- / -

- / -

- / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε την ικανότητα των τεχνητών νευρωνικών δικτύων στη σύνθεση μουσικής και την αναγνώριση μουσικού συνθέτη. Συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο κάνουμε μία εισαγωγή στα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα και ειδικά σε αυτά που χρησιμοποιούνται στα επόμενα κεφάλαια. Γίνεται αναφορά στα βασικά είδη των ΤΝΔ που υπάρχουν, εμπρόσθιας τροφοδότησης και αναδραστικά και περιγράφονται οι αλγόριθμοι εκπαίδευσής τους. Εξηγούμε την ικανότητα των αναδραστικών νευρωνικών δικτύων να έχουν δυναμική μνήμη, σε αντίθεση με αυτά που είναι εμπρόσθιας τροφοδότησης, πράγμα που τα καθιστά ικανά στην πρόβλεψη χρονοσειρών. Αυτή η ικανότητα των αναδραστικών δικτύων σε συνδυασμό με το γεγονός ότι ένα μουσικό κομμάτι μπορεί να χαρακτηριστεί σαν μία αλληλουχία γεγονότων χρονικής συνοχής (χρονοσειρά) δημιούργησε ένα ερευνητικό ρεύμα προς την κατεύθυνση της σύνθεσης μουσικής με τη χρήση ανδραστικών τεχνητών νευρωνικών δικτύων. Στο δεύτερο κεφάλαιο κάνουμε μία αναφορά στην αλγοριθμική σύνθεση μουσικής, ιδιαίτερα με χρήση πινάκων μετάβασης. Έπειτα ακολουθεί η περιγραφή του CONCERT, ενός αναδραστικού νευρωνικού δικτύου που κατασκευάστηκε για να συνθέτει μουσική με πρόβλεψη νότας προς νότα. Αναλύουμε επίσης την μοντελοποίηση των μουσικών αντικειμένων για την επεξεργασία και αναπαράστασή τους από το CONCERT η οποία βασίζεται σε ψυχοακουστικούς περιορισμούς αντίληψης των μουσικών αντικειμένων από τους ανθρώπους. Εξηγούμε τον τρόπο που εκπαιδεύεται το CONCERT έτσι ώστε να έχει όσο το δυνατόν μεγαλύτερη μνήμη και περιγράφουμε τις επιδόσεις του σε διάφορες δοκιμές που έγιναν, από την εκμάθηση μίας διατονικής κλίμακας μέχρι ενός κομματιού του J. S. Bach. Παρατηρώντας την ικανότητα του CONCERT να αντιλαμβάνεται τοπικές δομές (μοτίβα φράσεις) μα όχι καθολικές (μέρη του μουσικού κομματιού) αναφερόμαστε στην τεχνική της περιορισμένης περιγραφής που αποτελεί μια προσπάθεια για εκπαίδευση του δικτύου έτσι ώστε να αντιλαμβάνεται το μουσικό κομμάτι σε μία μεγαλύτερη κλίμακα. Στο τέλος του δευτέρου κεφαλαίου εξετάζουμε τη συνολική επίδοση του CONCERT και αναλύουμε τις κατευθύνσεις προς τις οποίες θα μπορούσαμε να κινηθούμε για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων. Στο τρίτο κεφάλαιο αναφερόμαστε στην αναγνώριση του συνθέτη ενός μουσικού κομματιού με τη χρήση τεχνητών νευρωνικών δικτύων πάνω στην παρτιτούρα του κομματιού αυτού. Αρχικά γίνεται μία συζήτηση γύρω από το ποια στοιχεία της παρτιτούρας θεωρούμε σημαντικά, ποια από αυτά μπορούμε και ποια έχει νόημα να μοντελοποιήσουμε έτσι ώστε ένα ΤΝΔ να μπορεί να κάνει πρόβλεψη. Αναλύονται οι τεχνικές λεπτομέρειες των στοιχείων που χρειαζόμαστε για τη μοντελοποίηση μιας παρτιτούρας στον υπολογιστή και στη συνέχεια αναφερόμαστε στα δύο πειράματα που ελέγχουν την ορθότητα και αποτελεσματικότητα της παραπάνω προσέγγισης. Το ποια κομμάτια χρησιμοποιήθηκαν και από ποιους συνθέτες δε θα μπορούσε να είναι τυχαίο καθώς πρέπει να ικανοποιούνται διάφορες συνθήκες στατιστικής ομοιομορφίας έτσι ώστε η απάντηση του ΤΝΔ να είναι όσο το δυνατόν πιο αμερόληπτη. Αυτές οι συνθήκες, καθώς και οι κίνδυνοι που υπάρχουν σε πιθανή παράληψή τους εξηγούνται πριν τα πειράματα. Το πρώτο πείραμα πραγματεύεται την αναγνώριση συνθέτη ενός κομματιού που συντέθηκε από τον Chopin ή όχι (δηλαδή από τους Beethoven ή Mozart) ενώ στο δεύτερο οι εμπλεκόμενοι συνθέτες είναι οι Bach και Handel. Δοκιμάζονται διάφορες αρχιτεκτονικές ΤΝΔ και μετρούμε τη μέση και τη βέλτιστη επίδοσή τους. Τέλος συζητάμε τα αποτελέσματα των δύο πειραμάτων καθώς και τροποποιήσεις είτε του ΤΝΔ είτε της μοντελοποίησης που διαλέξαμε για την αναπαράσταση της παρτιτούρας στον υπολογιστή έτσι ώστε να έχουμε καλύτερα αποτελέσματα. / In this work we study the capability of artificial neural networks for composing music and musical composer recognition. To this end, in the first chapter the neural networks are introduced, especially the forms of those that are used later on. A reference is being made to the basic forms of neural networks, feedforward (FNN) and recursive (RNN), and their training algorithms. We explain the ability of the RNNs to have dynamic memory, in contrast to FNNs, which makes them suitable for predicting time series. This ability combined to the fact that a musical piece can be considered as a time series has urged researchers to explore music composition through RNNs. In the second chapter algorithmic music composition is being described, especially with the use of Markov chains. Then we describe CONCERT, a RNN constructed for composing music with note by note prediction. We also analyze the representation of musical objects which is based in how humans perceive them. CONCERT is trained with different musical patterns (from diatonic scales to Bach pieces) and its composing ability is being discussed. The fact that CONCERT lacks in capturing the global structure of a piece is not changed with the use of reduced description, which is thoroughly described. The second chapter concludes with thoughts on how a RNN could capture the global structure of a piece. The third chapter is devoted to composer recognition with the use of FNNs. Firstly we discuss which elements of a score are useful and which of them we can represent such that a FNN can identify a composer. The techniques that we use for the computer modeling of the problem and the manipulation of the pieces are thoroughly described. Two experiments are presented, in the first one the FNN is called to recognize Chopin from Mozart and Beethoven and in the second Bach from Handel. Finally a discussion is made on the results of the above experiments and how we could optimize them.

- / -

- / -

Στην εργασία αυτή αρχικά θα αναφερθούν οι τρόποι παροχής ευρυζωνικών υπηρεσιών και θα αναλυθεί το δίκτυο BPL, καθώς και τα οφέλη που μπορεί να έχουν χρήστες και επιχειρήσεις από το δίκτυο αυτό. Επίσης θα δειχθεί η αρχιτεκτονική ενός δικτύου BPL και οι απαραίτητες συσκευές ώστε το υπάρχων ηλεκτρικό δίκτυο να παρέχει ευρυζωνικές υπηρεσίες. Στη συνέχεια θα παρουσιαστούν στατιστικά στοιχεία για την παγκόσμια πρόσβαση σε τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες και ηλεκτρισμό και θα προταθεί μια προοπτική επέκτασης της τεχνολογίας BPL στις αναπτυσσόμενες χώρες. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση των BPL δικτύων Μέσης, Χαμηλής Τάσης και εσωτερικού. Διαπιστώνεται ότι η αύξηση των κλάδων ανάμεσα σε πομπό και δέκτη προκαλεί σημαντική μείωση στην απόδοση, επίσης το επίπεδο της διαμόρφωσης επηρεάζει σημαντικά τη χωρητικότητα των καναλιών. Στη συνέχεια συγκρίνονται τα ασύρματα με τα ενσύρματα οικιακά δίκτυα, αναφέρονται τα διαθέσιμα πρωτόκολλα στην ενσύρματη και ασύρματη δικτύωση και παρατίθεται μία συγκριτική δοκιμή ανάμεσα σε BPL προσαρμογείς διαφόρων κατασκευαστών. Τέλος χρησιμοποιήθηκε ένα ζευγάρι προσαρμογέων της Belkin βασισμένων στο πρόσφατο πρωτόκολλο Homeplug AV για την δημιουργία ενός οικιακού δικτύου BPL ανάμεσα σε δύο υπολογιστές. Κάνοντας χρήση του προγράμματος Jperf μετρήθηκε το διαθέσιμο εύρος ζώνης για το δίκτυο μας με τα πρωτόκολλα TCP και UDP, επίσης διευκρινίστηκαν οι παράγοντες εκείνοι που μπορεί να μειώσουν το εύρος ζώνης. Πιο συγκεκριμένα διαπιστώθηκε μείωση της απόδοσης με αύξηση των κλάδων ανάμεσα στους προσαρμογείς. Ταυτόχρονα διαπιστώθηκε ότι η χρήση πολύπριζου με φίλτρα προστασίας προκαλεί σημαντική πτώση μέχρι και μηδενισμό του διαθέσιμου εύρους ζώνης και πρέπει να αποφεύγεται. Παράλληλα, έγινε σύγκριση του πρωτοκόλλου Homeplug AV με το παλαιότερο Homeplug 1.0 καθώς και με το πρωτόκολλο ασύρματης δικτύωσης IEEE 802.11.g, και διαπιστώθηκε η εξέλιξη που υπάρχει στα πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων μέσω των ηλεκτρικών καλωδιώσεων. Με την διεξαγωγή πειραμάτων στον χώρο του εργαστηρίου Υψηλών τάσεων, διαπιστώθηκε ότι το δίκτυο μας δεν επηρεάζεται από κρουστικό θόρυβο. Τέλος, διαπιστώσαμε ότι η σύνδεση και αποσύνδεση φορτίου επηρεάζει σημαντικά το εύρος ζώνης όταν παρεμβάλλονται πολλοί κλάδοι. / The way of providing broadband services and the analysis of Broadband over Power Lines (BPL) networks will be initially presented in this thesis˙ Plus the benefits that can be assessed by the users and companies alike. The architecture of a typical bpl network will be presented and the necessary devices to use power lines for broadband communications. Following statistics for the global access to telecommunication services and electricity will be presented plus the prospect of extending the BPL technology is introduced, for the developed countries. In the next chapter parameters that affect outputs’ performance for Low, Medium Voltage as well as indoor BPL networks are referred. It is realized that the increase of branch between transmitter and receiver causes important reduction in the capacity, also the level of modulation influences considerably the capacity of channels. Afterwards, wireless and the wired home networks are compared, the available protocols in the wired and wireless networking are reported and a comparative trial between bpl adaptors by various constructors are mentioned. Finally a pair of Belkin bpl adaptors based on recent Homeplug AV was used for the creation of one home network between two computers. Using the Jperf we measured the available bandwidth for our network with TCP and UDP protocols, we also clarified those factors that can degrade the bandwidth. We also mentioned reduction of bandwidth icreasing the number of branches between the adaptors. It was also realized that the use of surge protector causes important reduction to bandwidth and it should be avoided. We also compared the Homeplug AV protocol with the older Homeplug 1.0 and with the IEEE 802.11.g protocol. Finally , after experiments in the laboratory of High voltages, it was realized that our adaptors are not influenced by impulse noise.

Η κινητή τηλεφωνία και το διαδίκτυο έχουν φέρει επανάσταση στην επικοινωνία και τον τρόπο ζωής των ανθρώπων. Ένας ολοένα αυξανόμενος αριθμός κινητών τηλεφώνων και άλλων κινητών συσκευών επιτρέπουν στους ανθρώπους να έχουν πρόσβαση στο διαδίκτυο οπουδήποτε βρίσκονται και όποτε θέλουν. Οι υπηρεσίες αυτές εστιάζουν στην αξιοποίηση της γεωγραφικής θέσης που παρέχει το σύστημα GPS παρέχοντας επιπλέον στον χρήστη πληροφορίες για τις υπηρεσίες που αφορούν την γεωγραφική θέση του και την περιοχή γύρω του. Στην εργασία αυτή οι βασισμένες στη θέση υπηρεσίες συνδυάζονται με τεχνικές παροχής συστάσεων και υλοποιείται μια πρότυπη εφαρμογή παροχής συστάσεων για χρήστες κινητών τηλεφώνων σχετικά με φωτογραφίες περιοχών του ενδιαφέροντος τους. Ο χρήστης θεωρείται μέλος ενός κοινωνικού δικτύου και οι συστάσεις που του παρέχονται βασίζονται στην ομοιότητα του χρήστη με τα μέλη του δικτύου του. Οι συστάσεις προκύπτουν από τον υπολογισμό της ομοιότητας του χρήστη με κάθε φίλο του, βάσει ενός συνόλου φωτογραφιών που έχουν βαθμολογήσει και οι δύο. Ο βαθμός ομοιότητας του χρήστη υπολογίζεται με το συντελεστή συσχέτισης του Pearson. Τα άτομα που ικανοποιούν μια καθορισμένη τιμή ομοιότητας αποτελούν τους συμβούλους του χρήστη. Οι φωτογραφίες που παρουσιάζει η εφαρμογή στους χρήστες καθορίζονται από τις βαθμολογίες των συμβούλων για τις φωτογραφίες που δεν έχει βαθμολογήσει ο χρήστης. Στο πλαίσιο της εργασίας περιγράφεται η αρχιτεκτονική που εξυπηρετεί εφαρμογές αυτού του είδους. Επίσης υλοποιείται μια πρότυπη εφαρμογή με την οποία συστήνονται στο χρήστη φωτογραφίες που έχουν βαθμολογήσει οι φίλοι του. / Telecommunications and network technologies have made a revolution in communication and the way people live. The growing number of mobile phones and other mobile devices allows people have access to internet whenever and wherever they are. These services are concentrated in the utilization of geographic position provided by GPS system giving also information about services related with user’s position and the area around him. In this work location based services are combined with recommendation techniques to implement a standard application which provides recommendations to mobile devices users related to photographs from areas which may users are interested in. User is considered as a member of a social network and recommendations provided to him are based on the similarity the user has with other members of his network. Recommendations derive from user to user similarity calculation, on basis of photographs that both users have rate. User’s degree of similarity is calculated with Pearson’s correlation coefficient. Users that satisfy a certain value of similarity constitute the consultants of a user. The photographs presented to users by the application are specified by consultants’ ratings for the photographs that user has not rated. In the context of this work the architecture that serves such applications is described. It is also implemented a standard application which recommends users with photographs that his fellows have rated.

Το περιεχόμενο του συγκράματος ασχολείται με τη μελέτη αρχιτεκτονικών διαστρωμάτωσης για τη διερεύνηση των λειτουργικών απαιτήσεων των ασύρματων δικτύων επόμενης γενιάς. Αφού γίνει η μελέτη των τεχνικών καταχώρισης συχνοτήτων στα κυτταρικά συστήματα των κινητών επικοινωνιών κατόπιν αναλύονται οι λειτουργικές διαδικασίες των κυτταρικών συστημάτων κινητής τηλεφωνίας όπως και το μοντέλο καταχώρισης ραδιοπόρων το οποίο βασίζεται στις τεχνικές Erlang. Ακολούθως προτείνονται μέσω μαθηματικής ανάλυσης διεπίπεδες τεχνικές μεταγωγής. Εν συνεχεία, παρουσιάζεται η εφαρμογή της πολυεπίπεδης αρχιτεκτονικής στα σύγχρονα κυτταρικά συστήματα όπου αναλύεται η αρχιτεκτονική UMTS/HAP. Στα αποτελέσματα της προσομοίωσης που κάνουμε στο σύστημα μας, παρατηρούμε την αισθητή μείωση της dropping/blocking πιθανότητας όταν εφαρμοστεί η προτεινόμενη τεχνική. / The subject of diploma is about studying architectures of multilayrer in next generation wireless networks. After we study registration techniques in cellar systems of wireless communication systems, we analyze operating processes of mobile network and sources registration based on Erlang's techniques. after all, it is presented the application of multilayer architecture in modern cell systems where architecture UNTS/HAP is analyzed. In the results of our simulation we see that the blocking/dropping probability is decreased when out technique is enabled

Έχουν αναπτυχθεί και συνεχίζουν να αναπτύσσονται τεχνικές με τις οποίες ένα σύστημα μπορεί να εντοπίζει διάφορα χαρακτηριστικά μέσα σε μια εικόνα. Κάποιες βασικές τεχνικές θα αναφερθούν στις επόμενες παραγράφους. Το περιβάλλον όμως συνεχώς μεταβάλλεται και συνεπώς τα διάφορα αντικείμενα μέσα σε αυτό δεν είναι πάντα ίδια. Έτσι πολλές φορές η κατασκευή κάποιου αλγορίθμου, ο οποίος θα δίνει καλή απάντηση σε κάποιο πρόβλημα που έχει σχέση με την εξαγωγή χαρακτηριστικών μιας εικόνας, είναι δύσκολη. Σε αυτό το σημείο σημαντική είναι η βοήθεια που προσφέρουν τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα με την ικανότητα μίμησης, μάθησης και μνήμης που διαθέτουν. Η επεξεργασία εικόνας σε συνεργασία με τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα παράγουν αποτελέσματα με πολύ ικανοποιητικό βαθμό επιτυχίας. / -