فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 45، زمستان 1396)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 45، زمستان 1396)

  • ب - مهندسی کامپیوتر
  • تاریخ انتشار: 1397/02/30
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید مرتضی بابامیر *، نگار مجمع، سید حسن منجمی صفحه 257
    ارائه یک رویکرد عامل گرای راستی آزما برای دستگاه کنترل ضربان قلب که برای تنظیم ضربان بیماران دچار آرتیمی استفاده می شود و همچنین امکان کنترل و دسترسی به عملکرد آن در هر زمان و مکان از طریق بستر ابر جهت اطمینان از کارکرد صحیح آن، هدف این مقاله است. در صورت از کار افتادن دستگاه تنظیم ضربان قلب به هر دلیل و یا تولید ضربان نامناسب توسط دستگاه، جان بیمار به خطر می افتد. با استفاده از رویکرد پیشنهادی، از عملکرد صحیح دستگاه تنظیم ضربان قلب می توان اطمینان حاصل نمود. این رویکرد با استفاده از عامل نرم افزاری که قابلیت یادگیری تقویتی دارد می تواند شرایط پیش بینی نشده را فراگرفته و بر اساس آن رفتار نماید. استفاده از بستر ابر امکان ارسال پیام در شرایط بحرانی برای مراکز پزشکی را فراهم می کند. پس از محاسبه تعداد ضربان قلب بیمار به وسیله دستگاه تنظیم ضربان قلب و قبل از اعمال آن در بدن بیمار، رویکرد پیشنهادی مقدار ضربان محاسبه شده را بر اساس نظرات متخصص بررسی می کند و در صورت مغایرت بر اساس مکانیزم یادگیری تقویتی آن را تصحیح می کند. رویکرد پیشنهادی به طور خودکار و هوشمند با استفاده از قابلیت یادگیری تقویتی عمل می نماید. این روش به صورت شبیه سازی بر روی ابر و اتصال به یک دستگاه الکترونیکی همراه با بیمار پیاده سازی و از نظر زمان اجرا مورد بررسی و پذیرش قرار گرفت. نتایج روش پیشنهادی با خروجی های مورد انتظار در دیتاست های موجود مقایسه شده است. این مقایسه نشان داد که استفاده از رویکرد پیشنهادی 24/13 درصد محاسبه انجام شده توسط دستگاه تنظیم ضربان قلب را دقیق تر می سازد. استفاده از عامل های نرم افزاری با به کارگیری قابلیت یادگیری تقویتی می تواند نقش مهمی در بهبود رفتار دستگاه های پزشکی در شرایط بحرانی داشته باشد.
    کلیدواژگان: راستی آزمایی، دستگاه تنظیم ضربان قلب، شبکه پتری رنگی فازی، یادگیری عامل
  • فاطمه نصیری، حمید سربازی آزاد *، احمد خادم زاده صفحه 272
    الگوریتم های مسیریابی متعددی برای ارتباطات تک پخشی و چندپخشی در سیستم های روی تراشه چندپردازنده ای ارائه شده است. پروتکل های چندپخشی برای شبکه های روی تراشه در سال های اخیر، در هماهنگ سازی ساعت، دسترسی های مکرر به حافظه های مشترک توزیع شده، هم زمانی و همسان سازی حافظه های نهان مورد استفاده قرار می گیرند. الگوریتم های مسیریابی تک پخشی برای هدایت بسته های چندپخشی مناسب نیستند چون احتمال بروز مشکلاتی از قبیل افزایش ترافیک، ازدحام و بن بست را در شبکه روی تراشه بالا می برند. از جمله راهکارهای برجسته برای ارتباطات چندپخشی در سیستم های چندکامپیوتری عبارتند از الگوریتم های مبتنی بر مسیر و الگوریتم های مبتنی بر درخت که در سال های اخیر این راهکارها به شبکه های روی تراشه نیز تعمیم داده شده اند. در این مقاله، طرح پیشنهادی با استفاده از شبکه بازپیکربند، سعی در کاهش توان مصرفی و تاخیر بسته های چندپخشی در طول مسیر دارد. به طور دقیق تر، چنین ساختاری با استفاده از سوییچ های ساده در همبندی بازپیکربند به جای مسیریاب ها و با بخش بندی شبکه به اندازه های کوچک تر، درخت هایی را برای هدایت بسته های چندپخشی می سازد که منجر به بهبود توان مصرفی و تاخیر ارسال پیام می شود. نتایج به دست آمده از شبیه سازی بر روی ترافیک های واقعی و ساختگی، نشان از برتری روش پیشنهادی ارائه شده در مقایسه با روش های قبلی مبتنی بر درخت با حداکثر کاهش 33% توان مصرفی و 51% تاخیر متوسط بسته ها دارد.
    کلیدواژگان: شبکه روی تراشه، شبکه باز پیکربند، مسیریابی چندپخشی، توان مصرفی، تاخیر متوسط
  • امیررضا روحی، حسین نظام آبادی پور * صفحه 283
    امروزه با ظهور و گسترش داده های بعد بالا، روند انتخاب ویژگی نقش بسیار مهمی را در زمینه یادگیری ماشینی و به خصوص مسایل طبقه بندی داده، بازی می کند. کار بر روی داده های با بعد بالا از جمله داده های میکروآرایه ای با مشکلاتی همچون وجود ویژگی های نامرتبط و افزونه بسیار روبه رو است که باعث کاهش نرخ صحت طبقه بند، افزایش هزینه محاسباتی و معضل «نفرین بعد» می شود. در این مقاله به ارائه یک روش ترکیبی با استفاده از رویکردهای خرد جمعی برای انتخاب ویژگی در داده های با بعد بالا پرداخته می شود. در روش پیشنهادی، ابتدا در مرحله اول از یک روش فیلتری برای کاهش بعد داده استفاده می شود، سپس در مرحله دوم، دو الگوریتم روزآمد پیچشی با استفاده از رویکرد خرد جمعی بر روی ویژگی های کاهش یافته اعمال شده و نتیجه تجمیع می گردد. روش پیشنهادی بر روی 8 پایگاه داده میکروآرایه ای مورد ارزیابی قرار گرفته و مقایسه نتایج با چندین روش روزآمد و شناخته شده در حوزه انتخاب ویژگی، کارایی روش پیشنهادی را تایید می کند.
    کلیدواژگان: انتخاب ویژگی، داده های با بعد بالا، روش های ترکیبی، روش های فراابتکاری، روش های فیلتری، روش های خرد جمعی
  • وحید ستاری نایینی *، فاطمه موحدی صفحه 295
    با توجه به این که در شبکه های حسگر بی سیم، انتخاب مناسب گره بعدی جهت جلوگیری از حملات و کاهش سطح مصرف انرژی حایز اهمیت است، در این مقاله روشی مبتنی بر منطق فازی برای انتخاب گره گام بعدی با مد نظر قرار دادن وضعیت و انتقال گزارش به گره های مختلف ارائه می شود. در این روش به صورتی کارامد گره گام بعدی با چهار عامل بر مبنای سیستم منطق فازی انتخاب می شود. این چهار عامل، بیان کننده چهار پارامتر بهینه شده از نظر انرژی، یعنی درجه نزدیکی گره به کوتاه ترین مسیر، درجه نزدیکی گره به سرخوشه، نسبت انرژی باقیمانده هر گره و تعداد پیام های غلط فیلترشده می باشد. روش پیشنهادی با افزایش سطح انرژی و حفظ سطح همسانی از امنیت در مقایسه با پروتکل LEAP همراه است. همچنین این امکان فراهم می شود تا با انتخاب مناسب گام بعدی قادر به شناسایی مسیرهای مناسب و امن و جلوگیری از حملات باشیم. مقایسه روش پیشنهادی و روش های مرتبط نشان می دهد که روش پیشنهادی مصرف انرژی را کاهش چشم گیری داده و متعاقب آن طول عمر شبکه را افزایش می دهد. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با انتخاب مناسب گام بعدی با تلفات بسته کمتری نسبت به روش های دیگر مواجه هستیم.
    کلیدواژگان: انتخاب گام بعدی، پروتکل LEAP، شبکه حسگر بی سیم، کاهش مصرف انرژی، مسیریابی
  • راضیه روستایی، زینب موحدی * صفحه 305
    امروزه با توجه به توسعه شبکه ها و تکنولوژی های ارتباطی، اینترنت اشیا به عنوان بخش جدایی ناپذیر از فناوری اطلاعات مطرح شده است. توسعه این فناوری با توجه به محدودیت دستگاه های متحرک از نظر توان محاسباتی، ظرفیت باتری و حافظه با چالش هایی روبه رو می باشد. در راستای حل این چالش ها، رایانش ابری موبایل که با به خدمت گرفتن فضای ذخیره سازی و قدرت محاسباتی ابر، ظرفیت موبایل را برای انجام برنامه های کاربردی بهبود می بخشد، مطرح شده است. به این منظور، برخی از مولفه های برنامه کاربردی با هدف بهینه سازی زمان اجرا و انرژی مصرفی کل، برای اجرا به ابر تخلیه می شوند. با توجه به تاثیر تحرک دستگاه متحرک بر شرایط شبکه دسترسی و کیفیت اتصال، تصمیم گیری مولفه های مناسب جهت تخلیه به ابر باید با توجه به تحرک دستگاه انجام پذیرد. تا کنون روش های محدودی در زمینه تخلیه بار تحرک آگاه ارائه شده است. این روش ها از مشکلاتی از جمله عدم استفاده از مدل تحرک مناسب، عدم لحاظ قابلیت تحمل پذیری خطا، تخلیه یک جای برنامه و عدم توجه به تخلیه بار ریزدانه رنج می برند. در این مقاله به منظور رفع این مشکلات، یک روش تصمیم گیری تخلیه بار تحرک آگاه با استفاده از زنجیره مارکوف تحرک کاربر و قابلیت تحمل پذیری خطا ارائه شده است. نتایج ارزیابی ها نشان می دهد که روش پیشنهادی نسبت به روش اخیر مطرح در این زمینه تا 75% در زمان اجرا و 65% در انرژی مصرفی جهت اجرای برنامه کاربردی بهبود ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: رایانش ابری موبایل، تخلیه بار، تحرک، قابلیت تحمل پذیری خطا
  • فاطمه سیر، سعید مظفری * صفحه 315
    روش حذف درز یکی از روش های تغییر ابعاد مبتنی بر محتوا است. در این روش، مسیر پیوسته ای از پیکسل های کم ارزش که از بالا تا پایین و یا از چپ تا راست تصویر امتداد دارند و درز نامیده می شوند، استخراج می گردند. با حذف درزها از تصویر و یا اضافه کردن آنها به تصویر، می توان ابعاد تصویر را به ترتیب کاهش و یا افزایش داد. روش حذف درز را از دو منظر سرعت و کیفیت می توان مورد مطالعه قرار داد. در این مقاله یک روش موازی سازی برای افزایش سرعت این الگوریتم ارائه شده که در آن تصویر اصلی به دو زیرتصویر زوج و فرد تجزیه می شود و عمل جستجو به طور مستقل روی این دو تصویر انجام می گردد. در مقایسه با روش حذف درز، روش پیشنهادی با حفظ نسبی کیفیت تصویر، سرعت را به حداقل دو برابر افزایش می دهد. می توان هر یک از روش های جستجوی درز پیشین را در روش پیشنهادی به کار برد و یا آن را با سایر روش های موازی ادغام نمود. در ادامه به اصلاح روش پیشنهادی با هدف افزایش کیفیت پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: حذف درز، تغییر ابعاد آگاه بر محتوا، پردازش موازی، تجزیه تصویر
  • محسن احمدزاده *، محمد بهدادفر، محمدرضا نوری فرد صفحه 323
    در این مقاله ، الگوریتمی با قابلیت تنظیم وفقی برای دسته بندی بسته های IPTV با هدف کاهش نرخ از دست دادن بسته در شبکه غیر فعال نوری در بستر اترنت ارائه شده است. این الگوریتم به وسیله دسته بندی مناسب بسته های ورودی به OLT، عملکرد تخصیص پهنای باند با روش WRR را بهبود می بخشد. بر اساس نتایج شبیه سازی های صورت گرفته توسط شبیه ساز NS، نرخ از دست دادن بسته در روش پیشنهادی نسبت به روش های پیشین در بهترین حالت 65% کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: شبکه غیر فعال نوری در بستر اترنت، الگوریتم دسته بندی بسته ها، نرخ از دست دادن بسته، ارسال گروهی
  • مریم ملکی شهرکی، علیرضا باقری *، مهدیس نیری صفحه 331
    مسئله پوشش از مسایل مهم و پرکاربرد در هندسه محاسباتی است که در این مساله، نقاط بایستی با حداقل یک شکل هندسی پوشانده شوند. نوع خاصی از مساله پوشش، مسئله جداسازی نقاط است که در این مسئله حداقل دو دسته نقطه وجود دارد که تمایز آنها با رنگ نشان داده می شود (برای مثال نقاط آبی و قرمز) و بایستی نقاط با یک شکل هندسی از هم جدا شوند که به این شکل هندسی، جدا کننده می گویند. در این مقاله مسئله جداسازی نقاط آبی و قرمز با دو- گوه جدا کننده با زاویه مشخص مورد بررسی قرار می گیرد. الگوریتم ارائه شده برای این مساله تمام دو- گوه های جدا کننده با زاویه مشخص را در زمان بهینه O (n log n) گزارش می کند.
    کلیدواژگان: هندسه محاسباتی، پوشش، جدا سازی، دو، گوه، الگوریتم، نقاط دو رنگ
|
  • H. Banki *, N.Majma, A. Monadjemi Page 257
    This paper aims to present a cloud-based learning agent-oriented approach for verification of the pacemaker behavior by monitoring and heart rate adjustment of an arrhythmic patient. In case of the pacemaker failure or inappropriate heart rate generation, the patient is put at risk. Using the proposed approach, one can directs the pacemaker rate to correct one when it is incorrect. Using a learnable software agent, the proposed approach is able to learn un-predefined situations and operates accordingly. The proposed approach is cloud based meaning that it sends a message through cloud in case of a critical situation. After determining the patient heart rate by pacemaker, the proposed method verifies this rate against the predefined physician suggestion and automatically corrects it based on a reinforcement learning mechanism if there is some conflict. The proposed method was implemented and installed on a tablet as a patient mobile device for monitoring the pacemaker implanted in the patient chest. The contrast between results of our approach and expected results existing in the dataset showed our approach improved the pacemaker accuracy until 13.24%. The use of the software agent with reinforcement learning is able to play a significant role in improving medical devices in case of critical situations.
    Keywords: Verification, pacemaker, colored fuzzy Petri-nets, software agent, reinforcement learning
  • F. Nasiri, H. Sarbazi Azad *, A. Khademzadeh Page 272
    Several routing algorithms have been presented for multicast and unicast traffic in MPSoCs. Multicast protocols in NoCs are used for clock synchronization, cache coherency in distributed shared memory on-chip multiprocessors, replication and barrier synchronization. Unicast routing algorithms are not useful for multicast. Indeed, when unicast routing algorithms are employed to realize multicast operation, high traffic, congestion and deadlock are imposed to the network. To prevent from these problems, Tree-based and path based techniques have been proposed for multicast in multicomputers (and recently NoCs). In this paper, we present a new multicast routing method to decrease power consumption and multicast message latency based on a reconfigurable NoC architecture. In this line, we benefit from simple switches in our reconfigurable architecture instead of routers; we then divide the network to smaller partitions to make better trees for conducting multicast packets. Our evaluation results reveal that, for both real and synthetic traffic loads, the proposed method outperforms the baseline tree-based routing method in a reconfigurable mesh, and reduces message latency by up to 51% and power consumption by up to 33%.
    Keywords: Network on chip, reconfigurable network, multicast routing, power consumption, message latency
  • A. Rouhi, H. Nezamabadi-Pour * Page 283
    Nowadays, with the advent and proliferation of high-dimensional data, the process of feature selection plays an important role in the domain of machine learning and more specifically in the classification task. Dealing with high-dimensional data, e.g. microarrays, is associated with problems such as increased presence of redundant and irrelevant features, which leads to decreased classification accuracy, increased computational cost, and the curse of dimensionality. In this paper, a hybrid method using ensemble methods for feature selection of high dimensional data, is proposed. In the proposed method, in the first stage, a filter method reduces the dimensionality of features and then, in the second stage, two state-of-the-art wrapper methods run on the subset of reduced features using the ensemble technique. The proposed method is benchmarked using 8 microarray datasets. The comparison results with several state-of-the-art feature selection methods confirm the effectiveness of the proposed approach.
    Keywords: Feature selection, high-dimensional data, hybrid methods, meta-heuristic methods, filter methods, wrapper methods, ensemble methods
  • V. Satari Naeini *, F. Movahhedi Page 295
    Since in wireless sensor networks, selection of next hop is critical in attack avoidance and lowering the power consumption, a method based on fuzzy logic is proposed in this paper considering status and report transmission of the nodes. In this method, the next hop is selected considering four factors, based on fuzzy logic system. These factors, indicating four optimized parameters; i.e., degree of node proximity to the shortest path, degree of node proximity to the sink, residual energy ratio of each node, and the number of false filtered messages. This method leads to an increase in energy level as well as maintaining security level in comparison with LEAP protocol. Meanwhile, it is possible to identify safe paths. Comparing with other related methods, it is shown that this method leads to significant reduction in energy consumption level and consequently the life-time of the network is increased. Meanwhile with selecting the appropriate next hop, packet drops are reduced as well.
    Keywords: Next hop selection, LEAP protocol, WSN, reducing energy consumption, routing
  • R. Roostaei, Z. Movahedi * Page 305
    Nowadays, Internet of Things (IoT) has emerged as an important field in information and communication technologies. Despite the progress of networks and communication technologies, the development of IoT has encountered some challenges mainly with regard to computation power, battery lifetime and memory of mobile devices. In order to overcome these challenges, mobile cloud computing has been raised which uses the cloud storage space and computation power to extend the capabilities of mobile devices. In this regard, some of application’s components are selected to be offloaded to the cloud in order to optimize the execution time and energy consumption of application. Since the mobility has an important effect on the acquired condition of the access network and the quality of the connection, the mobility should be considered while selecting components for offloading. Although a number of mobility-aware offloading approaches has been already proposed, these works suffer from the lack of an appropriate mobility-model, ignorance of the fault-tolerance capability and use of only coarse-grain offloading. In order to address these issues, we propose a mobility-aware offloading scheme which uses the user mobility Markov chain and the fault tolerance capability in order to optimize the offloading decision. Evaluation results show that our proposed method significantly outperforms the existing alternatives, reaching respectively up to 75 and 65 percent enhancement in terms of the execution time and the energy consumption.
    Keywords: Mobile cloud computing, computation offloading, mobility-awareness, fault-tolerance
  • F. Siar, S. Mozaffari * Page 315
    Seam carving is one of content aware image retargeting techniques. In this method, a path of pixels with lowest energy, called seam, crossing from top to bottom or from left to right in an image is extracted. By removing or inserting seams, size of the image can be changed. Speed and quality are two main parameters in seam carving. In this paper a new method for speed enhancement of seam carving is proposed. The input image is decomposed into odd and even subimages and searching for seams is performed in parallel in these subimages. Compared to the original seam carving, the proposed method improves the speed at least by two times while maintain image’s quality unchanged. Previous seam searching algorithms can be utilized in our method or it can be combined with other parallel processing schemes. Finally, image quality of the proposed seam carving is improved.
    Keywords: Seam carving, content aware image retargeting, parallel processing, image decomposition
  • M. Ahmadzadeh *, M. Behdadfa, M.R. Nourifard Page 323
    In this paper, An IPTV packet classification algorithm is introduced with adaptive adjustment property and the objective of reducing packet loss ratio in Ethernet passive optical networks. The proposed algorithm, improves weight allocation for WRR scheduling using proper classification and prioritization of arriving packets to OLT. Based on simulation results with NS2 simulator, the packet loss ratio of proposed algorithm, shows a 65% reduction compared to existing methods which leads to perceptible user quality of experience improvement.
    Keywords: IPTV, EPON, packet classification, packet loss ratio, multicast
  • M. Maleki Shahrakiand, A. Bagheri *, M. Nayeri Page 331
    The point-set covering is one of the important problems in computational geometry, which has many applications. In this problem, the given points should be covered by at least one geometric shape. A variant of the problem is the point-set separation, in which there are at least two different kinds of points which are colored by different colors. The geometric shapes, which are called separators, should only cover the points of the same color. In this paper, separation of blue and red points by a double-wedge of a given angle θ is considered. The proposed algorithm reports all separator θ angle double-wedges in optimal time O(nlogn).
    Keywords: Computational geometry, covering, separation, double-wedge, algorithm, bichromatic point set