فهرست مطالب

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال هفدهم شماره 4 (پیاپی 53، زمستان 1398)

  • ب-مهندسی کامپیوتر
  • تاریخ انتشار: 1398/12/17
  • تعداد عناوین: 8
|
  • خدیجه کمری، فرزان رشیدی*، عبدالله خلیلی صفحات 253-266

    داده های ریزآرایه نقش موثری در طبقه بندی و تشخیص انواع بافت های سرطانی ایفا می کنند. با این حال در پژوهش های مرتبط با سرطان، تعداد نسبتا کم نمونه ها در مقایسه با تعداد بسیار زیاد ژن ها‏، باعث ایجاد مشکلاتی از قبیل کاهش کارایی طبقه بندها، افزایش هزینه های محاسباتی و پیچیدگی در طبقه بندی سلول های سرطانی خواهد شد. یک راهکار‏ مناسب جهت افزایش کارایی طبقه بندها، حذف ژن ها‏ی نامربوط و انتخاب نمونه های مناسب برای آموزش طبقه بندها است. در این مقاله یک مدل ترکیبی بر پایه الگوریتم بهینه سازی جستجوی فاخته چندهدفه و خوشه بندی فازی برای طبقه بندی داده های ریزآرایه پیشنهاد شده است. در این مطالعه از نسخه دودویی الگوریتم جستجوی فاخته چندهدفه به منظور انتخاب ویژگی های مرتبط با بیماری و از نسخه پیوسته آن برای انتخاب تعداد نمونه های مناسب برای آموزش طبقه بندها استفاده شده است. به منظور تسریع در فرایند بهینه سازی و جلوگیری از گیرافتادن الگوریتم در بهینه های محلی، راهکار‏های ابتکاری جدیدی نیز به الگوریتم اضافه شده اند. برای بررسی عملکرد مدل پیشنهادی، شبیه سازی های متعددی بر روی شش مجموعه داده سرطانی انجام گرفته و نتایج آن با دیگر مقالات مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند در بسیاری از موارد مدل پیشنهادی قادر است در مقایسه با سایر روش ها، با انتخاب مجموعه کوچک تری از ژن ها‏ی متمایز، منجر به افزایش کارایی طبقه بندها شود.

    کلیدواژگان: انتخاب ویژگی، انتخاب نمونه، داده کاوی، ریزآرایه، الگوریتم جستجوی فاخته چندهدفه، خوشه بندی فازی
  • محمد مومنی، مهدی آقاصرام، علی محمد لطیف*، راضیه شیخ پور صفحات 267-276

    نویز ضربه موجب اختلال در فرایند طبقه بندی تصاویر توسط شبکه عصبی کانولوشنال می گردد. پیش پردازش جهت حذف نویز ضربه هزینه بر است و تصاویر تخریب شده به دلیل عدم بهبود کافی، اثر مخرب در مراحل آموزش و اعتبارسنجی این شبکه دارند. در این مقاله با اصلاح معماری شبکه عصبی کانولوشنال، یک مدل مقاوم در برابر نویز ضربه معرفی می شود. روش پیشنهادی، طبقه بندی تصاویر نویزی را بدون نیاز به هیچ گونه پیش پردازش انجام می دهد. لایه تشخیص نویز ضربه در بدنه شبکه عصبی کانولوشنال تعبیه می شود و از پردازش مقادیر نویزی جلوگیری می کند. برای آموزش مدل پیشنهادی از پایگاه داده 2012- ILSVRC استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که جلوگیری از تاثیرگذاری نویز ضربه در فرایند آموزش و طبقه بندی شبکه عصبی کانولوشنال، دقت و سرعت آموزش شبکه را افزایش می دهد. روش پیشنهادی با خطای 24/0 در طبقه بندی تصاویر آغشته به نویز ضربه با چگالی 10% بهتر از سایر روش های مورد مقایسه می باشد. مرتبه زمانی (1)O در اصلاح CNN جهت مقاومت در برابر نویز نشان دهنده برتری روش پیشنهادی است.

    کلیدواژگان: نویز ضربه، شبکه عصبی کانولوشنال، طبقه بندی تصویر، شناسایی نویز
  • الهام سادات علوی، هدی مشایخی*، حمید حسن پور، باقر رحیم پور کامی صفحات 277-286

    متون کوتاه رسانه های اجتماعی مانند توییتر اطلاعات زیادی در مورد موضوع های داغ و افکار عمومی ارائه می دهند. برای درک بهتر اطلاعات دریافتی از شبکه های اجتماعی، شناسایی و ردیابی موضوع امری ضروری است. در بسیاری از روش های ارائه شده در این زمینه، تعداد موضوع ها باید از پیش مشخص باشد و نمی تواند در طول زمان تغییر کند. از این منظر، این روش ها برای داده های در حال افزایش و پویا مناسب نیستند. همچنین مدل های تکاملی موضوعی غیر پارامتری به دلیل مشکل کمبود داده ها، بر روی متون کوتاه عملکرد مناسبی ندارند. در این مقاله، یک مدل خوشه بندی تکاملی جدید ارائه کرده ایم که به طور ضمنی از فرایند رستوران چینی وابسته به فاصله (dd-CRP) الهام گرفته است. در روش ارائه شده برای حل مشکل کمبود داده ها، از اطلاعات شبکه اجتماعی در کنار شباهت متنی، برای بهبود ارزیابی شباهت بین توییت ها استفاده شده است. همچنین در روش پیشنهادی، برخلاف اکثر روش های مطرح شده در این زمینه، تعداد خوشه ها به صورت خودکار محاسبه می شود. در واقع در این روش، توییت ها با احتمالی متناسب با شباهتشان به هم متصل می شوند و مجموعه ای از این اتصال ها یک موضوع را تشکیل می دهد. برای افزایش سرعت اجرای الگوریتم، از یک روش خلاصه سازی مبتنی بر خوشه بندی استفاده نموده ایم. ارزیابی روش بر روی مجموعه داده واقعی که در طول دو ماه و نیم از شبکه اجتماعی توییتر جمع آوری شده است، انجام می شود. ارزیابی به صورت خوشه بندی متون و مقایسه بین آنها می باشد. نتایج ارزیابی نشان می دهد که روش پیشنهادی نسبت به روش های مقایسه شده دارای انسجام موضوعی بهتری بوده و می تواند به طور موثر برای تشخیص موضوع بر روی متون کوتاه رسانه های اجتماعی استفاده گردد.

    کلیدواژگان: تشخیص موضوع، خوشه بندی تکاملی، شبکه اجتماعی، مدل احتمالاتی
  • مریم یونسی، عباس حیدرنوری*، فاطمه قنادی صفحات 287-297

    نظراتی که کاربران در فروشگاه های برنامک های همراه می نویسند و خطای برنامک ها را گزارش می کنند، می تواند در بهبود کیفیت نرم افزار ها تاثیر به سزایی داشته باشد. بنابراین در این پژوهش رویکردی بر اساس نظرات کاربران برای انتساب خطای برنامه به توسعه دهندگان برنامک ها بیان خواهد شد. این رویکرد با استفاده از داده های کامیت های برنامه تاریخچه ای از عملکرد توسعه دهندگان به دست می آورد و همچنین با استفاده از ایراداتی که توسعه دهندگان از قبل در برنامه رفع کرده اند در مورد سوابق آنها در رفع خطاهای برنامه اطلاعاتی کسب می کند. سپس با استفاده از ترکیب این دو معیار به هر توسعه دهنده آن نرم افزار برای رسیدگی به هر نظر امتیازی اختصاص می دهد تا فهرستی از توسعه دهندگان ارائه کند که به ترتیب اولویت برای رسیدگی به نظر مناسب هستند. ارزیابی این پژوهش از جنبه های مختلف در نهایت نشان می دهد که روش پیشنهادی با دقت 74% قادر به شناخت توسعه دهنده مناسب برای رسیدگی به نظرات خواهد بود. هدف این پژوهش یک موضوع جدید است که پژوهش دیگری حول آن انجام نگرفته و صرفا باقی پژوهش ها راجع به دسته بندی نظرات کاربران بوده اند. بنابراین دقت ارزیابی این پژوهش نشان می دهد که انتساب اتوماتیک خطاهایی که در نظرات کاربران ذکر شده اند می تواند مفید واقع شود تا فرایند شناسایی و حل خطا بهبود یابد.

    کلیدواژگان: انتساب خطا، نگهداری نرم افزار، یادگیری ماشین، نظرات کاربران
  • سیداکبر مصطفوی*، مهدی آقاصرام، طیبه سلیمیان صفحات 298-305

    در شبکه های حسگر نرم افزارمحور برخلاف شبکه های حسگر بی سیم سنتی که تنها برای یک کاربرد خاص برنامه ریزی شدند، می توان روی هر گره شبکه چندین حسگر تعبیه نمود و برای آن چندین وظیفه به طور هم زمان تعریف کرد. هر کدام از این گره های حسگر دارای یک برنامه مجازی سازی هستند که به آنها امکان می دهد به صورت یک زیرساخت ارتباطی مشترک به چندین کاربرد مختلف، سرویس ارائه کنند. کاربردهای مختلف حسگری در شبکه می توانند توابع هدف و پارامترهای تصمیم گیری متفاوتی داشته باشند. با توجه به محدودیت منابع گره های شبکه حسگر، تعدد و تنوع وظایف در هر کاربرد، نیازهای کیفیت سرویس متفاوت هر کاربرد و تفاوت توابع هدف برای کاربردهای مختلف، مسئله تخصیص منابع به وظایف می تواند بسیار پیچیده باشد. در این مقاله، مسئله تخصیص منابع به کاربردهای مختلف گره های حسگر در شبکه های حسگر نرم افزارمحور با هدف تحقق توابع هدف مختلف به صورت یک مسئله بهینه سازی چندهدفه فرمول بندی می گردد و پاسخ بهینه آن ارائه می شود. با در نظر گرفتن محدودیت های حافظه و انتخاب کوتاه ترین مسیر، روش پیشنهادی می تواند پاسخ های بهتری را در قیاس با روش های موجود بیابد.

    کلیدواژگان: شبکه های حسگر بی سیم، شبکه های حسگر نرم افزارمحور، تخصیص منابع، بهینه سازی
  • حسن نظری*، میثم رئیس دانایی، مرتضی سپه وند صفحات 306-310

    برای انجام مکان یابی بر اساس تفاضل توان سیگنال دریافتی در شبکه حسگر بی سیم می بایست توان دریافتی آلوده به نویز را توسط تعدادی حسگر مرجع جمع آوری نمود. به دلیل مشخص بودن تابع چگالی احتمال نویز استفاده از تخمین گر حداکثر درست نمایی بهترین انتخاب خواهد بود. تابع هزینه این تخمین گر غیر خطی و غیر محدب است و تا کنون برای آن جواب تحلیلی ارائه نشده است. یکی از راه حل ها برای غلبه بر این مشکل استفاده از روش های بهینه سازی محدب است. در این مقاله برای غلبه بر این مشکل تابع هزینه تخمین گر حداکثر درست نمایی را به دست می آوریم و آن را با روش آزادسازی نیمه معین حل می کنیم. شبیه سازی های کامپیوتری نشان می دهد در شرایطی که حسگرهای شبکه به صورت غیر منظم در محیط پخش شوند تخمین گر جدید نسبت به سایر تخمین گرها جذر متوسط انرژی خطای مکان یابی کمتری را نشان می دهد، یعنی دقت مکان یابی بالاتری دارد. در روش جدید دقت مکان یابی نسبت به سایر روش ها تا 20% افزایش می یابد و پیچیدگی محاسباتی آن نیز نسبت به روش های بهینه سازی محدب 30% کمتر است.

    کلیدواژگان: بهینه سازی محدب، تخمین گر حداکثر درست نمایی، تفاضل توان سیگنال دریافتی، شبکه حسگر بی سیم، مکان یابی متمرکز، مکان یابی هدف
  • پریا طاوسی، قاسم عازمی*، پگاه زرجام صفحات 311-316

    یکی از شایع ترین دلایل مرگ و میر در هنگام تولد نوزاد نقص قلبی است. تشخیص بیماری قلبی نیازمند مشاهده فعالیت قلب است و یکی از مطمئن ترین روش ها برای بررسی سلامت قلب، استخراج فعالیت های الکتریکی قلب یا استخراج الکتروکاردیوگرام است. اما در شرایط خاص مکانی جنین قبل از تولد، استخراج غیر تهاجمی سیگنال الکتروکاردیوگرام چالش برانگیز شده است چرا که علاوه بر قلب جنین، منابع دیگری از قبیل قلب مادر، فعالیت ماهیچه ای مادر و جنین، فعالیت مغزی جنین و نویزهای محیط نیز تاثیر دارند که باعث مخدوش شدن سیگنال قلب جنین می شوند و تحلیل آن را دشوار می کنند. سیگنال قلب مادر به دلیل دامنه زیاد بیشترین تاثیر و سیگنال مغز جنین به دلیل دامنه کم، کمترین تاثیر را در مخدوش شدن سیگنال قلب جنین دارند. این مقاله، روشی جدید برای استخراج الکتروکاردیوگرام جنین از ثبت های شکمی مادر ارائه می دهد. روش پیشنهادی به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی از روش حسگری فشرده و برای تخمین منابع از روش آنالیز سریع مولفه مستقل و همچنین برای نمایش تنک سیگنال ها از دو دیکشنری تبدیل کسینوسی گسسته و تبدیل موجک گسسته استفاده می کند. عملکرد پیاده سازی روش پیشنهادی روی پایگاه داده موجود در چالش 2013 فیزیونت ارزیابی و نتایج به دست آمده با بهترین روش های موجود مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش معرفی شده در این مقاله، با میانگین مربعات خطای 65/171، با دقت بیشتری نسبت به سایر روش های موجود قادر به استخراج سیگنال های قلب جنین می باشد.

    کلیدواژگان: آنالیز سریع مولفه مستقل، حسگری فشرده، سیگنال الکتروکاردیوگرام جنین، تبدیل کسینوسی گسسته، تبدیل موجک گسسته
  • حمیدرضا زرندی*، شاهرخ جلیلیان صفحات 317-321

    یکی از مهم ترین مشکلات حافظه های STT-RAM امکان بروز خطا در این حافظه ها است. از عوامل اصلی رخداد خطا در این حافظه ها می توان به نوسانات فرایند ساخت، نوسانات دمایی و وابستگی رخداد خطا به توزیع داده ای اشاره کرد و بنابراین احتمال رخداد خطا با توجه به داده موجود در هر سلول با سلول دیگر متفاوت خواهد بود. روش های ارائه شده موجود عموما بدون در نظر گرفتن رفتار حافظه در شرایط فیزیکی مختلف، اقدام به حل مشکلات حافظه ها کرده اند که در نتیجه با سربار زیادی در توان و مساحت همراه هستند. بنابراین نیاز به ارائه روشی احساس می شود که در سطوح پایین تر، احتمال رخداد خطا را در هنگام عمل نوشتن کاهش دهد، با در نظر گرفتن این امر که سربار توان غیر قابل قبولی ایجاد نکند. به منظور کاهش رخداد خطای نوشتن و همچنین پیش گیری از سربار توان زیاد، پیشنهادی ارائه شده که با توجه به داده، مسیر جداگانه ای برای نوشتن در نظر خواهد گرفت. هر کدام از مسیرها مشخصه ای مطابق با داده خواهند داشت که در نهایت منجر به کاهش حداکثری خطای نوشتن می شود. در این راستا از مشخصه دمایی سلول برای کاهش زمان عملیات نوشتن بهره گرفته خواهد شد. شبیه سازی ها نشان می دهد که اعمال این روش منجر به کاهش 38/11% زمان نوشتن در سلول حافظه شده که این دستاورد بدون سربار مساحت و یا توان نسبت به روش های موجود حاصل شده است.

    کلیدواژگان: حافظه STT-RAM، قابلیت اطمینان، نوسانات فرایند ساخت، خطای نوشتن، سربار توان
|
  • kh. Kamari, f. rashidi*, a. Khalili Pages 253-266

    Microarray datasets have an important role in identification and classification of the cancer tissues. In cancer researches, having a few samples of microarrays in cancer researches is one of the most concerns which lead to some problems in designing the classifiers. Moreover, due to the large number of features in microarrays, feature selection and classification are even more challenging for such datasets. Not all of these numerous features contribute to the classification task, and some even impede performance. Hence, appropriate gene selection method can significantly improve the performance of cancer classification. In this paper, a modified multi-objective cuckoo search algorithm is used to feature selection and sample selection to find the best available solutions. For accelerating the optimization process and preventing local optimum trapping, new heuristic approaches are included to the original algorithm. The proposed algorithm is applied on six cancer datasets and its results are compared with other existing methods. The results show that the proposed method has higher accuracy and validity in comparison to other existing approaches and is able to select the small subset of informative genes in order to increase the classification accuracy.

    Keywords: Feature selection, instance selection, microarray, multi-objective Cuckoo search algorithm, fuzzy clustering
  • Mohammad Momeny, M. Agha Sarram, A. M. Latif*, R. Sheikhpour Pages 267-276

    Impulse noise is one the common noises which reduces the performance of convolutional neural networks (CNNs) in image classification. Preprocessing for removal of impulse noise is a costly process which may have a destructive effect on the training and validation of the convolutional neural networks due to insufficient improvement of noisy images. In this paper, a convolutional neural network is proposed which is robust to impulse noise. Proposed CNN classify images corrupted by impulse noise without any preprocessing for noise removal. A noise detection layer is placed at the beginning of the proposed CNN to prevent the processing of noisy values. The ILSVRC-2012 database is used to train the proposed CNN. Experimental results show that preventing the impact of impulse noise on the training process and classification of CNN can increase the accuracy and speed of the network training. The proposed CNN with error of 0.24 is better than other methods in classification of noisy image corrupted by impulse noise with 10% density. The time complexity of O(1) in the proposed CNN for robustness to noise indicates the superiority of the proposed CNN.

    Keywords: Impulse noise, convolutional neural network, image classification, noise identification
  • E. Alavi, H. Mashayekhi*, H. Hassanpour, B. Rahimpour Kami Pages 277-286

    Short texts of social media like Twitter provide a lot of information about hot topics and public opinions. For better understanding of such information, topic detection and tracking is essential. In many of the available studies in this field, the number of topics must be specified beforehand and cannot be changed during time. From this perspective, these methods are not suitable for increasing and dynamic data. In addition, non-parametric topic evolution models lack appropriate performance on short texts due to the lack of sufficient data. In this paper, we present a new evolutionary clustering algorithm, which is implicitly inspired by the distance-dependent Chinese Restaurant Process (dd-CRP). In the proposed method, to solve the data sparsity problem, social networking information along with textual similarity has been used to improve the similarity evaluation between the tweets. In addition, in the proposed method, unlike most methods in this field, the number of clusters is calculated automatically. In fact, in this method, the tweets are connected with a probability proportional to their similarity, and a collection of these connections constitutes a topic. To speed up the implementation of the algorithm, we use a cluster-based summarization method. The method is evaluated on a real data set collected over two and a half months from the Twitter social network. Evaluation is performed by clustering the texts and comparing the clusters. The results of the evaluations show that the proposed method has a better coherence compared to other methods, and can be effectively used for topic detection from social media short texts.

    Keywords: Topic detection, evolutionary clustering, social networks, probabilistic model
  • Maryam Younesi, Abbas Heydarnoori*, F. Ghanadi Pages 287-297

    Increasing the popularity of smart phones and the great ovation of users of mobile apps has turned the app stores to massive software repositories. Therefore, using these repositories can be useful for improving the quality of the program. Since the bridge between users and developers of mobile apps is the comments that users write in app stores, special attention to these comments from developers can make a dramatic improvement in the final quality of mobile apps. Hence, in recent years, numerous studies have been conducted around the topic of opinion mining, whose intention was to extract and exert important information from user's reviews. One of the shortcomings of these studies is the inability to use the information contained in user comments to expedite and improve the process of fixing the software error. Hence, this paper provides an approach based on users’ feedback for assigning program bugs to developers. This approach builds on the history of a program using its commit data, as well as developers' ability in fixing a program’s errors using the bugs that developers have already resolved in the app. Then, by combining these two criteria, each developer will get a score for her appropriation for considering each review. Next, a list of developers who are appropriate for each bug are provided. The evaluations show that the proposed method would be able to identify the right developer to address the comments with a precision of 74%.

    Keywords: Opinion mining, app stores, bug assignment, software maintenance, machine learning
  • S. A. Mostafavi*, M. Agha Sarram, T. Salimian Pages 298-305

    Unlike conventional wireless sensor networks which are designed for a specific application, Software-Defined Wireless Sensor Networks (SDSN) can embed multiple sensors on each node, defining multiple tasks simultaneously. Each sensor node has a virtualization program which serves as a common communication infrastructure for several different applications. Different sensor applications in the network can have different target functions and decision parameters. Due to the resource constraints of sensor network nodes, the multiplicity and variety of tasks in each application, requirements for different levels of quality of service, and the different target functions for different applications, the problem of allocating resources to the tasks on the sensors is complicated. In this paper, we formulate the problem of allocating resources to the sensors in the SDSN with different objective functions as a multi-objective optimization problem and provide an effective solution to solve it.

    Keywords: Wireless sensor networks, software-defined sensor networks, resource allocation, optimization
  • Hassan Nazari*, M. R. Danaee, M. Sepahvand Pages 306-310

    Localization with differential received signal strength measurement in recent years has been very much considered. Due to the fact that the probability density function is known for given observations, the maximum likelihood estimator is used. This estimator can be asymptotically represented the optimal estimation of the location. After the formation of this estimator, it is observed that the corresponding cost function is highly nonlinear and non-convex and has a lot of minima, so there is no possibility of achieving the global minimum with Newton method and the localization error will be high. There is no analytical solution for this cost function. To overcome this problem, two methods are existed. First, the cost function is approximated by a linear estimator. But this estimator has poor accuracy. The second method is to replace the non-convex cost function with a convex one with the aid of convex optimization methods, in which case the global minimum is obtained. In this paper, we proposed new convex estimator to solve cost function of maximum likelihood estimator. The results of the simulations show that the proposed estimator has up to 20 percent performance improvement compared with existing estimators, moreover, the execution time of proposed estimator is 30 percent faster than other convex estimators.

    Keywords: Differential received signal strength (DRSS), target localization, convex optimization, centralized localization, wireless sensor network (WSN), maximum likelihood estimator (MLE)
  • Parya Tavoosi Pages 311-316

    one of the most prevalent causes for mortality of infants is cardiac failure. Recordings of heart electrical activities by Electrocardiogram (ECG) are a safe method to detect abnormal arrhythmia in time and reduce cardiac failure in newborns. However, the non-invasive extraction of fetal ECG (fECG) from the maternal abdominal is quite challenging, since the fECG signals are often corrupted by some electrical noises from other sources such as: maternal heart activity, uterine contractions, and respiration, in addition to instrumental noises. Among such signals, the maternal heart signal (due to high amplitude) has the most disruptive effect and the fetal brain signal (due to low amplitude) has the least effect on distortion of the fetal heart signal. In this paper, a new method for extracting fECG signals from multichannel abdominal recordings is proposed. The proposed method uses Compressive Sensing (CS)to reduce the computational complexity and fast Independent Component Analysis (fICA) algorithm to estimate the sources. Also, for finding sparse representations of the acquired ECG signals, two dictionaries namely: discrete cosine transformation and discrete wavelet transform are deployed here. The proposed method is then implemented and its performance is tested using the well-known and publicly available database used in 2013 Physionet Challenge. The performance results are compared with that of the best performing existing methods. The results show that the proposed method based on CS and ICA outperforms the existing detection methods with a Mean Minimum Square Error (MMSE) of 171.65, and therefore can be used for non-invasive and reliable extraction fECG from abdominal recordings.

    Keywords: Fast independent component analysis, compressive sensing, fetal electrocardiogram signal, discrete cosine transformation, discrete wavelet transform
  • Sh. Jalilian Pages 317-321

    Write Error (WER) is one of the most drawbacks of STT-MRAM based memories. This problem usually occurred because of thermal instability and process variation. Although some methods have been proposed for WER reduction, they often did not consider the thermal effect of MTJ and had significant overhead. Therefore, proposing a new method in a lower layer of abstraction with the minimum penalty is essential. In this regard, a write driver core has been proposed, which uses two distinct ways according to the state of writing data based on the thermal feature of MTJ cell and by Dual-Vdd method. Simulation results show 11.38% write latency reduction without area and power penalty.

    Keywords: Nonvolatile memory, magnetic tunnel Junction (MTJ), STT-MRAM, write error rate (WER), process variation (PV)