הפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן

Rami Zecharia - Routing Algorithms in Benes and CLOS Networks

סמינר מחלקת מערכות - EE Systems Seminar

30 ביוני 2024, 15:00

Electrical Engineering-Kitot Building 011 Hall

Rami Zecharia - Routing Algorithms in Benes and CLOS Networks

Electrical Engineering Systems Seminar

Speaker: Rami Zecharia

Ph.D. student under the supervision of Prof. Yuval Shavitt

Sunday, 30^th June 2024, at 15:00

Room 011, Kitot Building, Faculty of Engineering

Routing Algorithms in Benes and CLOS Networks

Abstract

Benes/CLOS architectures are common scalable interconnection networks widely used in backbone routers, data centers, on-chip networks, multi-processor systems, and parallel computers. Recent advances in Silicon Photonic technology, especially in Mach–Zehnder Interferometer (MZI) technology which is the building block for low-cost high-speed 2x2 optical switch, have made Benes networks a very attractive scalable architecture for optical circuit switches.
Numerous routing algorithms for Benes networks were developed starting with sequential routing algorithms with time complexity of O(Nlog₂N) steps and, in some cases, requires backtracking, which makes them even less efficient. Parallel routing algorithms were developed to satisfy the stringent timing requirements of high-performance switching networks and have time complexity of O((log₂N)²). However, their implementation requires O(N²log₂N) wires (termed connectivity complexity), and thus are difficult to scale. Online (Adaptive) routing algorithms do not utilize the re-arrangeable characteristics of a network as they establish a single path at a time without interrupting already established paths. Such online algorithms yield poor utilization, resulting in low throughput and high latency which impedes their usage.

In this thesis, we present three new and improved routing algorithms for Benes network:

A parallel routing algorithm combined with a unique scalable hardware architecture that supports full and partial input permutations. The algorithm achieves close to 100% utilization for both full and partial input permutations. Time complexity is limited to O((log₂N)²) steps to match the performance of parallel algorithms. The algorithm and architecture allow a reduction of the connectivity complexity to O(N²), a log₂N improvement over previous solutions.
An engineering approach to the already known sequential routing algorithm along with a unique scalable hardware architecture. The new algorithm supports full and partial input permutations with a significantly lower time complexity of O(N^3/5) and connectivity complexity of O(N²) and achieves 100% complete routing of a given full or partial input permutation with probability of 99.9999%. The achieved time complexity is comparable to parallel algorithms.
An online (adaptive) routing algorithm achieving significant increase of utilization (number of established paths for a given input permutation) compared to prior work hence increased throughput and reduce latency while operating within the same time complexity as prior works, hence enabling the usage of Benes network based optical switches for a wide range of applications. We further applied this algorithm to CLOS network achieving even higher average utilization as compared to a single Benes network-based switch of the same size. Hence, enabling the usage of large-scale CLOS-based optical networks for various applications.

השתתפות בסמינר תיתן קרדיט שמיעה = עפ"י רישום שם מלא + מספר ת.ז. בדף הנוכחות שיועבר באולם במהלך הסמינר

שאלנו את עומר קריב, ניר גרינברג וליאור שורצמן - סטודנטים בביה"ס להנדסה מכנית ומנטורים בתוכנית, כמה שאלות שעניינו אותנו במיוחד.

פרטים ליצירת קשר - בסוף הכתבה

ספר לנו בבקשה מי אתה?

שמי עומר קריב, בן 25, שנה ד' בתואר הכפול של הנדסה מכנית וגיאופיזיקה (מדעי כדור הארץ). אני עובד בחברת ההייטק "אינוויז" כסטודנט להנדסה מכנית, ואני מנטור של קבוצת הרובוטיקה General Angels – קבוצת הרובוטיקה של תיכון הנדסאים הרצליה במסגרת תוכנית הFRC.

בפקולטה יש לא מעט פרויקטים מעניינים. למה בחרת דווקא בפרויקט FIRST Robotics Competition?

אני בוגר של הפרויקט בעצמי, הייתי חבר קבוצה 2230 (מתיכון הנדסאים בהרצליה) כשהייתי בתיכון, וב2016 הייתי קפטן הקבוצה. במהלך ההשתתפות שלי בפרויקט נחשפתי לעולם ההנדסה המכנית ובזכות הפרויקט החלטתי ללמוד הנדסה מכנית ולהיות מהנדס. לכן הבחירה שלי להתנדב בפרויקט ה-FIRST Robotics Competition הייתה קלה מאוד, חשוב לי להשפיע על בני נוער נוספים ולחשוף אותם לעולמות ההנדסה. חשוב לי לתת בחזרה כמתנדב לפרויקט המדהים הזה שנתן לי כל כך הרבה כשהייתי שותף בו כתלמיד.

תוכל לספר לנו על מה הפרויקט שלכם ועל הדרך משלב הרעיון הראשוני ועד לרובוט?

בכל שנה, בשבוע הראשון של חודש ינואר התלמידים מקבלים את האתגר של השנה – סרטון של כ3 דקות שמסביר על המשחק השנתי, מלווה בכ150 עמודי חוקים באנגלית. התחרויות הן לקראת סוף חודש פברואר, מה שמשאיר לתלמידים כחודש וחצי אינטנסיביים מאוד לעבור מקבלת האתגר לרובוט עובד. לחודש וחצי האלו אנו קוראים "עונת הבנייה". באופן כללי, עונת הבנייה שלנו מורכבת כך:

שלב הרעיון: לאחר קבלת האתגר, התלמידים חושבים על רעיונות שונים של רובוטים שיכולים לבצע את האתגר בצורה הטובה ביותר, בצורה שתעמוד בחוקי התחרות.
שלב הקונספטים - הוכחת היתכנות: לאחר המחשבה על הרעיונות האפשריים, התלמידים מתחילים לעבוד על התכנון המכני - הפיכת הרעיון למציאות. התלמידים משרטטים בדו מימד ובתלת מימד את הרעיונות שלהם, ובונים אבי-טיפוס להוכחת היתכנות של הרעיון – אבי טיפוס מעץ, להם מחברים מנועים ומערכות אלקטרוניקה כדי להוכיח שהרעיון עובד, ולבחון אותו
בחירת רעיונות: לבסוף התלמידים מתכנסים לבחירה של רעיון סופי לרובוט אותו הם יבנו.
עיצוב סופי: לאחר שנבחר הרעיון הסופי, תלמידי צוות מידול ושרטוט עובדים על תכנון של הרובוט לפרטי פרטים בתוכנתSolidworks – תוכנת תכנון בעזרת מחשב.
ייצור והרכבה: לאחר שהתכנון התלת מימדי במחשב מוכן, התלמידים מייצרים את חלקי הרובוט בעצמם בסדנה שלנו. בסדנת הרובוטיקה של התיכון ישנו במכשור רב הכולל מכונות כבדות: כרסומת, מחרטה, ומכונת עיבוד שבבי (CNC). התלמידים מתפעלים את המכונות בעצמם ומייצרים את החלקים.

מהו האתגר הכי גדול שנתקלתם בו בעת פיתוח הרובוט לתחרות, ואיך פיצחתם אותו?

האתגר הגדול ביותר שנתקלנו בו השנה היה במערכת האיסוף של הרובוט – התלמידים תכננו מערכת איסוף מתוחכמת של חלקי המשחק מהרצפה, אך לאחר שהרכבנו את המערכת חווינו המון בעיות והאיסוף לא עבד בצורה טובה. התגברנו על האתגר עם הרבה עבודה קשה, התלמידים תכננו במהירות מערכת חדשה ותוך כשבוע הגיעו ממצב של רעיון חדש למערכת חדשה מתוכננת לפרטי פרטים ומורכבת על הרובוט.

תוכל לספר לנו על שיתוף הפעולה עם הילדים?

שיתוף הפעולה עם הילדים הוא מהנה ומלמד מאוד. מצד אחד אני שמח מאוד לחלוק איתם את הידע שאני לומד באוניברסיטה בתחום ההנדסה, ומצד שני אני גם לומד בעצמי המון מהם. אחד מהדברים היפים בתוכנית הוא שהילדים חסרי ניסיון אמיתי בתחום ההנדסה, וזה גורם לכך שהרעיונות שלהם הרבה פעמים הם יצירתיים מאוד ומחוץ לקופסה, רעיונות שלא הייתי חושב עליהם בעצמי. לפעמים הניסיון יכול דווקא להוות מכשול, וזה מרתק לראות את דרך החשיבה שלהם. הילדים בקבוצה שלנו חרוצים מאוד ובעלי מוטיבציה גבוהה, וזה מדהים לראות מה ילדים בני 15-17 מסוגלים לעשות.

אילו דברים עיקריים צברת מההשתתפות בתחרות ואיך זה ישפיע לדעתך על העתיד האקדמי ו\או המקצועי שלך?

אני צברתי המון ניסיון מעשי בזכות התוכנית – באוניברסיטה אנחנו לומדים על הרבה דברים מנקודת מבט לימודית, ופחות יוצא לנו להתנסות בפועל עם הדברים ולהרכיב עם הידיים או לעבוד עם מכונות ייצור. בFIRST Robotics Competition בזכות האינטנסיביות של עונת הבנייה אנחנו עוברים ביחד עם הילדים תהליך הנדסי מלא בזמן קצר מאוד, ומקבלים ניסיון מעשי בהפיכת רעיון למוצר סופי ביחד עם הילדים. למדתי המון על עבודה בקבוצה, ניהול זמנים, תעדוף עבודה, בחירת רעיונות, פיתוח רעיונות, ועוד.

איזה טיפ מנצח היית נותן לסטודנט.ית שנכנסים לפרויקט?

הטיפ שלי הוא לנסות לדבר עם התלמידים בגובה העיניים ותמיד להיות פתוח לרעיונות שלהם ולרצונות שלהם. לדעתי היתרון שלנו כסטודנטים בפרויקט הוא שאנחנו יכולים לדבר עם תלמידי התיכון בגובה העיניים בשונה מהמורים ה"רגילים" שלהם. אנחנו בסך הכל לא כל כך רחוקים מהם בגיל, גם אנחנו וגם הם לומדים וגם לנו שיעורי בית, מבחנים וכו', ובזכות זה קל לנו למצוא שפה משותפת איתם. זה מה שעושה את הפרויקט הזה מיוחד כל כך, גם לנו כמתנדבים וגם לתלמידים שהמנטורים שלהם הם סטודנטים כמונו.

משהו נוסף שלא שאלנו ובא לך לספר לעולם?

אחת התובנות שלי מהפרויקט היא על הכוח של קבוצה – כקבוצה אנחנו יוזמים פעילויות קהילתיות רבות במטרה לחשוף את הקהילה לערכי מדע וטכנולוגיה. הכוח שלנו כקבוצה הוא עצום – אם 50 תלמידי תיכון שמים לעצמם מטרה ועובדים קשה כדי להשיג אותה שום דבר לא יוכל לעצור אותם, והתוצרים שלהם מדהימים. כמו שאתם מבינים אני מאוד גאה להיות המנטור שלהם (:

איך היית מתאר את החוויה במילה אחת?

Rewarding

פרטים נוספים ושיתופי פעולה עם קבוצת הרובוטיקה מהרצליה

מוזמנים לפנות לעומר ולנדב:

omerkariv@mail.tau.ac.il ynadav123@gmail.com

פרטים נוספים על ארגון FIRST ישראל:

https://firstisrael.org.il

הבא >

Dr. Yarden Mazor - Enhanced capabilities of electromagnetic sensing and metasurface design using analytical and semi-analytical modeling

סמינר המחלקה לאלקטרוניקה פיזיקלית

06 ביוני 2024, 11:00

Room 011 Kitot Building

Dr. Yarden Mazor - Enhanced capabilities of electromagnetic sensing and metasurface design using analytical and semi-analytical modeling

סמינר זה יחשב כסמינר שמיעה לתלמידי תואר שני ושלישי

ההרשמה מתבצעת לפני תחילת הסמינר

יום עיון אקדמיה ותעשיה - ניהול ננו גריד ומיקרוגריד באנרגיה

04 ביוני 2024, 9:00 - 13:00

אולם יאגלום , בנין הסנאט

יום עיון אקדמיה ותעשיה - ניהול ננו גריד ומיקרוגריד באנרגיה

יום זרקור חברת NVIDIA

05 ביוני 2024, 12:00 - 14:00

לובי בניין כיתות חשמל

מוזמנים.ות להירשם!

חברת אנבידיה מגיעה לפגוש אתכם.ן בקמפוס

סטודנטים.ות יקירים ויקרות חברת אנבידיה מגיעה לקמפוס לפגוש אתכם ואתכן במפגש פתוח ומזמין.

מתי? 05.06.24 החל מהשעה 12:00

איפה? לובי בניין כיתות חשמל

מה בתוכנית? לאירוע יגיעו מיטב הצוותים של החברה, מהנדסים וגיוס, מוזמנים להגיע ולבנות לכם את מסלול הקריירה הבא בחברה.

נתראה

LMI seminar - Prof. Alexander Gumennik

10 ביוני 2024, 14:00

הפקולטה להנדסה אוניברסיטת תל אביב, בנין כיתות ,אולם 011

Prof. Kfir Y. Levy - Do Stochastic, Feel Noiseless: Stable Optimization via a Double Momentum Mechanism

סמינר מחלקת מערכות - EE Systems Seminar

10 ביוני 2024, 12:00

Electrical Engineering-Kitot Building 011 Hall

Prof. Kfir Y. Levy - Do Stochastic, Feel Noiseless: Stable Optimization via a Double Momentum Mechanism

Electrical Engineering Systems Seminar

(The talk will be given in English)

Speaker: Prof. Kfir Y. Levy

Electrical and Computer Engineering Department, Technion

011 hall, Electrical Engineering-Kitot Building

Monday, June 10^th, 2024

12:00-13:00

Do Stochastic, Feel Noiseless: Stable Optimization via a Double Momentum Mechanism

Abstract

The tremendous success of the Machine Learning paradigm heavily relies on the development of powerful optimization methods, and the canonical algorithm for training learning models is SGD (Stochastic Gradient Descent). Nevertheless, the latter is quite different from Gradient Descent (GD) which is its noiseless counterpart. Concretely, SGD requires a careful choice of the learning rate, which relies on the properties of the noise as well as the quality of initialization. It further requires the use of a test set to estimate the generalization error throughout its run. In this talk, we will present a new SGD variant that obtains the same optimal rates as SGD, while using noiseless machinery as in GD. Concretely, it enables to use the same fixed learning rate as GD and does not require to employ a test/validation set. Curiously, our results rely on a novel gradient estimate that combines two recent mechanisms which are related to the notion of momentum. Finally, as much as time permits, I will discuss several applications where our method can be extended.

Short Bio

Kfir Y. Levy is an Assistant Professor in the Electrical and Computer Engineering Department at Technion – Israel Institute of Technology. Kfir’s research is focused on Machine Learning, AI, and Optimization, with a special interest in designing universal methods that apply to a wide class of learning scenarios. Kfir did his postdoc in the Institute for Machine Learning at ETH Zurich. He is a recipient of the Alon fellowship, the ETH Zurich Postdoctoral fellowship, as well as the Irwin and Joan Jacobs fellowship. He received all of his degrees from the Technion.

השתתפות בסמינר תיתן קרדיט שמיעה = עפ"י רישום שם מלא + מספר ת.ז. בדף הנוכחות שיועבר באולם במהלך הסמינר

Itay Bragin- Vapor Density field estimation using commercial microwave links and temperature

סמינר מחלקת מערכות - EE Systems Seminar

02 ביוני 2024, 15:00

Electrical Engineering-Kitot Building 011 Hall

Itay Bragin- Vapor Density field estimation using commercial microwave links and temperature

Electrical Engineering Systems Seminar

Speaker: Itay Bragin

M.Sc. student under the supervision of Dr. Jonatan Ostrometzky

Sunday, 2^nd June 2024, at 15:00

Room 011, Kitot Building, Faculty of Engineering

Vapor Density field estimation using commercial microwave links and temperature

Abstract

Accurate water vapor density measurement is crucial for weather models, health risk management, industrial management, and many other applications. A support vector machine algorithm for estimating water vapor density at a reference weather station using the received signal level values measured at a commercial microwave link has already been proposed. We leverage on the preliminary potential presented, and propose enhanced machine learning models that utilize more commercial microwave links with temperature measurements inside a given area to estimate a a reference weather stations humidity measurements. We then show how this could be expanded to estimate a 3-dimensional water vapor density field with even higher accuracy by taking into consideration the elevation via the humidity-elevation profile. Specifically, we show that the accuracy achieved by the proposed approach (in a sense of the root mean square error at a given location) was almost three times better when compared with previously presented models that utilize a single commercial microwave link.

השתתפות בסמינר תיתן קרדיט שמיעה = עפ"י רישום שם מלא + מספר ת.ז. בדף הנוכחות שיועבר באולם במהלך הסמינר