Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)

Permanent URI for this collection

https://hdl.handle.net/10889/23

Browse

Now showing 1 - 20 of 121

Open Access
Αλγόριθμοι υπολογιστικής νοημοσύνης για αριθμητική βελτιστοποίηση
(2007-06-22T11:51:58Z) Παρσόπουλος, Κωνσταντίνος; Βραχάτης, Μιχαήλ; Λαγαρής, Ισαάκ; Γρουμπός, Πέτρος; Λυκοθανάσης, Σπυρίδων; Κάτσικας, Σωκράτης; Αλεβίζος, Φίλιππος; Μπότσαρης, Χαράλαμπος; Parsopoulos, Konstantinos
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Στην διατριβή αυτή εξετάζεται η αποδοτικότητα αλγορίθμων υπολογιστικής νοημοσύνης σε προβλήματα αριθμητικής βελτιστοποίησης, αναπτύσσονται τροποποιήσεις και βελτιώσεις των μεθόδων και εισάγεται ένα νέο σχήμα της μεθόδου Βελτιστοποίησης με Σμήνος Σωματιδίων, το οποίο ενοποιεί διαφορετικές εκδόσεις της συνδυάζοντας τα χαρακτηριστικά τους, μαζί με την θεωρητική ανάλυσή του.
Open Access
Διαστηματική ανάλυση και ολική βελτιστοποίηση
(2007-06-24T15:23:13Z) Σωτηρόπουλος, Δημήτριος; Γράψα, Θεοδούλα; Ιορδανίδης, Κοσμάς; Μπότσαρης, Χαράλαμπος; Sotiropoulos, Dimitris
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
-
Open Access
Ομάδες ταξινομητών για την αύξηση της ακρίβειας των μεθόδων μηχανικής μάθησης και εξόρυξης γνώσης
(2007-06-24T15:27:42Z) Κωτσιαντής, Σωτήρης; Πιντέλας, Παναγιώτης; Τσακαλίδης, Αθανάσιος; Βουτσινάς, Βασίλης; Χριστοδουλάκης, Δημήτριος; Λυκοθανάσης, Σπύρος; Βραχάτης, Μιχάλης; Μανωλόπουλος, Ιωάννης; Kotsiantis, Sotiris
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Στην περίπτωση της αναζήτησης της βέλτιστης ακρίβειας από ένα σύστημα εξόρυξης γνώσης είναι αδύνατο ένας αλγόριθμος που βασίζεται σε μια και μόνο μέθοδο μηχανικής μάθησης να υπερτερεί σε ακρίβεια μιας ομάδας ταξινομητών. Γι’ αυτό το λόγο θα παρουσιαστούν διάφοροι προτεινόμενοι νέοι τρόποι συνδυασμού των αποφάσεων των αλγορίθμων μάθησης οι οποίοι αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της διατριβής. Επίσης, θα παρουσιαστεί ένας προτεινόμενος υβριδικός τρόπος επιλογής των ανεξάρτητων μεταβλητών για τους αλγόριθμους μάθησης. Στη συνέχεια, θα παρουσιαστούν κάποιοι νέοι προτεινόμενοι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν για την αντιμετώπιση προβλημάτων ειδικής δυσκολίας όπως η μάθηση: α) σε ανομοιογενή δεδομένα, β) σε προβλήματα πραγματικού χρόνου και γ) σε προβλήματα βαθμωτής συνάρτησης στόχου. Τέλος, περιγράφεται η δυνατότητα χρησιμοποίησης των μεθόδων μηχανικής μάθησης για εκπαιδευτικούς σκοπούς, όπως στην πρόβλεψη της επίδοσης των φοιτητών στο Ανοιχτό Πανεπιστήμιο. Στη συνέχεια, θα παρουσιαστεί και ένα εργαλείο υποστήριξης των αποφάσεων που αναπτύχθηκε για αυτό το σκοπό. Η παρουσίαση τελειώνει παραθέτοντας κάποια ανοιχτά επιστημονικά ζητήματα του χώρου.
Open Access
Νέες μέθοδοι εκπαίδευσης τεχνητών νευρωνικών δικτύων, βελτιστοποίησης και εφαρμογές
(2007-06-24T15:28:14Z) Πλαγιανάκος, Βασίλειος Π.; Βραχάτης, Μιχαήλ Ν.; Μπούντης, Αν.; Μπότσαρης, Χ.Ε.; Βραχάτης, Μιχαήλ Ν.; Λάγαρης, Ισαάκ; Λύκας, Αριστείδης; Λυκοθανάσης, Σπυρίδων; Σταφυλοπάτης, Ανδρέας
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Η παρούσα διατριβή ασχολείται με την μελέτη και την εκπαίδευση Τεχνητών Νευρωνικών Δικτύων (ΤΝΔ) με μεθόδους Βελτιστοποίησης και τις εφαρμογές αυτών. Η παρουσίαση των επιμέρους θεμάτων και αποτελεσμάτων της διατριβής αυτής οργανώνεται ως εξής : Στο κεφάλαιο 1 παρέχουμε τους βασικούς ορισμούς και περιγράφουμε τη δομή και τη λειτουργία των ΤΝΔ. Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε μια συντομή ιστορική αναδρομή, αναφέρουμε μερικά από τα πλεονεκτήματα της χρήσης των ΤΝΔ και συνοψίζουμε τους κύριους τομείς όπου τα ΤΝΔ εφαρμόζονται. Τέλος, περιγράφουμε τις βασικές κατηγορίες μεθόδων εκπαίδευσης. Το κεφάλαιο 2 αφιερώνεται στη μαθηματική θεμελίωση της εκπαίδευσης ΤΝΔ. Περιγράφουμε τη γνωστή μέθοδο της οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος (Backpropagation) και δίνουμε αποδείξεις σύγκλισης για μια κλάση μεθόδων εκπαίδευσης που χρησιμοποιούν μονοδιάστατες ελαχιστοποιήσεις. Στο τέλος του κεφαλαίου παρουσιάζουμε κάποια θεωρητικά αποτελέσματα σχετικά με την ικανότητα των ΤΝΔ να προσεγγίζουν άγνωστες συναρτήσεις. Στο κεφάλαιο 3 προτείνουμε μια νέα κλάση μεθόδων εκπαίδευσης ΤΝΔ και αποδεικνύουμε ότι αυτές έχουν την ιδιότητα της ευρείας σύγκλισης , δηλαδή συγκλίνουν σε ένα ελάχιστο της αντικειμενικής συνάρτησης σχεδόν από οποιαδήποτε αρχική συνθήκη. Τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι η προτεινόμενη τεχνική μπορεί να βελτιώσει οποιαδήποτε μέθοδο της κλάσης της οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τη γνωστή μέθοδο Quick-Prop και μελετάμε τις ιδιότητες σύγκλισής της. Με βάση το θεωρητικό αποτέλεσμα που προκύπτει, κατασκευάζουμε μια νέα τροποποίηση της μεθόδου Quick-Prop, που έχει την ιδιότητα της ευρείας σύγκλισης και βελτιώνει σημαντικά την κλασίκη Quick-Prop μέθοδο. Στα επόμενα δύο κεφάλαια μελετάμε την εκπαίδευση ΤΝΔ με μεθόδους ολικής Βελτιστοποίησης. Πιο συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 5 προτείνουμε και μελετάμε διεξοδικά μια νέα κλάση μεθόδων που είναι ικανές να εκπαιδεύσουν ΤΝΔ με περιορισμένα ακέραια βάρη. Στη συνέχεια, επεκτείνουμε τις μεθόδους αυτές έτσι ώστε να υλοποιούνται σε παράλληλους υπολογιστές και να εκπαιδεύουν ΤΝΔ με χρήση συναρτήσεων κατωφλιών. Το κεφάλαιο 6 πραγματεύεται την εφαρμογή γνωστών μεθόδων όπως οι Γενετικοί Αλγόριθμοι, η μέθοδος της προσομοιωμένης ανόπτησης ( Simulated Annealing ) και η μέθοδος βελτιστοποίησης με σμήνος σωματιδίων (Particle Swarm Optimization) στην εκπαίδευση ΤΝΔ. Επίσης, παρουσιάζουμε νέους μετασχηματισμούς της αντικειμενικής συνάρτησης με σκοπό την σταδιακή εξάλειψη των τοπικών ελαχίστων της. Στο κεφάλαιο 7 κάνουμε μια σύντομη ανασκόπηση της στοχαστικής μεθόδου της πιο απότομης κλίσης (stochastic gradient descent) για την εκπαίδευση ΤΝΔ ανά πρότυπο εισόδου και προτείνουμε μια νέα τέτοια μέθοδο . Η νέα μέθοδος συγκρίνεται με άλλες γνωστές μεθόδους και τα πειράματά μας δείχνουν ότι υπερτερεί. Η παρουσίαση του ερευνητικού έργου για αυτή τη διατριβή ολοκληρώνεται με το Κεφάλαιο 8, όπου προτείνουμε και μελετάμε εκτενώς μη μονότονες μεθόδους εκπαίδευσης ΤΝΔ. Η τεχνική που προτείνουμε μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε μέθοδο της κλάσης της οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος με αποτέλεσμα η τροποποιημένη μέθοδος να έχει την ικανότητα , πολλές φορές, να αποφεύγει τοπικά ελάχιστα της αντικειμενικής συνάρτησης. Η παρουσίαση της διατριβής ολοκληρώνεται με το κεφάλαιο 9 και δύο Παραρτήματα. Το Κεφάλαιο 9 περιέχει τα γενικά συμπεράσματα της διατριβής. Στο παράρτημα Α παρουσιάζουμε συνοπτικά μερικά από τα προβλήματα εκπαίδευσης που εξετάσαμε στα προηγούμενα κεφάλαια και τέλος στο Παράρτημα Β δίνουμε την απόδειξη της μεθόδου της οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος.
Open Access
Μελέτη κίνησης βιομαγνητικών ρευστών υπό την επίδραση μαγνητικού πεδίου
(2007-06-24T15:29:13Z) Τζιρτζιλάκης, Ευστράτιος; Καφούσιας, Νικόλαος; Βραχάτης, Μιχαήλ; Καραχάλιος, Γεώργιος; Καφούσιας, Νικόλαος; Μπουντής, Αναστάσιος; Σιαφαρίκας, Παναγιώτης; Χατζηκωνσταντίνου, Παύλος; Ντούσκος, Χρήστος; Tzirtzilakis, Efstratios
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Στην παρούσα διατριβή μελετάται η ροή βιομαγνητικών ρευστών υπό την επίδραση μαγνητικού πεδίου. Ως βιομαγνητικό ορίζεται ένα ρευστό το οποίο υπάρχει σε έναν έμβιο οργανισμό και η ροή του επηρεάζεται πάντοτε από την παρουσία μαγνητικού πεδίου. Χαρακτηριστικό βιομαγνητικό ρευστό θεωρείται το αίμα και αυτό χρησιμοποιείται για να δωθούν τιμές στις παραμέτρους που εμφανίζονται στα προβλήματα που μελετώνται....
Open Access
Ανισότητες Sobolev και εφαρμογές
(2007-06-24T15:30:05Z) Ταβουλάρης, Νικόλαος Κ.; Κοτσιώλης, Αθανάσιος; Δάσιος, Γεώργιος; Ηλιόπουλος, Δημήτριος; Κοτσιώλης, Αθανάσιος; Tavoularis, Nikolaos K.
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Η παρούσα διατριβή εντάσσεται ερευνητικά στην περιοχή της μη γραμμικής ανάλυσης και ειδικότερα στην εύρεση βέλτιστων σταθερών για ανισότητες Sobolev στο χώρο Rn με ανώτερης τάξης δεκαδικές παραγώγους. Επίσης, δίνονται οι αντίστοιχες βέλτιστες σταθερές αυτών των ανισοτήτων πάνω στη σφαίρα Sn με τη χρησιμοποίηση ως βασικού εργαλείου την στερεογραφική προβολή. Τέλος, σαν μια εφαρμογή των ευρεθέντων ανισοτήτων έχουμε ένα θεώρημα σχετικό με αυτό των Rellich-Kondrashov και το οποίο είναι εξαιρετικής σημασίας, ιδιαίτερα στο λογισμό των μεταβολών.
Open Access
Μελέτη της διδιάστατης μαγνητοϋδροδυναμικής συμπιεστής ροής στο οριακό στρώμα πάνω από επίπεδη επιφάνεια με αντίξοη βαθμίδα πίεσης και μεταφορά θερμότητας και μάζας
(2007-06-24T15:32:12Z) Ξένος, Μιχαήλ Α.; Καφούσιας, Νικόλαος; Καραχάλιος, Γεώργιος; Χατζηκωνσταντίνου, Παύλος; Μπούντης, Αναστάσιος; Καφούσιας, Νικόλαος; Κατσιάρης, Γεώργιος; Ντούσκος, Χρήστος; Ιορδανίδης, Κοσμάς; Xenos, Michael A.
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Ένα από τα σπουδαιότερα προβλήµατα της σύγχρονης αεροδυναµικής και διαστηµικής τεχνολογίας, αν όχι το σπουδαιότερο, είναι αυτό του ελέγχου (control) του οριακού στρώµατος (boundary layer) που αναπτύσσεται (περιβάλλει) ένα στερεό σώµα που κινείται µέσα σ’ ένα ρευστό. Παρ’ όλο που στην αρχή του αιώνα που διανύουµε συµπληρώνονται εκατό περίπου χρόνια από την διατύπωση της έννοιας του οριακού στρώµατος από τον L. Prandtl (1904), η έρευνα στο πρόβληµα αυτό εξακολουθεί να παραµένει επιτακτική και αναγκαία όσο και κατά τα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης της αεροπορικής και διαστηµικής τεχνολογίας. Με τον όρο έλεγχο του οριακού στρώµατος εννοούµε την ανάπτυξη µεθόδων - τεχνικών η εφαρµογή των οποίων πάνω στην ροή θα της µεταβάλλει την δοµή και θα της προσδώσει επιθυµητά χαρακτηριστικά. Από τις αρχές του εικοστού αιώνα (1904) ο Prandtl περιέγραψε αρκετές πειραµατικές διατάξεις µέσω των οποίων πραγµατοποιούσε έλεγχο του οριακού στρώµατος. Με την ανάπτυξη της αεροπορικής τεχνολογίας κατά και µετά τον ∆εύτερο Παγκόσµιο Πόλεµο, και αργότερα της διαστηµικής, το πρόβληµα του ελέγχου του οριακού στρώµατος απέκτησε τεράστια σηµασία, ειδικά για την αποφυγή του διαχωρισµού ή της αποκόλλησης (separation) αυτού, της ελάττωσης της αντίστασης (drag) και την αύξηση της άντωσης (lift). Μεταξύ των σπουδαιότερων και πιο αποτελεσµατικών µεθόδων – τεχνικών που αναπτύχθηκαν για τον σκοπό αυτό µπορεί να αναφερθούν: 1. Η κίνηση του στερεού τοιχώµατος (motion of the solid wall) 2. Η επιτάχυνση του οριακού στρώµατος (blowing) 3. Η απορρόφηση (suction) 4. Η έγχυση ίδιου ή διαφορετικού ρευστού (injection, binary boundary layers) 5. Πρόληψη της µετάπτωσης της ροής από στρωτή σε τυρβώδη µε διαµόρφωση κατάλληλων σχηµάτων των στερεών τοιχωµάτων (laminar airfoils) 6. Ψύξη των τοιχωµάτων (cooling) Η προσπάθεια υπολογισµού του σηµείου αποκόλλησης και των συνθηκών που οδηγούν σ’ αυτήν οδήγησε στην επινόηση διαφόρων µεθόδων για την τεχνική της παρεµπόδιση. Σε µια ροή η αποκόλληση µπορεί να εµποδιστεί ή να καθυστερήσει, όπως αναφέρθηκε, µε την εφαρµογή ενεργητικών ή παθητικών µεθόδων ελέγχου, όπως απορρόφηση, έγχυση, παθητικές διατάξεις, ψύξη ή θέρµανση, κλπ. Τέτοιες τεχνικές ελέγχου χρησιµοποιούνται στις άκρες των πτερύγων των αεροσκαφών της Boeing (γεννήτριες στροβίλων), στα αεροσκάφη παλαιότερης γενιάς στις πίσω επιφάνειες καµπυλότητας (flaps) ή στην οδηγούσα ακµή της πτέρυγας στις νεώτερες γενιές, µε τις εµπρόσθιες επιφάνειες καµπυλότητας (slats). Η πιο αποδεκτή τεχνική ελέγχου του οριακού στρώµατος είναι η τεχνική της έγχυσης/απορρόφησης. Σαν τεχνική ελέγχου χρησιµοποιείται από παλιά. Κατά την δεκαετία του ’60 δοκιµαστικές πτήσεις του πειραµατικού αεροσκάφους X-21 έδειξαν ότι η στρωτή ροή διατηρείται πάνω από την πτέρυγα µε την χρήση απορρόφησης µέσα από πολλές σχισµές πάνω σ’ αυτήν. Πρόσφατες δοκιµαστικές πτήσεις ενός µετασκευασµένου αεροσκάφους F-16XL, που χρησιµοποιεί την τεχνική της απορρόφησης πάνω σε ειδικές διατάξεις LERX (LEading Root eXtensions), έδειξαν διατήρηση της στρωτής ροής και µείωση της αντίστασης. Πρόσφατα πειράµατα εφαρµογής απορρόφησης κατά µήκος της οδηγούσας ακµής πτέρυγας έδειξαν ότι, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, καθυστερεί η “µόλυνση” (contamination) της ακµής που οφείλεται στις γειτονικές µ’ αυτήν δοµές (κινητήρας, άτρακτος, λοιπές αεροδυναµικές διατάξεις) που συµµετέχουν στην ροή. Πολλοί είναι αυτοί που έχουν προτείνει διάφορες διατάξεις έγχυσης/απορρόφησης. Μεταξύ αυτών συγκαταλέγεται η υβριδική επιφάνεια απορρόφησης (hybrid suction surface) που αποτελείται από µια συστοιχία σχισµών κοντά η µια στην άλλη προς την διεύθυνση της µέσης ροής και η επιλεκτική απορρόφηση (selective suction), στην οποία µικρής έντασης απορρόφηση εφαρµόζεται σε σχισµές τοποθετηµένες σε κατάλληλες θέσεις. Τέλος, και η τοπική απορρόφηση (localized suction) που εφαρµόζεται σ’ ένα µικρό τµήµα της επιφάνειας. Επίσης, µε την ανάπτυξη της µαγνητοϋδροδυναµικής (MHD), της επιστήµης δηλαδή που µελετά τα ροϊκά φαινόµενα όταν το ηλεκτρικά αγώγιµο ρευστό υπόκειται στην επίδραση ενός ηλεκτρικού ή και µαγνητικού πεδίου, προστέθηκε στα µέσα ελέγχου του οριακού στρώµατος ένα επιπλέον. Από την δεκαετία του ’60 το µαγνητικό πεδίο χρησιµοποιείται επίσης σαν τεχνική ελέγχου στην σύγχρονη αεροδυναµική, λόγω της ικανότητας του να σταθεροποιεί την ροή και να εµποδίζει την µετάπτωση της. Χρησιµοποιήθηκε σαν τεχνική ελέγχου στα διαστηµικά οχήµατα που επανέρχονται στην ατµόσφαιρα από το διάστηµα και σε αεροσκάφη που πετούν σε µεγάλα ύψη µε µεγάλες ταχύτητες. Βρίσκει όµως εφαρµογές και στις MHD ροές µέσα σε σήραγγες όπου κι εκεί οι ροές είναι συµπιεστές (γεννήτριες πλάσµατος, MHD επιταχυντές, συσκευές πυρηνικής σύντηξης). Εφαρµογές της MHD υπάρχουν επίσης στα αέρια των νεφελωµάτων που συνθέτουν τα άστρα, στην κίνηση του υδρογόνου του Ήλιου ή ακόµα και στον ηλιακό άνεµο που µεταφέρει τα ιονισµένα σωµατίδια στην επιφάνεια της Γης. Η παρούσα διατριβή αναφέρεται στην µελέτη της χρονοανεξάρτητης διδιάστατης µαγνητοϋδροδυναµικής (MHD) συµπιεστής ροής οριακού στρώµατος πάνω από επίπεδη επιφάνεια µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας. Το ερευνητικό µέρος της εργασίας αυτής µπορεί να χωριστεί σε δύο κύρια µέρη (Κεφάλαια ΙΙ και ΙΙΙ). Στο πρώτο µέρος (Κεφάλαιο ΙΙ) γίνεται µελέτη της MHD συµπιεστής ροής στρωτού οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας πάνω από επίπεδη πλάκα. Στο δεύτερο µέρος (Κεφάλαιο ΙΙΙ) µελετάται η MHD συµπιεστή ροή τυρβώδους οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας πάνω από επίπεδη πλάκα. Αρχικά, σε ένα εισαγωγικό Κεφάλαιο (Κεφάλαιο Ι), παρουσιάζονται, πολύ περιληπτικά, οι βασικές έννοιες που είναι απαραίτητες για την κατανόηση της διατριβής καθώς και οι θεµελιώδεις εξισώσεις της µαγνητοϋδροδυναµικής που διέπουν την κίνηση ηλεκτρικά αγώγιµου ρευστού που κινείται υπό την επίδραση µαγνητικού πεδίου. Στο πρώτο µέρος της διατριβής (Κεφάλαιο ΙΙ), όπως αναφέρθηκε, µελετάται αριθµητικά η MHD συµπιεστή ροή στρωτού οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας. Το ρευστό (αέρας) θεωρείται ιδανικό, νευτώνειο, ηλεκτρικά αγώγιµο και το µαγνητικό πεδίο είναι σταθερό και κάθετα εφαρµοζόµενο ως προς την πλάκα και συνεπώς ως προς την κατεύθυνση της ροής. Η αντίξοη βαθµίδα πίεσης, που επιβάλλεται στην ροή, γνωστή ως ροή τύπου Howarth, προκύπτει από µια γραµµικά ελαττούµενη ταχύτητα. Το σύστηµα των µερικών διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν το πρόβληµα έχει αδιαστατοποιηθεί µε τον µετασχηµατισµό των Falkner-Skan, για συµπιεστή ροή, και επιλύεται αριθµητικά χρησιµοποιώντας την µέθοδο του Keller. ix Τα αποτελέσµατα του Κεφαλαίου αυτού αναφέρονται σε τρία είδη ροής: (i) αδιαβατική ροή ρευστού πάνω από την πλάκα, (ii) σε ροή πάνω από θερµαινόµενη πλάκα και (iii) σε ροή πάνω από ψυχόµενη πλάκα. Γίνονται αριθµητικοί υπολογισµοί για κάθε µια από τις παραπάνω περιπτώσεις εφαρµόζοντας συνεχή ή τοπική έγχυση/απορρόφηση, για διάφορες τιµές της έντασης του µαγνητικού πεδίου και για διάφορες τιµές αριθµού Mach του ελεύθερου ρεύµατος πάνω από την επίπεδη επιφάνεια. Εξετάζεται η επίδραση των ανωτέρω µεγεθών σε αυτόν τον τύπο της ροής. Αναλυτικότερα, δείχθηκε µετά τους αριθµητικούς υπολογισµούς, ότι η τεχνική της απορρόφησης διατηρεί την ροή για περισσότερο διάστηµα πάνω από την πλάκα µετατοπίζοντας το σηµείο αποκόλλησης προς το χείλος εκφυγής. Τα αντίθετα αποτελέσµατα δίνει η εφαρµογή έγχυσης. Το µαγνητικό πεδίο που εφαρµόζεται στην πλάκα βοηθά την ροή και την διατηρεί στρωτή πάνω από αυτήν για µεγαλύτερο διάστηµα κατά µήκος της πλάκας. Τα αποτελέσµατα αυτά επιβεβαιώθηκαν για τις τρεις περιπτώσεις της στρωτής ροής (αδιαβατική ροή, θερµαινόµενη και ψυχόµενη πλάκα) και για διάφορους αριθµούς Mach. Στο δεύτερο µέρος (Κεφάλαιο ΙΙΙ) µελετάται αριθµητικά η MHD συµπιεστή ροή τυρβώδους οριακού στρώµατος µε αντίξοη βαθµίδα πίεσης και µεταφορά θερµότητας και µάζας. Για το ρευστό (αέρας) και το µαγνητικό πεδίο ακολουθούνται οι ίδιες παραδοχές µε την περίπτωση της στρωτής ροής. Οι εξισώσεις που περιγράφουν το πρόβληµα προκύπτουν από τις εξισώσεις που έχει προτείνει ο Reynolds για την τυρβώδη ροή οριακού στρώµατος, κατάλληλα τροποποιηµένες για την περίπτωση MHD ροής. Οι εξισώσεις αυτές αδιαστατοποιούνται µε τον µετασχηµατισµό των Falkner-Skan για συµπιεστή ροή και επιλύονται µε την ίδια µέθοδο µε την στρωτή MHD ροή (µέθοδος Keller). Για το τυρβώδες κινηµατικό ιξώδες χρησιµοποιούνται δύο διαφορετικά αλγεβρικά µοντέλα τύρβης, αυτά των Cebeci-Smith και Baldwin-Lomax. Τα µοντέλα αυτά τροποποιήθηκαν ώστε να περιγράφουν το τυρβώδες κινηµατικό ιξώδες και στην περίπτωση της έγχυσης/απορρόφησης. Για τον τυρβώδη αριθµό Prandtl χρησιµοποιήθηκε µια τροποποίηση του µοντέλου των Kays και Crawford. Αριθµητικοί υπολογισµοί έγιναν για τον αέρα, για την περίπτωση που η ροή πάνω από την οριακή επιφάνεια ήταν αδιαβατική ή η επιφάνεια θερµαινόταν ή ψυχόταν. Για κάθε µια από τις παραπάνω περιπτώσεις εξετάζεται η επίδραση του µαγνητικού πεδίου, της τοπικής ή συνεχούς έγχυσης/απορρόφησης και του αριθµού Mach του ελευθέρου ρεύµατος πάνω στο τυρβώδες οριακό στρώµα. Μετά τους αριθµητικούς υπολογισµούς, τα συµπεράσµατα που προκύπτουν για την τυρβώδη ροή είναι παρόµοια µε την στρωτή. Η τεχνική της απορρόφησης βοηθάει στην διατήρηση του τυρβώδους οριακού στρώµατος πάνω από την πλάκα σε αντίθεση µε την έγχυση. Ο συνδυασµός αρχικά έγχυσης και έπειτα απορρόφησης βοηθά στην διατήρηση της ροής για µεγαλύτερο διάστηµα πάνω από την πλάκα, δηλαδή στην µετατόπιση του σηµείου αποκόλλησης προς το χείλος εκφυγής ελαττώνοντας ταυτόχρονα την συνολική αντίσταση σε αυτήν. Αυτό το αποτέλεσµα ισχύει και στην στρωτή ροή. Το µαγνητικό πεδίο βοηθάει την τυρβώδη ροή µετατοπίζοντας το σηµείο αποκόλλησης προς το χείλος εκφυγής. Το αποτέλεσµα αυτό είναι λιγότερο έντονο στην τυρβώδη ροή από ότι στην στρωτή. Τα παραπάνω αποτελέσµατα παρουσιάζονται για τις τρεις περιπτώσεις της τυρβώδης ροής (αδιαβατική ροή, θερµαινόµενη και ψυχόµενη πλάκα), για διάφορους αριθµούς Mach () και για τα δύο µοντέλα τύρβης (C-S και B-L). Στο τέλος του Κεφαλαίου γίνεται σύγκριση των δύο τύπων ροών, στρωτής και τυρβώδους. Λόγω της απουσίας ερευνητικών αποτελεσµάτων πάνω στο συγκεκριµένο αυτό πρόβληµα, τα παραπάνω αποτελέσµατα εκτιµάται ότι είναι πολύ ενδιαφέροντα για την περιγραφή του µηχανισµού ελέγχου του στρωτού και τυρβώδους οριακού στρώµατος για συµπιεστές ροές.
Open Access
Οικογένειες αλγορίθμων βελτιστοποίησης μη γραμμικών συναρτήσεων
(2007-06-24T15:33:28Z) Μανουσάκης, Γεώργιος; Μπότσαρης, Χαράλαμπος; Γράψα, Θεοδούλα; Ιορδανίδης, Κοσμάς; Βραχάτης, Μιχαήλ; Σιαφαρίκας, Παναγιώτης; Σύψας, Παναγιώτης; Σπυράκης, Παύλος; Manoussakis, George
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Παρουσιάζεται το πρόβλημα της ελαχιστοποίησης μιας συνεχώς διαφορίσιμης συνάρτησης μεταβλητών, χωρίς περιορισμούς και με μη γραμμικούς περιορισμούς. Προτείνονται νέες μέθοδοι επίλυσης: 1) Ένας αλγόριθμος για την ελαχιστοποίηση συναρτήσεων χωρίς περιορισμούς, που στηρίζεται σε μια τροποποιημένη μονοδιάστατη μέθοδο διχοτόμησης. Η μέθοδος δεν απαιτεί υπολογισμό ή εκτίμηση Εσσιανής και εφαρμόζεται και σε προβλήματα, όπου οι τιμές της αντικειμενικής συνάρτησης και των παραγώγων της δεν είναι γνωστές με απόλυτη ακρίβεια. 2) Δύο νέοι κωνικοί αλγόριθμοι για την χωρίς περιορισμούς ελαχιστοποίηση. Αυτοί οι αλγόριθμοι είναι βασισμένοι σε μια κωνική πρότυπη συνάρτηση, η μορφή της οποίας δεν περιλαμβάνει την Εσσιανή της. Στον πρώτο αλγόριθμο, η κωνική μέθοδος συνδυάζεται με ένα μη μονότονο line search τύπου Newton και το βήμα αναζήτησης των Barzilai και Borwein. Στον δεύτερο, χρησιμοποιείται για το line search η μέθοδος ελάττωσης διάστασης DROPT. Και στις δύο περιπτώσεις η κλασική κωνική μέθοδος επιταχύνεται σημαντικά. 3) Μια οικογένεια μεθόδων ελαχιστοποίησης με περιορισμούς, οι οποίες χρησιμοποιούν αντί για ένα διάνυσμα ανίχνευσης, μια καμπύλη ανίχνευσης και συγκεκριμένα μια γεωδαισιακή καμπύλη της επιφάνειας των περιορισμών.
Open Access
Μελέτη των ριζών των associated ορθογωνίων q-πολυωνύμων
(2007-06-29T08:00:11Z) Στάμπολας, Ιωάννης; Σιαφαρίκας, Παναγιώτης; Υφαντής, Ευάγγελος; Σιαφαρίκας, Παναγιώτης
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Στη διατριβή αυτή μελετάται η μονοτονία και η κυρτότητα των ριζών ορισμένων οικογενειών associated ορθογωνίων q-πολυωνύμων που εμφανίζονται στο q-ανάλογο του σχήματος Askey. Για τη μελέτη της μονοτονίας και της κυρτότητας των ριζών χρησιμοποιείται μια συναρτησιακή αναλυτική μέθοδος η οποία βασίζεται στην αναδρομική σχέση τριών όρων που ικανοποιεί οποιαδήποτε οικογένεια ορθογωνίων πολυωνύμων. Επίσης για τον υπολογισμό των αθροισμάτων Newton των ριζών χρησιμοποιείται η συναρτησιακή αναλυτική μλεθοδος που παρουσιάστηκε από τους Υφαντή, Κοκολογιαννάκη και Σιαφαρίκα για τον υπολογισμό των αθροισμάτων Newton των ριζών των scaled corecursive associated ορθογωνίων πολυωνύμων. Επειδή τα ορθογώνια q-πολυώνυμα είναι q-ανάλογα κλασικών ορθογωνίων πολυωνύμων παίρνοντας το όριο q-1 προκύπτουν αντίστοιχα αποτελέσματα για τις ρίζες των κλασσικών ορθογωνίων πολυωνύμων. Τα αποτελέσματα αυτά γενικεύουν ενοποιούν και βελτιώνουν προηγούμενα αποτελέσματα.
Open Access
Ελλειπτικές εξισώσεις με υπερκρίσιμο εκθέτη σε συμπαγείς πολλαπλότητες με σύνορο
(2007-07-30T08:34:50Z) Λαμπρόπουλος, Νίκος; Κοτσιώλης, Αθανάσιος; Δάσιος, Γεώργιος; Παπαντωνίου, Βασίλειος; Lampropoulos, Nikos
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Η παρούσα διατριβή ερευνητικά εντάσσεται στην περιοχή της Μη Γραμμικής Ανάλυσης και ειδικότερα στην επίλυση Μη Γραμμικών Ελλειπτικών Μερικών Διαφορικών Εξισώσεων (Μ.Δ.Ε.) με υπερκρίσιμο εκθέτη. Η μη γραμμικότητα δεν επιτρέπει την επίλυση των εξισώσεων αυτών χρησιμοποιώντας τις συμπαγείς εμφυτεύσεις. Αξιοποιώντας τις ιδιότητες συμμετρίας που παρουσιάζει η πολλαπλότητα, αφενός παρακάμπτουμε το εμπόδιο αυτό και αφετέρου επιτυγχάνουμε να επιλύσουμε εξισώσεις αυτού του τύπου με υπερκρίσιμο εκθέτη. Στο πρώτο μέρος της Διατριβής υπολογίζουμε την πρώτη βέλτιστη σταθερά στη γενική ανισότητα Sobolev και στη γενική ανισότητα Sobolev με σύνορο στον στερεό τόρο, μελετάμε το φαινόμενο της συμπύκνωσης και επιλύουμε τα προβλήματα (P1) και (P2). Στο δεύτερο μέρος υπολογίζουμε την πρώτη βέλτιστη σταθερά στη γενική ανισότητα Sobolev και στη γενική ανισότητα Sobolev με σύνορο σε μια λεία, συμπαγή, n-διάστατη, n\geq 3, πολλαπλότητα Riemann (M,g) με σύνορο, που είναι αναλλοίωτη από τη δράση μιας οποιασδήποτε συμπαγούς υποομάδας G της ομάδας των ισομετριών Is(M,g) της Μ και της οποίας όλες οι G-τροχιές έχουν άπειρο πληθάριθμο και κάνουμε μια σύντομη παρουσίαση των λύσεων των προβλημάτων (P3) και (P4).
Open Access
Νέοι αλγόριθμοι υπολογιστικής νοημοσύνης και ομαδοποίησης για την εξόρυξη πληροφορίας
(2007-08-10T07:17:38Z) Τασουλής, Δημήτρης; Βραχάτης, Μιχαήλ; Βραχάτης, Μιχαήλ; Αλεβίζος, Παναγιώτης; Γαλλόπουλος, Ευστράτιος; Γρουμπός, Πέτρος; Τσακαλίδης, Αθανάσιος; Αλεβίζος, Φίλιππος; Μακρής, Χρήστος
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Αυτή η Διδακτορική Διατριβή πραγματεύεται το θέμα της ομαδοποίησης δεδομένων (clustering), καθώς και εφαρμογές των τεχνικών αυτών σε πραγματικά προβλήματα. Η παρουσίαση των επιμέρους θεμάτων και αποτελεσμάτων της διατριβής αυτής οργανώνεται ως εξής: Στο Κεφάλαιο 1 παρέχουμε τον ορισμό της Υπολογιστικής Νοημοσύνης σαν τομέας ερευνάς, και αναλύουμε τα ξεχωριστά τμήματα που τον αποτελούν. Για κάθε ένα από αυτά παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή. Το Κεφάλαιο 2, ασχολείται με την ανάλυση του ερευνητικού πεδίου της ομαδοποίησης. Κάθε ένα από τα χαρακτηριστικά της αναλύεται ξεχωριστά και γίνεται μια επισκόπηση των σημαντικότερων αλγόριθμων ομαδοποίησης. Το Κεφάλαιο 3, αφιερώνεται στη παρουσίαση του αλγορίθμου UKW, που κατά την εκτέλεση του έχει την ικανότητα να προσεγγίζει το πλήθος των ομάδων σε ένα σύνολο δεδομένων. Επίσης παρουσιάζονται πειραματικά αποτελέσματα με σκοπό τη μελέτη της απόδοσης του αλγορίθμου. Στο Κεφάλαιο 4, προτείνεται μια επέκταση του αλγορίθμου UKW, σε μετρικούς χώρους. Η προτεινόμενη επέκταση διατηρεί όλα τα πλεονεκτήματα του αλγορίθμου UKW. Τα πειραματικά αποτελέσματα που παρουσιάζονται επίσης σε αυτό το κεφάλαιο, συγκρίνουν την προτεινόμενη επέκταση με άλλους αλγορίθμους. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τροποποιήσεις του αλγορίθμου με στόχο την βελτίωση των αποτελεσμάτων του. Οι προτεινόμενες τροποποιήσεις αξιοποιούν πληροφορία από τα τοπικά χαρακτηριστικά των δεδομένων, ώστε να κατευθύνουν όσο το δυνατόν καλύτερα την αλγοριθμική διαδικασία. Το Κεφάλαιο 6, πραγματεύεται επεκτάσεις του αλγορίθμου σε κατανεμημένες Βάσεις δεδομένων. Για τις διάφορες υποθέσεις που μπορούν να γίνουν όσον αφορά τη φύση του περιβάλλοντος επικοινωνίας, παρουσιάζονται κατάλληλοι αλγόριθμοι. Στο Κεφάλαιο 7, εξετάζουμε την περίπτωση δυναμικών βάσεων δεδομένων. Σε ένα τέτοιο μη στατικό περιβάλλον αναπτύσσεται μια επέκταση του αλγορίθμου UKW, που ενσωματώνει τη δυναμική δομή δεικτοδότησης Bkd-tree. Επιπλέον παρουσιάζονται θεωρητικά αποτελέσματα για την πολυπλοκότητα χειρότερης περίπτωσης του αλγορίθμου. Το Κεφάλαιο 8, μελετά την εφαρμογή αλγορίθμων ομαδοποίησης σε δεδομένα γονιδιακών εκφράσεων. Επίσης προτείνεται και αξιολογείται ένα υβριδικό σχήμα που καταφέρνει να αυτοματοποιήσει την όλη διαδικασία επιλογής γονιδίων και ομαδοποίησης. Τέλος, η παρουσίαση του ερευνητικού έργου αυτής της διατριβής ολοκληρώνεται στο Κεφάλαιο 9 που ασχολείται με την ανάπτυξη υβριδικών τεχνικών που συνδυάζουν την ομαδοποίηση και τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα, και αναδεικνύει τις δυνατότητες τους σε δύο πραγματικά προβλήματα.
Open Access
Ευστάθεια και χάος Χαμιλτώνιων συστημάτων πολλών βαθμών ελευθερίας: από την κλασική στη στατιστική μηχανική
(2008-02-20T10:37:56Z) Αντωνόπουλος, Χρήστος; Μπούντης, Αναστάσιος; Πνευματικός, Σπύρος; Βραχάτης, Μιχαήλ; Τσουμπελής, Δημήτρης; Παπαγεωργίου, Βασίλειος; Βαν ντερ Βέϊλε, Ιάκωβος; Γκίκας, Δημήτριος; Μπούντης, Αναστάσιος; Antonopoulos, Chris
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Το κύριο μέρος της διατριβής αρχίζει στο Κεφάλαιο 4 όπου παρουσιάζονται πρωτότυπα ερευνητικά αποτελέσματα της διατριβής που αφορούν στην κανονική και χαοτική δυναμική Χαμιλτώνιων συστημάτων λίγων βαθμών ελευθερίας. Περιγράφονται αποτελέσματα πάνω στη συμπεριφορά δεικτών διάκρισης οργανωμένης και χαοτικής δυναμικής στα συστήματα αυτά και γίνεται σύγκριση με τα αντίστοιχα της διεθνούς βιβλιογραφίας. Τέλος, αναφέρονται αποτελέσματα από τη θεωρία και την εφαρμογή της μεθόδου του Γενικευμένου Δείκτη Ευθυγράμμισης GALI, που αποτελεί ένα από τα πιο βασικά νέα στοιχεία της διατριβής, σε μη ολοκληρώσιμα Χαμιλτώνια συστήματα δύο και τριών βαθμών ελευθερίας. Το Κεφάλαιο 5 ασχολείται με την παρουσίαση πρωτότυπων ερευνητικών αποτελεσμάτων σε Χαμιλτώνια δυναμικά συστήματα πολλών βαθμών ελευθερίας. Εδώ, εισάγονται νέες μέθοδοι για την μελέτη των περιοχών κανονικής και χαοτικής συμπεριφοράς συστημάτων πολλών βαθμών ελευθερίας με σκοπό να κατανοηθεί η συμπεριφορά των συστημάτων αυτών στο θερμοδυναμικό όριο και να δοθεί μια απάντηση στο καίριο ερώτημα αν οι νόμοι της Στατιστικής Μηχανικής ισχύουν στην περίπτωση των πολυδιάστατων Χαμιλτώνιων συστημάτων που εξετάζονται εδώ. Ελέγχεται πως αυξάνουν οι χαοτικές περιοχές γύρω από ασταθείς Απλές Περιοδικές Λύσεις (ΑΠΛ) στον χώρο φάσεων, μετά από μία κρίσιμη τιμή της ολικής ενέργειας, η δε μετάβαση από περιορισμένο σε εκτεταμένο χάος, προκύπτει από το ότι συχνά σε περιοχές διαφορετικών ασταθών ΑΠΛ συγκλίνουν τα αντίστοιχα φάσματα Lyapunov στην ίδια εκθετική συνάρτηση. Υπολογίζοντας κατόπιν το άθροισμα των θετικών εκθετών Lyapunov, που αντιστοιχεί στην εντροπία Kolmogorov - Sinai και διαπιστώνεται ότι για τα συστήματα που εξετάζονται στη διατριβή αυτή, η εντροπία KS αυξάνει γραμμικά, συναρτήσει των βαθμών ελευθερίας N, επιβεβαιώνοντας έτσι ότι είναι εκτεταμένη ποσότητα της Στατιστικής Μηχανικής. Τέλος εισάγεται η νέα μέθοδος του Δείκτη Γραμμικής Εξάρτησης (LDI) για τον διαχωρισμό χαοτικών και οργανωμένων τροχιών και αναφέρονται τα συγκριτικά της πλεονεκτήματα σε σχέση με τις μεθόδους των Κεφαλαίων 3 και 4. Αξίζει επίσης να αναφερθεί ότι πολλά αποτελέσματα της διατριβής μπορούν να εφαρμοσθούν για τη μελέτη της δυναμικής συμπλεκτικών απεικονίσεων, για τις οποίες ο κ .Αντωνόπουλος ανέπτυξε μια νέα μέθοδο που συνδυάζει τη χρήση δικών του μεθόδων και των λεγόμενων Διαφοροεξελικτικών Αλγορίθμων, για την εύρεση της δυναμικής ακτίνας ευστάθειας συμπλεκτικών απεικονίσεων που περιγράφουν επιταχυντές σωματιδίων υψηλών ενεργειών.
Open Access
Διδακτικές ανακατασκευές της ιστορίας των μαθηματικών : η καθιέρωση της ονομασίας Θεώρημα του Θαλή στη νεοελληνική εκπαίδευση
(2008-08-28T08:09:28Z) Πατσόπουλος, Δημήτριος; Πατρώνης, Αναστάσιος; Πατρώνης, Αναστάσιος; Μπουζάκης, Ιωσήφ; Παντέκη, Μαρία; Καψάλης, Αχιλλέας; Παπαντωνίου, Βασίλειος; Τέζας, Χρίστος
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Η χρήση αναφορών από την Ιστορία της Επιστήμης στα σχολικά εγχειρίδια γίνεται μέσα από μια ιδιότυπη ερμηνεία των ιστορικών πηγών από τους συγγραφείς τους, εντός των διαφορετικών κοινωνικών και πολιτισμικών πλαισίων κάθε εποχής, η οποία στοχεύει στην εξυπηρέτηση διδακτικών αναγκών και για το λόγο αυτό την ονομάζουμε διδακτική ανακατασκευή της Ιστορίας της Επιστήμης. Μία σημαντική περίπτωση διδακτικής ανακατασκευής που μελετάμε είναι η καθιέρωση της ονομασίας Θεώρημα του Θαλή στην ευρωπαϊκή και ειδικότερα στη νεοελληνική εκπαίδευση, της οποίας κύριο χαρακτηριστικό είναι ότι αντιστοιχεί σε διαφορετικά θεωρήματα στα εγχειρίδια διαφόρων ευρωπαϊκών χωρών.
Open Access
Στατιστική ανάλυση πολυδιάστατων δεδομένων : η παραγοντική ανάλυση αντιστοιχιών στην ασαφή λογική
(2008-08-29T05:30:24Z) Θεοδώρου, Ιωάννης; Δρόσος, Κωνσταντίνος Α.
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
-
Open Access
Μελέτη υπερεπιφανειών ψευδο-ευκλειδείων πολλαπλοτήτων
(2008-09-11T10:12:15Z) Καϊμακάμης, Γεώργιος; Παπαντωνίου, Βασίλης; Παπαντωνίου, Βασίλης; Κουφογιώργος, Θεμιστοκλής; Ξένος, Φίλιππος
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
-
Open Access
Μιμιδικοί και εξελικτικοί αλγόριθμοι στην αριθμητική βελτιστοποίηση και στη μη γραμμική δυναμική
(2008-09-18T05:06:52Z) Πεταλάς, Ιωάννης; Βραχάτης, Μιχαήλ; Μπότσαρης, Χαράλαμπος; Αλεβίζος, Φίλιππος; Λυκοθανάσης, Σπυρίδων; Μπούντης, Αναστάσιος; Παπαγεωργίου, Βασίλειος; Ανδρουλάκης, Γεώργιος; Βραχάτης, Μιχαήλ
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Το κύριο στοιχείο της διατριβής είναι οι Εξελικτικοί Αλγόριθμοι. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζονται οι Μιμιδικοί Αλγόριθμοι. Οι Μιμιδικοί Αλγόριθμοι είναι υβριδικά σχήματα που συνδυάζουν τους Εξελιτκικούς Αλγορίθμους με μεθόδους τοπικής αναζήτησης. Οι Μιμιδικοί Αλγόριθμοι συγκρίθηκαν με τους Εξελικτικούς Αλγορίθμους σε πληθώρα προβλημάτων ολικής βελτιστοποίησης και είχαν καλύτερα αποτελέσματα. Στο δεύτερο μέρος μελετήθηκαν προβλήματα μη γραμμικής δυναμικής. Αυτά ήταν η εκτίμηση της περιοχής ευστάθειας διατηρητικών απεικονίσεων, η ανίχνευση συντονισμών και ο υπολογισμός περιοδικών τροχιών. Τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά.
Open Access
Υπολογιστική νοημοσύνη στην οικονομία και τη θεωρία παιγνίων
(2008-10-09T08:31:01Z) Παυλίδης, Νίκος; Βραχάτης, Μιχαήλ; Βραχάτης, Μιχαήλ; Παπαθεοδώρου, Θεόδωρος; Αλεβίζος, Φίλιππος; Βερναρδάκης, Νικόλαος; Λυκοθανάσης, Σπύρος; Συριόπουλος, Κωσταντίνος; Ανδρουλάκης, Γεώργιος
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Η διατριβή πραγματεύεται το αντικείμενο της Υπολογιστικής Νοημοσύνης στην Οικονομική και Χρηματοοικονομική επιστήμη. Στο πρώτο μέρος της διατριβής αναπτύσσονται μέθοδοι ομαδοποίησης και υπολογιστικής νοημοσύνης για τη μοντελοποίηση και πρόβλεψη χρονολογικών σειρών ημερησίων συναλλαγματικών ισοτιμιών. Η προτεινόμενη μεθοδολογία κατασκευάζει τοπικούς προσέγγιστές, με τη μορφή νευρωνικών δικτύων, για ομάδες προτύπων στο χώρο εισόδων που αναγνωρίζονται από μη-επιβλεπόμενους αλγόριθμους ομαδοποίησης. Στη συνέχεια κατασκευάζονται τεχνικοί κανόνες συναλλαγών απευθείας από τα δεδομένα με τη χρήση γενετικού προγραμματισμού. Η επίδοση των νέων κανόνων συγκρίνεται με αυτή των γενικευμένων κανόνων κινητού μέσου. Το δεύτερο μέρος της διατριβής πραγματεύεται την εφαρμογή εξελικτικών αλγορίθμων για τον υπολογισμό και την εκτίμηση του πλήθους σημείων ισορροπίας σε προβλήματα από τη θεωρία παιγνίων και τη νέα οικονομική γεωγραφία. Πιο συγκεκριμένα, αξιολογείται η ικανότητα των εξελικτικών αλγορίθμων να εντοπίσουν σημεία ισορροπίας κατά Nash σε πεπερασμένα στρατηγικά παίγνια και προτείνονται τεχνικές για τον εντοπισμό περισσοτέρων του ενός σημείων ισορροπίας. Τέλος εφαρμόζονται κριτήρια από τη θεωρία υπολογισμού σταθερών σημείων και τη θεωρία τοπολογικού βαθμού για τη διερεύνηση της ύπαρξης και της υπολογιστικής πολυπλοκότητας του υπολογισμού βραχυχρόνιων σημείων ισορροπίας σε μοντέλα νέας οικονομικής γεωγραφίας.
Open Access
Localization in nonlinear lattices and homoclinic dynamics
(2008-11-27T08:58:59Z) Bergamin, Jeroen Martijn; Μπούντης, Αναστάσιος; Μπούντης, Αναστάσιος; Βραχάτης, Μιχαήλ Ν.; Παπαγεωργίου, Βασίλειος
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
In chapter 3 of this thesis, I discuss in some detail the historical development of energy localization, emphasizing the particular physical concepts which are important for the understanding of this phenomenon. Furthermore, I describe the mathematical concepts of a discrete breather and homoclinic orbits, which are intimately connected between them and constitute the main object of study of this dissertation.
Open Access
Συμμετρίες και ολοκληρωσιμότητα διαφορικών και διακριτών εξισώσεων
(2009-01-14T10:32:05Z) Ξενιτίδης, Παύλος; Τσουμπέλης, Δημήτριος; Παπαγεωργίου, Βασίλειος; Κοτσιώλης, Αθανάσιος; Σιαφαρίκας, Παναγιώτης; Πνευματικός, Σπύρος; Γκίκας, Δημήτριος; Αρβανιτογεώργος, Ανδρέας; Xenitidis, Pavlos
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η μελέτη μιας οικογένειας εξισώσεων διαφορών (ή διακριτών εξισώσεων) χρησιμοποιώντας μεθόδους συμμετριών. Τέτοιες μέθοδοι είναι καλά θεμελιωμένες για την μελέτη και κατασκευή λύσεων διαφορικών εξισώσεων. Στόχος είναι η χρήση συμμετριών για τη σύνδεση διαφορικών και διακριτών εξισώσεων, καθώς και η κατασκευή λύσεων των τελευταίων από συμμετρικές λύσεις των πρώτων. Συγκεκριμένα, μελετάμε διακριτές εξισώσεις που είναι αφινικά γραμμικές, έχουν τις συμμετρίες του τετραγώνου και εμπλέκουν τέσσερεις τιμές μιας άγνωστης συνάρτησης δύο ακέραιων μεταβλητών, οι οποίες σχηματιζούν ένα στοιχειώδες τετράπλευρο στο επίπεδο των ανεξάρτητων μεταβλητών. Η διεξοδική μελέτη αυτής της οικογένειας οδηγεί στην κατασκευή ενός νόμου διατήρησης καθώς και σε συνθήκες γραμμικοποιήσης. Μέλη αυτής της οικογένειας είναι και οι ολοκληρώσιμες εξισώσεις της ταξινόμησης των Adler, Bobenko, Suris (ABS). Η ολοκληρωσιμότητα των εξισώσεων ABS προκύπτει από την πολυδιάστατη συμβατότητά τους. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να επεκταθούν κατάλληλα σε εξισώσεις πολλών ανεξάρτητων μεταβλητών. Η ιδιότητα αυτή μας επιτρέπει να κατασκευάσουμε άμεσα έναν αυτομεταχηματισμό Bäcklund και ένα ζευγάρι Lax χρησιμοποιώντας τις ίδιες τις εξισώσεις, στοιχεία που αποτελούν άλλη μια ένδειξη της ολοκληρωσιμότητάς τους. Η εξάρτηση των εξισώσεων ABS από δύο συνεχείς παραμέτρους μας επιτρέπει να μελετήσουμε επιπλέον και τις επεκταμένες συμμετρίες τους, δηλαδή τις συμμετρίες που δρουν και στις παραμέτρους. Αυτές οι συμμετρίες αποτελούν το βασικό εργαλείο για τη σύνδεσή τους με ολοκληρώσιμα συστήματα διαφορικών εξισώσεων. Την ολοκληρωσιμότητα αυτών των συμβατών διαφορικών συστημάτων την αποδεικνύουμε κατασκευάζοντας έναν αυτομετασχηματισμό Bäcklund και ένα ζευγάρι Lax. Η σύνδεση αυτή μας επιτρέπει να κατασκευάσουμε λύσεις των διακριτών εξισώσεων από λύσεις του συμβατού συστήματος διαφορικών εξισώσεων, οι οποίες συνδέονται με λύσεις των συνεχών εξισώσεων Painlevé. Από την άλλη, παρουσιάζεται η σύνδεση αυτών των συστημάτων διαφορικών εξισώσεων με τις γεννήτριες εξισώσεις. Οι τελευταίες παρουσιάστηκαν αρχικά από τους Nijhoff, Hone, Joshi χρησιμοποιώντας άλλη προσέγγιση. Ωστόσο, η προσέγγιση μέσω συμμετρικών αναγωγών που παρουσιάζουμε εδώ είναι πιο άμεση και οδηγεί στα ίδια συμπεράσματα. Συνοψίζοντας, η παρούσα διατριβή παρουσιάζει μια καινοτομική χρήση των συμμετριών των διακριτών εξισώσεων για την κατασκευή λύσεων, αλλά και την σύνδεσή τους με συστήματα διαφορικών εξισώσεων.
Open Access
Τεχνικές επίλυσης προβλήματος με τη συμβολή της τεχνολογίας για την ενίσχυση της έννοιας του εμβαδού
(2009-01-27T08:47:32Z) Παπαδόπουλος, Ιωάννης; Μαμωνά-Downs, Ιωάννα; Δαγδιλέλης, Βασίλειος; Πατρώνης, Αναστάσιος; Μαμωνά-Downs, Ιωάννα
Τμήμα Μαθηματικών (ΔΔ)
Υπάρχουν πολλές ερευνητικές εργασίες σε σχέση με τη συμπεριφορά των μαθητών στην ατζέντα της επίλυσης προβλήματος. Η πλειονότητα αυτών των εργασιών αναφέρεται σε φοιτητές πανεπιστημίου ή σε μαθητές των τελευταίων τάξεων της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Όσες από αυτές καταπιάνονται με μικρότερους μαθητές δίνουν περισσότερο έμφαση στη συμπεριφορά των μαθητών σε αντιπαραβολή με συγκεκριμένα στοιχεία της επίλυσης προβλήματος όπως η διατύπωση εικασιών, η επαλήθευση ή η λήψη αποφάσεων. Επιπλέον στα πλαίσια αυτής της παράδοσης της επίλυσης προβλήματος δε συνηθίζεται να δίνεται έμφαση σε κάποιο συγκεκριμένο μαθηματικό θέμα. Έτσι προτείνεται από την παρούσα εργασία η Επίλυση Προβλήματος Συνυφασμένη με μια Έννοια (ΕΠΣΕ) (στην περίπτωσή μας αυτήν του εμβαδού) η οποία σε ένα πρώτο στάδιο μέσα από μια σειρά προβλημάτων με κοινό εννοιολογικό υπόβαθρο εφοδίασε τους μαθητές- λύτες με μια συλλογή τεχνικών σχετικών με τη συγκεκριμένη έννοια. Αργότερα η χρήση των τεχνικών αυτών δεν ενίσχυε πια την έννοια, και αντί γι αυτό οι λύτες ενέπλεξαν την καλή γνώση της έννοιας που πια κατείχαν προκειμένου να οργανώσουν τις γνωστές μεθόδους τις σχετικές με την έννοια ώστε να δρομολογήσουν στρατηγικές που θα οδηγούσαν στη λύση. Αυτή η πλατφόρμα της ΕΠΣΕ υποστηρίζει την επιχειρηματολογία του λύτη και οδηγεί στην ανάπτυξη ιδιαίτερα εντυπωσιακών στρατηγικών. Τα παραπάνω αποκτούν ενδιαφέρον και για έναν ακόμη λόγο, αυτόν της συμβολής του υπολογιστικού περιβάλλοντος σε κάποια από τα στοιχεία της επίλυσης προβλήματος, όπως αυτό της επαλήθευσης, όπου καταγράφηκαν τα περιθώρια που παρέχει ένα τέτοιο περιβάλλον για την ανάπτυξη επαληθευτικών διαδικασιών σε μεγάλη συχνότητα και ποικιλία ως προς τη μαθηματική τους βαρύτητα. Τέλος η πλατφόρμα που παρουσιάζουμε στην εργασία αυτή, αφήνεται ως ανοιχτή ιδέα για την εφαρμογή της και σε άλλες έννοιες πέρα από το εμβαδόν, του οποίου η περίπτωση πιστεύουμε ότι αποτελεί ένα καλό υπόδειγμα