سیستم ­های آشوبی و علوم اعصاب محاسباتی/پیش ‏بینی زودهنگام موقعیت ترمز اضطراری حین رانندگی با استفاده از سیگنال‏ های بیولوژیک

جلسات سخنرانی تخصصی دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر به‌مناسبت هفته‌ی پژوهش برگزار شد.

به گزارش روابط عمومی دانشگاه تبریز، همزمان با هفته‌ی پژوهش، جلسات سخنرانی تخصصی دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر با حضور اساتید و دانشجویان این دانشکده برگزار شد.

کاربرد هپتیک و واقعیت مجازی در سیستم‌های جراحی از راه دور رباتیک

سخنرانی دکتر امیر امین‌زاده قوی فکر استادیار رشته‎‌‌ی مهندسی برق – کنترل دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر با موضوع «کاربرد هپتیک و واقعیت مجازی در سیستم‌های جراحی از راه دوررباتیک» اولین برنامه‌ی سخنرانی هفته‌ی پژوهش در این دانشکده بود.

دکتر امین‌زاده قوی فکر در خصوص سیستم‌های جراحی از راه دور رباتیک گفت: باتوجه به توسعه و گسترش سیستم­های جراحی از راه دور در پزشکی نوین که منجر به افزایش کیفیت عمل­های جراحی، کاهش زمان بستری شدن و دوره‌ی نقاهت و افزایش دسترسی به پزشکان حاذق در مناطق دوردست گردیده است، در این ارائه مفاهیم و مبانی این سیستم­ها و چالش­های پیش­روی آن معرفی می‌شود.

وی، عدم برقراری ارتباط مستقیم بین جراح و پزشک را یکی از مشکلات سیستم­های جراحی از راه دور عنوان کرد و افزود: این مشکل ممکن است باعث خطای ردیابی و کاهش دقت سیستم گردد که به‌منظور حل این مساله لازم است بستری برای انتقال فیدبک نیرو از سمت ربات به جراح فراهم شود.

استادیار رشته‎‌‌ی مهندسی برق – کنترل دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر خاطرنشان کرد: ارتباط لامسه­ای بین انسان و ربات را هپتیک می‌گویند که در ارائه‌ی انجام گرفته، ضمن معرفی امکانات نرم­افزاری و سخت­‌افزاری مورد نیاز جهت برقراری هپتیک، نحوه‌ی توسعه و استفاده از واقعیت مجازی برای حل مشکلات موجود در سیستم­های جراحی از راه دور نیز بیان می‌شود.

دکتر امین‌زاده قوی فکر خاطرنشان کرد: این اجازه در جراحی مجازی سخت افزارها به پزشک داده می‌شود که فرآیند مربوطه را بارها تمرین کرده و مهارت خود را در یک فضای مجازی ارتقاء دهد. همچنین استفاده از جراحی مجازی، کیفیت عملکرد را به­طور معناداری مخصوصا در عمل­های جراحی حساس مانند مغز یا در زمینه­ی بازتوانی برپایه­ی فیزیوتراپی افزایش می­دهند.

استادیار رشته‎‌‌ی مهندسی برق – کنترل دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر در پایان این سخنرانی تخصصی، موضوعات تحقیقاتی جاری در این حوزه و استارت­آپ­های فعال برای دانشجویان علاقه­مند به این فیلد تحقیقاتی را معرفی کرد.

نظریه‌ی بازی­ها

دومین سخنرانی تخصصی دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر، به سخنرانی دکتر پدرام صالحپور استادیار این دانشکده اختصاص داشت.

دکتر صالحپور در این جلسه‌ی که با حضور دانشجویان و اساتید دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر برگزار شد، با بیان اینکه امروزه یادگیری عمیق به­صورت روزافزون تکامل یافته و کاربردهای جدیدی برای آن تعریف می‌شود، اظهار کرد: نظریه بازی‌ها در طول چند دهه­ی گذشته به­صورت مداوم کاربرد خود را در رشته‌ها و زمینه‌های زیادی باز کرده و قادر به حل مشکلات متعددی در یادگیری عمیق است.

وی ادامه داد: تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد نظریه­ی بازی‌ها قادر است نتایج یادگیری عمیق را بهبود دهد و شیوه­ی یادگیری در الگوریتم‌های یادگیری عمیق به­صورت کلی از رویکرد بازی‌گونه پیروی می‌کند.

استادیار دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر با اشاره به وجود خصوصیات بازی استکلبرگ در اکثر مسائل طبقه بندی که رویکرد یادگیری عمیق را دنبال می‌کنند، یادآور شد: شبکه‌های مولد تخاصمی نیز که امروزه به­صورت گسترده در حال مسائل پیچیده­ی بینایی ماشین به­کار می‌روند، مانند یک بازی دو نفره مجموع صفر است که توابع پیچیده را شبیه‌سازی می‌کند.

دکتر صالحپور در این سخنرانی تخصصی، مفاهیم مختلف نظریه‌بازی‌ها را که در زمینه‌های مختلف هوش مصنوعی به کار رفته است مورد بررسی قرار داد تا مشخص شود کدام بخش‌ها محبوبیت بیشتری به دست می­آورند.

سیستم­های آشوبی و علوم اعصاب محاسباتی

دکتر یاشار سرباز دانشیار گروه مهندسی پزشکی (بیوالکتریک) دانشکده‌­ی مهندسی برق و کامپیوتر دیگر سخنران هفته­ی پژوهش این دانشکده بود که در خصوص موضوع «سیستم های آشوبی و علوم اعصاب محاسباتی» مطالبی را ارائه کرد.

دکتر سرباز با بیان اینکه تاکنون شناخت کاملی از مغز به­عنوان یکی از پیچیده­ترین اجزای بدن ممکن نشده است، اظهار کرد: مطالعات مختلفی با دو دید میکروسکوپی و ماکروسکوپی سعی در مطالعه­ی مغز نموده­اند که در دید میکروسکوپی سعی شده است تا رفتار تک یا چند نرون معدود مورد توجه قرار گیرد که به مدل­های جالبی مانند هاجکین هاکسلی، موریس لکار و موارد مشابه منجر شده است.

دانشیار گروه مهندسی پزشکی (بیوالکتریک) دانشکده‌­ی مهندسی برق و کامپیوتر خاطرنشان کرد: در دید ماکروسکوپی نیز سعی شده است تا عملکرد ناحیه­ای از مغز مورد توجه قرار گیرد و شناخت بهتری از نواحی مختلف به­دست آید.

وی همچنین گفت: ابزارهای مختلفی مانند تحلیل EEG، QEEG، پردازش تصاویر MRI، آنالیز FMRI و ... در این زمینه بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند که با وجود این مطالعات وسیع، هنوز معمای مغز حل نشده باقی مانده است.

دکتر سرباز در بخش دیگری از این سخنرانی تخصصی خاطرنشان کرد: به نظر می­رسد که در دو دید میکروسکوپی و ماکروسکوپی می­توان رفتار مغز و نرون را به­صورت یک سیستم دینامیکی در نظر گرفت که متاسفانه این سیستم دینامیکی به­شدت غیر خطی بوده و پاسخ­های متنوعی ایجاد می­کند.

وی در عین حال تاکید کرد: با توجه به رفتار سیستم­های دینامیکی شناخته شده، سیستم­های آشوبی می­تواند تا حدی مشابه عملکرد غیر خطی مغز رفتار کند. این سیستم­ها به شدت به شرایط اولیه حساس بوده و می­تواند از بین رنج وسیع پاسخ­های ممکن پاسخ مناسب آن شرایط را تولید کند.

دانشیار گروه مهندسی پزشکی (بیوالکتریک) دانشکده‌­ی مهندسی برق و کامپیوتر با بیان اینکه به نظر می­رسد مطالعه­ی مغز با دید سیسستم­های آشوبناک بتواند قدم موثری در شناخت مغز و عملکرد آن بردارد، گفت: در این فرضیه شاهد پاسخ­های متنوعی در دید ماکروسکوپی بودیم که به­طور مثال در EEG می­توان پاسخ سیستم آشوبی فرض شود و در دید میکروسکوپی نیز رفتارهای مشاهده شده در تعاملات بین نرونی با معادلات آشوب می­تواند بیان شود.

دکتر سرباز در خاتمه عنوان کرد: در صورت بیماری­های سیستم اعصاب مانند پارکینسون، هانتینگتون، مولتیپل اسکلروزیس و موارد مشابه عملا تغییر پارامترهای سیستم آشوبی را می­توان مبنا در نظر گرفت. تحلیل­های مختلف علائم بیماری مانند ترمور، اختلالات راه رفتن و موارد مشابه عملا از این فرضیه پشتیبانی می­کند.

پیش ‏بینی زودهنگام موقعیت ترمز اضطراری حین رانندگی با استفاده از سیگنال‏ های بیولوژیک

سخنرانی مهندس وحید شرقیان دانشجوی دکتری گروه مهندسی پزشکی (بیوالکتریک) دانشکده‌­ی مهندسی برق و کامپیوتر با موضوع «پیش‏بینی زودهنگام موقعیت ترمز اضطراری حین رانندگی با استفاده از سیگنال‏های بیولوژیک» یکی دیگر از جلسات دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر به‌مناسبت هفته­ ی پژوهش بود.

مهندس شرقیان در این خصوص گفت: استفاده از اطلاعات سیگنال‏های بیولوژیک اخذ شده از رانندگان وسایل نقلیه، برای پیش‏بینی حالت‏های مختلف ذهنی و جسمی راننده، یکی از روزآمد‏ترین روش‏ها برای طراحی و توسعه­ ی سیستم ‏های راننده‏ یار هوشمند است که به­ منظور کاهش تصادفات و سوانح رانندگی در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می‏گیرد.

به­ گفته­ی وی، در تحقیق حاضر که با همکاری محققانی از دانشگاه تبریز و دانشگاه Sabah مالزی انجام و حائز مدال نقره جشنواره نوآوری Pereka 2022 مالزی شده است، رخداد وضعیت ترمز اضطراری، با استفاده از اطلاعات سیگنال الکتروانسفالوگرام و پیش از اقدام راننده به فشردن پدال ترمز پیش‏بینی می‏شود که این پیش‏بینی با کاهش زمان واکنش و شروع کاهش سرعت خودرو با سازوکار‏های خودکار، می‏تواند احتمال برخورد وسیله نقلیه با موانع پیش رو را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

تغییر اندازه آگاه بر محتوای تصویر

مهندس بهاره افشاری دانشجوی دکتری مهندسی کامپیوتر - نرم افزار دانشکده‌­ی مهندسی برق و کامپیوتر نیز با موضوع «تغییر اندازه آگاه بر محتوای تصویر» به ارائه‌ی سخنرانی پرداخت.

مهندس افشاری با بیان اینکه دستگاه­های مختلف نمایش دارای رزولوشن و نسبت تصویر متنوعی هستند، اظهار کرد: برای نمایش تصاویر مختلف روی این دستگاه­ها لازم است اندازه­ی هر تصویر متناسب با رزولوشن و نسبت تصویر دستگاه نمایش تغییر یابد.

وی ادامه داد: نکته­ی حائز اهمیت در فرآیند تغییر اندازه­ی تصویر این است که باید از محتوای مهم تصویر حفاظت کرده و کمترین اعوجاج در تصویر ایجاد شود. از این­رو مفهوم «تغییر اندازه آگاه بر محتوای تصویر» به عملیات تغییر نسبت تصویر و رزولوشن تصاویر به­منظور سازگاری تصویر با دستگاه­های نمایش مختلف اشاره دارد.

دانشجوی دکتری مهندسی کامپیوتر - نرم افزار دانشکده‌­ی مهندسی برق و کامپیوتر در بخش دیگری از این سخنرانی تخصصی خاطرنشان کرد: این عملیات علاوه بر در نظر گرفتن محدودیت­های هندسی باید به­صورت آگاه بر محتوای تصاویر انجام گیرد و همه­ی تصاویر را نمی­توان روی دستگاه­های نمایش به روشی واحد نمایش داد. بنابراین روش­های خودکار تغییر اندازه آگاه بر محتوای تصویر برای تضمین انتقال اطلاعات و بی­نیاز کردن مردم از عملیات دستی مورد نیاز است.

به گفته­ ی مهندس افشاری، از روش­های تغییر اندازه آگاه بر محتوای تصویر برای انواع دستکاری­های تصویر مانند تقویت محتوا، بازسازی سنتز (ایجاد تصاویر مصنوعی با محتوای دلخواه) تصویر، ایجاد کلاژ تصاویر، فشرده­ سازی تصویر، همپوشانی تصویر و ... استفاده می­شود.

مهندس افشاری ضمن تشریح فرآیند کلی تغییر اندازه­ ی آگاه بر محتوای تصویر و یک دسته ­بندی از روش­ های موجود به­ همراه مزایا و معایب آن­ها، درخصوص چالش­ های موجود و محورهای توسعه­ ی بیشتر نیز توضیحاتی ارائه داد.

پردازش سیگنال آنالوگ در سیستم‌های مخابراتی آینده: مفاهیم، چالش‌ها و چشم‌اندازها

سخنرانی دکتر جعفر پوررستم استادیار گروه مهندسی برق – مخابرات دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر و مهندس مهدی صفری با موضوع «پردازش سیگنال آنالوگ در سیستم‌های مخابراتی آینده: مفاهیم، چالش‌ها و چشم‌اندازها» یکی دیگر از برنامه‌های این دانشکده‌ در هفته‌ی پژوهش بود.

دکتر پوررستم با اشاره به توسعه­ ی روزافزون روش­ های ارتباطی در جهان و افزایش تقاضای انرژی اظهار کرد: امروزه مفاهیم انرژی پایدار و کم هزینه در طراحی روش ها بیشتر مورد توجه محققان و برنامه ریزان انرژی در بخش­ های مختلف صنعت قرار گرفته است که این موارد در ارتباطات پرسرعت و با ظرفیت بالا نیز مورد توجه قرار می­گیرد.

وی ادامه داد: یکی از الزامات فناوری ­های قابل پیاده سازی در نسل­ های جدید ( نسل 6)، شبکه­ های بی­سیم است که برای غلبه بر مشکل کمبود طیف به ­دلیل افزایش تصاعدی کاربردهای بی­سیم در زمینه ­های مخابراتی و تحقیقاتی، نسل 5، استفاده از طیف موج میلی­متری (30-300 گیگاهرتز) را پیشنهاد می­کند و هدف اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) در ارتباطات بی‌سیم، ارائه­ی نرخ داده­ی بالاتر تا 10 گیگابیت بر ثانیه، همراه با راندمان طیفی بالا و پوشش بهتر است.

مهندس صفری نیز گفت: در ارتباطات بی­ سیم چند گیگابیتی یا ترابیت بر ثانیه، پردازش سیگنال دیجیتال با چالش­ های مهمی مواجه است. از این رو پردازش سیگنال آنالوگ (ASP) و روش­های طراحی بر اساس آن مورد توجه قرار گرفته است.

وی همچنین یادآور شد: در سیستم­ های مخابراتی مدرن امروزی، ASP در زمینه­ هایی مانند طراحی فرستنده و گیرنده بدون مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و  DAC، شکل دهی پرتو، ارتباطات امن، یادگیری عمیق، شتاب دهنده­ های شبکه عصبی، فازورها و غیره استفاده می­شود.

دکتر پوررستم و مهندس صفری در این سخنرانی، ضمن تشریح و طبقه­ بندی کارهای انجام شده در این زمینه را با تمرکز بر مفاهیم، ​​چالش‌ها و چشم‌اندازهای ASP در ارتباطات مدرن و هوشمند، اظهار امیدواری کردند که مسیر برای محققان دانشگاهی و صنعتی که تمایل به شروع کار در این زمینه دارند، هموار گردد.

طراحی و ساخت ربات اسکارا با کاربرد مونتاژ قطعات الکترونیکی

سخنرانی دکتر پیمان باقری استادیار رشته ­ی برق – کنترل دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر با موضوع «طراحی و ساخت ربات اسکارا با کاربرد مونتاژ قطعات الکترونیکی» از دیگر برنامه‌­های این دانشکده در هفته­ ی پژوهش بود.

دکتر باقری هدف از این سخنرانی را ارائه­ ی گزارش از نحوه­ی ساخت یک ربات SCARA  با توانایی مونتاژ قطعات الکترونیکی بر روی بردهای الکترونیکی عنوان کرد و گفت: با توجه به اینکه یکی از اهداف مهم در صنایع بزرگ عبارت است از اتوماسیون خطوط تولید، یکی از شرکت ­ها درنظر داشت که با تولید ربات­ های SCARA  بتواند بردهای الکترونیکی را که در این شرکت طراحی و ساخت می­شوند، به ­صورت مکانیزه مونتاژ کند.

وی ادامه داد: به سفارش این شرکت و تحت یک دوره فرصت مطالعاتی و یک طرح پژوهشی با همکای دکتر فرزاد هاشم زاده، سعی شد تا حد امکان تکنولوژی و اطلاعات لازم برای ساخت این ربات­ ها کسب شود.

استادیار رشته ­ی برق – کنترل دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر ضمن معرفی ربات­های SCARA وکاربردهای آن­ها، از نمونه­ های ساخته شده و شرکت­ های مطرح در این حوزه نیز نام برد و سپس صورت مساله ساخت ربات را مطرح و تمامی جزئیات مراحل طراحی و ساخت ربات را تشریح کرد و در خاتمه نتایجی از عملکرد ربات ساخته شده را به حاضرین در این جلسه نمایش داد.

مقدمه ای بر مدل های کنترل پیشبین مبتنی بر هوش مصنوعی در شهر های هوشمند سبز

دکتر حامد خراطی دانشیار رشته­ی برق – کنترل دانشکده­ی مهندسی برق و کامپیوتر و مهندس اشکان صفری برگزار کننده­ ی آخرین جلسه­ ی سخنرانی تخصصی هفته­ ی پژوهش در این دانشکده بودند که موضوع سخنرانی دکتر خراطی و مهندس صفری به «مقدمه ای بر مدل های کنترل پیشبین مبتنی بر هوش مصنوعی در شهر های هوشمند سبز» اختصاص داشت.

دکتر خراطی و مهندس صفری در ابتدای این سخنرانی، مطالبی در خصوص شهرهای هوشمند سبز و تفاوت آن­ها با سایر شهرهای هوشمند مطرح و استانداردهای جهانی تدوین شده در این حوزه را بررسی کردند.

در بخش بعدی، مدل ­های کنترل پیش بین(MPC) به­صورت علمی و تئوریک مطرح و چندین نمونه از کاربرد آن­ها در شهر­های هوشمند سبز معرفی شدند و از بین این کاربردها، بخش مربوط به سیستم ­­های هوشمند انتقال الکتریکی (Smart Grids) به ­عنوان مطالعه موردی انتخاب شدند. سپس، مدل­ های MPC موجود با سایر الگوریتم­ های فرا ابتکاری (Metaheuristic) مانندGWO ،BBO ،PSOو ...، ترکیب شده و کاربرد هر کدام از آن­ها در Smart Grid  ها بررسی شد و با توجه به اینکه اینگونه الگوریتم ­ها حالت dynamic داشتند و کاملا هوشمند نبودند، روش های نوین مبتنی بر هوش مصنوعی نیز معرفی شدند.

دکتر خراطی و مهندس صفری در بخش دیگری از این سخنرانی تخصصی، الگوریتم های هوشمندی چون شبکه های عصبی (ANN) حافظه بلند/کوتاه مدت (LSTM) یا الگوریتم لانه­ی زنبوری (ABC) و ترکیب آن رابا ANN مطرح و کاربرد آن­ها را در Smart Grid ها بررسی کردند. در نهایت، روش ­های هوشمند مبتنی بر تکنولوژی کوانتومی نیز به صورت اجمالی به شنوندگان معرفی شد.

این سمینار با همکاری دانشکده­ی مهندسی برق و کامپیوتر و شاخه­ی دانشجویی انجمن علمی IEEE شاخه دانشگاه تبریز برگزار شد.