Proje Koordinatörü: Prof. Dr. Elif Uysal
Proje Tipi: TÜBİTAK 2247-B Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
Proje Süresi: 24 Ay
Proje Başlangıcı: 01 Temmuz 2021
Desteklenen Personel: 2 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 1 doktoralı araştırmacı, 1 mühendis

Proje Özeti (İng.): The Internet will soon be dominated by nodes using Machine-Type Communications (MTC) (e.g., industrial control, autonomous vehicles, social network apps). The key performance metric for MTC is sufficiently timely data, i.e., freshness of status updates. However, current networks have been optimized for maximizing throughput for a moderate number of high rate connections. So, how to re-architect networks to provide fresh information to an explosive number of status-update flows? This is a major challenge as classical network theory does not even have tools to address information freshness.

Age of Information (AoI) is a recently popularized metric for information freshness. The PI contributed to the original solution of controlling generalized AoI penalty under random delay or energy constraints. Our work revealed that, contrary to conventional wisdom, an age-optimal policy neither transmits at the highest possible rate nor requires the smallest end- to-end delay. We also showed how freshness-aware sampling of a stochastic process can improve accuracy of remote monitoring several-fold compared to uniform sampling. These results motivate a paradigm shift in re-engineering networks for MTC, based on AoI and more advanced freshness metrics to replace traditional performance indicators such as throughput or delay.

Propelled by these game-changing revelations, FRESHDATA will develop the theory of freshness-optimal network design through clean-slate formulations that innovate across network layers. Fundamental trade-offs between freshness, energy and reliability will be characterized. Revolutionary sampling, transmission and service policies for information flows will be devised. We also take on the challenge of demonstrating the impact of our new technologies on real-world IoT implementations. We envision the impact to reach beyond the communication networks research area, and influence the interface with control, robotics and data analytics, the main end users of MTC.

Anahtar Kelimeler (İng.): Age of information for status updates, semantics of information, networked control systems, cross-layer wireless resource allocation, transmission scheduling, usage-limited estimation and control, finite blocklength, energy harvesting networks

​

Proje Koordinatörü: Dr. Öğr. Üyesi Elif Vural
Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
Proje Bütçesi: 466 000 TL
Proje Süresi: 30 Ay
Proje Başlangıcı: 15 Ocak 2021
Desteklenen Personel: 2 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 2 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı)

Günümüzde birçok uygulamada sosyal ağlar, iletişim ağları, düzensiz sensör dizileri gibi sistemlerde belirli zaman aralıkları boyunca veri kümeleri elde edilmektedir. Bu tür veriler zamanda değişen graf sinyalleri olarak modellenebilmektedir. Pratikte pek çok uygulamada graf sinyalleri eksiksiz olarak gözlemlenememekte olup, sinyalin eksik gözlemlerinin var olan gözlemlerden kestirimi ve tahmini önemli bir gereksinim olarak ortaya çıkmaktadır. Örneğin bir salgının toplumda yayılımının tahmini, bir sensör ağında bozulan veya iletişim kopukluğu nedeniyle veri gönderemeyen sensörlerdeki ölçümlerin kestirimi, bir sosyal ağdaki bireylerin tüketim alışkanlıklarının tahmini gibi pek çok uygulamada eldeki veriler zamanda değişen graf sinyalleri olarak modellenebilir. Bu projenin amacı zamanda değişen graf sinyallerinin modellenmesi ve kestirimi için yenilikçi yöntemler geliştirmektir.

​

Proje Koordinatörü: Prof. Dr. Klaus Werner Schmidt

Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Bütçesi: 373.910 TL

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: 01 Kasım 2019

Desteklenen Personel: 1 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 2 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı)

Fiziksel aracın sensörlerinin ve aktüatörlerinin, iletişim teknolojisinin ve gömülü yazılımın güçlü bir etkileşimiyle modern araçlar, Otomotiv Siber Fiziksel Sistemler (ACPS) olarak kabul edilir. Araç içi ağ, ACPS'nin hayati bir parçasıdır çünkü elektronik kontrol üniteleri (ECU'lar) gibi sistem bileşenleri arasında bilgi alışverişini sağlar. Bu nedenle, güvenilirlik, zamanlama, verimlilik, maliyet ve uyumluluk ile ilgili katı gereklilikleri yerine getirmelidir.

ACPS için mevcut araç içi protokoller belirtilen gereksinimleri sadece kısmen ele almaktadır. Buna göre, bu projenin konusu, periyodik sinyal iletişimi ile deterministik gerçek zamanlı uygulamaların zorlu gereksinimlerini destekleyen ve mevcut standartlara uyumlu olan ACPS için araç içi ağ protokollerinin tasarımı, uygulaması ve performans analizi için resmi ve sistematik yöntemlerin geliştirilmesidir. Projenin ana katkıları (1) zayıf zaman bölmeli çoklu erişim (TDMA) yeni fikrine dayanan araç içi ağ protokolleri için genel bir çerçeve CANDS (Belirleyici ve Senkronizasyon Destekli Kontrol Alanı Ağı) geliştirilmesi; (2) farklı doğruluk seviyelerinde yeni, hataya dayanıklı saat senkronizasyon algoritmaları hiyerarşisi; (3) farklı saat doğruluğu seviyelerine sahip farklı CANDS protokollerinin tanımı ve CAN ile tamamen uyumlu olan uygulama karmaşıklığı; (4) genel protokol işleminin ve ayrıca belirli CANDS protokollerinin resmi modellemesi ve doğrulanması; (5) CANDS ağlarının performans analizi ve tasarımı için belirli bir CANDS protokolünün ECU'ları veya karışık CANDS ECU'ları için yeni algoritmaların geliştirilmesi; (6) önerilen CANDS protokollerinin yazılım ve donanım uygulamalarına dayanarak CANDS çerçevesinin deneysel olarak değerlendirilmesi.

Projenin sonu olarak, CANDS farklı hassasiyet seviyeleri ile hataya dayanıklı saat senkronizasyonunu gerçekleştirecektir. İlk defa, CANDS deterministik ağ erişimine ulaşmak için trafik şekillendirme için zayıf TDMA fikrini kullanacaktır. CANDS mevcut CAN standardına tamamen uyumlu olduğundan, modern ACPS için oldukça güvenilir, düşük maliyetli bir araç içi protokol sağlar.

​

Proje Koordinatörü: Asst. Prof. Ozan KEYSAN

Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Bütçesi: 380.000 TL

Proje Süresi: 24 Ay

Proje Başlangıcı: 01 Kasım  2019

Desteklenen Personel: 3 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı)

Endüktif kablosuz güç aktarımı son yıllarda ufak güç uygulamalarında popülerlik kazanmış, yüksek güçlerde (>1kW) ise özellikle kablosuz elektrik araç şarj sistemleri alanında çalışmalar  yapılmıştır. Henüz yeterince çalışma yapılmamış, kablosuz güç aktarımının uygulanmasın seyrek olduğu, mevcut ürünlerin kısıtlarının olduğu bir alan ise endüstriyel kontak halkası (İng. slip ring) uygulamalarıdır. Kablosuz güç aktarımının uygulanabileceği alanlara örnek olarak savunma sanayinde radar-güdüm sistemlerinin döner mekanizmaları, rüzgar türbinlerinde kanat açısını ayarlayan servo motorların elektrik beslemelerinde kullanılan kontak halkaları gösterilebilir. Bu alanda kablosuz uyartım sistemleri (İng. brushless exciter) bulunsa da, bu ürünlerin düşük hız aralığı, verim gibi eksikliklerinin yeni bir yaklaşımla giderilmesi amaçlanmaktadır.

Önerilen projede yüksek güçlü kontak halkaları uygulamalarında alternatif olarak kullanılabilecek, geniş hız aralığında çalışmaya uygun, yüksek verimli, modüler ve hata toleranslı bir kablosuz güç aktarım sistemi geliştirilecektir. Geniş hız aralığında çalışma koşulunu sağlamak için manyetik kuplaj problemini çözecek manyetik ped tasarımı, seri-seri rezonant dönüştürücü [2] güç elektroniği devresi tasarımı geliştirilecektir. Sistemin sıfır hız dahil, 3000 rpm’e kadar geniş bir hız aralığında çalışması amaçlandığından, manyetik kuplaj değişimini dikkate alacak sonlu elemanlar manyetik tasarımları ve değişen rezonant frekansını belirleyecek kontrol algoritmaları geliştirilecektir.

Endüstride kablosuz kontak halkaları konusunda bazı ürünler bulunmaktadır (Şekil 1a). Ancak bu sistemlerin dairesel manyetik alıcı ped ve manyetik eksenleri ortak sabit bir dairesel manyetik verici pedlerden oluştuğundan mevcut şaft yapısının değiştirilmesi gerekmektedir. Şekil 1.b‘de modüler bir yapıda çalışacak iki primer ve dört sekonder sargı görülmektedir ve bu yenilikçi kablosuz güç aktarımı sistemi aşağıdaki yenilikleri kapsayacaktır:

• Modüler yapı: Çoklu verici ve çoklu alıcı manyetik ped tasarımı ile hataya toleransının arttırılması ve geniş bir çalışma hız aralığı hedeflenmektedir. Herhangi bir arıza durumunda paralelli yapı hata toleransını arttıracaktır. Mekanik olarak değişikliğe ihtiyaç duymadan, mevcut mekanik sisteme doğrudan entegre edilebilecektir.
• Seri-Seri Rezonant Dönüştürücü : Paralel modüllü Rezonant DC-DC dönüştürücüler sayesinde tüm sistemin verimi yüksek tutulması hedeflenmektedir (>%90). Yüksek akım ve gerilim değerlerinden dolayı DC-DC dönüştürücüdeki anahtarların anahtarlama ve iletim kayıplarını azaltmak için sıfır voltaj/akım anahtarlaması yapılarak verim yükseltilecektir.
• Silisyum Karbür (SiC) Yarıiletkenler: Düşük anahtarlama kayıpları ve yüksek güç olanağı sağlaması nedeniyle sistemin küçülmesi mümkün olacak ve verimi Si MOSFET ve Si IGBT lere göre daha yüksek olacaktır. Böylelikle projede SiC teknolojileri ve ilerideki uygulamalar için bir temel oluşturulması amaçlanmaktadır.

Proje sonucunda 1 kW güç aktarımı yapabilecek 0-3000 rpm arası hızlarda çalışan bir prototip üretilecektir. Prototip laboratuvar ortamında test edilerek TRL-6 (Teknoloji hazırlık seviyesi) seviyesine getirilerek, ticari bir ürün için gerekli bilgi birikimi oluşturulacaktır. Proje sonrasında ürünün start-up şirketi aracılığıyla ticarileştirilmesi, endüstriyel ve savunma sanayi uygulamalarında kullanılabilecek bir ürün gamı için akademik bilgi birikimini arttırması, ve ülkemizin bu alandaki yetişmiş insan gücünün arttırılması amaçlanmaktadır.

    Şekil 1: (a) Endüstriyel kablosuz kontak halkası  (b) Projede geliştirilecek modüler kablosuz güç aktarımı ünitesi

Proje Koordinatörü: Prof. Dr. Nevzat G. Gençer

Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Bütçesi: 720000 TL

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: 01 Ekim 2019

Desteklenen Personel: 2 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 2 doktora öğrencisi (yarı zamanlı), 1 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı)

Manyetik-Akusto-Elektriksel Tomografi (MAET) insan vücudundaki dokuların elektriksel özelliklerini (iletkenlik ve dielektrik sabiti) görüntülemek için önerilen yeni bir görüntüleme tekniğidir. Bu yöntemde, statik manyetik alan ortamında uygulanan ultrason dalgalarının oluşturduğu titreşimler vücut içinde elektrik akım kaynakları yaratır. Belirlenen ultrason ışını yönünde ultrason hızında ilerleyen akım kaynakları vücut yüzeyinde elektrik potansiyeli ve manyetik alan dağılımı oluşturur. Elektrotlarla ölçülen yüzey potansiyelleri ve/veya bobinlerle ölçülen manyetik alanlar dokuların elektriksel özelliklerinin geri çatılmasında kullanılabilir. Literatürde MAET tekniği, prototip geliştirme çalışmalarında, masa üstü kalıcı mıknatıslarla (manyetik akı şiddeti yaklaşık 0.5 T), küçük görüntü alanlarında, elektrotlarla voltaj ölçümleri yapılarak, tek frekansta iletkenlik görüntüleri oluşturmak için denenmektedir.

Bu projede görüntü oluşturmada manyetik alan ölçümleri kullanılacaktır. Yüksek şiddetli (1.5-3T) statik manyetik alan içinde faz dizinli ultrason kullanarak, büyük görüntü alanlarında, özgün bobin tasarımlarıyla, hem iletkenlik hem dielektrik katsayısı görüntüleme için, çok frekanslı görüntüleme performansı, sayısal modellerle ve deneysel çalışmalarla araştırılacaktır. Bu amaçla büyük görüntü alanları içinde kullanılabilecek, istenen frekans bantlarında çalışabilecek yeni bobin tasarımları yapılacaktır. Bu bobinlere bağlı düşük gürültü seviyeli çok frekanslı veri toplama ve işleme elektroniği oluşturulacaktır.

​

Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Serdar Kocaman

Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Süresi: 24 Ay

Proje Başlangıcı:

Desteklenen Personel: 2 doktora öğrencisi (tam zamanlı)

Bu projede, cisimlerin yansıma katsayılarının değişmesiyle SWIR uygulamaların arttığı genişletilmiş SWIR (eSWIR) dalgaboyu için InGaAs dedektör teknolojisi için literatürde ilk defa delta katkılama katmanları kullanılarak nBn tipi (yaklaşık 2.5 µm kesim dalga boylu) kızılötesi dedektör geliştirilecektir. Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kuantum Aygıtları ve Nanofotonik Araştırma Laboratuvarı (ODTÜ KANAL) kızılötesi dedektör teknolojilerinde uzmanlığının kapsadığı kızılötesi bölgeler (SWIR, eSWIR, MWIR, LWIR) ve malzeme teknolojileri (InGaAs, QWIP, HgCdTe) açısından dünyada sayılı birkaç araştırma grubu arasında bulunmaktadır. ODTÜ-KANAL, SWIR bandında geleneksel tek bantlı 1.7 µm kesim dalga boyunda geniş alanlı ve megapiksel odak düzlem dizinlerini başarıyla geliştirmiştir. eSWIR bandında da klasik pn eklemi yapısı kullanarak literatürdeki en iyi performansı gösteren dedektörleri göstermiştir. Bu projeyle de gelişmekte olan bir dedektör yapısı (nBn) kullanılarak eSWIR bandında dedektörler geliştirilecektir.

Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Murat Göl

Proje Takımı: Dr. Öğr. Üyesi Ebru Aydin Göl (ODTÜ-CENG), Dr. Öğr. Üyesi Burcu Güldür Erkal (Hacettepe Ü.-İnşaat Müh.)

Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Gelişen teknoloji ile elektrik enerjisinin devamlılığı çok büyük bir önem kazanmıştır. Muhtemel bir felaket durumunda faaliyetlerini sürdürmek için elektrik enerjisine ihtiyaç duyan kritik müşteriler (hastaneler, kritik hükümet birimleri, askeri birimler, büyük sanayi kuruluşları vb.) mümkün olan en kısa sürede enerjilendirilmelidirler. Bu proje, deprem gibi felaket senaryolarını değerlendirmeyi ve elektrik dağıtım sisteminde oluşabilecek afet kaynaklı sorunların hızla ortadan kaldırılması için bir karar destek yöntemi geliştirmeyi amaçlamaktadır.

Kesintiden sonra elektrik dağıtım sistemlerinin ayağa kaldırılması, araştırmacıların uzun süredir üzerinde çalıştığı bir sorundur. Özellikle gelişmekte olan iletişim teknolojisi ile bu alandaki karar destek faaliyetleri önemli ölçüde gelişmiştir, ancak ciddi bir afet sonrasında ayağa kaldırma stratejileri hala ciddi bir araştırma potansiyeline sahiptir. Operasyonel hatalardan ve afet olaylarından kaynaklanan aksaklıkları ayıran temel fark, ağ yapısında meydana gelen değişikliklerdir. Büyük bir afetten sonra, şebekedeki bazı bileşenler (elektrik kutupları, dağıtım transformatörleri, vs.) kullanılamaz hale gelebilir ve her şeyden önce bu bileşenlerin mevcut durumu bilinmeyebilir. Başka bir deyişle, sistem operatörü, bir deprem sonrası ayağa kaldırılması istenen şebekenin topolojisi hakkında sınırlı bilgiye sahip olabilir. Bu projede, sistem operatörünün depremde hasar gören ve belirsiz bir topolojiye sahip olan şebekenin ayağa kaldırılmasına yardımcı olacak bir karar destek yöntemi geliştirilecektir. Bu şekilde enerji kritik müşterilere en kısa sürede teslim edilecek, dizel jeneratör kullanım süresi en aza indirilecek, daha güvenilir ve sürekli enerjilendirme sağlanacaktır.

Muhtemel bir deprem durumu için kritik sistem elemanları (enerji santrali, güç hattı, trafo merkezi vb.) Değerlendirilecek ve bu elemanların deprem sonrası tepkisini tahmin etmek için dinamik performans analizi yapılacaktır. Bu analitik yöntemlerle, bir deprem sonrasında bu elemanların sağlam kalma olasılığı belirlenecektir. Böylece, performans değerlendirmesi için bir prosedür oluşturulacaktır. Geliştirilen prosedür online olarak çalışacak ve depremin yeri ve ciddiyetini kullanarak en gerçekçi sonuçları hesaplayacaktır. Bu bilginin gerçek zamanlı olarak internet üzerinden gözlemevleri ve deprem araştırma merkezlerinin veri sunucularından alınması öngörülmektedir.

Proje kapsamında gerçekleştirilen yapısal analizden sonucunda elde edilen başarısızlık olasılıklarını kullanan Markov Karar Sürecine dayanan bir karar destek yöntemi geliştirilecektir. Geliştirilen bu yöntem, sistem operatörüne optimum karar desteği sağlamak için gerçek zamanlı olarak çalışır. Ayrıca, ayağa kaldırma için alandan alınan bilgiler (bildirimler, havadan görüntüler, ekiplerden geri bildirim, vs.) ile sürekli olarak güncellenen bir strateji önerecektir. İyileştirilmiş karar destek yöntemi, şebekenin elektriksel özelliklerini dikkate alarak şebekenin sorunsuz bir şekilde ayağa kaldırılmasını amaçlayacaktır.

Orta gerilim dağıtım sistemlerinde yaygınlaşan dağıtılmış üretim birimleri, geliştirilen karar destek yöntemi ile değerlendirilecektir. Geleneksel üretim tesislerinin restorasyon süresini en aza indirgemek için mikro ağlar olarak çalışabilme kabiliyeti de bu karar destek yöntemiyle değerlendirilecektir.

Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Özgür Ergül

Proje Tipi: TÜBİTAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Süresi: 30 Ay

Proje Başlangıcı: 15 Ekim  2018

Desteklenen Personel: 2 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 3 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı)

Radyo ve mikrodalga frekanslarındaki antenlerden farklı olarak, elektromanyetik spektrumun THz ve optik frekanslarında aktif olan nanoantenler, çalışma prensipleri bakımından çok küçük antenler olarak tarif edilebilmektedir. Bu bakımdan, alıcı anten olarak çalışan bir nanoanten, optik frekanslarındaki elektromanyetik dalgaları toplayıp terminaline aktarabilmekte ve bu sayede optik enerji hasatına olanak sağlamaktadır. Verici olarak çalışan bir nanoanten ise, terminali içine giren yabancı taneciklerin algılanmasını mümkün kılmaktadır. Bu da, özellikle biyoloji ve kimya alanlarında kullanılan ve yoğunluğu az ancak önemli kimyasalların ayırt edilebilmesini sağlamaktadır. Binlerce çeşit olabilecek nanoanten tasarımlarının ortaya konabilmesi için ise, bu yapıların çok hassas elektromanyetik benzetimleri gerekmektedir. Ancak, literatürde varolan çözücü ve yazılımlardaki hassasiyet ve verimlik problemlerinden dolayı karmaşık nanoanten yapıları gerçekçi olarak modellenememekte ve bunlarla elde edilen tasarımlar üretildiklerinde düşük performans göstermektedir. Bu projede Maxwell denklemlerinin yakınsama olmadan kullanıldığı, karmaşık nanoanten problemlerinin hassas, verimli, ve hızlı çözümlerini gerçekleştirebilen bir elektromanyetik çözücü ve optimizasyon mekanizması geliştirilecek, ve bu mekanizmanın kullanılmasıyla üstün nanoanten tasarımları elde edilecektir.

Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Yeşim Serinağaoğlu Doğrusöz

Proje Tipi: TUBITAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Süresi: 30 Ay

Proje Başlangıcı:

Desteklenen Personel: 2 Doktora Öğrencisi (tam zamanlı) ve 1 Yüksek Lisans Öğrencisi (tam zamanlı)

Kalp hastalıkların teşhisinde ilk başvurulan yöntem olan klasik 12 kanallı elektrokardiyografi (EKG), aritmilerin tespiti için yaygın olarak kullanılsa da, kalbin elektriksel potansiyellerinin detaylı dağılımlarını, kalpteki elektriksel iletim bozukluklarını ve aritmilerin kaynaklarını belirlemekte yetersiz kalmaktadır. İleri düzey tetkikler ise çoğunlukla invaziv olduğu için uygulamaları hastaya en hafifinden rahatsızlık vermekte, bazen de istenmeyen komplikasyonlara yol açabilmektedir. Son yıllarda, noninvaziv elektrokardiyografik görüntüleme (EKGG) yöntemi, klinikte yenilikçi bir yöntem olarak ilgi çekmeye başlamıştır. Bu yöntemde, çok kanallı EKG sistemleriyle kaydedilen vücut yüzeyi potansiyellerinden (VYP) ve gövdenin geometrik yapısıyla dokuların iletkenlik değerlerini kullanarak elde edilen matematiksel bir modelden faydalanarak kalpteki elektriksel potansiyeller hesaplanmaktadır. Özellikle normal iletim sistemine aykırı olarak elektriksel aktivitenin kalpteki bir odaktan kaynaklandığı prematüre ventriküler kasılım (PVC) adı verilen aritmi tipi, ileri seviyelerde fibrilasyona ve ölümlere yol açabildiği için EKGG’nin üzerinde durduğu bir aritmi tipi olmuştur. Klinik uygulamada bu aritmilerin tedavisi, invaziv elektrokardiyografik görüntüleme yöntemleriyle PVC odaklarının tespit edilmesi ve ablasyon uygulanması ile gerçekleştirilmektedir. Noninvaziv EKGG, bu odakların yerini ve kalp potansiyellerinin dağılımını ablasyon öncesi hekime sağlayarak, ablasyon planlaması yapabilme, böylece prosedürün süresini kısaltma potansiyeline sahiptir. Ancak EKGG’nin klinikte kabul gören bir yöntem haline gelebilmesi için modeldeki belirsizliklere karşı dayanıklı yenilikçi kestirim yöntemlerinin geliştirilmesine ve bu yöntemlerin klinik verilerle test edilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.

Bu projedeki amacımız, istatistiksel kestirim yöntemlerini kullanarak, kalp yüzeyindeki elektriksel aktivitenin görüntülenmesi ve PVC odaklarının klinik olarak kabul edilebilir doğrulukta tespit edilebilmesidir. Bu yöntemlerde, belirsizlik içeren her parametre (epikart potansiyelleri başta olmak üzere, ölçüm hataları, geometrik modeldeki hatalar, bunların modellenmesinde kullanılan parametreler, vb), önsel olasılık yoğunluk fonksiyonları (pdf) vasıtasıyla modele dahil edilebilmekte, böylece çözümler deterministik yöntemlere göre daha yüksek doğrulukta elde edilebilmektedir. Ancak bu yöntemlerin başarısı için doğru modellerin ve önsel pdf’lerin kullanılması kritik önem taşır. Bu çalışmada, eldeki mevcut veriyi kullanarak önsel pdf’lerin nasıl seçileceği, model parametrelerindeki belirsizliklerin çözüme nasıl dahil edileceği, ve sonuçların doğruluğunun nasıl değerlendirileceği gibi, literatürde henüz sonuca varılamamış konulara açıklık getirilmesi hedeflenmiştir.

Baş Araştırmacı: Prof. Ece Güran Schmidt

Proje Yöneticileri: Prof. Ece Güran Schmidt (ODTÜ), Yük. Müh. Alper Yazar (ASELSAN)

Proje Tipi: TÜBİTAK/ARDEB 1003 – Öncelikli Alanlar Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: April 2018

Desteklenen Personel: 1 doktora öğrencisi (tam zamanlı, 36 ay), 2 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı, 18 ay)

Günümüzde veri merkezlerinin çoğu CPU, hafıza, depolama, ağ bant genişliği gibi kaynakları ölçeklendirilebilir ve esnek şekilde sunabilmek için sanal sunuculardan oluşan bulut tabanlı hizmetler sunmaktadır. Bir bulut veri merkezi kaynakları kullanıcılara IaaS, PaaS ve SaaS hizmetleri şeklinde sunabilir.

Altyapıda bulunan fiziksel donanım kaynakları ile sunulan sanal kaynakların arasındaki ilişkinin düzgün kurulması gerekmektedir. Bulut kaynaklarının heterojenliği, gelecek iş yükünün doğası gereği tahmin edilemez olması ve bulut kullanıcılarının beklentilerinin farklılıkları düşünüldüğü zaman bu zor bir problemdir. Nihai olarak istenen, kullanıcının ihtiyacına en uygun kaynağı seçip kullandırmaktır.

Bir yandan da FPGA'lerin donanım hızlandırıcı olarak kullanılması problemlerin özelliği ve boyutuna bağlı olarak sağladıkları daha iyi performans ve daha az güç tüketiminden dolayı gittikçe yaygınlaşmaktadır. En güncel çalışmalarda FPGA gibi donanım kaynaklarının bulut tabanlı veri merkezlerinde kullanımı incelenmektedir. Sanallaştırma ve dinamik kaynak ataması özellikler kullanılarak donanım kaynakları kusursuz bir şekilde bulut temelli veri merkezlerine entegre edilmelidir.

Bu projede bulut tabanlı veri merkezleri için ACCLOUD (ACcelerated CLOUD) adını verdiğimiz yenilikçi bir mimari önerilmektedir. Önerilen mimari ile FPGA kaynakları kullanıcılara Iaas, PaaS ve SaaS seviyelerinde sunulabilecektir. Bu mimaride var olan bulut sunucuları FPGA ile güçlendirilecek ya da FPGA kaynakları tek başlarına çalışacaktır. FPGA kaynakları yeniden yapılandırılabilir bölgeler tanımlanarak sanallaştırılacaktır. OpenStack yazılımı ve bileşenleri var olan sanal kaynaklar ile beraber sanal FPGA kaynaklarının yönetimi için kullanılacaktır. ACCLOUD'un birinci büyük katkısı diğer çalışmalardan farklı olarak donanım kaynaklarını IaaS, PaaS ve SaaS olarak sunmasıdır.

İkinci büyük katkı ise tamamen yenilikçi bir yaklaşım ile tasarlanacak olan ACCLOUD-MAN isimli kaynak yönetim yaklaşımının var olan CPU, hafıza, ağ genişliği ve disk kaynakları gibi kaynakların yanına FPGA bölgeleri gibi yeni tip kaynakları ekleyecek ve tüm kaynakları ve IaaS, PaaS ve SaaS seviyesindeki istekleri değerlendirerek yönetecek olmasıdır. Bu sayede ACCLOUD-MAN, kaynakları global optimum noktaya yakın bir yerde kullandıracak ve SaaS isteklerinde gerekirse donanım kaynaklarını da kullandırarak performans artışı sağlayacaktır.

Projenin üçüncü büyük katkısı ise ACCLOUD ve ACCLOUD-MAN tasarımının gerçek donanımlar üzerinde gerçeklenmesi, donanım ve simülasyon ortamında detaylı bir şekilde test edilmesi olacaktır.

Proje alanlarında yetkin kişilerin yer aldığı takımların çalıştığı, ODTÜ tarafından yürütülen bir ana ve ASELSAN tarafından yürütülen bir alt projeden oluşmaktadır. ODTÜ proje takımı bilgisayar ağları için yüksek hızlı donanım mimarisi tasarımlarının araştırılması ve geliştirilmesi konusunda, ASELSAN proje takımı ise FPGA tabanlı karmaşık mimarilerinin gerçeklenmesi konusunda tecrübelidir.
 

Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Serdar Kocaman

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: 2017

Desteklenen Personel: 1 doktora ve 3 yüksek lisans öğrencisi katılacak.

Günümüzde yaygın olarak kullanılan platformlarında optik ve elektriksel yapılar beraber kullanılmaktadır. Verinin optik ve elektriksel alanlar arasında dönüştürülmesi gerekliliği ve elektriksel yapılarda hız olarak fiziksel limitlere dayanılmış olması, geleceğin internet platformlarında tamamıyla optik yapıların geniş yer bulacağını göstermektedir. Önerilen proje kapsamında optik modülatör ve anahtarlama yapabilen yapıların geliştirilmesi hedeflenmektedir. Geliştirilen yapılar optik tabanlı çalışmalarının getirdiği avantajlara ek olarak, özgün tasarımlar kullanılarak geniş bantlı olarak çalışacaklardır. Ayrıca, yapılar modern elektronik cihazların üretildikleri ortamlarda üretilebilecek şekilde çip üzerinde çalışacakları için seri üretime geçişleri de kolay ve düşük maliyetli olacaktır.

Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Barış Bayram (ULTRAMEMS)

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: 2017

Desteklenen Personel: Proje ile ilgili yürütülen araştırmalarda iki MS/PhD/mühendis (lisans ve üzeri mezun) ve iki lisans öğrencisi görev alacaktır.

Önerilen projenin damar görüntülemede üstün özellikleriyle sağlık alanında uluslararası düzeyde rekabetçi ve öncü bir çalışma olabileceği öngörülmektedir.

Proje Yürütücüsü: Prof. Dr. Elif Uysal-Biyikoglu

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: Ekim 2017

Desteklenen Personel: Doktora sonrası araştırmacı (12 ay), 2 tam zamanlı doktora öğrencisi araştırmacı (36 ay, 12 ay), 2 lisans bursiyeri (24 ay, 12 ay)

Haberleşme ağları üzerinde gönderilen veri paketlerinin türü ve gereksinimlerinde ciddi değişimler olmaktadır. Internet üzerinden veri gönderen kablosuz kontrol ve izleme sistemleri, sosyal ağlar üzerinde çalışan uygulamalar, otonom taşıtlar, sağlık takibi, finans gibi alanlarda karar vermek için kullanılan otomasyon yazılımları, Eşyaların Interneti vb. teknolojiler, başarılı çalışmak için yeterli sıklıkta gönderilen “güncellemelere” (yeni örnek/ölçüm/bilgi içeren paketlere) gereksinim duymaktadır.

Güncellemeye dayanan uygulamalar için verinin işlendiği ve kararların verildiği noktadaki bilginin yeterince taze oluşu önemlidir. Ancak, veri ağlarının optimal tasarımı için geleneksel olarak analiz edilen iki başarım kriteri, veri akış hızı ve gecikmedir.  Gecikme ve akış hızı ölçütleri bakımından en iyi gönderim yöntemlerinin Bilgi Yaşı (BY) bakımından en iyi olmayabileceği son 2-3 yıldaki literatürde gösterilmiştir.

2015 yılında başlayan çalışmalarımız ilk defa olarak gecikme altında BY’yi optimize eden iletim yöntemleri bulmak ve ilk defa olarak enerji kısıtları altında optimal BYnin nasıl elde edileceğini göstermek bakımından  literatüre öncülük etmiştir. Bu projede temel sonuçlar geliştirilecektir: çok kullanıcının güncelleme paketlerinin kablosuz erişim ortamında en doğru zamanda oluşturulması ve iletilmesi teorisi, stokastik süreçlerin Internet üzerinden uzaktan takibi için örneklenmesinde, en az hatayı verecek örnekleme teorisi geliştirilecektir. Ayrıca, ağ gecikme ve bilgi yaşı farkındalığı ile güncelleme gönderen uygulamaların dünyadaki ilk deneysel uygulamalarından biri gerçekleştirilecektir.

Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Barış Bayram (ULTRAMEMS)

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: 2017

Desteklenen Personel: Proje ile ilgili yürütülen araştırmalarda bir MS/PhD ve iki lisans öğrencisi görev alacaktır.

Beyinde kanamanın ilk 1.5 saat içinde tespit edilmesi, bir hastada kalıcı beyin hasarından kaçınmak için kritik önem taşır. Ancak, karmaşık mekanizmaları ve yüksek maliyetli olmaları nedeniyle MRI (Manyetik rezonans görüntüleme) ve CT (Bilgisayarlı Tomografi) gibi cihazlar gerekli zaman aralığında ulaşılabilir olmayabiliyor. Bu proje, insan beyni içindeki kanamayı tespit eden bir metod önerir.

Proje Yürütücüsü: Prof. Dr. Nevzat G. Gençer

Proje Tipi: TUBITAK 1001 Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı

Proje Süresi: 30 ay

Proje Başlama Süresi: Ekim 2017

Desteklenen Personel: 1 Doktora Sonrası Araştırmacı, 3 Doktora Öğrencisi (yarı zamanlı), 1 Doktora Öğrencisi (tam zamanlı), 1 Yüksek Lisans Öğrencisi (tam zamanlı)

Harmonik Hareket Mikrodalga Doppler Görüntüleme (HHMDG) yöntemi, tümörlü dokuların tanısı için dokuların elektromanyetik ve elastik/akustik özelliklerini birlikte kullanan yeni bir görüntüleme yöntemidir. Önerilen projede HHMDG yönteminin klinik olarak uygulanabilmesinin önünü açabilmek için sistem duyarlılığının, hızının ve doğruluğunu artırılması amaçlanmaktadır.

Meme kanseri tanısı için klinik uygulamada kullanılan mamografi yönteminde iyonize edici radyasyon kullanımı, yoğun meme dokusunda ayırt ediciliğin azalması ve görüntüleme sırasında memenin sıkıştırılması nedeniyle hastaya rahatsızlık vermesi gibi problemler mevcuttur. Top ve Gençer (2014) tarafından tümör tespiti için mamografinin dezavantajlarını ortadan kaldırma potansiyeline sahip karma bir yöntem olan HHMDG yöntemi önerilmiştir. Bu yöntemde odaklı ultrason dalgalarının ışıma kuvveti kullanılarak odak noktasında titreşim yaratılmaktadır. Eş zamanlı olarak dokuya dar bantlı mikrodalga işaret uygulanmaktadır. Geri yansıyan işaret tayfında titreşimden dolayı odak bölgesinin elastik ve elektriksel özelliklerine bağlı Doppler bileşeni oluşmaktadır. Odaklanılan bölge doku içinde taranmakta ve her bir tarama noktasında geri yansıyan işaretin Doppler bileşeni algılanıp işlenerek görüntü oluşturulabilmektedir. Yöntemin teknik fizibilitesi analitik (Top ve Gençer, 2014), sayısal ve deneysel çalışmalarla (Top, 2013), (Top vd., 2016) gösterilmiştir. Bu araştırma projesi kapsamında daha önceki çalışmalarda karşılaşılan problemlere yönelik çözümler geliştirilerek klinik uygulamanın önünün açılması planlanmaktadır.

Projede HHMDG sisteminin duyarlılığının, hızının, doğruluğunun ve güvenliğinin artırılmasına yönelik çalışmalar yapılacaktır. HHMDG yönteminde Doppler frekansı ana frekans bileşenine çok yakın olduğundan (10-30 Hz), gönderme işaretinin faz gürültüsü sistemin duyarlılığını azaltmaktadır. Duyarlılığın artırılması amacıyla, alınan işaret tayfındaki ana işaret frekansı bileşeninin azaltılmasını sağlayacak bir alma devresi tasarlanacaktır. Ayrıca sistemin uzamsal duyarlılığı çoklu anten kullanılarak artırılacaktır. Sistemin tarama hızının artırılması amacıyla ultrason probunun sürekli hareketi sırasında veri toplanmasına yönelik çalışmalar yapılacaktır. Ayrıca, ultrason odağının elektronik olarak taranması için benzetim çalışmaları yapılarak, gerçeklenebilirliği araştırılacaktır. Sistem güvenliğinin izlenmesi amacıyla kavitasyon oluşumu ve sıcaklık artışının görüntüleme esnasında takip edilmesi için gerekli donanım ve yazılımlar geliştirilecektir. Bunun yanında, HHMDG verisi ile mikrodalga görüntüleme ile elde edilen dielektrik dağılımı birleştirilerek tümör tespit doğruluğunun artırılması da hedeflenmektedir.

Proje kapsamında yapılan çalışmalarda HHMDG yönteminin meme kanseri tanısında kullanılabilirliği fantom malzemeler üzerinde değerlendirilecektir. Mevcut sorunların çözümü ile klinik prototip geliştirme çalışmalarının önü açılacaktır. Yöntem, ultrason ve mikrodalgaların nüfuz edebildiği diğer dokularda da (prostat, karaciğer, vb.) kullanılabilme potansiyeline sahiptir.

Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Ozan Keysan

Proje Türü: TÜBİTAK/ARDEB 3501 – Kariyer Geliştirme Programı

Proje Süresi: 24 Ay

Proje Başlangıcı: Ekim 2017

Proje Ekibi: 1 doktora (yarı zamanlı) ve 1 yüksek lisans (tam zamanlı) öğrencisi.

Günümüzde elektrik motorları, toplam enerji tüketiminin %50’sinden fazlasını oluşturmaktadır. Değişken frekanslı motor sürücüler (VFD) endüstride gittikçe yaygınlaşmaktadır. Ayrıca önümüzdeki 10 yılda elektrikli araçların yaygınlaşması beklenmektedir. Havacılık sektöründe önceden hidrolik olarak yapılan kontroller artık elektromanyetik sistemlerle değiştirilmektedir. Buna ek olarak, savunma sanayi sektöründe mekanik yapılar yerini hassas servo motorlarına bırakmaktadır. Tüm bu sistemlerde elektrik motorları ayrı bir motor sürücü sistemi ile dışardan uzun kablolarla bağlanarak sürülmektedir. Bu durum sistemin toplam güç yoğunluğunun (W/kg, W/cm³) azalmasına neden olmaktadır. Ayrıca bahsedilen uygulamaların birçoğu yüksek güvenilirlik, yedeklilik ve arıza toleransına sahip motor sürücü sistemleri gerektirmektedir.

Bu projenin amacı elektrik motorunu ve motor sürücüsünü tek bir pakette birleştiren bir Tümleşik Modüler Motor Sürücü (Integrated Modular Motor Drive, IMMD) sistemi geliştirmektir. Bu kapsamda:

• Bu projede elektrik motor ve sürücüsünün tek bir paket altında toplanması böylelikle normal sistemlere göre daha yüksek bir güç yoğunluğu (5 kW/litre) elde edilmesi ve elektrikli araç, havacılık, uzay ve savunma sanayi gibi sektörlerdeki motor yerleştirme sorunlarının azaltılacaktır.
• Geliştirilecek sistemde elektrik motoru da güç elektroniği donanımı da paralel çalışacak modüler yapılardan oluşacaktır. Böylelikle tasarım ve kontrolde esneklik sağlanacak, ısı dağılımı arttığından soğutma kolaylaşacak ve sistemin yedekliliği arttırılacaktır.
• Arıza toleransı görev kritik sistemlerde (havacılık, savunma vb.) çok büyük önem teşkil etmektedir. Arıza toleranslı makinelerin en temel özelliği herhangi bir arıza durumunda anma gücünden daha düşük bir kapasitede çalışmaya devam edebilmesidir. Modüler yapı sayesinde bir modülde arıza çıkması durumunda bile sistem daha düşük güçte çalışmaya devam edebilecektir.

Proje kapsamında yeni nesil geniş bant aralıklı (WBG) Galyum Nitrat (GaN) güç yarıiletkenleri yüksek frekansta çalıştırılacaktır. Bu sayede konvansiyonel motor sürücü sistemlerine göre sürücü hacminin %30 oranında azalması, sürücü veriminin ise % 2 oranında artması hedeflenmektedir.

Proje çalışmaları açık kaynaklı olarak yürütülmekte olup, tüm çalışmalara ve makalelere https://github.com/mesutto/IMMD adresinden ulaşılabilir. Ayrıca yürütücünün yer aldığı araştırma grubu web sitesine http://power.eee.metu.edu.tr/ adresinden ulaşılabilir.

Projede hâlihazırda bir doktora öğrencisi çalışmakta olup, tam zamanlı bursiyer olarak çalışmalar yürütecek bir yüksek lisans öğrencisi aranmaktadır. Projede aynı zamanda Research League (http://power.eee.metu.edu.tr/research-league/) alt araştırma grubu içerisinde ve ODTÜ EEE STAR (http://star.eee.metu.edu.tr/current-program/) programı kapsamında 10 adet lisans öğrencisi çeşitli konularda çalışma yürütmektedir.

Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Figen Öktem

Proje Türü: TÜBİTAK/ARDEB 3501 – Kariyer Geliştirme Programı

Proje Süresi: 36 Ay

Proje Başlangıcı: Ekim 2017

Desteklenen Personel: 1 doktora öğrencisi (tam zamanlı), 1 yüksek lisans öğrencisi (tam zamanlı), 2 lisans öğrencisi 

Spektral görüntüleme, yani uzamsal bilginin dalga boyuna göre algılanması, fizik, kimya, biyoloji, tıp, astronomi, ve uzaktan algılama gibi çok çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan, temel bir teşhis aracıdır. Ancak elde edilmesi amaçlanan üç-boyutlu görüntü bilgisinin iki-boyutlu detektörlerle kaydedilmesi gerekmekte, bu da görüntüleme tekniğinin uzamsal ve spektral kapsamında kaçınılmaz sınırlamalara neden olmaktadır. Örneğin, yaygın olarak kullanılan, dalga-boyunda filtrelemeye dayalı spektral kameraların uzamsal ve spektral çözünürlüğü, optik parçalarının üretilebilirliği ve maliyetiyle sınırlıdır.

Bu projede, filtrelemeye dayalı spektral kameraların fiziksel limitlerini aşmaya imkan tanıyabilecek, yenilikçi spektral görüntüleme teknikleri geliştirilecek ve deneysel başarımları incelenecektir. Geliştirilecek teknikler, hesaplamalı görüntülemeye dayanmaktadır. Görüntüleme işlevi, foton-süzgeci içeren bir optik sistem ile veri-işleme birimi arasında paylaştırılacaktır. Optik sistemden ölçümler alınacak; alınan bu ölçümler veri-işleme biriminde ters problem çözümünde kullanılarak spektral görüntüler sayısal olarak oluşturulacaktır. Bu amaçla, sıkıştırılmış algılama teorisinden ve güncel görüntü geri oluşturma yaklaşımlarından yararlanılacaktır. Foton süzgeci kullanılması sayesinde, özellikle morötesi ve x-ışını gibi kısa dalga boylarında, klasik spektral görüntüleme tekniklerinin ulaşamadığı, (kırınımla-sınırlı) yüksek uzamsal çözünürlüğe erişilmesi beklenmektedir. Ayrıca filtrelemeye-dayalı spektral kameralarla fiziksel olarak elde edilmesi mümkün olmayan spektral çözünürlüğün, bu hesaplamaya dayalı yeni görüntüleme tekniğiyle mümkün hale gelebileceği düşünülmektedir. Prototipler üretilerek, bu umut vadeden özellikler sadece sayısal benzetimler yoluyla değil deneysel olarak da test edilecektir.

Proje kapsamında, University of Illinois at Urbana-Champaign ve NASA Goddard Space Flight Center ile işbirliği yapılacaktır. Ayrıca proje süresince, tam-zamanlı birer yüksek lisans ve doktora öğrencisi ile iki lisans öğrencisine burs sağlanacak; böylece ülkemizde henüz çok gelişmemiş olan ve çok sayıda Nobel ödülüne sahip hesaplamalı görüntüleme alanına araştırmacı kazandırılacaktır.

Projede hâlihazırda iki lisans öğrencisi METU EE STAR Programı (http://star.eee.metu.edu.tr/current-program/) kapsamında çalışmalar yürütmektedir. Projeye tam-zamanlı bursiyer olarak dahil olacak ve yüksek motivasyona sahip birer yüksek lisans ve doktora öğrencisi aramaktayız. 

Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Barış Bayram (ULTRAMEMS ekibi)

Proje Süresi: 36 ay

Proje Başlangıcı: Kasım 2016

Desteklenen Personel: Projede çalışacak olan iki lisans ve bir yüksek lisans öğrencisi ile genç bilim insanlarının yetiştirilmesine katkı sunacaktır.

Bu yeni geliştirilecek mikrofon ile
•Küçük boyut
•Yüksek hassaslık
•Düşük enerji tüketimi
•Hızlanmaya dayanıklılık
•Uzun-dönem kararlı performans
elde edilecektir.