FBE- Bilgisayar Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/10

Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir. Lisansüstü eğitiminde uzmanlık alanları: Bilgisayar Ağları, Yapay Zeka, Doğal Dil İşleme, Paralel ve Dağıtık Sistemler.

Gözat

Adaptive symbol glossary for pattern based cognitive communication system

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Alzaq , Husam Y. I. ; Üstündağ, Burak Berk ; 10312220 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Kablosuz iletişim sistemleri, üstel bir büyüme yaşamakta ve günlük hayatımızın önemli bir unsuru haline gelmektedir. 4G ve 5G mobil ağlar gibi kablosuz iletişim standartlarındaki ilerlemeler, veri iletim hızını arttırmaya, güvenilirliği geliştirmeye ve gecikmeyi azaltmaya odaklanırken, spektrum verimliliği ve düşük-SNR'ye karşı dayanıklılık yeterince ilgi görmemiş ve etkisi iyi araştırılmamıştır. Gürültüye karşı dayanıklılığı arttırırken, spektral bant genişliğini kullanmanın kritik olduğu açıktır. Son yıllarda, kablosuz iletişim sistemlerinin otomatik olarak öğrenilen özellikler ile genişletilmesiyle birlikte spektral bant genişliğinin kullanımı konusunda çok daha yüksek performans elde edilmiştir. Kablosuz iletişim alanında geniş çaplı sorunlarda yapay sinir ağı (YSA - Artificial Neural Network, ANN) ve makine öğrenme teknikleri ele alınmaktadır. Bunları göz önünde bulundurarak, bu tez çalışmasında düşük SNR'nin etkisini azaltan ve gürültüye karşı dayanıklılığı arttıran ANN çözümünü uyarladık. Shannon Limit Teoremi (Shannon, 1948), kanal veri iletim kapasitesinin, C (bps), kanalın İşaret Gürültü Oranı (SNR) ve kullanılan spektral bant genişliğine, BW (Hz), direk bağlı olduğunu gösterir. SNR, bağlantı spektral verimliliğini (LSE) $ \eta =C/B $ (bps/Hz) etkileyen en önemli faktördür ve kanal kapasitesini sınırlar. Bu nedenle, kanal kapasitesini en üst düzeye çıkarmak için, spektral bant genişliğinin ve düşük SNR seviyesine olan dayanıklılığın kullanılması önemlidir. Mevcut modülasyon teknikleri, yaklaşık sıfır BER ile spesifik SNR seviyeleri (0 dB'den daha büyük) altında veri iletim kapasitesini (LSE) maksimize eder. Ancak, hala Shannon Limit'ten uzaktırlar ve düşük SNR'nin etkisini göz ardı etmektedirler. Bu nedenle, kanal kapsitesinin maksimizasyonunda, spektral band genişliğinin verimli kullanımı ve yüksek gürültü değerlerine dayanıklılık en önemli etkenlerdir. Önerilen ve uygulama başarımı verilen karıştırıcıya dayanıklı haberleşme sisteminde bilişsellik iki yönüyle etkindir. Birincisi, radyo frekanslı (RF) haberleşme bandındaki gürültü seviyesine göre doğrudan kodlama ve sayısal işaret modülasyonunun veri karşılığını temsil eden sembollerin örüntü sözlüğünün anında kullanılmasıdır. İkincisi ise haberleşme spektrumunun yoğunluk ve gürültü durumunun algılanması ve buna göre dayanıklılık ihtiyacı ile iletişim bant genişliği arasında optimizasyonu sağlayan örüntü sözlüğünün seçilmesidir. Bilişsel kodlama, yazılım tabanlı radyo uygulamalarında yaygın olarak bilinen bilişsel iletişimden farklı olarak spektrum verimliliğini arttırmakla kalmayıp, değişen örüntü sözlükleri ile karıştırıcı gücüne göre dayanıklılığı da arttırmaktadır. Karıştırıcı etkisi azaltılarak erişilen artırılmış SNR seviyesi, iletişimin sürdürülebilirliği bakımından kritik öneme sahiptir. PBCCS, kanal kodlaması ve uyarlamalı modülasyon tekniklerini birleştiren, katmanlar arası bir yaklaşımdır. PBCCS'nın vericisi, bit dizisini bir sinyal sembolüne eşleyerek kodlar ve semboller olarak bilinen optimal iletişim sinyallerini oluşturur. Sözlük veri kümesi, yüksek bant genişliği, düşük SNR veya yüksek spektral verimlilik gibi iletişim gereksinimlerine uyarlanmış farklı özelliklere sahip çeşitli sözlükler içerir. Bağlantı Spektral Verimliliğini (LSE) maksimize edecek şekilde uygun sözlük, en düşük SNR seviyesine göre sözlük veri kümesinden seçilir. Sonuç olarak, gönderici (verici) sadece kanalların yönetilmesinden sorumlu olmayıp, aynı zamanda sözlükten uygun bir sembol de seçmektedir. Bu nedenle, vericide kullanılan bilişsel kodlama algoritmasının davranışı, çevrenin öğrenme parametresine göre uyarlanabilmektedir. Şiddetli ve ağır koşullarda, bilişsel radyo vericisi yeni bir optimal bilişsel kodu seçecektır. Diğer açıdan, iletilen veriler hakkında önceden bilgisi olan alıcı, verileri doğru biçimde kurtarabilir. Çok seviyeli ayrık wavelet dönüşümü (Discrete Wavelet Transforem, DWT) kullanarak alıcı, sınırlı bir wavelet özellik seti çıkararak alınan sinyali önceden işlemden geçirir. DWT'den elde edilen veriler, bozuk sembol tarafından taşınan dijital verileri kurtarmak için yapay sinir ağı tarafından kullanılmaktadır. DWT ile ANN kullanmanın amacı, alıcı tarafından alınan bozulmuş sinyalin orijinal bitlerini tahmin etmektir. Alıcı, benzer analog sinyali oluşturmaz veya parametresini tahmin etmez. Bunun yerine, çıkarılan örnekleri bilinen bir sembole göre sınıflandırır, böylece doğru bitler çıkarılabilir. Uygulamada ve ilgili konfigürasyonda kullanılan algoritmalar, ilk olarak MATLAB ortamında oluşturulmuş ve geliştirilmiş bir simülatör ile test edilmiş ve sistemin performansı gözlenmiştir. Gönderci (Verici) ve alıcı FPGA uygulamalarının geliştirilmesinde MATLAB Simulink ortamının bir aracı olan Xilinx System Generator Toolbox kullanılmıştır. Tez katkısı. Bu tez çalışmasının ilk araştırma katkısı, ilave bir beyaz Gauss gürültüsü (AWGN) kanalında PBCCS'nin performansını deneysel olarak araştırmayı içermektedir. PBCCS, alınan sinyali ve sinir ağını işlemek için çok seviyeli DWT kullanır. Birkaç sözlük oluşturan bir algoritma geliştirlmiştir. Ayrıca, bilişsel alıcı için uygun iletişim modellerini ve alınan semboller üzerindeki etki faktörlerini inceledik. Ek olarak, YSA'nın boyutunu azaltmak için 4 ve 5 seviyeli DWT kullanmanın etkisini inceledik. Son olarak, azaltılmış bir YSA yapısı sergileyen alıcının uzay karmaşıklığı analiz edildi. İkinci araştırma katkımız, alınan sinyali önceden işlemek için kullanılan çok düzeyli DWT uygulamasını incelemektir. Simülasyonumuz sayesinde çok seviyeli DWT'nin son tasarım üzerindeki etkisini fark ettik. DWT ve yapay sinir ağının FPGA içindeki çarpan kaynaklarının kullanımı için rekabet halindedirler. Bu nedenle, yapay sinir ağının FPGA'daki mevcut çarpan kaynakları kullanmasına ve DWT'nin de kalan sayı sistemi (RNS) ve dağıtılmış aritmetik algoritma (DAA) gibi bellek-tabanlı teknikleri kullanmasına karar verdik. Aslında, RNS kullanan DWT uygulaması yeni bir konu değildir, ancak çalışmamız çok seviyeli DWT'nin net bir uygulamasını ilk sunan çalışmadır. Özellikle, birinci seviyede DWT'yi etkili bir şekilde kullanan ve sonraki seviyelerde herhangi bir bellek elemanı kullanmayan iki seviyeli bir RNS tabanlı DWT tasarımı önerdik. Ayrıca bu tasarım, ardışık seviyeler arasında çoklu kalıntılardan ikili transformatörlerin (RBC) kullanımını ortadan kaldırmaktadır. Genelde, seviyelerin sayısı çıkış kelimesi uzunluğu ile sınırlıdır ve matematiksel olarak belirlenir. Son olarak, daha az güç tükecek şekilde önerilen RNS tabanlı basit donanım yapısıyla, yüksek PSNR değerlerine ulaşılmaktadır. Tez organizasyonu. Bu tezin ilk kısmı, PBCCS'nin tasarım ve uygulamasına odaklanmıştır. Uygulamada ve ilgili konfigürasyonda kullanılan algoritmalar MATLAB ortamında oluşturulmuş ve bu amaçla geliştirilen bir simülatör ile sistemin performansı gözlenmiştir. Deneysel yaklaşım, farklı dalgacık aileleri ve çeşitli ANN konfigürasyonları kullanarak PBCCS'nin performansını araştırmamıza yardımcı olmaktadır. Ayrıca, verici ve alıcı FPGA, MATLAB Simulink ortamı için Xilinx Sistem Jeneratör Araç Kutusu kullanılarak uygulanmaktadır. Güvenilir bir çıktı elde etmek için deneysel bir kurulum, entegre bir alıcı verici çip AD9361 ve Xilinx Zynq-7000 (XC7Z045) kartı kullanılarak hazırlandı. Tezin ikinci bölümünde, FPGA üzerinde DWT tasarımı önerilmiştir. DWT'yi çarpanlar ve bir toplayıcı ağacı ile uygulamak yerine, çarpan içermeyen bir mimari düşünüldü ki düşük karmaşıklık sistemlerinde elde edilen sonuçlara ve yüksek verimli işleme kapasitesine neden olabilsin. Bu bağlamda, iki ünlü çarpan içermeyen mimari sunuldu ve onlar Dağıtılmış Aritmetik Algoritma (DAA) ve Kalıntı Sayı Sistemi (RNS). Tasarımın ve kaynak kullanılabilirliğinin genel performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olan, çarpanı olmayan mimariler üzerinde DWT'nin etkisini inceledik. Dahası, tasarım ve kaynak kullanılabilirliğinin genel performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olan filtre katsayılarının ve kelime uzunluğu sayısının artırılmasının etkisini ele aldık. Bu araştırmanın ana sonucu, DAA-tabanlı yaklaşım az sayıda filtre katsayıları için uygun iken, RNS tabanlı yaklaşımın 10'dan fazla filtre katsayıları için daha uygun olduğu, ayrıca hem DAA hem de RNS-tabanlı yaklaşımın yüksek sinyal kalitesini sırasıyla 73.5 ve 56.5 dB pik sinyal-gürültü oranı (PSNR) ile sergilediğidir. Tezin son bölümü, ikinci bölüm için bir genişletmedir ve burada optimize edilmiş çok seviyeli bir DWT önerilmiştir. Bu bölüm, RNS-tabanlı, optimize edilmiş, çoğaltıcı olmayan, iki seviyeli DWT'nin gerçeklemesini sunar. Ayrıca farklı DWT uygulamaları ve performans sonuçları arasında analitik bir karşılaştırma sunmaktadır. Bu yaklaşım tüm işlem süresini hızlandırmak için belleği yoğun bir şekilde kullanır. Düşük gecikme süresi elde etmek için, iki seviyeli tasarıma belirttiğimiz eklemeleri yaptık: (1) orta RBC ünitesinin ortadan kaldırılması ve (2) basit dairesel kaydırma işlemleri ile ikinci seviyenin dahili belleğinin değiştirilmesi. Ölçümlerimizin sonuçları, önerilen iki seviyeli DWT tasarımının, gecikme ve tepe sinyal-gürültü oranı (PSNR) değeri ile kullanıldığında kayda değer bir gelişme olduğunu göstermiştir.
Akraba Ve Bitişken Diller Arasında Bilgisayarlı Çeviri İçin Karma Bir Model

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Tantuğ, Ahmet Cüneyd ; Adalı, Eşref ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Günümüzde bilgisayarlı çeviri sistemlerinin başarımları düşük olsa da, aynı dil ailesi içerisinde yer alan benzer diller arasında gerçeklenen bilgisayarlı çeviri çalışmalarında daha yüksek başarımlar elde edilmektedir. Bu çalışma kapsamında, bitişken özellik gösteren akraba diller arasında bilgisayarlı çeviri için yeni bir model önerilmiştir. Hem kural tabanlı hem de istatistiksel bileşenlerden oluşan bu model çerçevesinde Türk dilleri arasında çeviri konusu incelenmiştir. Türk dilleri arasında bilgisayarlı çeviri başarımını incelenmek üzere, önerilen modeli temel alan bir çeviri altyapısı gerçeklenmiştir. Deneysel uygulamalar için Türkmenceden Türkçeye çeviri yönü seçilmiş ve üretilen çıktılar, genel kabul görmüş değerlendirme yöntemleri ile puanlanarak en kaliteli çıktı üretilecek şekilde çeşitli parametreler belirlenmiştir. Gerek otomatik gerekse de insan emeği ile yapılan değerlendirmeler sonucunda başarımın yüksek olduğu görülmüştür. Bu sonuçtan hareketle, Türk dil ailesindeki diller arasında çeviri işleminin, önerilen model kullanılarak diğer yöntemlerden görece olarak daha kolay ve daha az dilbilgisel kaynak kullanılarak gerçeklenebileceği gösterilmiştir.
Amaca Yönelik Ayrıt Saptama

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Kurt, Binnur ; Gökmen, Muhittin ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Birçok bilgisayar görü uygulamasında, farklı özelliklerde ayrıt haritası üretebilen ayrıt saptayıcılara oldukça fazla ihtiyaç duyulmaktadır. Bu farklı karakteristiklerdeki ayrıt haritalarından birinin eldeki uygulamanın ihtiyaç duyduğu ayrıtları üreteceği umulmaktadır. Ancak ayrıt saptayıcının önerdiği çözümlerden uygulamanın ihtiyaç duyduğu en iyi ayrıtların seçimi ile ilgili genel geçer bir yöntem yoktur. Önerilen yöntemler çoğunlukla uygulamanın ihtiyaç duyduğu ayrıtları üretecek şekilde kolaylıkla uyarlanabilir olmaktan uzaktır. Tez çalışmasında üzerinde çalışılan Genelleştirilmiş Ayrıt Saptayıcısının ölçek parametrelerinin değiştirilmesiyle, farklı özelliklerde ayrıtlar üretilebilmesi sağlanmıştır. Üretilen ayrıt haritalarının başarılı olmasına karşın tek bir ölçekte amaca uygun ayrıtlar üretmek mümkün değildir. Tez çalışmasında, güçlü ayrıt saptayıcıları geliştirilmiş ve bu saptayıcılar amaca yönelik ayrıt saptama çatısı altında kullanılmıştır. Önerilen yaklaşımın, gürbüz ve kesin ayrıt/çevrit saptamaya ihtiyaç duyulan bir çok uygulamada yerini bulacağına inanıyoruz. Sonuç olarak, geliştirilen yöntem güçlü ayrıt/çevrit-temelli yüz tanıma ve araç plaka tanıma gibi bilgisayar görü uygulamalarının geliştirlmesine olanak sağlayacaktır.
An integrated architecture for information extraction from documents in Turkish

(Institute of Science and Technology, 2009-12-25) Adalı, Şerif ; Sönmez, Coşkun A ; 504012098 ; Computer Engineering

In this study, ontology based information extraction and document layout analysistechniques are integrated for extracting domain specific events and entities. Proposed?Concept Zoning? technique provides easy definition of extraction concepts andincreases portability of the IE system and requires only concept definitions whencompared to approaches that rely on large sets of linguistic patterns. Proposedarchitecture works well when applied to restricted domain applications. It alsosuccessfuly detects data in tabular, list or itimized form. In case of an unknown event,concept similarity is calculated by comparing the concepts in the input document againstthe concepts in the ontology and new attributes, key concept nodes and conceptsproperties are incrementally added to the knowledge base by the user. Domain ontologyis enriched by adding newly discovered instances. Experimental results indicate that ahigh performance document processing system has to cover enough number of lexicalresources, extraction concepts and document models. In addition, document layoutanalysis is used for detecting unknown entity types and approach verifies extractedinformation and relations among them by using key values defined for each domainevent.
Bilgi İçeren Öznitelik Alt Uzayları İle Eğitmenli Ve Yarı Eğitmenli Öğrenme

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-03-11) Yaslan, Yusuf ; Çataltepe, Zehra ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Web madenciliği, biyoinformatik ve konuşma tanıma gibi birçok farklı alanda çok yüksek miktarda etiketsiz veri ve farklı öznitelik uzayları bulunmaktadır. Birlikte öğrenme (Co-training) algoritması gibi yarı-eğitmenli algoritmalar etiketsiz verinin kullanımını amaçlamaktadır. Rastgele öznitelik alt uzayları (RAS) metodu farklı öznitelik alt uzaylarını kullanarak sınıflandırıcı eğitmeyi ve bu sınıflandırıcıları, topluluklarda birleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu tez çalışmasında, sınıflandırıcı toplulukları için ilişkili öznitelik alt uzayları rastgele seçilerek; bilgi içeren ve çeşitliliği sağlanmış öznitelik alt uzaylarının oluşturulması sağlanmıştır. Oluşturulan sınıflandırıcı toplulukları, eğitmenli ve yarı-eğitmenli öğrenme için kullanılmıştır. Önerdiğimiz ilk yöntem, öznitelik alt uzaylarını karşılıklı bilgi miktarına bağlı ilişki değerlerini kullanarak seçmektedir. Bu yöntem Rel-RAS (eğitmenli) ve Rel-RASCO (yarı-eğitmenli) algoritmalarında kullanılmıştır. İkinci yöntem, ilişkili ve artık olmayan öznitelik alt uzaylarını seçmek için, mRMR (en düşük artıklık ve en yüksek ilişkili) öznitelik seçme algoritmasının değiştirilmiş şeklini kullanmaktadır. Bu yöntem mRMR-RAS (eğitmenli) ve mRMR-RASCO (yarı-eğitmenli) algoritmalarında kullanılmıştır. Önerilen yöntemlerin deneysel analizleri belirli sayıda veri kümesinde gerçekleştirilmiş ve mevcut yöntemlerle karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda önerilen yöntemlerle oluşturulmuş sınıflandırıcı topluluklarının teorik analizleri; Kohavi Wolpert (KW) varyans, bilgi kuramı tabanlı düşük düzeyli çeşitlilik (LOD) ve bilgi kuramı sayısı (ITS) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. LOD ve KW-varyansının davranışları arasında benzerlik bulunmuş ve topluluk sınıflandırma başarımının ITS ile açıklanabileceği görülmüştür.
Building of Turkish propbank and semantic role labeling of Turkish

(Institute of Science And Technology, 2018-01-16) Şahin, Gözde Gül ; Adalı, Eşref ; 504122519 ; Computer Engineering ; Bilgisayar Mühendisliği

Understanding a human language has been a dream of manhood for more than a decade. Although early science fiction movies have predicted that dream would have come true by now, it has not. The reasons are varied however ambiguity, the need for context, common sense knowledge, the variety in word/sentence structures can be considered as such. There have been attempts to disambiguate word meanings, analyze language structures, and model common sense knowledge to reach this goal, however, it is ongoing research with many subfields. In this thesis, we are interested in one of its subfields: shallow semantic parsing or semantic role labeling (SRL). It aims to dissolve the understanding problem into identifying action/event-bearing units and their participants. In that way, independent from the structure of the sentence, the same representation can be produced, (e.g. "Economy grew by 5%" and "The growth of the economy was 5%" or "The window broke" and "Stone broke the window"). The output representations of this task can benefit other natural language understanding tasks such as information retrieval, sentiment analysis, question answering, and textual entailment. In order to perform this task a resource that contains the meanings of action/event bearing units (in our case verbs) and their frequent participants, named Proposition Bank (PropBank), should be created to guide the machine learning techniques. Unfortunately creating such a resource requires a large amount of time, budget, and linguistic experts. Therefore has not seen possible for low-resourceful languages like Turkish. In this thesis, we aim to address this issue by incorporating crowd intelligence into the construction workflow. We design a novel workflow that requires a minimum number of experts with linguistic knowledge. They have been employed for (1) the first crucial step, where semantic frames are manually created, (2) supply quality control mechanism by labeling a small number of questions, and (3) double-check the answers of crowd taskers when taskers could not agree on an answer. Other challenges to creating such a resource are posed by the rich morphology of Turkish. To address this extreme production of new words that cause a theoretically infinite number of action-bearing units, we propose to exploit the semantic knowledge that is acquired by root verbs composed with regular morphosemantic features such as case markers. We evaluate our overall approach for the building of Turkish PropBank by various inter-annotator metrics and show that our resource is of high quality. Though creating a resource is crucial, not enough for automatic labeling of semantic roles. The second part of this thesis focuses on building such automatic methods that are suitable for the Turkish language. For that purpose, we adopt a system that uses a deterministic machine learning model based on linguistic features designed mostly for high-resource, morphologically poor languages. However, the Turkish language poses the following challenges: (1) a significant amount of out of vocabulary words (words that have not been seen in the dictionary) (2) the small number of training instances, and (3) high syntactic variance among predicates and their arguments. These issues cause very sparse features that complicate the learning process of the statistical system. We address these challenges by (1) designing better features that exploit the regularity of morphosemantics, thus not as sparse as previous ones; and (2) taking advantage of pretraining on unlabeled data, in other words, exploiting prior knowledge on Turkish words that have been learned through word embeddings. We show that our approach yields to the first robust Turkish SRL system with an F1 score of 79.84. Our experiments with training data size and the features show that (1) morphosemantic features are vital for Turkish SRL; (2) a reasonable SRL system can be trained with proposed features on 60% of the available data; (3) performance greatly degrades in the absence of high-level syntactic features and (4) continuous features model complex interactions between information levels and lead to further improvement in the scores. Although the statistical SRL system has been shown to be successful in the presence of gold tags, it suffers from accumulating errors of external NLP tools that are required for feature extraction. To address this problem, we introduce a neural SRL system that employs bi-directional long-short-term-memory (LSTM) units to operate on subword units that do not require syntactic preprocessing (or only minimal). Unlike previous techniques that use pre-trained word embeddings, the proposed model generates a word embedding by composing the subword units. Available subword composition techniques did not make any distinctions between morphology types. In order to distinguish derivational morphology from inflectional morphology, we propose a linguistically motivated composition technique and systematically analyze the effect of subword and composition types. We show that (1) character-based models with bi-LSTM composition perform similar to models that use morphological information for languages with poor morphology, whereas at least 3 percentage point drop is observed on F1 scores for morphologically rich languages and (2) linguistically motivated composition method surpasses other techniques for Turkish SRL. We evaluate various techniques to combine multiple subword units in order to test whether subwords learn complementary features for argument labeling. We show that character and char-trigram combination improve the scores in all cases, whereas combining character with morphology does not help most languages with rich morphology, suggesting that characters do not capture any information that is not already embedded in morphological models. Finally, all resources are made accessible to encourage researchers to work on the Turkish language.
Community Event Prediction In Evolving Social Networks

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-12-16) İlhan, Nagehan ; Öğüdücü, Şule ; 10131704 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Geçtiğimiz son on yıl internet ve web üzerinden elde edilen bilginin hızla ve çarpıcı bir biçimde artmasına tanıklık etmiştir. Sosyal ağlar kişisel bilgisayarlar, cep telefonları ve diğer donanımsal yenilikler gibi internet erişimli cihazların yaygınlaşmasıyla birlikte oldukça popüler hale gelmiştir. Sosyal ağ siteleri kullanıcılarına fikirlerini paylaşma, güncel durum ve yorumları yayınlama, yeni haberleri takip edebilme, arkadaşlar ve meslektaşlar ile iletişimde kalabilme gibi olanaklar sağlamaktadır. Çevrimiçi sosyal ağların hızlı gelişimi çok çeşitli senaryolarda ağ merkezli verilerin muazzam bir biçimde artmasına yol açmıştır. Birçok sosyal ağ çeşidinde veri, düğümlerin bireyleri, ayrıtların ilişki ve etkileşimleri temsil ettiği çizgelerden oluşur. Ağ yapısı içerisindeki bir düğüm kümesi, dışarıya olan bağlantı sayısına kıyasla kendi içinde daha fazla sayıda bağ içeriyor ise bu düğüm kümesi bir topluluk olarak nitelendirilebilir. Bu gibi sosyal ağlarda topluluklar, ağ elemanlarının birbirleriyle ilişki ve etkileşim kurması neticesinde oluşmaktadır. Topluluğun en yaygın tanımı şudur: topluluk içeride yoğun olarak birbirine bağlı ancak dışarıyla daha az yoğunlukta bağlantısı olan düğümler topluluğudur. Toplulukların belirlenmesi, düğüm veya ayrıt bazında bir yaklaşım sergilenen mikroskopik düzey ve bütün çizge yapısını ele alan makroskopik düzeyden farklı olarak, daha ara yapılar olan topluluklar kullanılarak, ağ yapısının mezoskopik düzeyde tanımlanmasıdır. Topluluk üyeleri zaman içinde birbirleriyle ve topluluk dışındaki ağ üyeleriyle etkileşim kurarak dinamik veya zamansal bir davranış sergilerler. Sonuç olarak, topluluklar belirli bir zaman diliminde kararlı bir biçimde durabilir, periyodik örüntü sergileyebilir, üye bileşiminde ansızın değişiklikler olabilir veya diğer başka dinamik davranışlar gösterebilirler. Bu nedenle toplulukların ve ağın zamansal değişimlerinin irdelenmesi önem arz etmektedir. Bu fenomen araştırmacıları bireyler arasındaki bağlantıların nasıl kurulduğu ve zamanla nasıl değiştiğini araştırma konusuna yöneltmiştir. Ağ yapılarının içerisinde yer alan bireyler/varlıklar arasındaki ilişkilerin çeşitli bilimsel metotlar aracılığı ile detaylı olarak incelenmesi sonucu elde edilen verilerden anlamlı sonuçlar türetilmesi Sosyal Ağ Analizi olarak tanımlanmaktadır. Bu bağlamda, topluluk dinamiklerinin gözlemlenmesi ve değişiminin öngörülmesi Sosyal Ağ Analizi'nin en önemli konularından biridir. Toplulukların değişimlerinin belirlenmesi, ağın içsel organizasyonundaki temek değişiklikleri tanımlamak açısından elzemdir. Toplulukların zaman içindeki değişiminin analiz edilmesi sosyoloji, kriminoloji, reklamcılık ve pazarlama, bilgi difüzyonu, öneri sistemleri gibi pek çok uygulama alanında genişçe yer almaktadır. Üyelerin gizli yönelimleri ve beğenileri, hangi toplulukların büyüyeceği veya küçüleceği gibi olayların anlaşılmasıyla açığa çıkarılabilir. Örnek olarak, topluluklara pazarlama faaliyeti yapmak ve bu faaliyetin zaman içinde sonuçlarını izlemek verilebilir. Buradan yapılan çıkarımlar daha sonra pazarlama teşviklerinin yeniden düzenlenmesinde kullanılabilir. Bir sosyal ağ sitesindeki kullanıcı yorumları ve arkadaşlık ilişkileri yeni fikir ve politik görüşlerin oluşumunu ve gelişimini izlemekte kullanılabilir. Toplulukların gelişimini takip eden yöntemler yaygın olarak topluluğun büyüme, birleşme veya yok olma gibi olaylarını tanımlayan çerçeveler üzerine kurulmuştur. Bunların birçoğu, toplulukların evrimini incelemek üzere iki adımlı olay eksenli modeller önermiştir. Bu modeller birincil olarak her bir zaman dilimine ait çizgelerin topluluklarını belirleme ve daha sonra ardışık zaman dilimlerindeki bölümlemeler arasındaki ilişkiyi kritik olaylar olarak tanımlamakta ve toplulukların yapısal özelliklerini öznitelik olarak kullanarak olayları tahmin etmektedir. Netice olarak bu yöntemler, bir sonraki adımdaki olayları bilinmeyen zaman dilimi de dahil olmak üzere tüm zaman dilimlerine ait çizgelerdeki toplulukların belirlenmesi ve bütün topluluksal özelliklerinin hesaplanmasını gerektirmektedir. Buna ek olarak, yakın zamandaki çalışmalar toplulukların evrimini çizgelere ait bütün tarihsel bilgileri kullanarak tahmin etmektedir. Ancak bu tarz bir yaklaşım, bütün geçmiş veriyi kullanması ve sadece ağ oluşumunun ilk aşamalarında var olmuş olan düğümleri diğerlerinden ayırt etmeksizin bütün düğüm ve ayrıtları eşit olarak göz önüne almasından mütevellit, güncel değişimle ilgili doğru sonuçlar sağlamakta başarısız olabilir. Bu tezde, toplulukların evrimsel dinamikleri irdelenmiş ve toplulukların gelecekteki olaylarını tahmin etmek amacıyla olay eksenli bir yaklaşım önerilmiştir. Dinamik ağ bir dizi statik zaman adımlı çizgeler olarak modellenmiş ve her bir zaman adımlı çizge belirlenen zaman aralığında veya o zamana kadar olan etkileşimlerden oluşturulmuştur. Her bir zaman adımında topluluklar belirlenmiş ve toplulukların yapısal ve zamansal nitelikleri hesaplanmıştır. Ele alınan özellikler toplulukların içsel ayrıt yapıları ve toplulukların ağın geri kalanıyla olan dışsal etkileşimlerini de içerecek şekilde pek çok niteliği kapsamaktadır. Ardışık zaman adımlarındaki her bir topluluk çifti için bir benzerlik ölçütü hesaplanmış ve önerdiğimiz olay belirleme algoritması uygulanarak anlamlı olaylar saptanmıştır. Daha sonra olay öngörüsü, tanımlanmış olayların sınıf etiketleri, yapısal ve zamansal topluluk niteliklerinin giriş parametresi olarak kullanıldığı bir sınıflandırma problemi olarak modellenmiştir. Detaylandırılmış deneysel sonuçlar önerilen olay öngörü modelinin topluluk olaylarını doğru olarak yakınsadığını ispatlamıştır. Tez kapsamında önerilen olay eksenli çerçeve kullanılarak, zamansal topluluklarda olayların öngörülmesinde karşılaşılan iki temel soruna da çözüm getirilmiştir. Tezin birinci katkısı; topluluk olaylarının zaman serisi analizi modelleri kullanılarak öngörülmesidir. Zaman serisi modelleri topluluksal niteliklerin bir sonraki zaman adımında nasıl değişeceğini ve değerinin ne olacağını tahmin ederek, toplulukların sıfırdan belirlenmesini önlemiş olur. Bir sonraki adımda olayları öngörülecek olan zaman dilimine ait toplulukların her biri için, biriken ve kayan pencereleme tekniklerine göre geçmişten günümüze topluluksal değerlerden müteşekkil bir zaman serisi oluşturulur. Bütün geçmiş veriyi işleyen biriken pencereleme tekniğinin aksine, kayan pencereleme tekniği dinamik ağın güncel durumu üzerine yoğunlaşır ve dolayısıyla ağdaki en son değişiklikleri meydana çıkarır. Zaman serilerinin oluşumu ve analizinde farklı pencere aralıkları test edilmiştir. İki adet gerçek veri üzerinde yapılan deneysel sonuçlar önerilen çerçevenin toplulukların nitelik değerlerinin makul bir hata oranı ile tahmin edildiğini ve öngörülen olayların gerçek olay etiketleriyle yüksek oranda örtüştüğünü göstermektedir. Buna ek olarak, pencere büyüklüğünün tahmin hatası ve olay öngürüsü üzerindeki etkisi irdelenmiştir. İkinci olarak, olayların öngörülmesinde başarılı sonuçlar üreten topluluksal nitelikler tespit edilmiştir. Ağın çeşitli yapısal niteliklerini hesaplayan ve topluluk gelişiminin gelecekteki doğrultusunu tüm topluluksal nitelikleri hesaplamadan, önde gelen topluluk nitelik alt kümesini tespit ederek öngören yeni bir çerçeve önerilmiştir. Önerilen çerçeve ağın yapısal niteliklerini kullanarak topluluk olay tahmininde doğru sonuç üretmeyi sağlayan topluluk nitelikleri alt kümesi belirlemektedir. Her bir zaman noktasında çok sayıda topluluksal niteliği hesaplayan yöntemlerin aksine, önerilen çerçeve ağ topolojisinden faydalanarak topluluğun gelecekte başına gelecek olayı en etkin biçimde öngören en kestirimci topluluksal nitelikleri bulmaktadır. Dört farklı gerçek veri seti üzerinde yapılan deneyler önerilen çerçevenin etkinliği doğrulamıştır. Yapılan deneyler, önerilen çerçevenin bütün nitelik kümesi kullanılarak üretilen öngörü sonuçlarıyla hemen hemen aynı sonuçlar ürettiğini, sonuçlar arasında istatistiksel bir farklılık bulunmadığını göstermiştir. Önerilen çerçeve ve bütün topluluk niteliklerinin kullanımı çalışma süresi ölçülerek karşılaştırılmış ve çerçevenin hızlandırma oranı sunulmuştur. Sonuçlar, önerilen çerçeve kapsamında daha az nitelik hesaplanmasından dolayı, aynı nispette hesaplama zaman ve maliyetinde düşüş olduğunu kanıtlamıştır.
Çok Çekirdekli Sistemler İçin Nesneye Dayalı Yazılımların Model Tabanlı Paralelleştirilmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-09-05) Ovatman, Tolga ; Buzluca, Feza ; 410003 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu çalışmada sınıf bağımlılıkları arasında sıkça ortaya çıkan örüntüler ve bu örüntülerin yazılıma özgü gösterdiği karakteristikler, örüntülerin bir takım özellikleri incelenerek ortaya çıkarılmıştır. Bu örüntülerin sınıf çizeneklerinde ortaya çıkma biçimleri, örüntülerden çeşitli örnekler sunularak ve bu örneklerin çalışma zamanında gösterdiği davranışlar incelenerek açıklanmıştır. Bu şekilde bağımlılık örüntülerinin nesneye dayalı yazılımların paralelleştirilmesine olan etkisi incelenmiştir. Bağımlılık kalıplarının yazılımda gösterdiği özellikleri detaylandırmak amacıyla bir ölçüt kümesi tez çalışmalarında önerilmiştir. Tez çalışmalarında bağımlılık örüntülerinin otomatik olarak yazılım tasarımlarında algılanılmasına da odaklanılmıştır. Bu amaçla yazılım tasarımlarından edinilen çizgeler üzerinde öbekleme algoritmaları uygulanmış ve sonuçta bu algoritmaların özellikle “köprü” adı verilen örüntüleri algılamakta yetersiz kaldığı görülmüştür. Bu sorunu çözmeye yönelik tanımlanan algoritma ile hem “körprü”lerin algılanması sağlanmış hem de böylece öbekleme tekniklerinin bağımlılık kalıbı algılama amacıyla başarımı arttırılmıştır. Tez çalışmalarında son olarak çok çekirdekli işlemcilerde ortak kullanılan cep belleklerin paylaşılmasından sağlanan faydanın model tabanlı tekniklerle arttırılması üzerine yoğunlaşılmıştır. Tez çalışmaları sonucunda iki farklı alanda katkılar sağlanmıştır. Bunlardan ilki yazılım tasarımları kullanılarak yazılımın genelinde gizli bulunan paralelliğin ortaya çıkartılması ve model tabanlı bilgiler ışığında nesneye dayalı yazılımların iş sıralamasının yönlendirilmesidir. Sunulan deneyler, önerilen model tabanlı tekniklerin kullanımı ile %30 a varan başarım artışının sağlanabileceğini göstermektedir.
Çoklu-robotların Ortak Calışması Ve Koordinasyonu İçin Tümleşik Bir Planlama, Görev Atama Ve Yürütme Mimarisi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Sarıel, Sanem ; Erdoğan, Nadia ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu doktora çalışması, bir çoklu robot sisteminin karmaşık bir görevi tümüyle otonom olarak yerine getirmek üzere görev paylaşımı, atama ve yürütme problemini hedef almıştır. Farklı uygulama alanlarında geçerli olan bir çok durum ve kısıtlama irdelenerek problem, Ortaklaşa Görev Yürütme Probleminin bir parçası olan, Koordineli Görev Seçim Problemi olarak formüle edilmiş ve çözüm olarak yeni bir dağıtılmış çoklu-robot ortak çalışma mimarisi (DEMiR-CF) önerilmiştir. Bu yeni yaklaşım, artımlı görev seçimi, dağıtılmış görev ataması ve yürütme zamanında hata kotarmayı bütünleşik olarak gerçeklemekte ve robotların çoklu kaynak gereksinimi olan ve birbirlerine bağımlı görevlerin oluşturduğu karmaşık görevleri etkin şekilde yerine getirmesini sağlamaktadır. Yeni yaklaşımın başarımını ölçmek üzere hem benzetim ortamlarında, hem de gerçek robotlar üzerinde, farklı uygulama alanları için deneyler gerçeklenmiştir. Böylelikle, mimarinin bir çok uygulama alanına uygulanabilirliği doğrulanmıştır. Deneylerde elde edilen sonuçlar DEMiR-CF mimarisinin başarımını, etkinliğini, ölçeklenebilirliğini ve hataya dayanıklılığını göstermektedir. Çalışmada, önerilen mimariye ek olarak, mimarinin kullanıldığı değişik uygulama alanları için, robotlara uygulanabilir çözümler de üretilmiştir.
Değerlendirme Sistemleri İçin Hibrid Uzman Sistem Yaklaşımı

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Öztürk, Veysi ; Sönmez, Coşkun ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu çalışmada, değerlendirme sürecini kolaylaştıran ve hızlandıran “Genel Değerlendirme Süreci” ve “Genel Değerlendirme Modeli” geliştirildi. Farklı alanlardaki uzmanlardan elde edilen sezgisel bilgilerin ve farklı kaynaklardan elde edilen verilerin işlenebilmesi için bir yöntem geliştirildi. Bu yöntemde, değerlendirme bilgileri değerlendirme amaçlarının, değerlendirme kurallarının, ölçümlerin, metotların ve parametrelerin referans modeli olarak ifade edildi. Genel Değerlendirme Modeli’nin kullanılması, değerlendirme bilgilerinin ifade edilmesi için gerekli kuralların, ölçümlerin ve parametrelerin sayısını azalttı. Melez uzman sistem ve bulanık mantıktan meydana gelen “Zeki Değerlendirme Sistemi”, öğrencileri, eğitmenleri, işe başvuranları, bilgisayar tarafından meydana getirilmiş kuvvetler gibi sentetik kuvvetleri değerlendirdiği gibi gerçek sistemleri de değerlendirebilmekte olup “Genel Değerlendirme Süreci”ne, “Genel Değerlendirme Modeli”ne ve değerlendirme ihtiyaçlarına göre geliştirildi. Değerlendirme bazı açılardan belirsizlik içerdiğinden, üst seviye karar vermede bulanık mantıkla uzman sistemler beraber kullanıldı. “Zeki Değerlendirme Sistemi”, Hava Savunma Sistemi, öğretici performansı, pilot performansı değerlendirmesi ve eleman seçimi gibi çeşitli alanlara ilk defa uygulandı.
Dempster-shafer Algoritmasının Kullanımı İle Sınıflandırma Algoritmalarının Birleştirilmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Aygün, Hüseyin ; Adalı, Eşref ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu çalışmada farklı sınıflandırma algoritmalarından elde edilen sonuçların, Dempster’in Birleştirme Algoritması ile birleştirilmesinde, sınıflandırıcıların doğruluğunu da göz önünde bulundurulan bir yöntem önerilmektedir. Farklı veri takımlarıyla yapılan deneyler sonucunda, önerilen yöntemle yapılan birleştirme işleminin, birleşimde kullanılan her bir sınıflandırma algoritmasından daha doğru ve daha başarılı sonuçlar gerçeklediği gösterilmiştir.
Design and implementation of a concurrent, object-oriented, real-time and distributed programming language with its supportive run-time system

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) Sarıdoğan, M. Erhan ; Erdoğan, Nadia ; 100765 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Günümüzde kullanılan bilgisayar sistemlerinin bilgi işleme ve zaman gereksinimleri tek işlemcili mimarilerin sınırlarını aştıkça ilave gerçek zamanlılık kabiliyetleriyle donatılmış dağıtık bilgi işleme yöntemleri daha çekici hale gelmeye başlamıştır. Gerçek zamanlı komuta kontrol uygulamaları ve dağıtık bilgi işleme gibi birçok alanda güvenilirlik, doğruluk, sağlamlık, tasarım, geliştirme, test ve bakım kolaylığı göz önüne alındığında geleneksel programlama dilleri yetersiz kalmaktadır. Nesneye yönelim kavramı program modülleri için yüksek düzeyli bir soyutlama sağlayarak uygulama tasarımını ve geliştirmesini kolaylaştırmaktadır. Fakat, klasik nesneye yönelik programlama dilleri dağıtık gerçek zamanlı programlama için yeterli destek sağlayamamaktadır. Bu nedenle, C++ dilinin bir uzantısı olarak, özel bir çalıştırma sisteminin desteği ile birlikte CPL programlama dilini tasarlayıp geliştirdik. Bu çalıştırma sistemine Concurrent Object-oriented Real-time Distribution sözcüklerinin baş harflerinden oluşan, İngilizce'de birleştirme, bitiştirme, sağlamlaştırma, bağlama anlamına gelen "CORD" adı verilmiş olup gerçekleştirme ve çalıştırma ortamıyla birlikte tüm sistem CORD Sistemi olarak adlandırılmıştır. Yeni geliştirilen dile de CORD Programming Language anlamına gelen CPL adı verilmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, gevşek gerçek zamanlılık gereksinimlerine sahip dağıtık sistemleri özel bir donanım kullanmadan etkin ve düşük maliyetli olarak geliştirebilmeye imkan sağlamaktır. Komuta kontrol sistemleri bu dil ve destek sisteminin kullanımı için hedef alan olarak seçilmiştir. Bu alan endüstriyel ve askeri komuta kontrol uygulamalarını kapsamaktadır. Bu sistemlerin ortak gereksinimleri araştırma çalışmalarında, dil ve destek sisteminin tasarımında ve gerçekleştirilmesinde vurgulanarak ortaya konmuştur. Sistemin doğasma ve iletişim ihtiyaçlarına bağlı olarak, sıkı bağlı veya gevşek bağlı bilgisayar sistemleri kullanılabilmektedir. Her iki durumda da, çok miktarda giriş çıkış işlemi ile farklı düğümler üzerinde bilgi işleme gerektiren gerçek zamanlı sistemleri tasarlayıp geliştirmek oldukça güçtür. Birçok uygulama gevşek bağlı sistemler gerektirirken aynı zamanda ölçeklenebilirlik, genişleyebilirlik, taşınabilirlik, bakım- tutum kolaylığı, yüksek güvenilirlik ve etkinlik gibi önemli özelliklere de ihtiyaç duyarlar. Herhangi bir sistem iletişim karmaşıklığım en aza indirgemek için kullanılan kütüphanelerle birlikte klasik bir programlama dili ile gerçekleştirilebilir. Ancak, çeşitli yazılım geliştirme aşamaları sonrasında üretilen bilgisayar programlan öylesine hızlı gelişmiştir ki, dağıtık bilgi işleme özellikleri dikkate alındığında klasik programlama dillerinin veriminin düştüğü görülmektedir. XXIV Günümüzdeki komuta kontrol sistemlerinin çoğu, genellikle ara katman adı verilen özel bir yazılım aracılığıyla birbirine bağlanmış gevşek bağlı bilgisayar mimarisi kullanmaktadırlar. Önerilen dil dağıtık ve gerçek zamanlı çalışabilme özelliklerini bir ara katman yaklaşımı kullanmaksızın kendi içine alarak gerçekleştirme ayrıntılarını programcıdan gizlemektedir. CPL, işletim sistemi üzerinde çalışan ve bir tür iletişim ve yönetim mekanizması olan CORD Çalıştırma Sistemi (CORD-RTS) ile beraber çalışmak üzere tasarlanmıştır. RTS, bir grup Yöneticiden oluşmaktadır. Bunlar, dağıtık nesne veritabanı aracılığıyla nesneler arası haberleşmeyi sağlayan Nesne Yöneticisi, düğümler arası haberleşmeyi sağlayan Ağ Yöneticisi, yerel veya uzaktan aygıt erişimini ve kontrolünü sağlayan Aygıt Yöneticisi ve tüm birimlerden gelen hata mesaj lannı toplayan ve saklayan Hata Yöneticisi 'dir. Bu RTS elemalanna ilaveten, her bir CPL programı için bir adet ana program ve aktif nesnelerin yaratıldığı her bir aktif sınıf için her düğümde birer adet bulunan bir dizi Sınıf Sunumcu bulunmaktadır. Aktif nesneler bilgi işleme yeteneğine sahip birer süreç olup pasif nesneler birer bellek parçasıdırlar. Aygıt nesneleri ise Aygıt Yöneticisi içinde tutulan birer temsilcidirler. CORD Sistemi, abonelik kavramı ile nesneye yönelik yaklaşımı birleştirerek nesnelerarası iletişimi oldukça etkin bir hale getirmektedir. CPL modülleri ilave birkaç kuralın uygulandığı klasik bir C++ programı yazıyormuş gibi hazırlanabilmektedir. CPL derleyicisi, RTS elemanlarıyla iletişimi sağlayan taşınabilir C++ kodu üretmektedir. Üretilen tüm kod hedef sistemin C++ derleyicisi ile derlenmekte ve çalıştırılabilir kod üretilmektedir. Bu tezde, dağıtık sistemlerle ilgili konulara değinilmiş, diğer dil ve sistemler karşılaştırılmış, dağıtık gerçek zamanlı sistemlerin ortak gereksinimleri ortaya konmuştur. Tasarım hedefleri anlatılmış ve dağıtık, gerçek zamanlı, nesneye yönelik bir programlama dili ile destek sistemi ayrıntılarıyla tanıtılmıştır. Yazılım dokümanları tasarım, gerçekleştirme ve test ayrıntılarını içerecek şekilde yaygın bir standart esas alınarak hazırlanmıştır. Dilin grameri, programcı ve sistem kullanıcı kılavuzları ile örnek sistemler tezin ekleri halinde sunulmuştur. M.Erhan SARIDOGAN Bilgisayar Bilimleri Yük.Müh.
Dinamik Ortamlar İçin Yeni Bir Gerçek Zamanlı Evrimsel Seyrüsefer Planlama Ve Güdümleme Sistemi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-08-05) Uçan, Ferhat ; Altılar, D. Turgay ; 10011509 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Gerçek zaman kısıtları altında seyrüsefer planlama, değişken ortam koşullarında hava aracının minimum yakıtla en güvenilir, en kısa yoldan intikali tamamlayabilmesi için gerekli çözümün bulunmasını gerektirir. Enlem, boylam ve yükseklik değerleri ile tanımlanan uçuş noktalarının bazıları arasında, çift yönlü geçiş yolları tanımlıdır. Bu geçiş yollarının uzunluk, güvenlik, yükseklik farkı gibi rastlantısal olarak değişebilen ölçütleri mevcuttur. Problemin en uygun çözümü, tüm amaç fonksiyonlarını birlikte eniyileyen, en kısa, en güvenilir ve en düz rotanın planlanması ve güdümleme ile çevrimiçi olarak çalıştırılmasıdır. Göz önüne alınan ölçütler birbiri ile çelişkili olabileceğinden böyle bir çözüme ulaşmak çoğunlukla zordur. Dinamik rota planlama problemi, uzunluk, yükseklik ve güvenlik ölçütlerini değerlendirdiği için çok amaçlı eniyileme problemidir. Gerçekleştirilen sistem uçuş planı tasarlama ve yürütme olmak üzere iki alt sistemden oluşmaktadır. Uçuş planı tasarlama alt sisteminde, hava araçlarının, bir intikal başlangıç noktasından hedef noktasına en uygun rotası evrimsel algoritma ile planlanmıştır. Planlama alt sistemi, maliyeti dinamik değişebilen üç farklı kısıtlı çizge yapısını kullanmaktadır. Uçuş planı yürütme alt sistemi sağladığı yatay ve dikey güdümleme fonksiyonlarıyla tüm uçuş bacakları için, istenilen kalkış noktasından bir sonraki varış noktasına planlanan intikali gerçekleştirir.
Energy aware endurance framework for mission critical aerial networks

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019) Özçevik, Yusuf ; Canberk, Berk ; 10313961 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Cisco teknik raporuna göre (Visual Networking Index, VNI), internete bağlı hareketli cihaz sayısı dünya genelinde hızla artmaktadır. Rapora göre, 2017 yılında 8.6 milyar olarak tespit edilen cihaz sayısının 2022 yılı itibarıyla 12.3 milyara ulaşması beklenmektedir. Cihaz sayısında öngörülen artış dikkate alındığında, bu cihazlar tarafından üretilen mobil veri trafiğinin de artması kaçınılmazdır. Aynı rapora göre, dünya genelinde aylık mobil veri trafiği 2017 yılında 12 Exabyte iken, 2022 yılında 77 Exabyte olması öngörülmektedir. Söz konusu artışın mevcut karasal ağ alt yapıları ile yönetilmesi son derece zordur. Bu sebeple, yenilikçi ağ alt yapılarına duyulan gereksinim günden güne ortaya çıkmaktadır. İnternete bağlı cihaz sayısı ve bu cihazların ürettiği mobil veri trafiğinde yaşanan artışa paralel olarak, günümüzde gelişen teknolojilerden biri de havasal ağlardır. Uluslararası İnsansız Araç Sistemleri Derneği (Association for Unmanned Vehicle Systems International) raporuna göre, Amerika Birleşik Devletleri için İnsansız Hava Aracı (İHA) endüstrisinden doğan doğrudan ekonomik etki 2015 yılında 1.2 milyar amerikan doları iken, 2025 yılında 5.1 milyar amerikan doları olması beklenmektedir. Aynı raporda, İHA'ların uygulama alanlarından bir tanesi de haberleşme sistemleri olarak belirtilmektedir. Belirtilen gelişmeler doğrultusunda, İHA kullanılarak oluşturulan havasal ağ topolojileri son yıllarda yayın olarak kullanılmaktadır. Havasal ağlar tek başlarına bir servis alt yapısı oluşturmak üzere kullanıldığı gibi gibi karasal ağ ekipmanlarına yardımcı olmak üzere de kullanılır. Her iki kullanım amacının ortak özelliklerinden birisi havasal ağların kısa zamanlı ve göreve özel olmasıdır. Ağın havadaki fiziksel varlığını sürdürebilmek için bir güç kaynağına ihtiyaç duyulması, bu durumun en önemli sebebi olarak gösterilebilir. Bu bağlamda, enerji farkındalığı, havasal ağlarda asgari bakım maliyeti ile daha uzun bir dayanıklılık sağlamak için üzerinde durulması gereken en önemli konulardan biri olarak ele alınmaktadır. Literatürdeki çalışmalarda, havasal ağlar için enerji farkındalığı sağlamak üzere bir çok çalışma yapılmış olsa da, bu çalışmaların sadece bir kısmı ağın havadaki varlığını sürdürmesi için gerek duyduğu zorunlu enerjiyi dikkate alır. Havasal ağlarda, hesaplama ve haberleşme için harcanan ernerji miktarının, ağı havada tutmak için gereken enerji miktarına göre çok daha az olduğu bilinmektedir. Dahası, bir İHA'nın uçarken harcadığı enerji miktarı; uçuş yönü, uçuş hızı gibi bir çok parametreye ve maruz kaldığı fiziksel kuvvetlere göre farklılık gösterir. Bu sebeple, bu tezde, bir İHA'nın uçuş karakteristiği ile enerji tüketimi ilişkisi göz önüne alınarak, havasal ağın sürekliliğini sağlamak için gerek duyulan İHA değişimleri sırasında, enerji farkında bir uçuş planlaması sunulur. Havasal ağlarda, bir İHA'nın enerji tüketimini etkileyen en önemli faktör, İHA'nın maruz kaldığı fiziksel kuvvetlerdir ve uygun bir enerji farkındalığı sağlamak için dikkate alınması gerekir. İHA'ya etki eden bileşenler arasında, yer çekimi kuvveti, en belirleyici kuvvettir ve bir İHA'nın hareketi esnasında harcadığı enerji ile doğrudan ilişkilendirilebilir. Bu sebeple, tezde, enerji tüketimiyle ilişkili bir topoloji grafı modellenmektedir. Bu grafta, İHA konumları düğümlerle, bir yolu katetmek için gereken enerji tüketim maliyetleri ise kenarlarla ifade edilmektedir. Önerilen yaklaşımın doğrulanması için üç farklı yönlü ve tamamlanmış graf modeli sunulur ve her bir graph modelinde yer çekimine karşı yapılan hareketler farklı şekilde maliyetlendirilir. Topoloji grafı oluşturulduktan sonra, bir optimizasyon problemi sağlamak ve belirlenen algoritmik bir yaklaşımla bir çözüm kümesi önermek için Tamsayılı Doğrusal Programlama (Integer Linear Programming, ILP) ile birlikte bir Havasal Toplama ve Dağıtma Problemi (Aerial Pickup and Delivery Problem, APDP) tanıtılır. Sunulan topoloji modeli ve optimizasyon problemi göz önüne alındığında, İHA değişimine gerek duyulan bir t anında, en az enerji tüketimine sahip uçuş planlamasını sağlamak üzere bir Mekansal Uçuş Planlayıcısı (Spatial Flight Planner) önerilir. Uçuş planlayıcısının gerçeklenmesi için Dinamik Programlama (Dynamic Programing, DP) yaklaşımıyla Bellman-Ford algoritması kullanılarak topoloji grafı üzerindeki en az maliyetli uçuş planı araştırılır. Ayrıca, önerilen sistem, havasal ağın tüm operasyonel zamanını göz önünde bulunduran ve sadece t zamanındaki minimum enerji tüketimini değil, aynı zamanda küresel arama alanını tarayan Zamansal Uçuş Planlayıcısı (Temporal Flight Planner) adlı bir uçuş planlama algoritması ile ilave bir geliştirme daha ortaya koyar. Genişleyen arama alanını makul bir sürede taramak üzere Genetik Algoritmalar (Genetic Algorithms, GA) yaklaşımı kullanılır. Böylece, olası çözüm kümesinin bir kısmı elenerek optimuma yakın bir alt çözüm kümesi taranır ve sistemden daha kısa sürede yanıt alınır. Önerilen sistemin gerçeklenmesinden sonra, algoritmaların zaman ve bellek karmaşıklıklarını ölçmek üzere bir dizi analiz yürütülmekedir. Tezde incelenen havasal ağ için belirlenen uygulama alanı ve çalışılan senaryolar dikkate alındığında, sonuçların uygun sınır dahilinde olduğu belirtilebilir. Önerilen sistemin değerlendirilmesi ve topoloji hakkında enerji farkındalığı gözetmeyen geleneksel bir yaklaşım ile karşılaştırılması için kapsamlı bir simülasyon ortamı sunulmaktadır. Bu sebeple, üç farklı senaryo ölçeği göz önüne alınarak farklı sayıda İHA, karasal son kullanıcı ve kapsama alanı belirlenir. Dahası, simülasyon ortamının oluşturulması ve çıktıların elde edilmesi için gereken bir dizi simülasyon aracı tanıtılır. Ayrıca, simülasyon boyunca kullanılacak ağ mimarisine ilişkin tüm varsayımlar açıkca sunulur. Tezde tanıtılan sistemin değerlendirmesi için, çeşitli boyut ve kanat tipine sahip İHA'lardan en yaygın olarak kullanılan, döner kanatlı dronlar kullanılmaktadır. Simülasyon ortamında test edilen havasal ağın bir sosyal etkinlik için bir araya toplanan kullanıcılara hizmet sağladığı düşünülmektedir. Önerilen sistem ve geleneksel yaklaşım için her bir senaryo ölçeği dört saat çalıştırılarak simülasyon ortamından veriler toplanır ve tezde tanıtılan üç performans kriteri üzerinden bir karşılaştırma sağlanır. Bu performans kriterlerinden δ, simülasyon boyunca harcanan toplam enerji miktarının normalize edilmesiyle elde edilir ve 0-100 arası değerler almaktadır. Değerlendirme sonucuna göre, önerilen sistem, δ parametresi dikkate alındığında %20'ye varan enerji tasarrufu sağlamaktadır. Performans kriterlerinden ikincisi, γ parametresi, havasal ağın varlığı boyunca, hava-kara arasında, ihtiyaç duyulan toplam dron değiştirme sayısını göstermektedir. Bir başka deyişle, hizmet süresi boyunca enerji kaynağını tüketen ve yerdeki yedek dronlardan biri ile değiştirilmesi gereken toplam dron sayısıdır. Elde edilen bulgulara göre, önerilen sistem kullanıldığında, %15'e kadar daha az sayıda dron enerji kaynağını tüketerek değişime ihtiyaç duymaktadır. Performans kriterlerinden üçüncüsü ise, η, bir dronun ortalama havada kalma süresini işaret etmektedir. Önerilen sistem ile bu değer %18 oranında artırılmaktadır. Değerlendirme sonuçlarından elde edilen bulgulara göre, önerilen sistemin, geleneksel bir yönteme göre daha başarılı bir enerji farkındalığı yarattığı vurgulanabilir. Dahası, arama alanının zaman ekseninde genişletilmesi sonucu elde edilen bulguların, belirli bir t anı için elde edilen bulgulara göre daha da iyi olduğu gösterilmektedir. Öte yandan, geniş arama alanında tarama yaparak makul bir sürede çözüm bulmak için kullanılan evrimsel algoritmalar, (Evolutionary Algorithms), rassal yapıları gereği her zaman en iyi sonucu bulmayı garanti etmemektedir. Bu sebeple, GA yönteminin kullanılması ile elde edilen sonuçların evrensel optimum sonuca ne kadar yakın olduğu, sistemin başarımının kanıtlanması açısından, incelenmektedir. Buna göre, Zamansal Uçuş Planlayıcısı'nın DP ve GA yaklaşımları ile gerçeklenmesi sonucu elde edilen bulgular birbirleriyle karşılaştırılır. GA gerçeklemesi ile elde edilen bulguların, DP gerçeklemesi ile elde edilen bulgulara göre %5'e kadar daha kötü enerji farkındalığına sebep olduğu; ancak, GA gerçeklemesi ile sistemin 30 kata kadar daha kısa sürede yanıt vermesinin sağlandığı gösterilmektedir. Bu sebeple, sistemin uygun bir şekilde hizmet verebilmesi için GA yaklaşımının kullanımı onaylanmaktadır. Sonuç olarak, önerilen sistem kullanıldığında, çalışmada ele alınan geleneksel yaklaşımdan daha uygun bir enerji farkındalığı sağlandığı ve önerilen sistemin evrimsel algoritmalar kullanılarak gerçeklenmesinin, daha makul sürede yanıt vermeye yardımcı olurken, sağlanan çözümlerin üstünlüğüne zarar vermediği savunulabilir. Simülasyonlar sırasında önerilen sistem tarafından bulunan çözümlerde, uçuş planlamasının havadaki dronlar arasında yer değiştirmeler içerdiği rapor edilmektedir. Bu sebeple, karasal son kullanıcıların servis taleplerini kesintisiz olarak karşılamak üzere, dronlar üzerine konuşlandırılmış Havasal Baz İstasyonları (HBİ) arasında kullanıcı devri yapılması gerekmektedir. Elde edilen bulgulara göre, önerilen sistem, geleneksel bir yönteme kıyasla %14'e kadar daha fazla kullanıcı devri sayısına (Ψ) sebep olmaktadır. Literatürdeki çalışmalara göre, kullanıcı devri sayısının artması durumunda son kullanıcı performansına dair bazı parametrelerde düşüş yaşandığı görülmektedir. Bu nedenle, önerilen sistemin sebep olduğu kullanıcı devri sayısının, son kullanıcı performansına etkisini araştırmak üzere, simülasyon ortamı genişletilerek ortalama kullanıcı düzlemi gecikmesi parametresi (average access link latency) ve paket kayıp oranı parametresi (packet loss ratio) incelenmektedir. İncelemede, gerçek zamanlı ve gerçek zamanlı olmayan uygulamaların ürettiği heterojen bir son kullanıcı trafiği göz önünde bulundurulur. Değerlendirme sonuçlarına göre, önerilen sistemin %10'a kadar daha fazla ortalama kullanıcı düzlemi gecikmesine ve %19'a kadar daha fazla paket kaybı oranına neden olduğu belirlenir. Sonuç olarak, önerilen sistemin son kullanıcı perspektifinde bir bozulmaya neden olduğu, ancak enerji farkındalığı perspektifinden ise önemli miktarda bir enerji tasarrufu sağladığı sonucuna varılmaktadır. Dahası, literatürde yer alan teknik raporlar incelendiğinde, son kullanıcı performansında meydana gelen kötüleşmenin kabul edilebilir bir seviyede olduğu ortaya konmaktadır. Ayrıca, önerilen sistemin son kullanıcı performansı üzerindeki olumsuz etkisini sınırlandırmak adına, bir Kullanıcı Devri Faktörü İyileştiricisi (Handover Factor Optimizer) algoritması sisteme eklenir. Böylece, son kullanıcı performansında meydana gelebilecek bozulma, önceden belirlenen bir kullanıcı faktörü değeri ile sınırlandırılır. Önerilen eklenti üzerinde gerçekleştirilen zaman karmaşıklığı ve bellek karmaşıklığı analizleri de tezde sunulmaktadır. Son olarak, önerilen sistemin farklı trafik istekleri olan son kullanıcılar üzerindeki etkisini daha ayrıntılı incelemek üzere, sadece gerçek zamanlı ve sadece gerçek zamanlı olmayan trafik istekleri üreten simülasyon ortamları ayrı ayrı incelenmektedir. Böylece, önerilen sistem nedeniyle kullanıcı performansında meydana gelen düşüş farklı trafik isteklerine göre detaylıca ele alınmaktadır ve önerilen sistemin farklı kullanım senaryoları için uygulanabilirliği araştırılmaktadır. Değerlendirme sonuçlarına göre, gerçek zamanlı olmayan trafik istekleri ile ele alınan senaryoda, daha fazla kullanıcı düzlemi gecikmesi ve paket kaybı oranı olduğu görülmektedir. Bu nedenle, önerilen sistemin, gerçek zamanlı olmayan trafik isteği bulunan son kullanıcılar için dikkatli bir şekilde görevlendirilmesi gerektiği vurgulanır. Bununla birlikte, önerilen sistemin uygulama alanı ve tezde incelenen senaryolar dikkate alındığında, genel olarak Hiper-Metin Transfer Protokolü (Hypertext Transfer Protocol Version 3, HTTP3) ve Hızlı Kullanıcı-Datagram-Protokolü İnternet Bağlantıları (Quick User-Datagram-Protocol (UDP) Internet Connections, QUIC) gibi yeni nesil gerçek zamanlı protokoller kullanan son kullanıcı uygulamarı karşımıza çıkmaktadır. Sonuç olarak, bir son kullanıcı tarafından üretilebilecek her iki trafik tipi için, önerilen sistem nedeniyle meydana gelen performans düşüşünün, sistemdeki enerji tasarrufu göz önüne alındığında, kabul edilebilir düzeyde olduğu iddia edilir.
Etmen Tabanlı Dağıtılmış Olay Sistemi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Şahingöz, Özgür Koray ; Sönmez, A. Coşkun ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Son yıllarda olay tabanlı haberleşme paradigması, dağıtılmış sistemlerde haberleşme altyapısı geliştirme çalışmalarında çoğunlukla çaba gösterilen ve gelecek için umut vadeden bir yaklaşım olarak karşımıza çıkmaktadır. Şimdiye kadar geliştirilen olay sistemlerinin çoğunda, olaylar kayıtlar, tuplelar veya daha karmaşık olanlarda ise nesneler olacak şekilde basit mesajlar olarak tanımlanmışlardır. Tez çalışması olay verilerini (agvent-AGent eVENT olarak adlandırılan) sistemin birinci sınıf bir üyesi olarak kabul eden yeni bir model olarak “Etmen Tabanlı Dağıtılmış Olay Sistemini”- Agvent Sistemini tanıtmaktadır. Agvent Sistemi kayıt/yayın haberleşme modelinin avantajları ile mobil etmen teknolojisinin avantajlarını esnek ve genişleyebilir bir dağıtılmış çalışma platformunda birleştirmektedir. Sistemin getirdiği en önemli yenilik, basit olay verilerinin bir gezgin etmen olarak tanımlanması ve verilen otonomi ve gezginlik özellikleri sayesinde hedef sistem bileşenlerini seçmesi ve dolaşabilmesidir. Önerilen modelin temel özellikleri ise ağ yükünü azaltması ve sistem yapısındaki değişiklikleri dinamik olarak kendisini adapte edebilmesi, bilgi saklaması, asenkron haberleşmesi ve etmen tabanlı çalışmanın kazandırdığı esnekliktir. Bu yeni modelin elektronik ticaret, bilgi dağıtımı, yayın dağıtımı sistemi, dağıtılmış virüs tanımları ve yazılım güncelleme gibi farklı bilgi tabanlı uygulamalarında kullanılmasının iyi bir seçim olacağı değerlendirilmektedir.
Fiziksel Katman Bozucu Etkileri Gözetilerek Çoklu Veri İletim Hızlı Dalgaboyu Bölümlemeli Çoğullama Ağlarında Dinamik Işıkyolu Kurulumu

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-02-14) Çukurtepe, Haydar ; Yayımlı, Ayşegül ; 10026467 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu tez çalışmasında, fiziksel katman bozukluklarını dikkate alarak, çoklu veri iletişim hızlı ağlarda dinamik olarak gelen bağlantı istekleri için ısıkyolu kurma problemi ele alınmıştır. Problemde verilenler; dinamik olarak gelen farklı kapasitelerde bağlantı istekleri, fiziksel topoloji, fiziksel hatların taşıyabildiği dalgaboyu miktarı, ağın anlık durumu ve fiziksel katman bozukluklarını dikkate alırken kullanılacak olan parametrelerdir. Problemde istenilen ise; gelen bağlantı isteklerinin mümkün olduğu kadar fazlasını kurabilmek maksadı ile uygun yol ve dalgaboyunun bulunmasıdır. Bunu gerçekleştirirken, hem kurulacak olan ışıkyolunun sinyal kalitesinin kabul edilebilir bit hata oranını karşılaması, hem de sistemde daha önceden kurulmuş olan ışıkyollarının sinyal kalitesinin kabul edilebilir sınırların altına inmesini engellemek gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, kurulabilen ışıkyolu miktarını artırmak maksadı ile ışıkyolunun sisteme giriş gücü de ayrıca ele alınmıştır.
Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol Algoritmaları

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Arsan, Taner ; Bir, Atilla ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu çalışmada, ilkin Genelleştirilmiş Minimum Varyans Kontrolu nun, kararlı olmayan ters dinamiğe sahip sistemlere uygulanabilmesini sağlamak üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda, Genelleştirilmiş Minimum Varyans Kontrolu algoritmasıyla, Geribesleme ile Tam Lineerleştirme adıyla anılan ve Geometrik Kontrol Teorisinde matematik ağırlıklı olarak incelenen algoritmanın aynı temele dayandığı, sadece matematiksel gösterilimlerinde farklılıklar olduğu kanıtlanmıştır. Bu tez çalışmasında ikinci olarak, Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol Algoritmasında kontrol işaretini elde etme süresini azaltma amacıyla yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Bu yaklaşım, Açık Çevrimli Kesintili Geribeslemeli Eniyilemeli Kontrol olarak adlandırılan yöntemin Doğrusal Olmayan Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol Algoritmasına uygulanmasıdır. Bu şekilde oluşturulmuş kontrol kuramı ise, Kesintili Geribeslemeli Doğrusal Olmayan Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol olarak isimlendirilir. Kesintili Yaklaşım, kontrol işaretinin eniyilenmesi sırasında, hesaplama zamanının önceden belirlenememesi yüzünden oluşabilecek zamanlama problemlerini ortadan kaldırır. Bir başka deyişle, Kayan Ufuk Yöntemi sürekli olarak kullanılmadığı için eniyileme zamanı kısıtlaması ortadan kalkar. Bu yüzden, Kesintili Geribeslemeli Doğrusal Olmayan Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol Algoritmasında kontrol işaretini elde etme süresi Doğrusal Olmayan Genelleştirilmiş Öngörülü Kontrol Algoritmasına göre daha kısadır.
Gezgin Etmenler Ve Doğadan Esinlenen Sezgiseller Kullanarak Dağıtık Bilgisayar Güvenliğinin Sağlanması

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-05-23) Akyazı, Uğur ; Uyar, A. Şima Etaner ; 415088 ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Sızma, bir kaynağın bilgi güvenliği temelini oluşturan gizlilik, bütünlük ve kullanılabilirliğini tehlikeye sokmaya çalışan bir olay olarak tanımlanmaktadır. Bir organizasyonu tam koruma altına almak için, ağı düzenli olarak sızma girişimleri için gözlemlemek gerekmektedir. Sızma Belirleme Sistemi’nin (SBS) görevi hem sisteme erişmeye çalışan yetkisiz bir sızıcıyı, hem de sistem kaynaklarını kötüye kullanan yetkili bir kullanıcıyı belirlemektir. SBS’ler, beklenen bilgisayar davranışlardan olan sapmaları veya belirli ağ trafiği paternlerini aramak amacıyla yerel izleme verilerini işleyen veya ağ trafiğini inceleyen güvenlik araçlarıdır. Genelde, Hizmetin Engellenmesi Saldırısında (DoS) olduğu gibi, bir saldırıcı öncelikle yazılım açıklarını suiistimal ederek tek bir kullanıcıya erişim sağlar, daha sonra önceden ele geçirdiği konakçı vasıtasıyla ağdaki diğer konakçılara girmeyi dener. DoS saldırısının amacı hedef sistemin normalde sunduğu hizmetleri sunamaz hale getirmektir. Dağıtık Hizmetin Reddedilmesi Saldırısında (DDoS), aynı anda çok sayıda kaynak tarafından tek bir hedefe saldırı düzenlenir. Bu saldırılar, genelde önceden başkasının kendilerini bir saldırı başlatmak için kullanabilmesi amacıyla ele geçirilmiş olan bilgisayarları kullanırlar. Bu zombi bilgisayarlar saldırının orta katmanında rol alırlar. Bu tez çalışmasında, gezgin etmenler ve doğadan esinlenen algoritmalar kullanarak DDoS-öncesi dağıtık saldırıları orta katmanda dağıtık olarak belirlemek ve saldırı başarıya ulaşmadan önce güvenlik yöneticilerini haberdar etmek amaçlanmıştır. Bu kapsamda gezgin etmenler yardımıyla dağıtık yapının kurulması ve doğadan esinlenen algoritmalar yardımıyla anomali-temelli bir SBS oluşturulması ayrı ayrı gerçeklenmiş ve en sonunda, bu iki sistem birleştirilerek yeni saldırıları düşük yanlış pozitif oranlarıyla belirleyebilen, adaptif olarak SBS’i güncelleme imkanına sahip, merkezi üniteden bağımsız çalışabildiği için yüksek güvenirlik sahibi, sızma belirleme işlemini gezgin etmenler vasıtasıyla yaptığı için ağ yükünü hafifleten ve özellikle DDoS saldırılarını kötüye kullanıldıklarından habersiz olan ve “botnet” olarak nitelendirilen orta katmanda dağıtık olarak başarıyla belirleyebilen bir SBS geliştirilmiştir. İlk aşamada, MIT DARPA 2000 LLS_DDOS 1.0 verisetindeki DDoS saldırılarını tespit edebilmek için altı farklı dağıtık sızma belirleme yöntemi tasarlandı ve simule-gerçek zamanlı test ortamında saldırıların gerçekleşme zaman bilgilerini dikkate alarak test edildi. Bu imza-temelli SBS yöntemlerinin birincisi dışında hepsinde gezgin etmenler kullanıldı. Yöntem_1’de Mobile Agent’lar kullanılmaksızın merkezi bir dağıtık SBS yer almakta olup bir saat içerisinde farklı konakçılardan aynı kaynaklı, aynı tipte bir sızma-şüphe mesajı alınırsa dağıtık bir sızma yapıldığı kararına varılmakta ve güvenlik yöneticisi haberdar edilmektedir. Yöntem_2’de dağıtık sızma olup olmadığı kararını, yukarıda belirtilen şartlar oluştuğunda MainAgent tarafından yaratılan ve sadece listesindeki iki adet konakçıya giderek ilgili verileri yerinde inceleyen Mobile Agent’lar vermektedirler. Yöntem_3’de, MainAgent, Mobile Agent yaratmak için gerekli şartları sağlayan mesaj sayısının iki olmasını beklemez ve ilgili etmenleri sisteme yollar. Yöntem_4’de ise, Mobile Agent’lar merkez tarafından değil de konakçılardaki Static Agent’lar tarafından merkezle koordineli olarak yaratılırlar. Yöntem_5’te, Mobile Agent’lar sızma-şüphelerini MainAgent ve diğer konakçılarla koordine kurmaksızın belirleyen Static Agent’lar tarafından yaratılmakta ve yollanmaktadır. MainAgent hiç kullanılmadığından bu yöntem tam-dağıtık bir yöntemdir. Mobile Agent dağıtık sızma kararını verebilmek için bütün ağı rastgele bir sırada dolaşmaktadır. Yöntem_6’da, Yöntem_2’nin kısa ortalama belirleme süresi avantajı ile Yöntem_5’in tam-dağıtık yapısı birleştirilerek yüksek güvenirlik ve kısa belirleme süresi sahibi bir sistem geliştirilmiştir. Bu sistem, normalde mod-1’de (Yöntem_2) çalışırken, merkezi ünite kullanılamaz olduğunda mod-2’ye (Yöntem_5) geçmektedir. Veri setinde yer alan DDoS saldırısının ilk üç aşaması doğru ve hızlı olarak belirlenerek, son iki aşaması gerçekleşmeden gerekli tedbirlerin alınması için güvenlik yöneticisinin uyarılması hedeflenmiştir. Yapılan yirmi adet koşturma sonucunda her bir yöntemin anılan sızma aşamalarını ortalama belirleme süreleri, ağdaki yük ve güvenirlik özellikleri ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Yöntem_4, merkezi üniteden tam-bağımsız olması ve düşük ağ yüküne sahip olması nedeniyle tezin bu bölümü için en iyi yöntem olarak değerlendirilmiştir. İkinci aşamada, SBS yapısı ve biyolojik bağışıklık sistemi arasındaki benzerlikten dolayı anomali-temelli sızma belirleme yöntemi olarak yapay bağışıklık sistemi kullanılmıştır. MIT DARPA 2000 LLS_DDOS 1.0 verisetindeki DDoS saldırılarını belirlerken daha iyi doğru ve yanlış pozitif oranları elde etmek amacıyla çok-amaçlı evrimsel algoritmadan esinlenen bir yapay bağışıklık sistemi olan jREMISA çalışmasına yeni geliştirmeler eklendi. Bu geliştirmeler: r-sürekli değerlendirme yönteminin eklenmesi, Negatif Seleksiyon ve Klonlama Seleksiyon’da değişiklikler yapılması, genel konsept korunurken ikinci hedefin yeniden tanımlanması olarak özetlenebilir. Geliştirilmiş-jREMISA üzerinde daha iyi doğru ve yanlış pozitif sonuçlar verecek en iyi parametre grubunu bulabilmek için benzerlik eşiği değerleri, r-sürekli değerleri ve birincil popülasyon büyüklüklerinden oluşan parametrelerin değişik ayarlamaları ile üç farklı test yapıldı. En sonunda, orjinal ve geliştirilmiş-jREMISA, önceden belirlenen en iyi parametre grubu kullanılarak karşılaştırıldı. Geliştirilen algoritmaya ait olan %100 doğru pozitif oranı ve %0 yanlış pozitif oranı, bir anomali sızma belirleme sistemi olarak kaydadeğer bir başarıdır. Daha sonra, geliştirilmiş-jREMISA’nın performansını diğer benzer çalışmalarla karşılaştırabilmek için literatürde yaygın olarak kullanılan 1999 DARPA SBS veriseti günlerinin farklı bileşimleri kullanılarak deneyler yapıldı. Deneylerde yaklaşık %100 doğru pozitif oranı ve yaklaşık %0 yanlış pozitif oranı başarısı elde edilmiştir. Aynı veriseti üzerinde yapılan diğer çalışmalarla karşılaştırıldığında, geliştirilmiş-jREMISA’nın hepsinden daha iyi TP ve FP değerleri olduğunu gözlemlenmiştir. Son olarak, ayrı ayrı geliştirilen bu iki yapı birleştirilerek tez çalışmasında hedeflenen sistem gerçeklenmiştir. Dağıtık sistemde her bir konakçıda yer alan imza-temelli bir SBS olan Snort tarafından oluşturulan sızma-şüphesi alarmlarının yerini anomali-temelli SBS olan geliştirilmiş-jREMISA’nın oluşturduğu alarmlar aldı. İmza-temelli sistemde geliştirilen Yöntem_2, Yöntem_3 ve Yöntem_4’ün anomali-temelli sistemde diğer yöntemlerden çok farklı işlevleri olmadığına karar verilerek vazgeçilmiş, diğer yöntemler anomali-temelli belirleme yapısına göre yeniden ayarlanmıştır. Sisteme güvenlik yöneticisi tarafından sonradan eklenen saldırı tiplerinin tanınabilmesi için SBS’nin sürekli adaptif olarak çalışması sağlanmıştır. Mobile Agent’lar diğer konakçıların alarm dosyalarını sorgularken benzer bir anomali-tipi sızma-şüphesi paketini bulduğu konakçının DDoS seviyesini artırmakta ve her seferinde konakçılara bir zararlı yazılımın yüklenip yüklenmediğini ayrıca kontrol etmektedir. Güvenlik yöneticisi, bütün bu saldırı aşamalarından güvenli bir alanda kurulduğu varsayılan AlarmAgent aracılığıyla haberdar edilmektedir. MIT DARPA 2000 LLS_DDOS verisetinin 1.0 versiyonu ve daha akıllı bir saldırının senaryo edildiği 2.0.2 versiyonu kullanılarak yapılan testler başarıyla sonuçlanmıştır. DDoS saldırıları gerçekleşmeden önce güvenlik yöneticisini uyaran, gerektiğinde merkezi üniteden tam bağımsız çalışabilme özelliğine sahip, ağda gereğinden fazla yük oluşturmayan, adaptif bir dağıtık SBS gerçeklenmiştir. “DDoS saldırılarının dağıtık olarak belirlenmesi”, “Gezgin etmenler kullanarak sızmaların dağıtık olarak belirlenmesi” ve “Anomali-temelli SBS” konularında çalışmalar olmasına rağmen, DDoS saldırıları öncesi dağıtık hazırlık hareketlerinin zombi bilgisayarlardan oluşan orta katmanda yüksek doğruluk oranlarıyla çalışan bir anomali-temelli SBS yapısıyla belirlenmesi ilk defa bu çalışmada gerçekleştirilmiştir.
Gradyan Temelli Betimleyiciler Ve Şekil Güdümlü Hızlı Yürüme Tekniğiyle Nesne Bölütleme Ve Sınıflandırma

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-06-17) Çapar, Abdulkerim ; Gökmen, Muhittin ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu çalışmada, aktif çevrit nesne bölütleyici yöntemlerle birlikte kullanılabilecek yeni bir şekil betimleme ve tanıma sistemi önerilmiştir. Önerilen sistem daha önce yapılan çalışmalar gibi aktif çevriti önceden tanımlı şekillerden birine zorlamak yerine, çevrit nesne sınırlarına yapışırken aynı zamanda şekil betimleme yapmayı amaçlamıştır. Aktif çevrit bölütleyici olarak Hızlı Yürüme (Fast Marching) algoritması kullanılmış, Hızlı Yürüme metodu için yeni bir hız işlevi tanımlanmıştır. Ayrıca çevriti nesne sınırlarından geçtiği sırada durdurmayı amaçlayan özgün yaklaşımlar önerilmiştir. Çalışmanın en önemli katkılarından birisi yeni ortaya atılan Gradyan Temelli Şekil Betimleyicisi (GTŞB) dir [1]. GTŞB, aktif çevrit bölütleyicilerin yapısına uygun, sınır tabanlı, hem ikili hem de gri-seviyeli görüntülerle rahatça kullanılabilecek başarılı bir şekil betimleyicidir. GTŞB nin araç plaka karakter veritabanı, MPEG-7 şekil veritabanı, Kimia şekil veritabanı gibi farklı şekil veritabanlarında elde ettiği başarılar diğer çok bilinen sınır tabanlı betimleyicilerle de karşılaştırılarak verilmiştir. Elde edilen sonuçlar GTŞB nin tüm veritabanlarında diğer yöntemlere göre daha başarılı olduğunu işaret etmektedir. Çalışmada geliştirilen bir diğer önemli yaklaşım da Hızlı Yürüme çevritinin nesne sınırına yaklaşırken örneklenerek şeklin birden fazla defa betimlenmesine olanak veren yeni sınıflandırıcı yapıdır. Bu yaklaşım nesne tanımayı bir denemede sonuçlandıran geleneksel yöntemlerin bu sınırlamasını aşarak aynı nesneyi birçok kez tanıma olanağı sunmaktadır. Bu tanıma sonuçlarının tümleştirilmesiyle tek tanımaya göre daha yüksek başarılar elde edildiği çalışmanın ilgili bölümlerinde başarıları karşılaştıran tablolar yardımıyla gösterilmektedir.
Güvenli Bir Hareketli Etmen Sisteminin Tasarımı Ve Gerçeklenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Uğurlu, Suat ; Erdoğan, Nadia ; Bilgisayar Mühendisliği ; Computer Engineering

Bu çalışmanın ana amacı, kodun hareketliliğine dayanan hareketli etmen sistemlerindeki mevcut güvenlik tehlikelerini ortadan kaldıracak bir mimarinin tasarlanması ve gerçeklenmesidir. Geliştirilen güvenli etmen sistemi, hem etmenlerin güvenlik gereksinimlerine yanıt vermek, hem de kolay kullanımlı ve esnek bir çalışma ortamı sunmak üzere tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Gelişmiş güvenlik özellikleri yanında sistem, değişen güvenlik ihtiyaçlarına kolay ve anında uyum sağlayabilmek için güvenlik politikalarını kullanmaktadır. Sistem ayrıca sadece etmenlerin değil, etmenlere çalışma ortamı sunan düğümlerin güvenliği için de gerekli mekanizmaları sunmaktadır. Dağıtık ve heterojen ortamlarda hizmet vermesi beklenen hareketli etmen sisteminin diğer önemli bir özelliği ise süreklilik için çok esnek fonksiyonlar sunmasıdır. Düğüm çökmelerine karşı sistemin kesintisiz hizmet vermeye devam ediyor olabilmesi hareketli bir etmen sisteminden beklenen önemli bir özelliktir. Geliştirilmiş olan hareketli etmen sistemi, güçlü bir mesajlaşma altyapısı sunmasının yanında, izlenilebilirlik ve yönetilebilirlik için de esnek arayüzler barındırmaktadır. Yazılan örnek uygulamalar ile sistem özellikleri incelenmiş, performans ölçümleri yapılarak sistemin başarımı hesaplanmıştır.

Gözat

Yayın Türü "Doctoral Thesis" ile FBE- Bilgisayar Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri