεσης συστημάτων ασαφούς λογικής, επιδιώκωντας τη βέλτιστηκατανομή πόρων των κόμβων εντός μιας δικτυακής τοπολογίας. Στο πλαίσιο αυτό προτείνεται η τεχνική Directed Acyclic Graph to Network Graph (DAG2NG) που επιδιώκει την κατανεμημένη υλοποίηση τέτοιων συστημάτων. Η event triggered στρατηγική εκτέλεσης συστημάτων ασαφούς λογικής σχεδιάζεται και υλοποιείται στη συγκεκριμένη διατριβή προκειμένου να επιτύχει βέλτιστη χρήση του υπολογιστικού κόστους του αλγορίθμου ασαφούς συμπερασμού. Η κατανομή των εργασιών μεταξύ των κόμβων μιας δικτυακής τοπολογίας, επεκτείνεται και πέρα από το πλαίσιο της ασαφούς λογικής. Έτσι σχεδιάζουμε μελετούμε και αξιολογούμε μια σειρά μοντέλων επεξεργασίας που επιτρέπουν τη κατανομή εργασιών εντός των ασυρμάτων κόμβων. Η εφαρμογή των μοντέλων αυτών στο χώρο των WSNs επιτρέπει τη μελέτη της ενεργειακής απόδοσης, της χρονικής απόκρισης αλλά και της δικαιοσύνης μεταξύ των κόμβων σε μια σειρά αλγοριθμικών προβλημάτων (parallel, nonparallel, hybrid), που μπορεί να υπάρξουν σε διάφορες WSN εφαρμογές. Η σημασιολογική συγγένεια των ασυρμάτων κόμβων, έρχεται επίσης σαν αντικείμενο μελέτης της συγκεκριμένης διατριβής. Τόσο η event triggered υλοποίηση των συστημάτων ασαφούς λογικής όσο και η διαχείριση των κόμβων που συμμετέχουν σε ένα μοντέλο επεξεργασίας, προϋποθέτουν την ανακάλυψη των σημασιολογικών γειτόνων. Έτσι προτείνουμε δύο νέους αλγορίθμους ανακάλυψης σημασιολογικών γειτόνων, τους οποίους και αξιολογούμε. Η παρούσα διατριβή καταλήγει με την πρόταση ενός νέου αλγορίθμου που επιδιώκει να δώσει μια νέα απάντηση στο πρόβλημα του node-to-actor coordination. Η κατανομή των sensors σε συγκεκριμένους actors λαμβάνοντας υπόψιν, τις δυνατότητες των actors αλλά και την ανομοιογένεια του δικτύου, οδηγεί στην πρόταση ενός νέου αλγορίθμου sensor-to-actor coordination που κάνει χρήση του Voronoi tesselation.

Author dc:creator

• Δήμα, Σοφία Μαρία

Contributors dc:contributor

• Κουμπιάς, Σταύρος
• Dima, Sofia Maria
• Τζες, Αντώνιος
• Καλύβας, Γρηγόριος
• Μπερμπερίδης, Κωνσταντίνος
• Αλεξίου, Γεώργιος
• Σερπάνος, Δημήτριος
• Κritikakou, Angeliki

• Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων ενεργοποιητών
• Ασαφής λογική
• Καταμερισμός εργασιών
• Σημασιολογικοί γείτονες
• Συντονισμός κόμβων ενεργοποιητών
• Αναγνώριση γεγονότων
• 004.601 518 1
• Wireless sensor and actor networks
• Fuzzy logic
• Task scheduling
• Semantic neighbors
• Node -to -actor coordination
• Event detection

Statement dc:rights

• 12

Language dc:language

gr

Handle dc:identifier

http://hdl.handle.net/10889/9711

OAI identifier oai:identifier

oai:nemertes.library.upatras.gr:10889/9711