Διπλωματικές Εργασίες Ακαδημαϊκού Έτους 2020-2021

Σύντομη Περιγραφή:

Οι online μέθοδοι εκπαίδευσης επιτρέπουν στα μοντέλα νευρωνικών δικτύων να συνεχίζουν να τροποποιούν τις ελεύθερες παραμέτρους τους ενώ ήδη χρησιμοποιούνται για προβλέψεις και να προσαρμόζονται σε νέες πληροφορίες που έρχονται από το περιβάλλον σε πραγματικό χρόνο. Αυτοί οι αλγόριθμοι ονομάζονται προσαρμοστικοί (adaptive). Στόχος της εργασίας αυτής είναι η ανάπτυξη νέων μεθόδων για την εκπαίδευση νευρωνικών δικτύων τύπου ακτινικής συνάρτησης βάσης (radial basis function, RBF), με στόχους την αύξηση της ακρίβειας πρόβλεψης και την μείωση του υπολογιστικού κόστους ώστε αλγόριθμοι τέτοιου τύπου να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μεγάλα σύνολα δεδομένων (Big Data).

Ενδεικτικές Δημοσιεύσεις:

[1] Alexandridis, A., “Evolving RBF neural networks for adaptive soft-sensor design”, International Journal of Neural Systems 23(6) (2013), pp. 1350029.

[2] Alexandridis, Α., H. Sarimveis, G. Bafas, “Α new algorithm for online structure and parameter adaptation of RBF networks”, Neural Networks, 16(7) (2003), pp. 1003-1017.

Απαραίτητες γνώσεις: Άριστη γνώση προγραμματισμού, Γραμμική Άλγεβρα, Βελτιστοποίηση, Νευρωνικά Δίκτυα

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: A109b – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Αλέξανδρος Αλεξανδρίδης, Καθηγητής

Σύντομη Περιγραφή:

Τα μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (unmanned aerial vehicles, UAVs) είναι οχήματα που δε μεταφέρουν πιλότο, αλλά η οδήγησή τους γίνεται είτε απομακρυσμένα, μέσω τηλεχειρισμού, είτε αυτόματα από κάποιον υπολογιστή. Μια συνήθης κατηγορία UAVs είναι τα τετρακόπτερα, που αποτελούνται από τέσσερις κινητήρες τοποθετημένους στις άκρες ενός κεντρικού κορμού αποτελούμενου από δύο κάθετους μεταξύ τους άξονες σε διαμόρφωση σταυρού. Ο αυτόματος έλεγχος ενός τετρακόπτερου είναι ένα δύσκολο πρόβλημα, καθώς το σύστημα είναι μη γραμμικό, ασταθές, υποδιεγειρόμενο, έχει πολλαπλές εισόδους και εξόδους και επιδεικνύει ισχυρά συζευγμένους όρους. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να εφαρμοστούν μη γραμμικές μεθοδολογίες αυτομάτου ελέγχου για τον έλεγχο ενός τετρακόπτερου. Ενδεικτικά αναφέρονται οι μεθοδολογίες model predictive control (MPC), h-infinity, back-stepping και sliding mode control.

Ενδεικτικές Δημοσιεύσεις:

[1] J. Kim, S. A. Gadsden and S. A. Wilkerson, “A Comprehensive Survey of Control Strategies for Autonomous Quadrotors,” in Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 43, no. 1, pp. 3-16, 2020

Απαραίτητες γνώσεις: Αυτόματος έλεγχος, Γραμμική Άλγεβρα, Βελτιστοποίηση, Άριστη γνώση προγραμματισμού

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: A109b – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Αλέξανδρος Αλεξανδρίδης, Καθηγητής

Σύντομη Περιγραφή:

Το ανάστροφο εκκρεμές αποτελεί ένα σύστημα που έχει καθιερωθεί ως πρότυπο για την αξιολόγηση μεθοδολογιών αυτομάτου ελέγχου, καθώς διαθέτει χαρακτηριστικά που το κάνουν ιδιαίτερα δύσκολο στον έλεγχο, ενώ, ταυτόχρονα, είναι απλό, κατανοητό και εύκολο στην υλοποίηση ή την προσομοίωση. Το πρόβλημα του ανάστροφου εκκρεμούς είναι στην ουσία ένα πρόβλημα ισορροπίας που βρίσκει πάρα πολλές εφαρμογές στο χώρο της ρομποτικής, της διαστημικής τεχνολογίας, της αεροπλοΐας και σε πολλές άλλες επιστημονικές περιοχές που περιλαμβάνουν αυτόματο έλεγχο. Στόχος της εργασίας αυτής είναι να μοντελοποιηθεί ένα σύστημα περιστροφικού ανάστροφου εκκρεμούς και στη συνέχεια να αναπτυχθούν μέθοδοι ελέγχου που θα περιλαμβάνουν τεχνικές όπως PID, linear quadratic regulator (LQR) και model predictive control (MPC).

Ενδεικτικές Δημοσιεύσεις:

[1] Stogiannos, M., A. Alexandridis, H. Sarimveis, “Model predictive control for systems with fast dynamics using inverse neural models”, ISA Transactions, 72 (2018), pp. 161-177

Απαραίτητες γνώσεις: Αυτόματος έλεγχος, Γραμμική Άλγεβρα, Βελτιστοποίηση, Άριστη γνώση προγραμματισμού

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: A109b – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Αλέξανδρος Αλεξανδρίδης, Καθηγητής

Σύντομη Περιγραφή:

Η παρούσα διπλωματική εργασία σχετίζεται με την εφαρμογή αλγόριθμων μηχανικής μάθησης για την από κοινού εξίσωση και αποκωδικοποίηση τηλεπικοινωνιακών καναλιών που εμφανίζουν μη γραμμική συμπεριφορά. Οι προτεινόμενες λύσεις θα αξιολογηθούν με τη βοήθεια του MATLAB χρησιμοποιώντας συνθετικά δεδομένα.

Απαραίτητες γνώσεις: Matlab, Γραμμική Άλγεβρα, Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος, Ψηφιακές Επικοινωνίες

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Ευάγγελος Ζέρβας, Καθηγητής

Φοιτητής: Αντρέας Καταβάτης

Σύντομη Περιγραφή:

Η παρούσα διπλωματική εργασία στοχεύει στη μελέτη τεχνικών μηχανικής μάθησης για προβλήματα παλινδρόμησης και ταξινόμησης που μπορούν να δομηθούν ως κυρτά μη διαφορίσιμα προγράμματα με γραμμικούς περιορισμούς. Αρκετοί αλγόριθμοι (POCS, APSM, ADM, LADM, LADMAP, proximity κλπ) θα υλοποιηθούν σε MATLAB και η επίδοσή τους θα αποτιμηθεί με συνθετικά δεδομένα.

Απαραίτητες γνώσεις: Matlab, Γραμμική Άλγεβρα, Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Ευάγγελος Ζέρβας, Καθηγητής

Σύντομη Περιγραφή:

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία σχετίζεται με την εφαρμογή αλγόριθμων αραιής αναπαράστασης (sparse representation) βασισμένων σε τεχνικές L1 norm και το πακέτο SPAMS για εφαρμογές αποθορυβοποίησης στα γνωστικά αντικείμενα της επεξεργασίας εικόνας.

Απαραίτητες γνώσεις: Matlab, Γραμμική Άλγεβρα, Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος, Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας, Python, C/C++

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Ηλίας Ζώης, Επίκουρος Καθηγητής

Σύντομη Περιγραφή:

Η παρούσα διπλωματική εργασία σχετίζεται με την ανάπτυξη μιας απλής και χαμηλού κόστους μεθόδου μέτρησης πολλαπλών φυσιολογικών παραμέτρων χρησιμοποιώντας μια web κάμερα. Η εφαρμογή της ανάλυσης ICA στα κανάλια χρώματος της κάμερας μπορεί να βοηθήσει στην εξαγωγή χαρακτηριστικών που απεικονίζουν αρχικά τον Blood Volume Pulse (BVP). Στην συνέχεια θα εξεταστεί ο καθορισμός άλλων μεγεθών όπως ο Καρδιακός ρυθμός (HR), ο αναπνευστικός ρυθμός και η μεταβλητότητα HR (HRV, δείκτης καρδιακής αυτόνομης δραστηριότητας). Η τεχνολογία αυτή φαίνεται να έχει ενδιαφέροντες δυνατότητες σε εφαρμογές της προσωπικής υγειονομικής περίθαλψης και της τηλεϊατρικής.

Απαραίτητες γνώσεις: Matlab, Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος, Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας, Python, C/C++

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Ηλίας Ζώης, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητής: Πέτρος Κατσουλάκος

Σύντομη Περιγραφή:

Ανάπτυξη εφαρμογών υπολογιστικής όρασης με εφαρμογή του μετασχηματισμού SIFT και με χρήση μιας εκ των κορυφαίων βιβλιοθηκών υπολογιστικής όρασης (computer vision) Vlfeat.

Απαραίτητες γνώσεις: Matlab, Python, C/C++

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Ηλίας Ζώης, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητές: Μπίτας Άγγελος, Γεναράκης Ιωάννης

Σύντομη Περιγραφή:

Οι βιβλιοθήκες Keras και TensorFlow είναι βιβλιοθήκες λογισμικού ανοιχτού κώδικα για αριθμητικούς υπολογισμούς υψηλής απόδοσης. Η ευέλικτη αρχιτεκτονική της επιτρέπει την εύκολη ανάπτυξη υπολογισμών σε διάφορες πλατφόρμες (CPUs, GPUs, TPUs) και από επιτραπέζιους υπολογιστές έως συστοιχίες εξυπηρετητών. Θα μελετηθεί το περιβάλλον τους και θα επιχειρηθεί να αναπτυχθούν εφαρμογές υπολογιστικής όρασης και μηχανικής μάθησης.

Απαραίτητες γνώσεις: Linux, Docker, Python, Keras, TensorFlow

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέποντες:
Δρ. Ηλίας Ζώης, Επίκουρος Καθηγητής
Δρ. Γρηγόριος Κουλούρας, Επίκουρος Καθηγητής

Σύντομη Περιγραφή:

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία έχει σαν στόχο την ανάπτυξη μίας δικτυακής εφαρμoγής, η οπόια παρουσιάζει αλγόριθμους βαθιάς μάθησης που χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς της επιστήμης, για να επιλύσουν προβλήματα και να αποδώσουν καλύτερη εμπειρία στον χρήστη. Η εφαρμογή θα αναπτυχθεί με χρήση των τεχνολογιών Docker και Kubernetes οι οποίες προσφέρουν μεγάλα πλεονεκτήματα στην ανάπτυξη και διαχείριση εφαρμογών που χρειάζονται αρκετή υπολογιστική ισχύ και εξυπηρετούν μεγάλο αριθμό χρηστών.

Απαραίτητες γνώσεις: Cloud Computing, Docker, Kubernetes, Deep Learning

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Γρηγόριος Κουλούρας, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητής: Ελία Τρύφωνας

Σύντομη Περιγραφή:

Αυτή η Διπλωματική Εργασία έχει σαν σκοπό την συμβολή στην ανάπτυξη ενός δικτύου χαμηλής ισχύος και ευρείας περιοχής κάλυψης (Low Power Wide Area Network – LPWAN) με την τεχνολογία LoRaWAN^® για εκπαιδευτικούς και ερευνητικούς σκοπούς στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής, θα μελετηθεί το φυσικό επίπεδο του πρωτοκόλλου LoRa^® και οι προδιαγραφές του (Διεθνή Standards). Για να επιτευχθεί αυτό, θα αναπτυχθούν δύο ενσωματωμένες συσκευές με LoRa^® interface, που θα συνδεθούν P2P (Peer-to-Peer) για να αξιολογηθεί η εμβέλεια και η ποιότητα της επικοινωνίας, σε διάφορα περιβάλλοντα, ανάλογα με τις ρυθμίσεις του πρωτοκόλλου, προωθώντας αμφίδρομα πακέτα μηνυμάτων. Τέλος, θα μελετηθεί η Ευρωπαϊκή και Ελληνική νομοθεσία (Regulations) που διέπει το συγκεκριμένο πρωτόκολλο επικοινωνίας.

Απαραίτητες γνώσεις: IoT, MicroPython, LPWAN, LoRa^®

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Γρηγόριος Κουλούρας, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητής: Ευάγγελος Παπαγιάννης

Σύντομη Περιγραφή:

Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης Διπλωματικής Εργασίας, θα αναπτυχθεί ένα σύστημα διαχείρισης προσωπικών αρχείων υγείας, με τη χρήση της τεχνολογίας Blockchain. Αρχικά, θα γίνει μια παρουσίαση των μειονεκτημάτων και των πλεονεκτημάτων της εφαρμογής στο χώρο της υγείας και έπειτα θα υλοποιηθεί προσωπικός φάκελος υγείας για τον κάθε ασθενή, όπου θα αποθηκεύονται όλα τα ιατρικά του δεδομένα. Ο χρήστης θα έχει τη δυνατότητα να αποδέχεται ή να απορρίπτει αιτήματα τρίτων που ζητούν πρόσβαση, αλλά θα του δίνεται και η δυνατότητα να έχει ανά πάσα στιγμή πρόσβαση προκειμένου να επιβλέπουν την κατάσταση της υγείας του. Πιο συγκεκριμένα, θα υλοποιηθεί μια ιδιωτική αλυσίδα κόμβων και ένα κατάλληλο λογισμικό προκειμένου να υπάρχει επικοινωνία μέσω της διαδικτυακής πλατφόρμας που θα αναπτυχθεί, αλλά και της ιδιωτικής αλυσίδας για να είναι φιλική προς τον χρήστη και εύκολα προσβάσιμη.

Απαραίτητες γνώσεις: Blockchain, Consensus mechanisms

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Γρηγόριος Κουλούρας, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητής: Σοφία Σπυροπούλου

Σύντομη Περιγραφή:

Σύμφωνα με την κοινή γνώμη της πλειοψηφίας των επιστημόνων του συγκεκριμένου κλάδου, η τεχνολογία Blockchain, αποτελεί ίσως την μεγαλύτερη “εφεύρεση” μετά το ίδιο το διαδίκτυο. Η δημοφιλέστερη εφαρμογή της που την έκανε γνωστή στον κόσμο το 2008 αποτέλεσε το κρυπτονόμισμα Bitcoin, ακολουθώντας στην συνέχεια, η δημιουργία ολοένα και περισσοτέρων εφαρμογών και κρυπτονομισμάτων βασισμένα στην συγκεκριμένη πρωτοπόρα τεχνολογία. Οι λόγοι που το Blockchain θεωρείται τόσο σημαντικό, είναι το γεγονός ότι αποτελεί ένα κατανεμημένο σύστημα ομότιμων κόμβων, με κρυπτογραφημένα στοιχεία, κάνοντας χρήση ψηφιακών υπογράφων, αλλά κυρίως η αποκεντρωποιημένη βάση του, η οποία προσφέρει ανωνυμία και αμεταβλητότητα, καθώς και βελτιστοποίηση στην διαδικασία της πραγματοποίησης συναλλαγών αναμεσά στους χρήστες του. Οι εφαρμογές του όμως δεν περιορίζονται μόνο στον οικονομικό τομέα, αλλά λόγω του συνεχούς πειραματισμού πολλών ατόμων πάνω σε αυτήν την τεχνολογία ανακαλύπτονται καθημερινά καινούργιες χρήσεις του, οι οποίες μπορούν να ωφελήσουν εταιρίες, πελάτες και απλούς χρήστες αντίστοιχα. Τον βασικότερο ρολό όμως κατέχουν οι μηχανισμοί συναίνεσης, οι οποίοι θέτουν σε σωστή λειτουργία τους κόμβους του συστήματος, κάνοντας χρήση ενός συνόλου αλγοριθμικών διαδικασιών και κανόνων, όπως σύνθετες μαθηματικές συναρτήσεις και διαδικασίες ψηφοφορίας αναμεσά στους χρήστες.
Στην συγκεκριμένη Διπλωματική Εργασία, θα γίνει μια συνοπτική ανάλυση της λειτουργίας της τεχνολογίας Blockchain, της δομής του Bitcoin αλλά και άλλων γνωστών κρυπτονομισμάτων, της αποκεντροποίησης και των Blockchain συστημάτων. Η μελέτη θα επικεντρωθεί περισσότερο στους επικρατέστερους μηχανισμούς συναίνεσης, στον τρόπο εκτέλεσης των διαδικασιών τους και θα γίνει σύγκριση μεταξύ τους, ως προς την αποδοτικότητα τους. Έπειτα από αυτή τη βιβλιογραφική μελέτη, σκοπός είναι ο φοιτητής να κατανοήσει σε βάθος τον τρόπο λειτουργίας του Blockchain και των μηχανισμών του.

Απαραίτητες γνώσεις: Blockchain, Consensus mechanisms

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Γρηγόριος Κουλούρας, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητής: Παναγιώτης Τσεσμελής

Σύντομη Περιγραφή:

Η γρήγορη ανάπτυξη του αριθμού των μηχανοκίνητων οχημάτων έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση ζήτησης στάθμευσης, αλλά και του περιορισμένου χώρου στάθμευσης στις αστικές περιοχές, γεγονός που εμποδίζει τη βιώσιμη ανάπτυξη της αστικής κυκλοφορίας. Ο παραδοσιακός και πολλές φορές παράνομος χώρος στάθμευσης που χαρακτηρίζεται από χαμηλή απόδοση, όπως επίσης και συμφόρηση κυκλοφορίας, δεν ικανοποιεί την αυξανόμενη ζήτηση στάθμευσης. Για να βελτιωθεί η διαχείριση της κυκλοφορίας σε όλη την πόλη, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα διαχείρισης για χώρους στάθμευσης σε αστικές περιοχές. Στα πλαίσια της Διπλωματικής Εργασίας, θα δημιουργηθεί μια πλατφόρμα διαχείρισης έξυπνων χώρων στάθμευσης, με χρήση της τεχνολογίας Διαδικτύου των Πραγμάτων Στενής Ζώνης (Narrowband – Internet of Things – NB-IoT). Το NB-IoT είναι ένα πρότυπο ασύρματων ραδιοζεύξεων, ευρείας κάλυψης και χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης (Low Power Wide Area Network – LPWAN), που αναπτύχθηκε από την κοινοπραξία 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Το NB-IoT λειτουργεί σε αδειοδοτημένες ζώνες συχνοτήτων και μπορεί να παρέχει υψηλό τηλεπικοινωνιακό επίπεδο ασφαλείας. Οι τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι είναι υπεύθυνοι τόσο για την ανάπτυξη του δικτύου τους όσο και για την μέγιστη δυνατή γεωγραφική κάλυψη σε μια χώρα. Το NB-IoT εστιάζει τόσο στην κάλυψη σε εσωτερικούς όσο και σε εξωτερικούς χώρους, στο χαμηλό κόστος, στην υψηλή πυκνότητα συνδέσεων και στην πολύ χαμηλή κατανάλωση που συνεισφέρει πολύ θετικά στη μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας αυτών των συστημάτων. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την υλοποίηση καινοτόμων υπηρεσιών που βελτιώνουν την ποιότητα ζωής των ανθρώπων μιας σύγχρονης κοινωνίας. Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι η βέλτιστη διαχείριση των περιορισμένων χώρων στάθμευσης στις μεγαλουπόλεις, αλλά και η αποσυμφόρηση της κυκλοφορίας σε αυτές.

Απαραίτητες γνώσεις: ΙοΤ, NB-IoT, Docker, Embedded Systems, LPWAN, Python

Χώρος υλοποίησης της διπλωματικής: ZB203 – Ερευνητικό Εργαστήριο TelSiP

Επιβλέπων: Δρ. Γρηγόριος Κουλούρας, Επίκουρος Καθηγητής

Φοιτητής: Μιχαήλ Κουδουνάς