Σύνδεσμοι σε Κατηγορία: Διδακτορικές Διατριβές - Έτος 2012

Συγγραφέας: Αναστασίου Σταύρος
Λέξεις Κλειδιά: Δυναμικά συστήματα, Τοπολογική ταξινόμηση, Ποιοτική μελέτη, Θεωρία διακλαδώσεων, Θεωρία κόμβων

Σύνοψη: Η τοπολογική ταξινόμηση και μελέτη διανυσματικών πεδίων αποτελεί το κύριο θέμα αυτής της διατριβής. Στο Κεφάλαιο 1 δίνονται οι απαραίτητοι ορισμοί, καθώς και τα αποτελέσματα επί της ταξινόμησης διανυσματικών πεδίων σε μονοδιάστατες και δισδιάτατες πολλαπλότητες. Στο Κεφάλαιο 2 τεχνικές της Θεωρίας Κόμβων χρησιμοποιούνται προκειμένου να μελετηθεί η τοπολογική δομή ορισμένων παράξενων ελκυστών που εμφανίζονται στη διεθνή βιβλιογραφία. Στο Κεφάλαιο 3 αναπτύσσεται μία μέθοδος η οποία επιτρέπει την ολική τοπολογική ταξινόμηση διανυσματικών πεδίων σε ευκλείδειους χώρους οποιασδήποτε διάστασης. Η μέθοδος αυτή έπειτα εφαρμόζεται στην ταξινόμηση διανυσματικών πεδίων του R^2 και του R^3. Στο Κεφάλαιο 4 μελετάται ένα διανυσματικό πεδίο του R^3 αμετάβλητο από την D_2 ομάδα. Δίνεται η ολική του μελέτη, για διάφορες τιμές των παραμέτρων, και το μερικό του διάγραμμα διακλάδωσης. Αποδεικνύεται η ύπαρξη χάους και συνδέεται με τις συμμετρικές ιδιότητες του συστήματος, ενώ η μελέτη ολοκληρώνεται με τη συμπεριφορά του συστήματος στο άπειρο.

Αρχείο Διδακτορικής Διατριβής

Συγγραφέας: Προτσώνης Γρηγόρης
Λέξεις Κλειδιά: Επεκτάσεις Kan, Επιπεδότητα, Καθορισμένα συνόρια, Αλγεβρικές θεωρίες, Διατήρηση πεπερασμένων ορίων, Κατηγορική πραγματοποίηση

Σύνοψη: Mελετάμε το πρόβλημα της διατήρησης κάποιας κλάσης πεπερασμένων ορίων από την αριστερή επέκταση Kan ενός συναρτητή. Παρουσιάζουμε αρχικά την περίπτωση για συναρτητές που λαμβάνουν τιμές στην κατηγορία των συνόλων. Η περίπτωση αυτή έχει μελετηθεί στην βιβλιογραφια, και ο χαρακτηρισμός τέτοιων επεκτάσεων Kan έχει να κάνει με την έννοια της επιπεδότητας του συναρτητή. Παρατηρώντας ότι η έννοια της επιπεδότητας μπορεί να ερμηνευτεί (με όρους εσωτερικής λογικής) σε μία κατηγορία η οποία είναι εφοδιασμένη με μία τοπολογία Grothendieck, μελετάμε το πρόβλημα στην γενικότητά του. Καθοριστικό ρόλο στην μελέτη μας, παίζει η έννοια του καθορισμένου συνορίου. Με αυτά τα εργαλεία καταλήγουμε σε ικανές και αναγκαίες συνθήκες για την διατήρηση πεπερασμένων γινομένων, πεπερασμένων συνεκτικών ορίων και όλων των πεπερασμένων ορίων από την αριστερή επέκταση Kan ενός συναρτητή που λαμβάνει τιμές σε μια κατηγορία η οποία είναι εφοδιασμένη με μία υποκανονική τοπολογία Grothendieck. Τέλος μελετάμε και την περίπτωση διατήρησης μονομορφισμών από αριστερές επεκτάσεις Kan μεταξύ αλγεβρικών κατηγοριών.

Αρχείο Διδακτορικής Διατριβής

Συγγραφέας: Αργυράκης Βάιος
Λέξεις Κλειδιά: Ήρωνας, Πνευματικά (τίτλος), Υδροπνευματικές διατάξεις, Εφαρμοσμένη υδροστατική, Τεχνολογία και φιλοσοφία, Θαυματοποιητική, Πειραματικές διατάξεις

Σύνοψη: Τα Πνευματικά του Ήρωνα (1ος αιώνας μ.Χ.), προϊόν μακράς παράδοσης. Στην εισαγωγή του έργου εκτίθεται το θεωρητικό υπόβαθρο που υποστηρίζει τη λειτουργία των διατάξεων που παρουσιάζονται στη συνέχεια, αλλά και υποστηρίζεται πειραματικά από ορισμένες. Η δομή του έργου ακολουθεί τη δομή του ολοκληρωμένου μαθηματικού λόγου της κλασικής αρχαιότητας, προσαρμοσμένο κατάλληλα. Θέματα που αναδεικνύουμε είναι: Η ολοκλήρωση της αρχής των συγκοινωνούντων δοχείων με την αυστηρή απόδειξη του αντίστροφου της πρότασης του Αρχιμήδη για τη σφαιρικότητα της επιφάνειας του ηρεμούντος υγρού. Η πειραματική απόδειξη της υλικότητας του αέρα. Διαδικασία που εναρμονίζει το πείραμα με προϋπάρχουσα θεωρία. Η πειραματική απόδειξη της ελαστικότητας του αέρα, ο οποίος μέχρι και τον Αριστοτέλη θεωρείται ασυμπίεστος, καθώς και της ύπαρξης κενού σε μακροσκοπική κλίμακα. Θέση που υποστηρίζεται πειραματικά από τρείς διαφορετικές διατάξεις. Η εξέλιξη της θεωρίας της αναθυμίασης (δημιουργία των ανέμων), προσθέτοντας στη φωτιά την ιδιότητα (δυνατότητα) δημιουργίας κενού. Η πειραματική (με τη διάταξη Ι.23) επαλήθευση της θέσης (που ανάγεται στον 5ο π.Χ. αιώνα) ότι τα ρευστά εναλλάσσονται στον ίδιο χώρο κατά ίσους όγκους. Μέσα από τα θέματα αυτά και την ανάδειξη των διατάξεων που τα υποστηρίζουν, επισημαίνουμε την ενσυνείδητη αποκατάσταση ενότητας θεωρίας και πράξης, ενώ φέρνουμε στο φως μια όχι ιδιαίτερα προσεγμένη κατηγορία διατάξεων αυτή των πειραματικών.

Αρχείο Διδακτορικής Διατριβής

Συγγραφέας: Λιβιέρης Ιωάννης
Λέξεις Κλειδιά: Μέθοδοι συζυγών κλίσεων, Βελτιστοποίηση χωρίς περιορισμούς, Νευρωνικά δίκτυα, Αλγόριθμοι εκπαίδευσης

Σύνοψη: Η συνεισφορά της παρούσας διατριβής επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και στη Μαθηματική θεμελίωση νέων μεθόδων συζυγών κλίσεων για βελτιστοποίηση χωρίς περιορισμούς και στη μελέτη νέων μεθόδων εκπαίδευσης νευρωνικών δικτύων και εφαρμογών τους. Αναπτύσσουμε δύο νέες μεθόδους βελτιστοποίησης, οι οποίες ανήκουν στην κλάση των μεθόδων συζυγών κλίσεων. Οι νέες μέθοδοι βασίζονται σε νέες εξισώσεις της τέμνουσας με ισχυρά θεωρητικά πλεονεκτήματα, όπως η προσέγγιση με μεγαλύτερη ακρίβεια της επιφάνεια της αντικειμενικής συνάρτησης. Επιπλέον, μία σημαντική ιδιότητα και των δύο προτεινόμενων μεθόδων είναι ότι εγγυώνται επαρκή μείωση ανεξάρτητα από την ακρίβεια της γραμμικής αναζήτησης, αποφεύγοντας τις συχνά αναποτελεσματικές επανεκκινήσεις. Επίσης, αποδείξαμε την ολική σύγκλιση των προτεινόμενων μεθόδων για μη κυρτές συναρτήσεις. Με βάση τα αριθμητικά μας αποτελέσματα καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι οι νέες μέθοδοι έχουν πολύ καλή υπολογιστική αποτελεσματικότητα, όπως και καλή ταχύτητα επίλυσης των προβλημάτων, υπερτερώντας σημαντικά των κλασικών μεθόδων συζυγών κλίσεων. Το δεύτερο μέρος της διατριβής είναι αφιερωμένο στην ανάπτυξη και στη μελέτη νέων μεθόδων εκπαίδευσης νευρωνικών δικτύων. Προτείνουμε νέες μεθόδους, οι οποίες διατηρούν τα πλεονεκτήματα των κλασικών μεθόδων συζυγών κλίσεων και εξασφαλίζουν τη δημιουργία κατευθύνσεων μείωσης αποφεύγοντας τις συχνά αναποτελεσματικές επανεκκινήσεις. Επιπλέον, αποδείξαμε ότι οι προτεινόμενες μέθοδοι συγκλίνουν ολικά για μη κυρτές συναρτήσεις. Τα αριθμητικά αποτελέσματα επαληθεύουν ότι οι προτεινόμενες μέθοδοι παρέχουν γρήγορη, σταθερότερη και πιο αξιόπιστη σύγκλιση, υπερτερώντας των κλασικών μεθόδων εκπαίδευσης. Η παρουσίαση του ερευνητικού μέρους της διατριβής ολοκληρώνεται με μία νέα μέθοδο εκπαίδευσης νευρωνικών δικτύων, η οποία βασίζεται σε μία καμπυλόγραμμη αναζήτηση. Η μέθοδος χρησιμοποιεί τη BFGS ενημέρωση ελάχιστης μνήμης για τον υπολογισμό των κατευθύνσεων μείωσης, η οποία αντλεί πληροφορία από την ιδιοσύνθεση του προσεγγιστικού Eσσιανού πίνακα, αποφεύγοντας οποιαδήποτε αποθήκευση ή παραγοντοποίηση πίνακα, έτσι ώστε η μέθοδος να μπορεί να εφαρμοστεί για την εκπαίδευση νευρωνικών δικτύων μεγάλης κλίμακας. Ο αλγόριθμος εφαρμόζεται σε προβλήματα από το πεδίο της τεχνητής νοημοσύνης και της βιοπληροφορικής καταγράφοντας πολύ καλά αποτελέσματα. Επίσης, με σκοπό την αύξηση της ικανότητας γενίκευσης των εκπαιδευόμενων δικτύων διερευνήσαμε πειραματικά και αξιολογήσαμε την εφαρμογή τεχνικών μείωσης της διάστασης δεδομένων στην απόδοση της γενίκευσης των τεχνητών νευρωνικών δικτύων σε μεγάλης κλίμακας δεδομένα βιοϊατρικής.

Αρχείο Διδακτορικής Διατριβής

Συγγραφέας: Κανελλόπουλος Γεώργιος
Λέξεις Κλειδιά: Κοκκώδη υλικά, Φαινόμενα μεταφοράς, Μορφογένεση συσσωματωμάτων, Διακλάδωση διπλασιασμού περιόδου (υποκρίσιμη-υπερκρίσιμη), Διακλάδωση Hopf, Ανατροφοδοτούμενη ροή, Συνεχές όριο, Συναρτήσεις ροής, Όρος μεταφοράς, Όρος διάχυσης, Αντί-διάχυση

Σύνοψη: Τα κοκκώδη υλικά είναι αναπόσπαστο κομμάτι του κόσμου μέσα στον οποίο ζει ο άνθρωπος, και συνεπώς, για την καλύτερη κατανόηση του κόσμου αυτού, επιβάλλεται η μελέτη τους. Αυτός είναι και ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Επικεντρωνόμαστε σε διάδρομο μεταφοράς ο οποίος αποτελεί αντιπροσωπευτικό μοντέλο για πληθώρα εφαρμογών τόσο στην βιομηχανία όσο και στο φυσικό περιβάλλον. Αποτελεί επίσης χαρακτηριστικό παράδειγμα της οικογένειας ανοικτών πολυσωματιδιακών συστημάτων, η οποία βρίσκεται στην καρδιά της σύγχρονης επιστήμης της Πολυπλοκότητας. Αρχικά εισάγουμε το μοντέλο ροής στο οποίο το κοκκώδες υλικό αντιμετωπίζεται ως ένα ειδικό ρευστό (συνεχές μέσο) με εσωτερική απώλεια ενέργειας. Μελετάμε τη δυναμική ισορροπία που επικρατεί στο σύστημα υπό σταθερές συνθήκες, καθώς και την κατάρρευση της ομαλής ροής μέσω του σχηματισμού συσσωματώματος. Ειδική μνεία γίνεται στα πρόδρομα φαινόμενα της συσσωμάτωσης, τα οποία ερμηνεύουμε μέσω μίας αντίστροφης διακλάδωσης διπλασιασμού περιόδου. Διερευνώντας την εξάρτηση μεταξύ της μορφής της ροϊκής συνάρτησης και του τρόπου με τον οποίο το σύστημα μεταβαίνει σε καθεστώς συσσωμάτωσης αποκαλύπτουμε τόσο ποιοτικές όσο και ποσοτικές διαφορές σε σχέση με τον παραπάνω τύπο διακλάδωσης. Μια σημαντική παραλλαγή του συστήματος μεταφοράς προκύπτει εφαρμόζοντας ανατροφοδότηση του πρώτου δοχείου με το συνολικό υλικό που εκρέει από το τελευταίο. Η μαθηματική επεξεργασία αποδεικνύει ότι σε αυτήν την περίπτωση η δημιουργία συσσωματώματος συντελείται μέσω μιας διακλάδωσης Hopf αντί για διακλάδωσης διπλασιασμού περιόδου. Επιστρέφοντας στο αρχικό μας σύστημα, μελετάμε και το συνεχές όριο, θεωρώντας το διάδρομο μεταφοράς να έχει «άπειρο» μήκος. Η δυναμική ισορροπία, που ισοδυναμεί με το ισοζύγιο της μάζας ανάμεσα σε διαδοχικά δοχεία του διακριτού συστήματος, τώρα παίρνει τη μορφή μιας μη γραμμικής μερικής διαφορικής εξίσωσης δεύτερης τάξης με μη σταθερούς συντελεστές. Η προσεκτική μελέτη της εξίσωσης και των συντελεστών της, σε συνδυασμό πάντα με τις συνοριακές συνθήκες στην είσοδο και έξοδο του διαδρόμου, μας επιτρέπει όχι μόνο να αναπαραγάγουμε τα προηγούμενα αποτελέσματα υπό το πρίσμα του συνεχούς ορίου αλλά και να τα ερμηνεύσουμε βάσει φυσικών διεργασιών όπως είναι η μεταφορά (drift) και η διάχυση (diffusion). Ειδικότερα, η συσσωμάτωση συμβαίνει σε καθεστώς αρνητικής διάχυσης (antidiffusion). Κλείνουμε την διατριβή προτείνοντας γενικεύσεις των συστημάτων που ερευνήσαμε. Επεκτείνουμε το διάδρομο μεταφοράς σε πλέγματα δύο διαστάσεων και μελετάμε άλλα μοντέλα που σχετίζονται με ροές διακριτών σωματιδίων όπως είναι η κυκλοφορία οχημάτων στους αυτοκινητοδρόμους.

Αρχείο Διδακτορικής Διατριβής

Συγγραφέας: Επιτροπάκης Μιχαήλ
Λέξεις Κλειδιά: Ολική βελτιστοποίηση, Εξελικτικός υπολογισμός, Υπολογιστική νοημοσύνη, Διαφοροεξελικτικοί αλγόριθμοι, Βελτιστοποίηση σμήνους σωματιδίων, Ευφυής βελτιστοποίηση, Χωρικοί τελεστές μετάλλαξης, Υψηλής τάξης τεχνητά νευρωνικά δίκτυα

Σύνοψη: Η παρούσα διατριβή ασχολείται με τη μελέτη, την ανάπτυξη και τη θεμελίωση νέων μεθόδων Υπολογιστικής Νοημοσύνης και Ευφυούς Βελτιστοποίησης. Συνοπτικά οργανώνεται στα ακόλουθα τρία μέρη: Αρχικά παρουσιάζεται το πεδίο της Υπολογιστικής Νοημοσύνης και πραγματοποιείται μία σύντομη αναφορά στους τρεις κύριους κλάδους της, τον Εξελικτικό Υπολογισμό, τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα και τα Ασαφή Συστήματα. Το επόμενο μέρος αφιερώνεται στην παρουσίαση νέων, καινοτόμων οικογενειών των αλγορίθμων Βελτιστοποίησης Σμήνους Σωματιδίων (ΒΣΣ) και των Διαφοροεξελικτικών Αλγόριθμων (ΔΕΑ), για την επίλυση αριθμητικών προβλημάτων βελτιστοποίησης χωρίς περιορισμούς, έχοντας είτε ένα, είτε πολλαπλούς ολικούς βελτιστοποιητές. Οι αλγόριθμοι ΒΣΣ και ΔΕΑ αποτελούν τις βασικές μεθοδολογίες της παρούσας διατριβής. Όλες οι οικογένειες μεθόδων που προτείνονται, βασίζονται σε παρατηρήσεις των κοινών δομικών χαρακτηριστικών των ΒΣΣ και ΔΕΑ, ενώ η κάθε προτεινόμενη οικογένεια τις αξιοποιεί με διαφορετικό τρόπο, δημιουργώντας νέες, αποδοτικές μεθόδους με αρκετά ενδιαφέρουσες ιδιότητες και δυναμική. Η παρουσίαση του ερευνητικού έργου της διατριβής ολοκληρώνεται με το τρίτο μέρος στο οποίο περιλαμβάνεται μελέτη και ανάπτυξη μεθόδων ολικής βελτιστοποίησης για την εκπαίδευση Τεχνητών Νευρωνικών Δικτύων Υψηλής Τάξης, σε σειριακά και παράλληλα ή / και κατανεμημένα υπολογιστικά συστήματα. Η διδακτορική διατριβή ολοκληρώνεται με βασικά συμπεράσματα και τη συνεισφορά της.

Αρχείο Διδακτορικής Διατριβής