בקרת תהליכים סטטיסטיים למערכות רב-ממדיות ומצבים חופפים

15 ספטמבר 2014

במהלך השנים האחרונות עולה הצורך בטכניקות ניטור חדשות המסוגלות להתמודד עם מערכות מורכבות  בעלות מספר חיישנים גדול. מקרה מיוחד מתעורר בניטור של מערכות בעלות מספר מצבי פעולה (multi-mod), בהן הנתונים שנאספו מחיישנים מבוזרים אינם מייצגים באופן חד-ערכי את מצב המערכת. במקרים אלו, נתוני החיישנים יכולים לייצג התפלגות רב ממדית של אשכולות (clusters) חופפים. המורכבות והאתגר בניטור מערכות אלו נובע מכמה כיוונים - אשכולות הנתונים יכולים לחפוף, הנחת האי-תלות בין חיישנים מופרת לעתים קרובות וההנחה שהנתונים עוקבים אחר התפלגות גאוסיאנית רב-מימדית לא תקפה בהכרח.

 

הניטור של מערכת multi-mod דורש בראש ובראשונה את זיהוי המצב בו המערכת פועלת ואת מיפוי הקריאות הרב-ממדיות המאפיינות את כל אחד מהמצבים. בנוסף נדרש חישוב של מרווחי ביטחון כדי לזהות מתי המערכת אינה עובדת כמצופה לצורך מתן התראה. במחקרו של הדוקטורנט מרסלו בכר בהנחייתו של פרופ' עירד בן-גל  מוצעת שיטה לבקרת תהליכים סטטיסטי (SPC) שמטרתה התמודדות עם התרחישים הנ"ל. הסכמה המוצעת מבוססת על חלוקה של החיישנים לתתי קבוצות (subspaces) שנבחרו באקראי בשילוב עם תורת החלטות ומדדי תורת האינפורמציה. בפרט, המחקר עושה שימוש בשיטת -Rotation Forest בכדי לבנות קבוצת מסווגים  ((Ensembles of Classifiers, זאת תוך שילובה עם מודל הסתברות בייסאני על מנת להעריך את הניראות לקבלת דגימות נתונים בכל מצב מערכת. בפועל, התוצאה של שיטת הניטור החדשה היא זיהוי של שגיאה ומצב פעולה חדש של המערכת.

 

המחקר מראה כי לשימוש המשלב תתי-קבוצות של חיישנים ומודלים הסתברותיים יש פוטנציאל טוב לניטור של מערכות מולטי-מוד כאלה. במסגרת של קונסורציום METRO 450 מיושמת השיטה על נתוני אמת שנאספו ממכשירי מטרולוגיה בתעשיית המוליכים למחצה (אפלייד מטיריאלס). איור 1 מציג את התוצאות הראשוניות של השיטה המוצעת ואיור 2 מראה ךצורך השוואה את התוצאה בעת יישום שיטת PCA-Hotelling T2 המקובלת כשיטת ניטור סטנדרטית לניטור מערכות רב מימדיות מורכבות.800  דגימות הנתונים הראשונות שייכות למצבי הפעלה רגילים, כאשר ממדגם 800 עד 1022 מקור דגימות הנתונים הינו ממצבי הפעלה חריגים (Out-Of-Control).תחת הגדרת השגיאה סטטיסטית מסוג ראשון של  0.9%, ניתן לזהות את כל דגימות הנתונים שנאספו ממצבי מערכת לא תקינים. לעומת זאת, בעת שימוש בשיטות SPC ידועות, שיעור השגיאה באיתור דגימות נתונים חריגים הינו בסביבות 27% עם שגיאה מסוג ראשון של כ-18%. לשיטת הניטור המוצעת קיימים מספר מאפיינים אטרקטיביים נוספים כגון יכולת הלמוד ואי תלות בהנחות יסוד. 

 

איור 1: תוצאות ראשוניות של שיטת SPC-מולטי-מוד המבוססת על Ensemble of Classifiers ומודל הסתברותי בייסיאני. חריגות מוצגות בעיגולים אדומים. דגימות נתונים תקינים מוצגות בכחול. נראה שקיימת הפרדה טובה בין חריגות לקריאות תקינות.

איור 2: תוצאות בעת יישום שיטות Hotelling-T2 המותאם ל SPC רב ממדי. הקו האדום מראה את הגבול הסטטיסטי הנתון. נקודות כחולות מייצגות דגימות נתונים. נראה שאין הפרדה טובה בין חריגות לקריאות תקינות.

 

 

 

כבכל שנה כלל הכנס את טקס חלוקת פרסי משפחת פדר לעבודות סטודנטים מצטיינות בנושאי תקשורת

15 ספטמבר 2014

בתאריך 24 בפברואר 2014 נערך הכנס השנתי של המרכז לתקשורת מתקדמת (ACC). הכנס השנתי הוא האירוע המרכזי בפעילות המרכז והוא כולל הרצאות הניתנות ע"י גדולי המומחים בתחומי טכנולוגיות התקשורת בארץ ובעולם. ההרצאות מותאמות לקהל מאזינים בעל רקע כללי בתקשורת, אך אינן מתבססות על היכרות מעמיקה עם תתי-התחומים.

 

בכנס שנערך השנה ניתנו שתי הרצאות מפתח על ידי פרופ' אולב טירקונן מאוניברסיטת אאלטו בפינלנד ועל ידי פרופ' אלון אורליצקי מאוניברסיטת קליפורניה בסאן דייגו. פרופ' אולב טירקונן דיבר אודות "אופטימיזציה של משאבי רדיו עבור רשתות סלולריות". הרצאתו של פרופ' אלון אורליצקי הייתה בנושא "למידה באלף-בית גדול". בנוסף, ניתנה הרצאה על ידי פרופ' יונינה אלדר מהטכניון בנושא "חסמים ואלגוריתמים לדגימה בקצב נמוך". נציגי התעשייה בכנס היו ד"ר תומס מרזטה ממעבדות בל בארה"ב, אשר דיבר אודות "עקרונות MIMO מסיבי", ד"ר מיכאל קגן מחברת מלאנוקס ישראל, שדיבר אודות "ענן ומאגרי מידע גדולים" וד"ר אילון רייס וד"ר טל פילוסוף מחברת GM ישראל, שנתנו הרצאה אודות "הזדמנויות בכלי רכב מקושרים".

 

כבכל שנה, הכנס השנתי של ACC כלל טקס חלוקת פרסים ע"ש משפחת פדר. הפרסים חולקו לסטודנטים לתארים מתקדמים על עבודות המחקר שלהם בתחום טכנולוגיות התקשורת. מתוך מספר רב של הגשות נבחרו שלושה זוכים: במקום הראשון זכה וסים חליחל מהטכניון ואת שני הפרסים המחולקים במקום שני קיבלו אור אורדנטליך ורונן דר, שניהם מאוניברסיטת תל-אביב.

 

המחלקה להנדסת תעשייה

15 ספטמבר 2014

כריית האינטרנט (Web Mining) עושה שימוש בטכניקות של כריית נתונים במטרה לגלות וללמוד באופן אוטומטי ידע באינטרנט (WWW). אחד היישומים האתגריים ביותר של כריית האינטרנט הינו זיהוי סוג אתר על פי הקטגוריה אליה הוא משתייך, ובפרט זיהוי של אתרי אינטרנט זדוניים. אתרים זדוניים הינם אתרים אשר מטרתם לפגוע במשתמשים, לגנוב מידע או לעשות פעולות אינן רצויות אחרות בעת ולאחר הכניסה לאתר.

 

במהלך השנים האחרונות, פותחו שיטות רבות לזיהוי קטגוריות של אתרי אינטרנט, ביניהן, שיטות אשר נשענות על ניתוח הטקסט המצוי באתר, ניתוח ניווט המשתמשים בו, תכונות חשודות שנמצאות באתר, זיופי IP ורבים אחרים. במקביל, כמות המידע העצומה הנמצאת באינטרנט ממשיכה לעלות באופן אקספוננציאלי ובמהירות רבה ואיתה עולה גם סיבוכיות הזיהוי, מה שדורש לעיתים קרובות משאבים רבים ויקרים.

 

במחקר שנערך ע"י דורון כהן, בהנחיית פרופ' עירד בן גל ופרופ' שולמית קרייטלר, נוסתה שיטה חדשה לזיהוי אתרי אינטרנט, שיטה המתבססת על ניתוח העיצוב הגרפי של האתר על ידי שימוש בשיטות של כריית ידע. לצורך הפעולה, נבנה אלגוריתם אשר מקבל כקלט כתובת אתר נדרשת (URL) וכפלט מבצע משיכה ועיבוד של כל מאפייני העיצוב ושמירתם בצורה טבלאית בשרת. במחקר נבדקו מאות דפי בית (Home pages) של אתרים אשר נלקחו מרשימת האתרים הגדולים ביותר לפי 'גוגל' (Google top 1000 sites). עבור כל אתר נבדקו מעל 1000 תכונות עיצוביות כגון: גודל השטח עבור כל צבע שהופיע באתר, גודל הפונט בו כתוב הטקסט, כמות התווים, סטיות תקן, כמות האלמנטים באתר, סוג האלמנטים באתר ורבים נוספים.

 

לאחר עיבוד המידע וניתוחו נבנה מודל חיזוי באמצעות עץ  החלטה ובוצע אימות למודל על פי שיטת Cross Validation. בניסוי ראשון, נמצא כי סיווג על ידי עיצוב בלבד מאפשר לחזות ברמה גבוהה יחסית את כל חמשת הקטגוריות של אתרי האינטרנט שנבדקו (כולל קטגורית האתרים הזדוניים). בניסוי נוסף, נמצא כי הוספת תכונות של עיצוב לשיטת חיזוי אובייקטיבי אחרת, יכולה לשפר דווקא את תוצאות החיזוי של אתרים זדוניים באחוז דיוק גבוה של מעל 95% ובאופן מובהק סטטיסטי, כל זאת ע"י שימוש במשאבים נמוכים וזמן ריצה נמוך. ההסבר אפשרי לממצאים הינו שככל הנראה אתרים זדוניים מנסים להסוות מילות מפתח על מנת שמנועי חיפוש לא יאתרו אותם, בעוד שחיפוש לפי מאפייני עיצוב רבים כל כך יזהה תבניתיות חוזרת באתרים אלו אשר קיים קושי גדול יותר להסוותם.

 

מסקנות המחקר מראות כי לעיצוב חשיבות רבה בחיזוי קטגוריות אתרים, ולצבעים בפרט. מומלץ לשקול את הוספת מאפייני העיצוב לחיזויים אחרים בכדי לשפר את רמת הדיוק. המחקר יוצג בכנס הסייבר הלאומי שיערך בספטמבר באוניברסיטת תל אביב.

 

Keywords + Design

Keywords

Design

Prediction type

Category

22

7

17

12

18

11

Confusion Matrix

CRACK

3

418

0

421

31

390

97.78%

97.33%

90.67%

Total tree Accuracy

22

6

18

10

10

18

Confusion Matrix

SHOPPING

14

408

0

422

24

398

95.56%

97.78%

90.67%

Total tree Accuracy

20

6

18

8

6

20

Confusion Matrix

GAMES

4

420

0

424

14

410

97.56%

98.22%

92.44%

Total tree Accuracy

31

12

24

19

21

22

Confusion Matrix

NEWS

16

391

0

407

23

384

93.78%

95.78%

90%

Total tree Accuracy

6

4

2

8

6

4

Confusion Matrix

SEARCH

6

434

0

440

2

438

97.78%

98.22%

98.67%

Total tree Accuracy

טבלה  1 – Confusion matrix עבור עצי החלטה J48

תרשים 2 עץ החלטה שהתקבל ע"י חיזוי בתכונות עיצוב בלבד

μ 

μ0

H0

T-test results

Above 3σ

Results

TPmeta

TPmeta& design

TPmeta ≤ TPmeta&design

1.11E-49

Yes

TPmeta&design is higher than TPmeta

TNmeta

TNmeta& design

TNmeta ≥ TNmeta&design

6.41E-41

Yes

TNmeta&design is lower than TNmeta

TTL Accuracy Meta

TTL Accuracy meta&design

TTL Accuracy ≤ TTL Accuracy meta&design

7.51E-04

Yes

Total accuracy of meta&design is higher than Total accuracy of meta

טבלה 2 מבחן T עבור True positive ו-True negative לצורך השוואת החיזויים הבאים: מילות מפתח מול עיצוב+מילות מפתח. המטרה להציג את השיפור שמביא העיצוב

  • 30יוני
  • 29יוני
  • 28יוני
  • 27יוני
  • 26יוני
  • 25יוני
  • 24יוני
  • 23יוני
  • 22יוני
  • 21יוני
  • 20יוני
  • 19יוני
  • 18יוני
  • 17יוני
  • 16יוני
  • 15יוני
  • 14יוני
  • 13יוני
  • 12יוני
  • 11יוני
  • 10יוני
  • 09יוני
  • 08יוני
  • 07יוני
  • 06יוני
  • 05יוני
  • 04יוני
  • 03יוני
  • 02יוני
  • 01יוני
  • 31מאי
  • 30מאי
  • 29מאי
  • 28מאי
  • 27מאי
  • 26מאי
  • 25מאי
  • 24מאי
  • 23מאי
  • 22מאי
  • 21מאי
  • 20מאי
  • 19מאי
  • 18מאי
  • 17מאי
  • 16מאי
  • 15מאי
  • 14מאי
  • 13מאי
  • 12מאי
  • 11מאי
  • 10מאי
  • 09מאי
  • 08מאי
  • 07מאי
  • 06מאי
  • 05מאי
  • 04מאי
  • 03מאי
  • 02מאי
  • 01מאי
  • 30אפריל
  • 29אפריל
  • 28אפריל
  • 27אפריל
  • 26אפריל
  • 25אפריל
  • 24אפריל
  • 23אפריל
  • 22אפריל
  • 21אפריל
  • 20אפריל
  • 19אפריל
  • 18אפריל
  • 17אפריל
  • 16אפריל
  • 15אפריל
  • 14אפריל
  • 13אפריל
  • 12אפריל
  • 11אפריל
  • 10אפריל
  • 09אפריל
  • 08אפריל
  • 07אפריל
  • 06אפריל
  • 05אפריל
  • 04אפריל
  • 03אפריל
  • 02אפריל
  • 01אפריל
  • 31מרץ
  • 30מרץ
  • 29מרץ
  • 28מרץ
  • 27מרץ
  • 26מרץ
  • 25מרץ
  • 24מרץ
  • 23מרץ
  • 22מרץ
  • 21מרץ
  • 20מרץ
  • 19מרץ
  • 18מרץ
  • 17מרץ
  • 16מרץ
  • 15מרץ
  • 14מרץ
  • 13מרץ
  • 12מרץ
  • 11מרץ
  • 10מרץ
  • 09מרץ
  • 08מרץ
  • 07מרץ
  • 06מרץ
  • 05מרץ
  • 04מרץ
  • 03מרץ
  • 02מרץ
  • 01מרץ
  • 28פברואר
  • 27פברואר
  • 26פברואר
  • 25פברואר
  • 24פברואר
  • 23פברואר
  • 22פברואר
  • 21פברואר
  • 20פברואר
  • 19פברואר
  • 18פברואר
  • 17פברואר
  • 16פברואר
  • 15פברואר
  • 14פברואר
  • 13פברואר
  • 12פברואר
  • 11פברואר
  • 10פברואר
  • 09פברואר
  • 08פברואר
  • 07פברואר
  • 06פברואר
  • 05פברואר
  • 04פברואר
  • 03פברואר
  • 02פברואר
  • 01פברואר
  • 31ינואר
  • 30ינואר
  • 29ינואר
  • 28ינואר
  • 27ינואר
  • 26ינואר
  • 25ינואר
  • 24ינואר
  • 23ינואר
  • 22ינואר
  • 21ינואר
  • 20ינואר
  • 19ינואר
  • 18ינואר
  • 17ינואר
  • 16ינואר
  • 15ינואר
  • 14ינואר
  • 13ינואר
  • 12ינואר
  • 11ינואר
  • 10ינואר
  • 09ינואר
  • 08ינואר
  • 07ינואר
  • 06ינואר
  • 05ינואר
  • 04ינואר
  • 03ינואר
  • 02ינואר
  • 01ינואר
  • 31דצמבר
  • 30דצמבר
  • 29דצמבר
  • 28דצמבר
  • 27דצמבר
  • 26דצמבר
  • 25דצמבר
  • 24דצמבר
  • 23דצמבר
  • 22דצמבר
  • 21דצמבר
  • 20דצמבר
  • 19דצמבר
  • 18דצמבר
  • 17דצמבר
  • 16דצמבר
  • 15דצמבר
  • 14דצמבר
  • 13דצמבר
  • 12דצמבר
  • 11דצמבר
  • 10דצמבר
  • 09דצמבר
  • 08דצמבר
  • 07דצמבר
  • 06דצמבר
  • 05דצמבר
  • 04דצמבר
  • 03דצמבר
  • 02דצמבר
  • 01דצמבר
  • 30נובמבר
  • 29נובמבר
  • 28נובמבר
  • 27נובמבר
  • 26נובמבר
  • 25נובמבר
  • 24נובמבר
  • 23נובמבר
  • 22נובמבר
  • 21נובמבר
  • 20נובמבר
  • 19נובמבר
  • 18נובמבר
  • 17נובמבר
  • 16נובמבר
  • 15נובמבר
  • 14נובמבר
  • 13נובמבר
  • 12נובמבר
  • 11נובמבר
  • 10נובמבר
  • 09נובמבר
  • 08נובמבר
  • 07נובמבר
  • 06נובמבר
  • 05נובמבר
  • 04נובמבר
  • 03נובמבר
  • 02נובמבר
  • 01נובמבר
  • 31אוקטובר
  • 30אוקטובר
  • 29אוקטובר
  • 28אוקטובר
  • 27אוקטובר
  • 26אוקטובר
  • 25אוקטובר
  • 24אוקטובר
  • 23אוקטובר
  • 22אוקטובר
  • 21אוקטובר
  • 20אוקטובר
  • 19אוקטובר
  • 18אוקטובר
  • 17אוקטובר
  • 16אוקטובר
  • 15אוקטובר
  • 14אוקטובר
  • 13אוקטובר
  • 12אוקטובר
  • 11אוקטובר
  • 10אוקטובר
  • 09אוקטובר
  • 08אוקטובר
  • 07אוקטובר
  • 06אוקטובר
  • 05אוקטובר
  • 04אוקטובר
  • 03אוקטובר
  • 02אוקטובר
  • 01אוקטובר
  • 30ספטמבר
  • 29ספטמבר
  • 28ספטמבר
  • 27ספטמבר
  • 26ספטמבר
  • 25ספטמבר
  • 24ספטמבר
  • 23ספטמבר
  • 22ספטמבר
  • 21ספטמבר
  • 20ספטמבר
  • 19ספטמבר
  • 18ספטמבר
  • 17ספטמבר
  • 16ספטמבר
  • 15ספטמבר
  • 14ספטמבר
  • 13ספטמבר
  • 12ספטמבר
  • 11ספטמבר
  • 10ספטמבר
  • 09ספטמבר
  • 08ספטמבר
  • 07ספטמבר
  • 06ספטמבר
  • 05ספטמבר
  • 04ספטמבר
  • 03ספטמבר
  • 02ספטמבר
  • 01ספטמבר
  • 31אוגוסט
  • 30אוגוסט
  • 29אוגוסט
  • 28אוגוסט
  • 27אוגוסט
  • 26אוגוסט
  • 25אוגוסט
  • 24אוגוסט
  • 23אוגוסט
  • 22אוגוסט
  • 21אוגוסט
  • 20אוגוסט
  • 19אוגוסט
  • 18אוגוסט
  • 17אוגוסט
  • 16אוגוסט
  • 15אוגוסט
  • 14אוגוסט
  • 13אוגוסט
  • 12אוגוסט
  • 11אוגוסט
  • 10אוגוסט
  • 09אוגוסט
  • 08אוגוסט
  • 07אוגוסט
  • 06אוגוסט
  • 05אוגוסט
  • 04אוגוסט
  • 03אוגוסט
  • 02אוגוסט
  • 01אוגוסט
  • 31יולי
  • 30יולי
  • 29יולי
  • 28יולי
  • 27יולי
  • 26יולי
  • 25יולי
  • 24יולי
  • 23יולי
  • 22יולי
  • 21יולי
  • 20יולי
  • 19יולי
  • 18יולי
  • 17יולי
  • 16יולי
  • 15יולי
  • 14יולי
  • 13יולי
  • 12יולי
  • 11יולי
  • 10יולי
  • 09יולי
  • 08יולי
  • 07יולי
  • 06יולי
  • 05יולי
  • 04יולי
  • 03יולי
  • 02יולי
  • 01יולי
הצג אירועים:
בתאריכים:
נקה סינון
22יוני
אירוע
  הפקולטה להנדסה נרגשת להזמין אתכם.ן לאירוע השנתי הגדול שלנו!

הציבור מוזמן

22/06/26
09:00
22יוני
סמינר

יום פקולטה להנדסה

22/06/26
18:00
-
09:00

סמינר מחלקתי - המחלקה להנדסה ביו רפואית

A high-fidelity tool for simulating pathological and medical device hemodynamics

 

Prof. Steven H. Frankel

Rosenblatt Professor

Faculty of Mechanical Engineering

Technion - Israel Institute of Technology

frankel@technion.ac.il

https://cfdlab.net.technion.ac.il

26 באוקטובר 2014, 14:20 
 

Pathological and medical device hemodynamics often involve unsteady, irregular, transitional and even turbulent flow through complex curved, 

branched vessels in the presence of moving or rotating geometries.  Most commercial and open-source computational fluid dynamics (CFD) codes model these flows using engineering turbulence models, low-order numerical methods, and handle complex geometries using unstructured body-fitted grids. Rotating components are often handled using different sliding mesh or multiple reference frame approaches that many times are not efficient or accurate. We present details and sample results from an in-house CFD code called WenoHemo that employs high-order numerical methods to solve the incompressible Navier-Stokes equations on structured Cartesian grids.  Turbulence is accounted for using the large eddy simulation (LES) technique and complex/rotating geometries are treated using a novel multiblock immersed boundary method.  Applications include aneurysms, stenoses, congenital heart disease, mechanical heart valves, and blood pumps.  Current and future directions are also featured in the talk.

 

Brief Biography

 

Prof. Steven (Chaim) Frankel received all of his degrees in aerospace engineering with his BS from State University of New York at Buffalo in 1988, his MS from North Carolina State University in 1990, and his PhD from State University of New York at Buffalo in 1993.  Spent the next 20 years as a Professor in the School of Mechanical Engineering at Purdue University in West Lafayette, Indiana where his work has focused on high-fidelity computational fluid dynamics with applications in turbulence, combustion, aeroacoustic, multiphase, and biological flows.  In June 2013, he made aliyah with his wife and four children, joining the Faculty of Mechanical Engineering at the Technion.  He commutes by train and bus several days a week to Technion from his home in Ramat Bet Shemesh.

  

עודכן: 19.09.2016
  • כל החוקרים
  • הנדסת חשמל
  • הנדסה מכנית
  • הנדסת תעשייה
  • הנדסה ביו-רפואית
  • מדע והנדסה של חומרים
  • מדעים דיגיטליים להיי-טק

עמודים

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>