- / -

Η θεωρία κβαντικού ελέγχου είναι μια νέα αναπτυσσόμενη μαθηματική θεωρία, η οποία ανζητά μεθόδους για τον καθορισμό της συμπεριφοράς των κβαντικών συστημάτων. Ο πρώτος στόχος της παρούσης εργασίας είναι η επισήμανση και η διευκρίνηση των θεωρητικών ερωτημάτων που προκύπτουν από την παρουσίαση της θεωρίας του κβαντικού ελέγχου ως προέκτασης του κλασικού ελέγχου. Ο δεύτερος στόχος της εργασίας είναι η παρουσίαση ορισμένων απλών παραδειγμάτων και μεθόδων κβαντικού ελέγχου, έτσι ώστε ο αναγνώστης να αποκτήσει μιά πρώτη εικόνα σχετικά με τα προβλήματα που ανακύπτουν στην προσπάθεια των ερευνητών να τιθασεύσουν τον μικρόκοσμο. Καθώς ο κβαντικός έλεγχος είναι κοινό ερευνητικό πεδίο για την επιστήμη των ηλεκτρολόγων μηχανικών και των φυσικών, η εργασία αυτή είναι φτιαγμένη έτσι ώστε να παρέχει σε ένα μηχανικό και ένα φυσικό τις γνώσεις που είναι απαραίτητες για τη μελέτη του κβαντικού ελέγχου. Για το σκοπό αυτό το πρώτο κεφάλαιο απευθύνεται κυρίως σε φυσικούς και αποτελεί μια παρουσίαση των βασικών αρχών της κλασικής θεωρίας ελέγχου. Αντίστοιχα, το δεύτερο κεφάλαιο απευθύνεται σε μηχανικούς και παρέχει τις απαραίτητες γνώσεις κβαντομηχανικής. Τέλος, το τρίτο κεφάλαιο αποτελεί τον κύριο κορμό της εργασίας και απευθύνεται σε αναγνώστες που προέρχονται και από τους δύο επιστημονικούς κλάδους. / The theory of quantum control is a new mathematical theory, which investigates methods for the description of the behaviour of quantum systems. The first target of this work is the identification and discussion of the theoretical questions of the quantum control theory as an extension of the classical control theory. The second target is to present some simple examples and methos of of quantum control in order to give to the reader a first insight to the related problems. The work contains three chapters. The first one gives an overview of the principales of the classic control theory. The second chapter provides the basic principals of quantum mechanics. Finally, the third chapter, which is the main part of the work, contains the examples and their discussion.

Στόχος της εργασίας είναι να διερευνήσει τη σχέση των αισθητών πραγμάτων με τις Ιδέες εξετάζοντας όχι μόνο το γεγονός της ίδιας της συμμετοχής, αλλά και τον τρόπο που αυτή επιτυγχάνεται, καθώς και τα προβλήματα που ανακύπτουν από την εν λόγω σχέση. Σε κάθε διάλογο χωριστά επιχειρούμε να εξετάσουμε ποια είναι τα προβλήματα εκείνα που οδηγούν τον Πλάτωνα στη θέση της Θεωρίας των Ιδεών, καθώς και το αν επιλύονται και με ποιόν τρόπο. Πιο συγκεκριμένα, στον Φαίδωνα οι Ιδέες παρουσιάζονται για πρώτη φορά με πιο συστηματικό τρόπο, ως εκείνες οι οντότητες οι οποίες είναι υπεύθυνες για το ότι τα επιμέρους αισθητά αντικείμενα έχουν μια συγκριμένη ιδιότητα. Οι Ιδέες εισάγονται στον διάλογο ως ένα ακόμα επιχείρημα για την αθανασία της ψυχής. Ωστόσο, είναι σημαντικό να συγκρατήσουμε ότι και τα επιχειρήματα που προηγούνται αυτού, στηρίζονται στις Ιδέες και μας παρέχουν σημαντικές πληροφορίες τόσο για τις ίδιες όσο και για τη σχέση τους με τα αισθητά. Για αυτόν ακριβώς τον λόγο το κεντρικό ζήτημα της εργασίας εξετάζεται στο σύνολο του διαλόγου, ώστε να γίνει σαφές πώς προκύπτει η Θεωρία των Ιδεών και το πρόβλημα της μέθεξης των αισθητών σε αυτές. Περνώντας στο δεύτερο κεφάλαιο της εργασίας, διαπιστώνουμε ότι η πρώτη συζήτηση περί Ιδεών γίνεται στο τέλος του πέμπτου βιβλίου της Πολιτείας και λειτουργεί ως επεξήγηση της θέσης ότι κυβερνήτες της ιδανικής πολιτείας πρέπει να είναι οι φιλόσοφοι, οι οποίοι είναι γνώστες της αλήθειας. Όπως και στον Φαίδωνα, έτσι και εδώ προκύπτει ότι για κάθε σύνολο πραγμάτων υπάρχει και μια Ιδέα (507b, 596a) στην οποία αυτά μετέχουν και αποκτούν την ανάλογη ιδιότητα. Ωστόσο, μια Ιδέα έχει εξέχουσα θέση στον συγκεκριμένο διάλογο και δεν είναι άλλη από την Ιδέα του Αγαθού. Η Ιδέα του Αγαθού, έτσι όπως εξετάζεται στο παρόν κεφάλαιο, δεν μας προσφέρει πολλά αναφορικά με τη μέθεξη των αισθητών στα Είδη, αλλά η σημασία της έγκειται σε ένα διαφορετικό τύπο μέθεξης, αυτόν των Ιδεών στην Ιδέα του Αγαθού. Η μελέτη της σχέσης Ιδεών και αισθητών πραγμάτων, ολοκληρώνεται στο τρίτο και τελευταίο κεφάλαιο της παρούσης εργασίας, μέσα από την εξέταση του Παρμενίδη. Έτσι όπως εξετάζουμε το ζήτημα της μέθεξης στο παρόν κεφάλαιο, το ενδιαφέρον μας επικεντρώνεται τόσο στις λεπτομέρειες αναφορικά με τη Θεωρία των Ιδεών, όσο και στον εντοπισμό και την εξέταση των παραδοχών του Σωκράτη. Επιχειρούμε μια συνολική μελέτη του κεντρικού θέματος, της μέθεξης, όχι μόνον έτσι όπως αυτό παρουσιάζεται στον Παρμενίδη, αλλά και στη σχέση του με τους δύο προηγούμενους διαλόγους. / --

Η λέξη κρυπτογραφία προέρχεται από τα συνθετικά "κρυπτός" + "γράφω" και είναι ένας επιστημονικός κλάδος που ασχολείται με την μελέτη, την ανάπτυξη και την χρήση τεχνικών κρυπτογράφησης και αποκρυπτογράφησης με σκοπό την απόκρυψη του περιεχομένου των μηνυμάτων. Η κρυπτογραφία είναι ένας κλάδος της επιστήμης της κρυπτολογίας, η οποία ασχολείται με την μελέτη της ασφαλούς επικοινωνίας. Ο κύριος στόχος της είναι να παρέχει μηχανισμούς για 2 ή περισσότερα μέλη να επικοινωνήσουν χωρίς κάποιος άλλος να είναι ικανός να διαβάζει την πληροφορία εκτός από τα μέλη. Τα κρυπτογραφικά συστήματα που βασίζονται στις ελλειπτικές καμπύλες, αποτελούν ένα πολύ σημαντικό κομμάτι της κρυπτογραφίας δημόσιου κλειδιού και τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότεροι επιστήμονες ασχολούνται με τη μελέτη τους. Το πλεονέκτημα των συστημάτων αυτών σε σχέση με τα συμβατικά κρυπτογραφικά συστήματα (π.χ. RSA) είναι ότι χρησιμοποιούν μικρότερες παραμέτρους και κλειδιά, προσφέροντας τα ίδια επίπεδα ασφάλειας. Για το λόγο αυτό, τα κρυπτογραφικά συστήματα ελλειπτικών καμπυλών προτιμούνται σε συσκευές περιορισμένων πόρων, όπως οι έξυπνες κάρτες (smart cards) και τα κινητά τηλέφωνα. Ένα από τα πιο θεμελιώδη προβλήματα στα κρυπτογραφικά συστήματα ελλειπτικών καμπυλών, είναι η γένεση ελλειπτικών καμπυλών, κατάλληλων να προσφέρουν την ασφάλεια που απαιτείται από τις κρυπτογραφικές εφαρμογές. Τέλος, η ρίψη μίας ηλεκτρονικής ψήφου μέσω του διαδικτύου πρέπει να συνοδεύεται από επαρκείς εγγυήσεις ασφάλειας ότι η ταυτότητα του ψηφοφόρου δε θα αποκαλυφθεί κατά τη διάρκεια της μεταφοράς και της επεξεργασίας της ψήφου, όπως επίσης και ότι το περιεχόμενό της δε θα μεταβληθεί, λόγω μη αποτελεσματικής λειτουργίας του συστήματος ή εξαιτίας εκλογικής λαθροχειρίας. / The word cryptography comes from the geek words “kryptos” (=hidden) and “grapho” (=write) and it is a scientific sector that deals with the study, the development and the use of techniques of coding and decoding in order to hide the content of a message. Cryptography is a part of the science of cryptology, which deals with the study of safe communication. Its main purpose is to provide tools and mechanisms to 2 or more members so as to communicate without interruptions from anyone else. The cryptographic systems, which are based upon elliptic curves, are a very essential part of public key cryptography and during the last years more and more scientists study them. The advantage of these systems compared to conventional cryptographic systems (e.g. RSA) is that they use less parameters and keys, offering the same safety levels. For this reason, the cryptographic elliptic curve systems are used in machines, such as smart cards and cell phones. One of the fundamental problems in such systems is the creation of elliptic curves which offer the safety that is required from the cryptographic applications. Finally, the cast of an electronic vote through the Internet must be accompanied by satisfying security guaranties that the voter's identity will not be revealed during the transfer and the process of his vote, as well as that the content of the vote will not be changed due to a non-effective functionality of the system or due to voting sleight.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εφαρμόζουμε τις αρχές της Θεωρίας Παιγνίων και πιο συγκεκριμένα τις έννοιες των Ισορροπιών Nash και των Παιγνίων Εξισορρόπησης Φορτίου, με σκοπό να αναλύσουμε την επίδραση που έχει στην απόδοση των δικτύων και των κατανεμημένων συστημάτων η εγωιστική και ανταγωνιστική συμπεριφορά των χρηστών τους. Πρώτα εξετάζουμε το παίγνιο της εξισορρόπησης φορτίου με τρεμάμενο χέρι σε ταυτόσημες μηχανές ως προς την ύπαρξη αγνών ισορροπιών Nash. Δείχνουμε πως υπάρχει πάντα μία αγνή ισορροπία Nash με αναγωγή από τα αποτελέσματα για τα παίγνια εξισορρόπησης φορτίου. Έπειτα, δίνουμε αλγόριθμο πολυωνυμικού χρόνου για τον υπολογισμό της ισορροπίας αυτής. Τέλος, εξετάζουμε το κόστος της Αναρχίας του παιγνίου. Το κόστος της Αναρχίας εκφράζει την απόκλιση της απόδοσης της χειρότερης Ισορροπίας Nash από την βέλτιστη απόδοση. Αποδεικνύουμε πως το κόστος της Αναρχίας του παιχνιδιού φράσσεται εκ των άνω από μία μικρή σταθερά. / In the present diploma thesis we will be using basic concepts of Game Theory, more specifically the concepts of Nash Equilibrium and Load Balancing Games, in order to analyse the effect of egoistic and competitive user's behaviour on the efficiency of networks and distributed systems. Firstly, we prove that the trembling hand load balancing game on identical machines always admits a pure Nash equilibrium. Secondly, we find an algorithm that computes this Nash equilibrium in polynomial time. Finally, we compare the social cost of pure equilibria with optimal solutions. This ratio is called pure price of Anarchy. We prove that the pure price of anarchy is bounded by a small constant factor.

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία μελετάμε το πρόβλημα εύρεσης ενός Nash σημείου ισορροπίας για παίγνια δύο παικτών. Παρουσιάζεται ο αλγόριθμος Lemke - Howson, η πολυπλοκότητα του αλγορίθμου καθώς και η κλάση πολυπλοκότητας PPAD, όπου και αποδεικνύεται ότι το πρόβλημα εύρεσης ενός Nash σημείου ισορροπίας είναι πλήρες για την κλάση αυτή. Αναλυτικότερα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη ιστορική αναδρομή της θεωρίας παιγνίων, παρουσιάζονται κάποιες βασικές έννοιες και προτείνονται κάποιες καταστάσεις ως λύσεις ενός παιγνίου, με κύρια αυτή του Nash σημείου ισορροπίας. Το δεύτερο κεφάλαιο ασχολείται με τα παίγνια δύο παικτών ή παίνγια διπίνακα. Αρχικά ορίζονται τα στοιχεία που συνιστούν το παίγνιο, δηλαδή οι παίκτες, οι στρατηγικές τους, η βέλτιστη απόκριση και το Νash σημείο ισορροπίας και παρουσιάζονται με τη βοήθεια ενός παραδείγματος. Στη συνέχεια, ορίζονται τα πολύεδρα και τα πολύτοπα βέλτιστης απόκρισης με βάση τους πίνακες κερδών των δύο παικτών, που αποτελούν και βάση του αλγορίθμου Lemke - Howson. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά ο αλγόριθμος Lemkle - Howson στη γεωμετρική και στην αριθμητική του μορφή και εφαρμόζεται για ένα συγκεκριμένο παίγνιο. Η γεωμετρική εφαρμογή γίνεται με τη βοήθεια των πολυτόπων βέλτιστης απόκρισης και η αριθμητική μέσω του ακέραιου pivoting, που είναι μια παραλλαγή της μεθόδου simplex. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάται μία κατηγορία παιγνίων όπου ο αλγόριθμος δεν είναι αποδοτικός. Για την κατασκευή των παιγνίων της κατηγορίας αυτής χρειάζεται πρώτα να δούμε τα κυκλικά πολύτοπα και να παρουσίασουμε κάποιες ιδιότητές τους. Στη συνέχεια αποδεικνύεται ότι ο αλγόριθμος απαιτεί εκθετικό χρόνο μέχρι να καταλήξει σε ένα Nash σημείο ισορροπίας του παιγνίου, σε σχέση με το μέγεθος του παιγνίου. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται μία αναγωγή του προβλήματος της εύρεσης ενός Nash σημείου ισορροπίας ενός παιγνίου δύο παικτών σε αυτό του πλήρους ταιριάσματος ενός γραφήματος, όπου και πάλι χρησιμοποιούμε ιδιότητες των πολυτόπων βέλτιστης απόκρισης καθώς και των δεικτοδοτημένων συμβολοσειρών Gale. Το έκτο και τελευταίο κεφάλαιο ασχολούμαστε με την κλάση πολυπλοκότητας PPAD. Αρχικά, ορίζουμε την κλάση και δίνουμε το πλήρες πρόβλημα οδηγό για την κλάση αυτη, το END OF LINE. Στη συνέχεια, δίνουμε μια διαισθητική αναγωγή του παραπάνω προβλήματος στο πρόβλημα SPERNER και έπειτα του SPERNER στο πρόβλημα BROUWER που πρόκειται για μία διακριτοποιημένη και απλόποιημένη εκδοχή της εύρεσης ενός σταθερού σημείου μίας συνάρτησης f. H τελευταία αναγωγή είναι αυτή του BROUWER στο 2NASH, δηλαδή την εύρεση ενός Nash σημείου ισορροπίας σε ένα παίγνιο δύο παικτών. Με αυτό τον τρόπο αποδεικνύεται ότι το 2NASH είναι PPAD πλήρες και δεν υπάρχει πολυωνυμικός αλγόριθμος για το πρόβλημα αυτό εκτός και αν P = PPAD. Στο τέλος της εργασίας υπάρχουν δύο παραρτήματα, όπου στο πρώτο παρουσιάζονται τα μονοπάτια που κατασκευάζει ο αλγόριθμος Lemke - Howson και κάποιες ιδιότητες αυτού και στο δεύτερο παράρτημα παρουσιάζεται ένα παράδειγμα κατασκευής ενός παιγνίου όπου ο αλγόριθμος δεν είναι αποδοτικός, παρατίθεται ο κώδικας σε MATLAB για την παραγωγή των παιγνίων της κλάσης αυτής και παρουσιάζονται τα μήκη των μονοπατιών που κατασκευάζει ο αλγόριθμος παίγνια της κλάσης. / In this thesis we study the problem of finding a Nash equilibrium for bimatrix games. We describe Lemke - Howson algorithm and its complexity. Also we study the PPAD complexity class and we give the reduction which shows that the problem of finding a Nash equilibrium (NASH) is PPAD complete even for bimatrix games. In section 1, we give a short history view of game theory and some essential notions about games, players and game solutions such as Nash equilibrium. In section 2, we define bimatrix games: each player's strategies, payoffs, mixed strategies, best response, Nash equilibria and we demonstrate all of them with an example. After that, we present best response polyhedra and best response polyhedra in which the Lemke - Howson algorithm is based. In section 3, we discribe in detail Lemke - Howson algorithm intuitively, by mones on best response polytopes, and arithmetically, by integer pivoting, which is a variant of simplex method. In section 4, is described a class of games where Lemke - Howson needs exponetial time to find a Nash equilibrium. For the construction of the games we use cyclic polytopes and the Gale evenness condition and their properties. We show in detail the Lemke - Howson paths and we compute their lengths for each dropped label. In section 5, we give a reduction from Perfect Matching to Nash equilibrium for a special case of games and we show that at these games a Nash equilibrium can be computed in polynomial time. In the final section we study the complexity class PPAD. First of all, we define formally the class and we give the first complete problem for this class, END OF LINE. After that, we reduce END OF LINE to SPERNER and SPERNER to BROUWER which is a simplified, discretized version of finding a fixed point for a continuous function f . Finally, we give in detail the reduction from BROUWER to 2NASH and we show that 2NASH is PPAD-complete which means that there is no polynomial time algorithm for 2NASH unless P = PPAD. At the end there are two appendices: At the first one we demonstrate the LH paths and at the second we give the source code in MATLAB for the construction of payoff tables for the LH worst case.

Υπάρχει μια ιδιαίτερη κατηγορία φυσικών συστημάτων, τα οποία καλούνται ολοκληρώσιμα. Η ολοκληρωσιμότητα ενός συστήματος συνεπάγεται άμεσα πως αυτό είναι ακριβώς επιλύσιμο, ενώ συνήθως το σύστημα παρουσιάζει μεγάλη συμμετρία. Η θεωρία των ο- λοκληρώσιμων συστημάτων, κλασικών και κβαντικών, παρέχει τα κατάλληλα εργαλεία για τη μελέτη των εν λόγω προτύπων με συστηματικό τρόπο. Στην παρούσα διατρι- βή μελετούμε τέτοιου είδους συστήματα, δίνοντας έμφαση στις αλγεβρικές δομές και τις συμμετρίες που βρίσκονται πίσω από αυτά. Στο πρώτο μέρος, περιγράφονται στοιχεία της θεωρίας των κλασικών ολοκληρώσιμων συστημάτων. Ο συστηματικός τρόπος περιγρα- φής τους επιτρέπει και την επέκταση αυτών, εισάγοντας για παράδειγμα μη τετριμμένες συνοριακές συνθήκες ή τοπικές ατέλειες, έτσι ώστε η ολοκληρωσιμότητα του συστήματος να διατηρείται. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η θεωρία της ολοκληρωσιμότητας σε κβαντικό επίπεδο και το πλαίσιο ακριβούς επίλυσης τέτοιων συστημάτων μέσω ισχυρών μεθόδων, όπως η τεχνική Bethe ansatz. Σημαντικό ρόλο στο πεδίο αυτό διαδραματίζει η ομάδα braid και τα υποσύνολά της, καθώς εξασφαλίζουν την παραγωγή συμμετρικών λύσεων των εξισώσεων της κβαντικής ολοκληρωσιμότητας, με συστηματικό τρόπο. Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφεται το πλαίσιο παραγωγής τέτοιων λύσεων, και συγκεκριμένα δημοσιευμένα αποτελέσματα. Τέλος, στο κεφάλαιο 3 περιγράφονται εμβαπτίσεις μεμβρα- νών σε σφαιρικές υποπολλαπλότητες, όπως αυτές υπεισέρχονται στη θεωρία των χορδών. Εκτός της κατασκευής των συγκεκριμένων εμβαπτίσεων, παρουσιάζεται και η σχέση τους με συστήματα της φυσικής της συμπυκνωμένης ύλης, χρησιμοποιώντας το ισχυρό πλαίσιο της αντιστοιχίας AdS/CFT. / There is a special category of physical systems, called integrable. The integrability of a system implies directly that this is exactly solvable, while there usually exists a large amount of symmetry. The theory of integrable systems, both classical and quantum, provides the appropriate tools for the study of these models in a systematic way. In this dissertation we study such systems, giving emphasis on the underlying algebraic structures and symmetries. In the first part, we describe elements of the theory of classic integrable systems. The systematic way of describing them leads to natural extensions, for example by introducing non-trivial boundary conditions or local defects, in a way that the integrability of the system is preserved. In the second chapter the theory of integrability at the quantum level is described, as well as the framework for exactly solving such systems through powerful methods, such as Bethe ansatz method. Important role in this framework is played by the braid group and its quotients, as they provide a systematic way of obtaining solutions of the equations of quantum integrability in a systematic manner. This chapter describes the framework for the construction of such solutions, and particular published results. Finally, chapter 3 describes brane embeddings in sphere submanifolds, which exist within string theory. Besides the construction of these embeddings, their relation with systems of physics of condensed matter is presented, using the powerful framework of the AdS/CFT correspondence.

Στις μέρες μας, τα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας περιλαμβάνουν μονάδες παραγωγής και φορτία που χρησιμοποιούν συσκευές με ηλεκτρονικά ισχύος σε ολοένα και αυξανόμενο βαθμό. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να εμφανίζονται στο δίκτυο μη ημιτονοειδείς κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων. Ως γνωστόν, υπό ημιτονοειδείς συνθήκες ο υπολογισμός της ενεργού ισχύος, της αέργου ισχύος και του συντελεστή ισχύος αρκούν για την κατανόηση της ροής ενέργειας ενός συστήματος. Παρ’όλα αυτά, σε μη ημιτονοειδείς συνθήκες οι κλασσικές έννοιες της ενεργού και αέργου ισχύος δεν είναι χρήσιμες. Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η ανάδειξη αυτού του προβλήματος καθώς και η θεμελίωση της θεωρίας στιγμιαίας ισχύος, η οποία αποτελεί βασική θεωρία ανάλυσης των σύγχρονων τριφασικών συστημάτων. / Nowadays, power systems include production units and loads using power electronic devices in an increasing rate. Thus,non sinusoidal voltages and currents appear in the network. In sunusoidal conditions the calculation of active power, reactive power and power factor are sufficient for understanding the energy flow of the system. Although, in non-sinusoidal conditions the classical theory is not sufficient to describe the energy flow in the system. The purpose of this thesis is to highlight this problem and present the instantaneous power theory, which is the basic theory of modern analysis of three phase systems.

Η ραγδαία ανάπτυξη που παρουσιάστηκε τα τελευταία χρόνια σε διάφορους τομείς της πληροφορικής με την αύξηση της ισχύος επεξεργασίας και της δυνατότητας αποθήκευσης ενός τεράστιου όγκου δεδομένων έδωσε νέα ώθηση στον τομέα διαχείρισης, αναζήτησης, σύνοψης και εξαγωγής της πληροφορίας από ένα βίντεο. Για την διαχείριση αυτής της πληροφορίας αναπτύχθηκαν τεχνικές περίληψης βίντεο. Η περίληψη ενός βίντεο υπό μορφή μιας στατικής ακολουθίας χαρακτηριστικών καρέ, μειώνει τον απαραίτητο όγκο της πληροφορίας που απαιτείται σε συστήματα αναζήτησης, ενώ διαμορφώνει την βάση για την αντιμετώπιση του σημασιολογικού περιεχομένου του σε εφαρμογές ανάκτησης. Το ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αναφέρεται σε τεχνικές αυτόματης περίληψης βίντεο με χρήση της θεωρίας γράφων, για την ανάπτυξη μη επιβλεπόμενων αλγόριθμων ομαδοποίησης. Κάθε καρέ της ακολουθίας του βίντεο δεν αντιμετωπίζεται ως ένα διακριτό στοιχείο, αλλά λαμβάνεται υπόψη ο βαθμός συσχέτισης μεταξύ τους. Με αυτόν τον τρόπο το πρόβλημα της ομαδοποίησης ανάγεται από μια τυπική διαδικασία αναγνώρισης ομάδων σε ένα σύστημα ανάλυσης της δομής που περιέχεται στο σύνολο των δεδομένων. Ακόμη παρουσιάζεται μια νέα τεχνική βελτίωσης του βαθμού ομοιότητας των καρέ, η οποία βασίζεται στο θεωρητικό φορμαλισμό τεχνικών ημί-επιβλεπόμενης εκμάθησης, με χρήση όμως αλγόριθμων δυναμικής συμπίεσης, για την αναπαράσταση του οπτικού περιεχομένου τους. Τα αναλυτικά πειραματικά αποτελέσματα που παρατίθενται, αποδεικνύουν την βελτίωση της απόδοσης των προτεινόμενων μεθόδων σε σχέση με γνωστές τεχνικές περίληψης. Τέλος, προτείνονται κάποιες μελλοντικές κατευθύνσεις έρευνας στο αντικείμενο που πραγματεύεται η παρούσα διατριβή, με άμεσες επεκτάσεις στο πεδίο ανάκτησης εικόνας και βίντεο. / The rapid development witnessed in the recent years enabling the storage and processing of a huge amount of data, in various fields of computer technology and image/video understanding, has given new impetus to the field of video manipulation, browsing, indexing, and retrieval. Video summarization, as a static sequence of key frames, reduces the amount of information required for video searching, while provides the basis for understanding the semantic content in video retrieval applications. The research subject of this doctoral thesis is the incorporation of graph theory and unsupervised clustering algorithms in Automatic Video Summarization applications of large video sequences. In this context, every frame from a video sequence is not processed as a discrete element, but the relations between the frames are considered. Thus, the clustering problem is transformed from a typical computation procedure, to the problem of data structure analysis. Detailed experimental results demonstrate the performance improvement provided by the proposed methods in comparison with well-known video summarization techniques from the literature. Finally, future research directions are proposed, directly applicable to the fields of image and video retrieval.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάμε εφαρμογές οι οποίες σχετίζονται με την μη-Αβελιανή Τ-δυϊκότητα και την αντιστοιχία AdS/CFT. Στο πρώτο μέρος, το οποίο αντιστοιχεί στο πρώτο κεφάλαιο της διατριβής, παρουσιάζουμε συνοπτικά τα απαραίτητα μαθηματικά εργαλεία που απαιτούνται για την καλύτερη κατανόηση των κεφαλαίων που ακολουθούν. Στο δεύτερο μέρος, το οποίο αποτελείται από τα κεφάλαια 2,3 και 4, ασχολούμαστε με την έννοια της μη-Αβελιανής Τ-δυϊκότητας. Ποιο συγκεκριμένα, στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τους κανόνες Buscher της Αβελιανής Τ-δυϊκότητα καθώς και την γενίκευση τους στην μη-Αβελιανή περίπτωση. Επίσης στο κεφάλαιο αυτό δείχνουμε τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να εφαρμόσουμε τους κανόνες της μη-Αβελιανής Τ-δυϊκότητας σε υπόβαθρα υπερβαρύτητας τύπου II τα οποία περιλαμβάνουν πεδία Ramond-Ramond. Η διαδικασία αυτή μπορεί να θεωρηθεί σαν μια τεχνική κατασκευής νέων λύσεων υπερβαρύτητας. Στο τρίτο κεφάλαιο θεωρούμε μια γενική κατηγορία υποβάθρων υπερβαρύτητας με ισομετρία SO(4) στα οποία εφαρμόζουμε τον μετασχηματισμό της μη-Αβελιανής Τ-δυϊκότητας ως προς την υποομάδα SU(2) της ομάδας ισομετρίας. Πραγματοποιώντας διαστατική ελάττωση στην αρχική και την δυϊκή θεωρία καταλήγουμε στην ίδια επταδιάστατη θεωρία. Ως αποτέλεσμα, οποιαδήποτε λύση αυτής της επταδιάστατης θεωρίας μπορεί να ανυψωθεί ταυτόχρονα στο αρχικό και στο δυϊκό υπόβαθρο. Η παρατήρηση αυτή μας παρέχει μια αντιστρεπτή απεικόνιση μεταξύ δυο λύσεων υπερβαρύτητας τύπου II οι οποίες συνδέονται με έναν μετασχηματισμό μη-Αβελιανής Τ-δυϊκότητας. Επίσης, για την συγκεκριμένη περίπτωση υποβάθρων αποδεικνύουμε ότι το δυϊκό υπόβαθρο διατηρεί τη μισή υπερσυμμετρία σε σχέση με το αρχικό. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάμε τη δράση της μη-Αβελιανής Τ-δυϊκότητας σε μια σειρά από υπόβαθρα με υπερσυμμετρία N=1 των οποίων οι δυϊκές θεωρίες πεδίου είναι γνωστές. Σκοπός του κεφαλαίου αυτού είναι η μελέτη της μη-Αβελιανής Τ-δυϊκότητας στα πλαίσια της αντιστοιχίας AdS/CFT. Αυτό το επιτυγχάνουμε μελετώντας διάφορες ποσότητες των θεωριών πεδίου που αντιστοιχούν στο αρχικό και στο δυϊκό υπόβαθρο. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο κάνουμε χρήση τεχνικών ολογραφίας προκειμένου να μελετήσουμε το φαινόμενο της εισαγωγής φερμιονικών προσμίξεων σε τρισδιάστατες θεωρίες ύλης τύπου Chern-Simons, οι οποίες περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό γεύσεων. / In this thesis, we study applications which are related to the non-Abelian T-duality and the AdS/CFT correspondence. In the first part, which corresponds to the first chapter of the present thesis, we briefly present the basic mathematical tools required for the better understanding of the material included in the next chapters. In the second part, which consists of the chapters 2,3 and 4, we deal with the concept of non-Abelian T-duality. More concretely, in the second chapter we present the Buscher rules of the Abelian T-duality and we generalize them to the non-Abelian case. We also show how to implement the rules of non-Abelian T-duality in backgrounds of type II supergravity with non-vanishing Ramond-Ramond fields. This proccess can be seen as a generating technique of new supergravity backgrounds. In the third chapter we consider a general class of supergravity backgrounds with SO(4) isometry and we perform the non-Abelian T-duality transforation with respect to the SU(2) subgroup of SO(4). After a consistent truncation to seven dimensions of both the original and the dual background we reproduce the same seven dimensional theory. As a result, any solution of this seven dimensional theory can be uplifted simultaneously to both the original and the dual background. This provides an invertible map between two solutions of type II supergravity which are related with a non-Abelian T-duality transformation. Also, in the case of supergravity backgrounds considered here, we show that the dual background preserves the half supersymmetry with respect to the original one. In chapter 4, we study the action of non-Abelian T-duality on a series of N=1 supersymmetric backgrounds whose field theory duals are well understood. The aim of this chapter is to study the transformation of non-Abelian T-duality within the framework of the AdS/CFT correspondence. This is done by considering several observables of the field theories that correspond to both the original and the dual backgrounds. Finally, in chapter 5 we use holographic techniques in order to study the effect of the addition of fermionic impurities to the three dimensional Chern-Simons matter theories with a large number of flavors.