Επιδίωξη της εργασίας είναι να ανακαλύψουμε κατά πόσο τα αναδυόμενα δίκτυα FWA τεχνολογίας που βασίζονται σε πρότυπα (standards-based) αυξάνουν τις ευκαιρίες ή αντίθετα τις απειλές στην ευρυζωνική επιχειρηματικότητα των παρόχων. Στην εργασία, τίθενται υπό σύγκριση οι δομές κόστους (cost structures) των δικτύων τεχνολογίας FWA και των δικτύων DSL τεχνολογίας. Επίσης, αναγνωρίζονται οι συνθήκες της αγοράς (market conditions) υπό τις οποίες η τεχνολογία FWA θα μπορούσε να γίνει μια πιο οικονομική και οικονομικά αποδοτική (cost-effective) επιλογή. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μία γενική επισκόπηση των ευρυζωνικών δικτύων και υπηρεσιών, τίθενται υπό συζήτηση τα δίκτυα πρόσβασης και τονίζεται ο ρόλος του ρυθμιστή (regulator) και ο διαχωρισμός ανάμεσα στις επιχειρήσεις εκμετάλλευσης δικτύου και σε αυτές της εκμετάλλευσης της υπηρεσίας. Στο Κεφάλαιο 3, διατυπώνονται οι αρχιτεκτονικές των δικτύων της FWA τεχνολογίας, καθώς επίσης θέματα σχετικά με την τεχνολογία ραδιοεπικοινωνιών. Στο Κεφάλαιο 4, γίνεται εισαγωγή στις γενικές αρχές και μεθόδους για τη διαστασιοποίηση και το σχεδιασμό του δικτύου τεχνολογίας FWA. Επιπλέον, γίνεται εισαγωγή σε κατάλληλα μοντέλα που είναι απαραίττητα προκειμένου να προβλέψουμε με αξιοπιστία τον απαιτούμενο αριθμό των μερών εξοπλισμού δικτύωσης της FWA τεχνολογίας για συγκεκριμένες περιοχές εξυπηρέτησης. Στο Κεφάλαιο 5, γίνεται εισαγωγή σε μεθόδους και μοντέλα για οικονομικές αναλύσεις των ευρυζωνικών δικτύων πρόσβασης. Τελικά, στο Κεφάλαιο 6, γίνεται εφαρμογή των πληροφοριών και των μεθόδων των προηγούμενων κεφαλαίων για να ανακαλύψουμε την οικονομική δυνατότητα επίτευξης (economic feasibility) της ανάπτυξης του δικτύου FWA τεχνολογίας σε διαφορετικά είδη περιβαλλόντων. Οι αναλύσεις εκτελούνται για τρία διαφορετικά περιβαλλοντικά σενάρια, τόσο για την FWA τεχνολογία όσο και για τα ADSL δίκτυα. Στο Κεφάλαιο 7, δίνονται τα συμπεράσματα, οι συστάσεις, και οι εισηγήσεις για περαιτέρω μελέτη. / -

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι να εμβαθύνουμε στη λειτουργία φωτοβολταϊκού πλαισίου μονοκρυσταλλικού πυριτίου και μέσα από τα αριθμητικά δεδομένα των μετρήσεων και των υπολογισμών, να αποφανθούμε πώς η λειτουργία σε πραγματικές συνθήκες μπορεί να επηρεάσει την παραγόμενη ισχύ του. Στα πλαίσια αυτά, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ρεύματος και τάσης, στο χώρο του τμήματος των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, με φωτοβολταϊκό πλαίσιο μονοκρυσταλλικού πυριτίου ισχύος αιχμής 80 W. Οι μετρήσεις γίνονταν μια φορά την εβδομάδα κατά τη διάρκεια ενός έτους περίπου (2008-2009) και στόχος ήταν να διεξαχθούν μετρήσεις υπό διάφορες συνθήκες ακτινοβολίας και θερμοκρασίας και για αρκετές γωνίες κλίσης ώστε να αποκτήσουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα της ενεργειακής του συμπεριφοράς. Στη διάρκεια των μετρήσεων αλλάζαμε την τιμή ενός μεταβλητού φορτίου, για να πάρουμε τη χαρακτηριστική ρεύματος τάσης του συγκεκριμένου πλαισίου και επιπλέον σημειώναμε την ακτινοβολία, τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, του κυττάρου και της πίσω όψης του, καθώς και της κλίσης τοποθέτησης. Ακόμα ελέγχαμε πώς επηρεάζει τη χαρακτηριστική καμπύλη I-V, και κατά συνέπεια την απόδοση, τυχόν φυσική σκίαση από παρακείμενο αντικείμενο. Ο προσανατολισμός των πλαισίων ήταν πάντα προς το Νότο, ώστε να έχουμε περισσότερες ώρες ηλιοφάνειας, μίας και η Ελλάδα είναι χώρα του βόρειου ημισφαιρίου. Κατά την επεξεργασία των μετρήσεων καταλήξαμε στην βέλτιστη κλίση τοποθέτησης του πλαισίου ανά εποχή και είδαμε πως η ακτινοβολία επιδρά θετικά στην απόδοση του σε αντίθεση με τη θερμοκρασία του κυττάρου που τη μειώνει όταν αυτή αυξάνεται. Τέλος, έγινε μια σύγκριση των τιμών που δίνει ο κατασκευαστής σε εργαστηριακό περιβάλλον με τις τιμές των μετρήσεων για να διαπιστώσουμε τις απώλειες που έχουμε όταν το μονοκρυσταλλικό πλαίσιο λειτουργεί σε πραγματικές συνθήκες. / The aim of this diploma thesis is to take a better look at the operation of a monocrystalline silicon photovoltaic module and through the numerical data of measurements and the calculations, to come to a conclusion about how the operation in real conditions can influence his produced power. Measurements of current and tendency have been made in the area of the department of Electrical and Computer Engineering using a monocrystalline silicon photovoltaic module of peak power 80 W. The measurements took place once a week for about a year (2008-2009) and our goal was to obtain measurements under various conditions of radiation and temperature and for some angles of bent so that we acquire a completed picture of its energy behavior. During the measurements we changed a variable load, in order to form the characteristic curve of current and tendency of the module and we also noted down the radiation, the environmental, the cell and the back side temperature of the module, as well as the bent of placement. Moreover, we checked how a possible natural shading from an adjacent object influences the characteristic I-V curve, and as a result the efficiency of the module. The orientation of the module was always South, in order to gain more hours of sunlight, since Greece is a country of the northern hemisphere. While processing the measurements, we found the optimal bent of placement per season for the module and we saw that the radiation affects positively its efficiency contrary to the cell temperature that decreases the efficiency when increased. Finally, we compare the electrical specifications in laboratorial environment that the constructor gives, with the measurements in order to realise the losses that we have when the monocrystalline module functions in real conditions.

Μελετήθηκε ο μεταβολισμός της γλυκερόλης στη ζύμη Yarrowia lipolytica ACA–DC 50109 με έμφαση στη μετατροπή της σε λιπίδια και κιτρικό οξύ, μεταβολικά προϊόντα που παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη βιοτεχνολογία. Σε καλλιέργειες που πραγματοποιήθηκαν σε βιοαντιδραστήρα διαλείποντος έργου, επί πολλαπλώς περιοριστικού μέσου, διαπιστώθηκε η ύπαρξη τριών διακριτών φάσεων αύξησης που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά: η φάση βιοσύνθεσης κυτταρικής μάζας (κατά την οποία συντέθηκαν 4–4,5 g/l βιομάζας), η ελαιογόνος φάση (κατά την οποία πραγματοποιήθηκε συσσώρευση λιπιδίων 20–22% wt/wt επί ξηρής βιομάζας, 90% wt/wt των οποίων ήταν ουδέτερα) και η φάση παραγωγής κιτρικού οξέος (κατά την οποία εκκρίθηκαν στο περιβάλλον της αύξησης 14–30 g/l κιτρικού οξέος). Κατά τη διάρκεια των ανωτέρω φάσεων η ζύμη διήλθε από διάφορα μορφολογικά στάδια: μικρού μήκους αληθή μυκήλια και ψευδομυκήλια που κυριάρχησαν των κυττάρων ζύμης κατά τη φάση βιοσύνθεσης κυτταρικής μάζας, ευμεγέθη κύτταρα κατά τη φάση της ελαιογένεσης και μικρού μεγέθους κύτταρα ζύμης κατά τη φάση παραγωγής κιτρικού οξέος. Η γλυκερόλη διαπερνά την κυτταροπλασματική μεμβράνη με διευκολυνόμενη διάχυση και καταβολίζεται μέσω των αντιδράσεων της κινάσης της γλυκερόλης – GK και της NAD+ εξαρτώμενης αφυδρογονάσης της 3–P–γλυκερόλης. Την υψηλή ενεργότητα της NAD+ εξαρτώμενης ισοκιτρικής αφυδρογονάσης (NAD+–ICDH) κατά τη διάρκεια της φάσης βιοσύνθεσης κυτταρικής μάζας διαδέχθηκε σημαντική πτώση της ενεργότητάς της, επάγοντας τη λιπογένεση. Απρόσμενη αποδόμηση των αποθεματικών (ουδέτερων) λιπιδίων και σημαντική βιοσύνθεση γλυκολιπιδίων, σφιγγολιπιδίων και φωσφολιπιδίων – Ρ παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της φάσης παραγωγής κιτρικού οξέος, φάση κατά την οποία η ενεργότητα της GK είχε μειωθεί σημαντικά ενώ η ενεργότητα της NAD+–ICDH είχε σχεδόν μηδενιστεί. Το ελαϊκό οξύ ήταν το κυριότερο λιπαρό οξύ ενώ η φωσφατιδυλχολίνη – PC το κύριο Ρ. Σε συνεχές σύστημα καλλιέργειας επί θρεπτικού υλικού περιοριστικού σε άζωτο, βιοσυντέθηκαν περιορισμένες μόνο ποσότητες λιπιδίων (~10% wt/wt, επί της ξηρής βιομάζας), γεγονός που μπορεί αποδοθεί στο ότι δεν υπήρχε μια περιοχή του ειδικού ρυθμού αραίωσης (D, h–1) στην οποία τα ένζυμα – κλειδιά που εμπλέκονται στη λιπογένεση (όπως η ΑΤΡ:κιτρική λυάση – ATP:CL και το μηλικό ένζυμο – ME) να παρουσιάζουν συγχρόνως υψηλές ενεργότητες, ενώ η ενεργότητα της NAD+–ICDH μειώθηκε, όχι όμως σημαντικά, στους χαμηλούς D. Η ενεργότητα της ATP:CL χαρακτηρίστηκε από υψηλές τιμές (60–300 Units/mg DW) σε D 0,033 h–1 ενώ οι μέγιστες τιμές ενεργότητας του ME (650 Units/mg DW) εμφανίστηκαν σε D=0,104 h–1. Τα λιπίδια της ζύμης ήταν περισσότερο ακόρεστα σε ενδιάμεσες τιμές D. Σε όλους τους D η φωσφατιδυλαιθανολαμίνη – PE, η φωσφατιδυλινοσιτόλη – PI και η PC αντιπροσωπεύουν τις κυριότερες κλάσεις των Ρ. Όσον αφορά τη μορφολογία της ζύμης, βρέθηκε ότι σε D<0,055 h–1 επικρατούσαν αληθή μυκήλια και ψευδομυκήλια ενώ σε D 0,055 h–1 παρατηρήθηκαν μόνο κύτταρα ζύμης. Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν επί θρεπτικού υλικού περιοριστικού σε άζωτο, σε D=0,026 h–1, σε διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου – DO παρατηρήθηκε αυξημένο ποσοστό του κλάσματος των Ρ επί των ολικών λιπιδίων στις ακραίες σε τιμές DO ( 70% και 7%). Ανεξάρτητα των τιμών DO η PC ήταν η κλάση με το μεγαλύτερο ποσοστό, ακολουθούμενη από την PI και PE. Ειδικότερα το ποσοστό της ΡΕ παρουσιάστηκε ιδιαίτερα αυξημένο σε ενδιάμεσες τιμές DO (20% και 30%). Σε DΟ 50% επικρατούσαν αληθή μυκήλια και ψευδομυκήλια ενώ σε DΟ 50% εμφανίστηκαν στην καλλιέργεια περισσότερα κύτταρα ζύμης. Σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε D=0,026 h–1 βρέθηκε ότι ο περιορισμός της αύξησης από ιχνοστοιχεία όπως το μαγνήσιο και το ασβέστιο τα οποία εμπλέκονται σε πολλαπλές κυτταρικές λειτουργίες, είχαν δυσμενή επίδραση στη φυσιολογία της ζύμης, ωστόσο η σύσταση των λιπιδίων σε λιπαρά οξέα δεν επηρεάστηκε από τη φύση του περιοριστικού για την αύξηση παράγοντα. Η παρούσα διδακτορική διατριβή φιλοδοξεί να συμβάλει στη μελέτη της φυσιολογίας των ελαιογόνων μικροοργανισμών και στη χρήση της γλυκερόλης ως υποστρώματος σε μελλοντικές βιοτεχνολογικές εφαρμογές. / In this thesis the metabolism of glycerol in Yarrowia lipolytica ACA–DC 50109, with emphasis on glycerol conversion into value–added biotechnological products, such as single cell oils and citric acid, was studied. The growth of Y. lipolytica was studied in bioreactor batch cultures in multiple limited medium and three distinct phases were identified during growth cycle. In each phase, yeast cells were characterized by specific morphological and biochemical features: biomass formation phase (in which 4–4.5 g/l of biomass were synthesized), lipogenic phase (in which 20–22% lipids wt/wt in dry weight were accumulated in biomass, containing 90% wt/wt neutral lipids) and citric acid production phase (in which 14–30 g/l of citric acid were secreted in the growth environment). Distinct cellular forms of Y. lipolytica were developed during the above phases: in biomass formation phase short true mycelia and pseudo–mycelia were predominant while a few yeast–like cells were observed, in lipogenic phase large obese cells were predominant and in citric acid production phase cells size was diminished. Glycerol passes into the microbial cell by facilitated diffusion. Y. lipolytica successfully converts glycerol via phosphorylation pathway, in which glycerol kinase (GK) and glycerol–3–P–dehydrogenase are implicated. Though high activity of NAD+ dependent isocitric dehydrogenase (NAD+–ICDH) was detected during biomass formation phase, this activity was significantly decreased afterwards inducing lipogenesis. Surprisingly, storage (neutral) lipid turnover and synthesis of glycolipids, sphingolipids and phospholipids – Ρ simultaneously occurred with citric acid production, and happened when GK activity was considerably reduced and NAD+–ICDH activity was minimised. Oleic acid was the major fatty acid in all lipid fractions and phosphatidylcholine – PC was the main Ρ. In continuous culture in nitrogen limited medium Y. lipolytica accumulated low quantities of lipids (~10% w/w, in dry weight), maybe due to the fact that there was not a region of specific dilution rate (D, h–1) in which the key–enzymes that are implicated in lipogenesis (i.e. ΑΤΡ:citrate lyase – ATP:CL and malic enzyme – ME) presented simultaneously high activity while NAD+–ICDH activity was insignificantly decreased in low D. ATP:CL presented high activity (60–300 Units/mg DW) in D 0,033 h–1 while ME presented maximum activity (650 Units/mg DW) in D=0,104 h–1. Lipids were more unsaturated in intermediate D values while phosphatidylethanolamine – PE, phosphatidylinositol – PI and PC are the main Ρ classes. As far as the morphology is concerned, in D<0,055 h–1 short true mycelia and pseudo–mycelia were predominant in culture medium while in D 0,055 h–1 only yeast cells were observed. In experiments performed in nitrogen limited medium in D=0,026 h–1 in different dissolved oxygen – DO concentrations, it was found that in extreme DO values ( 70% and 7%) the percentage of P was increased. Independently the DO concentration PC was the main class followed by PI and PE. The morphology of Y. lipolytica was influenced by the different concentration of DO and it was observed that in DΟ 50% short true mycelia and pseudo–mycelia were predominant in culture medium while in DΟ 50% more yeast cells were appeared. In experiments performed in D=0,026 h–1, it was found that the absence of micronutrients from the growth medium, i.e. magnesium and calcium that are implicated in multiple cellular functions, had severe effects in yeast physiology, while the fatty acid composition of cellular lipids was not affected by the nature of the growth limiting factor. The present thesis aspires to contribute in the study of oleaginous microorganisms’ physiology and in use of glycerol as substrate in future biotechnological applications.

Στην εργασία, αυτή, εξετάζονται οι μέθοδοι συμπίεσης του συνόλου δοκιμής με τη χρήση πινάκων που έχουν ήδη προταθεί και προτείνεται μία νέα μέθοδος συμπίεσης δεδομένων δοκιμής για πυρήνες που ο έλεγχος ορθής λειτουργίας υλοποιείται μέσω μονοπατιών ολίσθησης. Η νέα μέθοδος επαναχρησιμοποιεί μπλοκ του πίνακα για τη σύνθεση διανυσμάτων δοκιμής. Δύο νέοι αλγόριθμοι παρουσιάζονται για επιλεκτική και πλήρη καταχώρηση τμημάτων του συνόλου δοκιμής σε πίνακα. Η προτεινόμενη μέθοδος συγκρίνεται με τις υπάρχουσες μεθόδους ως προς το ποσοστό συμπίεσης αλλά και ως προς το κόστος υλοποίησης. Για την αξιολόγηση της μεθόδου λαμβάνονται υπόψη σύνολα δοκιμής που έχουν παραχθεί για την ανίχνευση απλών σφαλμάτων μόνιμης τιμής, απλών σφαλμάτων μόνιμης τιμής με πολλαπλότητα ανίχνευσης Ν (Ν-detect) και σφαλμάτων καθυστέρησης μετάβασης. / In this work we refer to dictionary based test data compression methods. At first the already known dictionary based test data compression methods are comparably presented. Then we propose a new method and we show that the test data compression achieved by a dictionary based method can be improved significantly by suitably reusing parts of the dictionary entries. To this end two new algorithms are proposed, suitable for partial and complete dictionary coding respectively. For the evaluation of the proposed method, test sets have been generated and used based on the stuck-at fault model for single and N detection of each fault as well as on the transition fault model.

End Stage Renal Disease (ESRD) is the irreversible loss of kidney function, which can be due to various causes. Its treatment is one of the most costly chronic disease treatments. There are now approximately one million people worldwide living with ESRD and this number is predicted to increase in the future. The main reasons for the increasing incidence of ESRD worldwide are population ageing, the rapid increase of diabetes mellitus reaching epidemic proportions, and changes in age limits for treatment initiation. In Greece, during the period 2005-2009, 74% of the ESRD patients were on hemodialysis (HD), 7% on peritoneal dialysis (PD) and 19% were living with a functioning graft. The latter percentage brings Greece in the 26th place out of 36 countries in prevalence of functioning grafts worldwide. Cost-effectiveness analyses of these treatments have shown that RTx is overall the least expensive, followed by PD, while centre HD is the most expensive. Moreover, these treatments are also listed in the exact same order concerning the quality of life they provide to patients. The main reasons for the low RTx rate in Greece are the lack of organ donation, largely due to inadequate information, the inefficient organ distribution system, a high number of private HD centers not interested in RTx, as well as social factors. The objective of the present work was to implement a model for the projection of the ESRD patients’ number by 2020 in Greece and investigate the impact of different scenarios of an increase in RTx. In addition, a cost-effectiveness analysis of the increase in RTx was performed. The projection was performed based on a Markov chain model. The Markov models are distinguished by their simplicity and their ability to accurately represent many clinical problems. A deterministic Markov chain model was implemented in order to predict the future number of prevalent ESRD patients in Greece. Monte Carlo techniques were applied in order to add robustness to the model. Thus two models of prediction were implemented, a Markov chain and a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) model. Age-specific data (<45, 45-65, >65 age groups) on incident and prevalent ESRD patients’ number for Greece, available from the European Renal Association – European Dialysis and Transplant Association reports for the period 1998-2009, were used for the implementation. The basic component of the Markov chain is the transition matrix defining the probability for the patient to move between the four states, i.e. HD, PD, RTx and death. An iterative error minimization technique was used in defining the transition probabilities of the Markov chain, based on the data from 1998 to 2006. Both Markov chain and MCMC models were successfully validated based on data for the period from 2007 to 2009. In each model the ESRD incident patients’ number in Greece was predicted in a different way. For the Markov chain model three incidence rate scenarios were applied: low, medium and high. Additionally, two different approaches were proposed for the increase in RTx, one for each model. In the Markov chain model, two scenarios of RTx increase were applied on the number of prevalent patients. The first one was based on the assumption that the average number of transplants performed in Greece during the period 2005-2009 will double by 2020. The second one assumed that Greece will reach by 2020 the transplantation rate of Norway in 2009, the highest transplantation rate reported during that year worldwide. In the MCMC model, the increase of RTx was accomplished by increasing annually by 1% the number of incident patients receiving RTx and reducing accordingly the number of patients performing HD. The Markov chain model projected an increase in the number of prevalent patients’ in Greece by 19.3%, 24.4% and 42.2% in 2020 compared to 2009, depending on the incidence scenario applied. Similarly, the MCMC model projected a 25.0% prevalence increase. In the Markov chain model, the results of the increase in RTx indicated that in 2020 there will be a 64.6% (first scenario) or a 107.2% (second scenario) increase in the number of RTx patients compared to 2009, resulting in total saving of €50.2 and €112.37 million, respectively, for the period 2010-2020. Finally, the increase in RTx accomplished in the MCMC model indicated a 57.9% increase of patients living with a transplanted kidney, resulting in total saving of €68.2 million. The results of both models suggest that performing more kidney transplantations instead of HD would reduce the treatment costs for the country’s healthcare system, while at the same time it would improve the quality of life for a significant number of ESRD patients. / Η Τελικού Σταδίου Χρόνια Νεφρική Ανεπάρκεια (ΤΣΧΝΑ) είναι η μη αναστρέψιμη απώλεια της νεφρικής λειτουργίας, η οποία μπορεί να οφείλεται σε διάφορα αίτια. Η θεραπεία της είναι μία από τις πιο δαπανηρές όσον αφορά τις χρόνιες παθήσεις. Σήμερα, υπολογίζεται ότι περίπου ένα εκατομμύριο άνθρωποι παγκοσμίως ζουν με ΤΣΧΝΑ, ενώ ο αριθμός τους προβλέπεται να αυξηθεί στο μέλλον. Οι κύριοι παράγοντες αύξησης της επίπτωσης (δηλαδή του αριθμού των νεοεντασσόμενων ασθενών) της ΤΣΧΝΑ παγκοσμίως είναι η αύξηση της μέσης ηλικίας του πληθυσμού, η αλματώδης αύξηση του σακχαρώδους διαβήτη που λαμβάνει επιδημικές διαστάσεις, καθώς και οι αλλαγές στα ηλικιακά όρια για έναρξη θεραπείας. Στην Ελλάδα, κατά την περίοδο 2005-2009 το 74% ασθενών με ΤΣΧΝΑ έκανε αιμοκάθαρση, το 7% έκανε περιτοναϊκή κάθαρση και το 19% ζούσε με νεφρικό μόσχευμα. Το τελευταίο ποσοστό κατατάσσει την Ελλάδα στην 26η θέση ανάμεσα σε 36 χώρες παγκοσμίως όσον αφορά τον αριθμό των ασθενών που ζουν με μεταμοσχευμένο νεφρό. Η ανάλυση κόστους-αποτελεσματικότητας δείχνει πως η λιγότερο δαπανηρή θεραπεία της ΤΣΧΝΑ είναι η μεταμόσχευση, ακολουθούμενη από την περιτοναϊκή κάθαρση, ενώ η αιμοκάθαρση αναδεικνύεται ως η πιο δαπανηρή. Οι θεραπείες κατατάσσονται με την ίδια ακριβώς σειρά όσον αφορά και την ποιότητα ζωής που παρέχουν στους ασθενείς. Οι βασικές αιτίες για το χαμηλό ποσοστό μεταμοσχεύσεων στην Ελλάδα είναι η έλλειψη δωριζόμενων οργάνων, που οφείλεται κατά πολύ στην ελλιπή πληροφόρηση, η ανεπάρκεια του συστήματος διανομής οργάνων, ο υψηλός αριθμός ιδιωτικών κέντρων αιμοκάθαρσης, τα οποία δεν ενδιαφέρονται για μεταμοσχεύσεις, καθώς και κοινωνικοί παράγοντες. Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η υλοποίηση ενός μοντέλου για την πρόβλεψη του αριθμού των ασθενών με ΤΣΧΝΑ στην Ελλάδα το 2020, καθώς επίσης και η διερεύνηση της επίδρασης διαφόρων σεναρίων αύξησης των μεταμοσχεύσεων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε ανάλυση κόστους-αποτελεσματικότητας της αύξησης των μεταμοσχεύσεων. Η πρόβλεψη έγινε με βάση ένα μοντέλο Μαρκόφ. Τα μοντέλα Μαρκόφ διακρίνονται για την απλότητα αλλά και την ικανότητά τους να αναπαριστούν με ακρίβεια πολλά κλινικά προβλήματα. Για την παρούσα εργασία, υλοποιήθηκε ένα ντετερμινιστικό μοντέλο Μαρκόφ για την πρόβλεψη του μελλοντικού αριθμού των ασθενών με ΤΣΧΝΑ σε Θεραπεία Υποκατάστασης της Νεφρικής Λειτουργίας (ΘΥΝΛ) στην Ελλάδα. Επίσης, εφαρμόστηκαν τεχνικές Μόντε Κάρλο για μεγαλύτερη ευρωστία του μοντέλου. Ως εκ τούτου, υλοποιήθηκαν δύο διαφορετικά μοντέλα πρόβλεψης, ένα μοντέλο Μαρκόφ και ένα μοντέλο Μαρκόφ Μόντε Κάρλο. Για την υλοποίηση χρησιμοποιήθηκαν ηλικιακά δεδομένα (<45, 45-65, >65) του Ευρωπαϊκού Αρχείου Καταγραφής Νεφροπαθών (ERA-EDTA registry) που αφορούσαν νεοεντασσόμενους ασθενείς αλλά και ασθενείς που βρίσκονταν σε ΘΥΝΛ στην Ελλάδα την περίοδο 1998-2009. Ο σχεδιασμός μιας αλυσίδας Μαρκόφ βασίζεται στον πίνακα μετάβασης για υπολογισμό της πιθανότητας μετακίνησης του ασθενούς ανάμεσα στην Αιμοκάθαρση, την περιτοναϊκή κάθαρση, τη μεταμόσχευση και τον θάνατο. Για να υπολογιστούν οι πιθανότητες μετάβασης στην αλυσίδα Μαρκόφ, έγινε χρήση μιας επαναληπτικής τεχνικής μείωσης του σφάλματος με βάση τα ηλικιακά δεδομένα της περιόδου 1998-2006. Και τα δύο μοντέλα επαληθεύτηκαν επιτυχώς με βάση τα δεδομένα της περιόδου 2007-2009. Η πρόβλεψη του μελλοντικού αριθμού νεοεντασσόμενων ασθενών με ΤΣΧΝΑ στην Ελλάδα έγινε με διαφορετικό τρόπο σε κάθε μοντέλο. Στο μοντέλο Μαρκόφ, εφαρμόστηκαν τρία διαφορετικά σενάρια πρόβλεψης του ποσοστού επίπτωσης: χαμηλό, μεσαίο και υψηλό. Επιπλέον, σε κάθε μοντέλο ακολουθήθηκε διαφορετική προσέγγιση όσον αφορά την αύξηση του αριθμού των μεταμοσχεύσεων. Στο μοντέλο Μαρκόφ, εφαρμόστηκαν δύο σενάρια αύξησης των μεταμοσχεύσεων σε σχέση με τον αριθμό των ασθενών σε ΘΥΝΛ. Το πρώτο σενάριο βασίστηκε στην υπόθεση ότι ο μέσος αριθμός μεταμοσχεύσεων που έγιναν στην Ελλάδα κατά την περίοδο 2005-2009 θα διπλασιαστεί ως το 2020. Στο δεύτερο σενάριο θεωρήθηκε ότι η Ελλάδα θα φτάσει ως το 2020 το ποσοστό μεταμοσχεύσεων της Νορβηγίας το 2009, που ήταν το μεγαλύτερο παγκοσμίως για εκείνο το έτος. Στο μοντέλο Μαρκόφ Μόντε Κάρλο, η αύξηση του αριθμού των μεταμοσχεύσεων επιτεύχθηκε με ετήσια αύξηση κατά 1% του αριθμού των νεοεντασσόμενων ασθενών που θα έκαναν μεταμόσχευση, με αντίστοιχη μείωση του αριθμού των αιμοκαθαιρόμενων. Το μοντέλο Μαρκόφ προέβλεψε αύξηση του αριθμού των ασθενών σε ΘΥΝΛ στην Ελλάδα κατά 19.3%, 24.4% και 42.2% το 2020 σε σχέση με το 2009, ανάλογα με το εφαρμοζόμενο σενάριο επίπτωσης. Το μοντέλο Μαρκόφ Μόντε Κάρλο προέβλεψε αντίστοιχη αύξηση της τάξης του 25%. Στο μοντέλο Μαρκόφ, τα αποτελέσματα της αύξησης των μεταμοσχεύσεων έδειξαν ότι το 2020 θα υπάρξει αύξηση κατά 64.4% (πρώτο σενάριο) ή κατά 107.2% (δεύτερο σενάριο) του αριθμού των μεταμοσχευμένων ασθενών συγκριτικά με το 2009, με συνολική εξοικονόμηση 50.2 και 112.37 εκατομμύρια ευρώ αντίστοιχα, για την περίοδο 2010-2020. Τέλος, η αύξηση του αριθμού των μεταμοσχεύσεων στο μοντέλο Μαρκόφ Μόντε Κάρλο έδειξε αύξηση κατά 57.9% του αριθμού των ασθενών που ζουν με μεταμοσχευμένο νεφρό, με συνολική εξοικονόμηση 68.2 εκατομμύρια ευρώ. Τα αποτελέσματα και στα δύο μοντέλα καταδεικνύουν ότι η αύξηση του αριθμού των μεταμοσχεύσεων έναντι της αιμοκάθαρσης θα μείωνε το κόστος θεραπείας για το Σύστημα Υγείας της χώρας, ενώ ταυτοχρόνως θα βελτίωνε την ποιότητα ζωής για έναν σημαντικό αριθμό ασθενών με ΤΣΧΝΑ.

Η θερμική ανάλυση είναι μια σημαντική περιοχή μελέτης και γίνεται περισσότερο σημαντική για την σχεδίαση ηλεκτρικών μηχανών εξαιτίας της ανάγκης για μείωση του όγκου των υλικών και του κόστους κατασκευής τους καθώς και για την αύξηση της απόδοσής τους. Είναι εξίσου σημαντική με την ηλεκτρομαγνητική ανάλυση μιας και η θέρμανση της μηχανής θα οριοθετήσει την ονομαστική της ισχύ καθώς και την διάρκεια ζωής της μόνωσης. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εύρεση της κατανομής της θερμοκρασίας στο εσωτερικό ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας του με τη μέθοδο των συγκεντρωμένων παραμέτρων. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται βασικές έννοιες της θερμοδυναμικής. Γίνεται αναφορά σε διάφορους συντελεστές, παρουσιάζονται οι θερμοδυναμικοί νόμοι και γίνεται σύντομη αναφορά στους μηχανισμούς μετάδοσης θερμότητας. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνεται η αναλυτική περιγραφή των μηχανισμών μετάδοσης θερμότητας και παρουσιάζεται ένα απλό δίκτυο μοντελοποίησης με ισοδύναμες θερμικές αντιστάσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται σύντομα η δομή, η αρχή λειτουργίας και οι τύποι μιας ασύγχρονης μηχανής. Εδώ επίσης αναφέρονται και οι διάφορες μορφές απωλειών ενέργειας κατά την λειτουργία μιας τριφασικής ασύγχρονης μηχανής. Παρουσιάζεται ακόμη ο υπό μελέτη κινητήρας και αναφέρονται τα θερμοστοιχεία που χρησιμοποιούνται στην πειραματική διαδικασία. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η μέθοδος θερμικής ανάλυσης με χρήση ισοδυνάμου κυκλώματος θερμικών αντιστάσεων για την μόνιμη κατάσταση. Στη συνέχεια δίνεται το προτεινόμενο κύκλωμα και παρουσιάζονται αναλυτικά οι ισοδύναμες θερμικές αντιστάσεις του μοντέλου. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα της θερμικής ανάλυσης, γίνεται σύγκριση με τα πειραματικά δεδομένα θερμοκρασιακών τιμών που πάρθηκαν από τα θερμοστοιχεία και ακολουθεί η διαδικασία της παραμετροποίησης στους διάφορους συντελεστές που χρησιμοποιήθηκαν είτε υπολογίστηκαν κατά την ανάλυση. / Thermal analysis is an important design area and becoming more important part of the electric motor design process due to the push for reduced weights and costs and increased efficiency. Thermal analysis is of equal importance as the electromagnetic design of the machine, because the temperature rise of the machine eventually determines the maximum output power. The purpose of this study is to record the temperature distribution of the internal parts of an induction motor at steady state using an equivalent thermal circuit with lumped parameters. The first chapter is an introduction of the thermodynamic theory. The laws of thermodynamics are described and there is a brief report of heat transfer mechanisms. The second chapter describes analytically the heat transfer mechanisms. Also, an example of modelling using thermal equivalent resistances is given. The third chapter introduces shortly the operational principles of an induction machine. Here are also referred the various losses that occur during the rotation of an induction motor. The studied induction motor, with the modified stator winding to include thermocouples, is shown. The fourth chapter introduces the method of thermal analysis using thermal equivalent circuit with lumped parameters. The proposed model is given and its components are described in particular. At last, in the fifth chapter the results of temperature distribution are given and compared with experimental data of temperature values that are acquired using the thermocouples. Here also takes apart the parameterising of the various coefficients that were used or calculated during this study.

Ο στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας νέας κλάσης εξωτερικά εξαρτώμενων στοχαστικών συναρτησιακών μοντέλων για την αναγνώριση (identification) δυναμικών συστημάτων που παρουσιάζουν πολλαπλά σημεία λειτουργίας, τα οποία καθορίζονται από μετρήσιμη εξωτερική μεταβλητή (όπως για παράδειγμα, η θερμοκρασία, η υγρασία, κ.λ.π.). Επιπλέον, στόχος είναι η ανάπτυξη καινοτόμου μεθοδολογίας διάγνωσης (ανίχνευσης, προσδιορισμού και εκτίμησης) βλαβών σε δυναμικά συστήματα βάσει των στοχαστικών συναρτησιακών μοντέλων. Η διατριβή αρχικά πραγματεύεται την ανάπτυξη κατάλληλης μεθοδολογίας που αντιμετωπίζει τα επιμέρους προβλήματα της ανίχνευσης, του προσδιορισμού και της εκτίμησης βλαβών στη σύνθετη περίπτωση όπου η κατασκευή διεγείρεται υπό σεισμική διέγερση. Η αποτίμηση της μεθόδου αποτέλεσε και το έναυσμα για τη διαμόρφωση καινοτόμου μεθοδολογίας, η οποία βασίζεται σε μια νέα κλάση εξωτερικά εξαρτώμενων στοχαστικών συναρτησιακών μοντέλων. Τα μοντέλα αυτά έχουν την ικανότητα να αναπαριστούν, με μεγάλη ακρίβεια, μια κατασκευή για συγκεκριμένο τύπο βλάβης και συνεχές εύρος μεγεθών, χρησιμοποιώντας μοναδική μαθηματική αναπαράσταση παραμετροποιημένη ως προς το μέγεθος της βλάβης. Επισημαίνεται ότι τέτοιου τύπου συναρτησιακά μοντέλα δεν αναφέρονται στην βιβλιογραφία. Οι πιο συγγενείς οικογένειες μοντέλων προέρχονται από τις επιστήμες της στατιστικής και της οικονομετρίας, οι οποίες όμως δεν παρουσιάζουν συναρτησιακή μορφή και δεν μπορούν να καλύψουν συνεχή εύρη τιμών. Εξαιτίας αυτού του γεγονότος στη συνέχεια της διατριβής ορίζεται η νέα κλάση εξωτερικά εξαρτώμενων στοχαστικών Συναρτησιακών (F) μοντέλων Αυτοπαλινδρόμησης (AR) με Εξωγενή (X) είσοδο, των οποίων οι παράμετροι και η διασπορά του θορύβου είναι συναρτήσεις μετρήσιμης εξωτερικής μεταβλητής. Αυτή η συναρτησιακή εξάρτηση δίνει τη σημαντική ικανότητα στη νέα κλάση μοντέλων να μπορούν να χρησιμοποιηθούν: α) για τη δυναμική αναγνώριση συστημάτων με πολλαπλά σημεία λειτουργίας που καθορίζονται από μετρήσιμη εξωτερική μεταβλητή και, β) για την ανίχνευση, τον προσδιορισμό και την εκτίμηση βλαβών σε στοχαστικά δυναμικά συστήματα όπου η εξωτερική μεταβλητή είναι το μέγεθος της βλάβης. Επιπλέον, για τα μοντέλα αυτά αναπτύσσονται κατάλληλες μέθοδοι εκτίμησης των οποίων τα χαρακτηριστικά μελετώνται, και η αποτίμηση τους πραγματοποιείται μέσω προσομοιώσεων Monte Carlo. Στη συνέχεια ορίζεται η νέα κλάση εξωτερικά εξαρτώμενων στοχαστικών Συναρτησιακών (F) μοντέλων Αυτοπαλινδρόμησης (AR) και Κινητού Μέσου Όρου (ΜΑ) με Εξωγενή (X) είσοδο των οποίων επίσης οι παράμετροι και η διασπορά του θορύβου εκφράζονται ως συναρτήσεις μετρήσιμης εξωτερικής μεταβλητής. Τα μοντέλα FARΜΑX προσφέρουν επιπλέον ευελιξία σε σχέση με τα μοντέλα FARX εξαιτίας της εισαγωγής του πολυωνύμου ΜΑ. Για τα μοντέλα αυτά αναπτύσσονται επίσης κατάλληλες μεθοδολογίες εκτίμησης που βασίζονται στη μέγιστη πιθανοφάνεια και στην αρχή του σφάλματος πρόβλεψης. Επιπλέον, διαμορφώνονται δύο ακόμη μέθοδοι εκτίμησης που βασίζονται στην ελαχιστοποίηση του σφάλματος πρόβλεψης μέσω διαδοχικών γραμμικών σταδίων, οι οποίες παρουσιάζουν κάποια πρακτικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις προηγούμενες, μπορούν να συνδυαστούν με αυτές, αλλά απαιτούν την ανάπτυξη κατάλληλης άλγεβρας για τα μοντέλα FARΜΑX. Επίσης, μελετώνται ζητήματα όπως η συνέπεια και η ασυμπτωτική κατανομή της εκτιμήτριας σφάλματος πρόβλεψης. Η αποτίμηση όλων των μεθόδων εκτίμησης πραγματοποιείται μέσω προσομοιώσεων Monte Carlo. Τέλος, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύσσεται καινοτόμος μεθοδολογία ανίχνευσης, προσδιορισμού και εκτίμησης βλαβών σε δυναμικά συστήματα, η οποία βασίζεται στις νέες κλάσεις στοχαστικών συναρτησιακών μοντέλων των προηγούμενων κεφαλαίων. Η αποτίμηση της μεθοδολογίας πραγματοποιείται μέσω πειραματικής εφαρμογής σε διεθνές πρότυπο σκελετού αεροσκάφους υπό κλίμακα, όπου επιτυγχάνει με μεγάλη ακρίβεια, ανίχνευση, προσδιορισμό και εκτίμηση όλων των τύπων και μεγεθών βλάβης και επιπλέον ξεπερνά δυσκολίες που αντιμετωπίζουν άλλες τεχνικές της βιβλιογραφίας. / The aim of the present dissertation is the development of a new class of externally dependent stochastic functional models for the identification of dynamical systems under multiple operating conditions, which are defined by an external measurable variable (i.e. temperature, humidity, etc). The development of a novel methodology for fault diagnosis (fault detection, identification and estimation) in dynamical systems based upon the stochastic functional models is also an additional aim. The development of a proper method for fault detection, identification and estimation in structures under earthquake excitation is initially achieved. The method’s assessment was the motivation for the development of a novel methodology, which is based upon a new class of externally dependent stochastic functional models. These models are capable of accurately representing a structure for a certain type of fault in a continuous range of magnitudes by using a single mathematical representation parameterized in terms of the fault magnitude. It is noticed that such models are not referred in the literature until now. The most related families of models are found in sciences of statistics and econometrics. These models are mathematical representations without functional form and they are incapable of covering continuous ranges of values. Due to this fact, the new class of externally dependent stochastic Functional (F) AutoRegressive (AR) with eXogenous (X) excitation models, with parameters and innovations variance expressed as functions of a measurable external variable, is defined in the sequel of the dissertation. This functional dependence offers to the new class of models the important advantage of being used for: a) the identification of dynamical systems under multiple operating conditions which are defined by an external measurable variable and, b) fault detection, identification and estimation in stochastic dynamical systems where the external variable is the fault magnitude. Proper methods for FARX estimation are also developed and studied and their assessment is achieved via Monte Carlo simulations. In the following, the new class of externally dependent stochastic Functional (F) AutoRegressive (AR) Moving Average (MA) with eXogenous (X) excitation models, with parameters and innovations variance expressed as functions of a measurable external variable, is defined. The FARMAX models offer extra flexibility due to the MA part. Proper methods for FARMAX estimation, which are based upon the Maximum Likelihood and the Prediction Error principles, are also developed. Two further estimation methods are also formulated which are based upon minimization of the prediction error via successive linear stages. These methods offer some practical advantages comparing with the previous methods, they can be combined with the latter but they require the development of a proper algebra for FARMAX models. Additionally, the consistency and the asymptotic distribution of the prediction error estimator are considered. The assessment of all estimation methods is achieved via Monte Carlo simulations. In the last part of the dissertation a novel methodology for fault detection, identification and estimation in dynamical systems, which is based upon the new class of stochastic functional models of the previous chapters, is developed. The methodology’s assessment is accomplished via an experimental application in a prototype scale aircraft skeleton structure, where it achieves accurate fault detection, identification and estimation of several kinds and magnitudes of faults and also overcomes difficulties that are referred by other methods.

Η διατριβή ασχολείται με το αντικείμενο του ελέγχου ορθής λειτουργίας κυκλωμάτων κατά τον οποίο λαμβάνεται υπόψη και η συμπεριφορά ως προς την κατανάλωση ισχύος. Οι τεχνικές που προτείνονται αφορούν α) τη συμπίεση ενός συνόλου δοκιμής σε περιβάλλον ενσωματωμένου ελέγχου με χρήση εξωτερικών ελεγκτών, β) την εμφώλευση διανυσμάτων δοκιμής σε περιβάλλον ενσωματωμένου ελέγχου και γ) τη μείωση της κατανάλωση ισχύς και ενέργειας σε περιβάλλον εξωτερικού ελέγχου. Η συμπίεση των δεδομένων βασίζεται στην παρατήρηση ότι ένα διάνυσμα δοκιμής μπορεί να παραχθεί από το προηγούμενό του με την αντικατάσταση κάποιων τμημάτων του. Μεγαλύτερη συμπίεση επιτυγχάνεται όταν γίνει αναδιαταξή διανυσμάτων και αναδιάταξη των φλιπ-φλοπ της αλυσίδας ανίχνευσης. Αν η αναδιάταξη των φλιπ-φλοπ γίνει με βάση τη συχνότητα αλλαγών κατάστασης γειτονικών φλιπ-φλοπ τότε επιτυγχάνεται και μείωση της κατανάλωσης ισχύος. Όσον αφορά τις τεχνικές ενσωματωμένου αυτοελέγχου, μελετήθηκε το πρόβλημα της εμφώλευσης διανυσμάτων δοκιμής. Προτάθηκαν αποδοτικά κυκλώματα παραγωγής διανυσμάτων δοκιμής βασισμένα σε ολισθητές γραμμικής ανάδρασης και δέντρα πυλών XOR και σε ολισθητές συνδυασμένους με δέντρα πυλών OR. Όταν τα κυκλώματα υπό έλεγχο είναι κανονικής μορφής όπως είναι οι αθροιστές του αριθμητικού συστήματος υπολοίπων, προτείνονται κυκλώματα που εκμεταλεύονται την κανονική μορφή του συνόλου δοκιμής. Τέλος, σε περιβάλλον εξωτερικού ελέγχου, προτείνονται μέθοδοι αναδιάταξης διανυσμάτων δοκιμής με επανάληψη διανυσμάτων που μειώνουν την κατανάλωση. Οι μέθοδοι αυτές βασίζονται στην επιλογή των κατάλληλων ελάχιστων γεννητικών δέντρων και στη μετατροπή των κατάλληλων επαναλαμβανόμενων διανυσμάτων επιτυγχάνοντας σημαντική μείωση στην κατανάλωση ενέργειας, στη μέση και στη μέγιστη κατανάλωση ισχύος. / The dissertation is focused on VLSI testing while power dissipation is also taken into account. The techniques proposed are: a) test data compression in an embedded test environment, b) test set embedding in a built-in self test environment and c) reduction in test power dissipation in an external testing environment. Test data compression is based on the observation that a test vector can be produced from the previous one by replacing some parts of the previous vector with new parts of the current vector. The compression is even higher when the test vectors are ordered and scan cell reordering is also performed. If the scan cell reordering is based on a transition frequency approach then reduction in power dissipation is also achieved. In the case of built-in self test the problem of test set embedding was studied and efficient circuits based on linear feedback shift registers combined with XOR trees or shift registers combined with OR trees were proposed. If the circuits have a regular structure, such as the structure of residue number system adders, then a circuit taking advantage of the regular form of the test set can be derived. Finally, when external testing is considered, we proposed test vector ordering with vector repetition methods, which reduce power consumption. The methods are based on the selection of the appropriate minimum spanning trees and through the modification of the repeated vectors they achieve considerable savings in energy, average and peak power dissipation.

Η μεταπτυχιακή αυτή εργασία μπορεί να χωριστεί σε δύο λογικά μέρη (Μέρος Α’ και Μέρος Β’). Το πρώτο μέρος αφορά τον έλεγχο ορθής λειτουργίας ψηφιακών κυκλωμάτων χρησιμοποιώντας το μοντέλο των Μεταβατικών (Transient) σφαλμάτων και πιο συγκεκριμένα περιλαμβάνει την μελέτη για το μοντέλο, τρόπο λειτουργίας και την υλοποίηση ενός Εξομοιωτή Μεταβατικών Σφαλμάτων (Transition Faults Simulator). Ο εξομοιωτής σφαλμάτων αποτελεί το πιο σημαντικό μέρος της αλυσίδας εργαλείων που απαιτούνται για τον σχεδιασμό και εφαρμογή τεχνικών ελέγχου ορθής λειτουργίας και η ύπαρξη ενός τέτοιου εργαλείου επιτρέπει την μελέτη νέων τεχνικών ελέγχου κάνοντας χρήση του Μεταβατικού μοντέλου σφαλμάτων. Το δεύτερο μέρος της εργασίας συνοψίζει την μελέτη που πραγματοποιήθηκε για την δημιουργία ενός νέου αλγόριθμου επιλογής διανυσμάτων ελέγχου στην περίπτωση των Test Set Embedding τεχνικών ελέγχου. Ο αλγόριθμος επιτυγχάνει σημαντικές μειώσεις τόσο στον όγκο των απαιτούμενων δεδομένων που είναι απαραίτητο να αποθηκευτούν για την αναπαραγωγή του ελέγχου, σε σχέση με τις κλασικές προσεγγίσεις ελέγχου, όσο και στο μήκος των απαιτούμενων ακολουθιών ελέγχου που εφαρμόζονται στο υπό-έλεγχο κύκλωμα σε σχέση με προγενέστερους Test Set Embedding αλγορίθμους. Στο τέλος του μέρους Β’ προτείνεται μία αρχιτεκτονική για την υλοποίηση του αλγόριθμου σε Built-In Self-Test περιβάλλον ελέγχου ορθής λειτουργίας ακολουθούμενη από την εκτίμηση της απόδοσης αυτής και σύγκριση της με την καλύτερη ως τώρα προτεινόμενη αρχιτεκτονική που υπάρχει στην βιβλιογραφία (Βλέπε Παράρτημα Α). / The thesis consists of two basic parts that apply in the field of VLSI testing of integrated circuits. The first one concludes the work that has been done in the field of VLSI testing using the Transient Fault model and more specifically, analyzes the model and the implementation of a Transition Fault Simulator. The transient fault model moves beyond the scope of the simple stuck-at fault model that is mainly used in the literature, by introducing the concept of time and therefore enables the testing techniques to be more precise and closer to reality. Furthermore, a fault simulator is probably the most important part of the tool chain that is required for the design, implementation and study of vlsi testing techniques and therefore having such a tool available, enables the study of new testing techniques using the transient fault model. The second part of the thesis summaries the study that took place for a new technique that reduces the test sequences of reseeding-based schemes in the case of Test Set Embedding testing techniques. The proposed algorithm features significant reductions in both the volumes of test data that are required to be stored for the precise regeneration of the test sequences, and the length of test vector sequences that are applied on the circuit under test, in comparison to the classical proposed test techniques that are available in the literature. In addition to the algorithm, a low hardware overhead architecture for implementing the algorithm in Built-in Self-Test environment is presented for which the imposed hardware overhead is confined to just one extra bit per seed, plus one, very small, extra counter in the scheme’s control logic. In the end of the second part, the proposed architecture is compared with the best so far proposed architecture available in the literature (see Appendix A)

Η αντιμετώπιση της περιορισμένης χωρικής ανάλυσης των εικόνων, η οποία οφείλεται στους φυσικούς περιορισμούς που εμφανίζουν οι αισθητήρες σύλληψης εικόνας, αποτελεί το αντικείμενο μελέτης της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Στη διατριβή αυτή αρχικά γίνεται προσπάθεια μοντελοποίησης της λειτουργίας του ψηφιοποιητή εικόνας κατά τη δημιουργία αντίγραφου ενός εγγράφου μέσω απλών μοντέλων. Στην εξομοίωση της λειτουργίας του ψηφιοποιητή, το προτεινόμενο μοντέλο θα πρέπει να προτιμηθεί έναντι των μοντέλων Gaussian και Cauchy, που συναντώνται στη βιβλιογραφία, καθώς είναι ισοδύναμο στην απόδοση, απλούστερο στην υλοποίηση και δεν παρουσιάζει εξάρτηση από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά λειτουργίας του ψηφιοποιητή. Έπειτα, μορφοποιούνται νέες μέθοδοι για τη βελτίωση της χωρικής ανάλυσης σε εικόνες. Προτείνεται μέθοδος μη ομοιόμορφης παρεμβολής για ανακατασκευή εικόνας Super-Resolution (SR). Αποδεικνύεται πειραματικά πως η προτεινόμενη μέθοδος η οποία χρησιμοποιεί την παρεμβολή Kriging υπερτερεί της μεθόδου η οποία δημιουργεί το πλέγμα υψηλής ανάλυσης μέσω της σταθμισμένης παρεμβολής κοντινότερου γείτονα που αποτελεί συμβατική τεχνική. Επίσης, παρουσιάζονται τρεις νέες μέθοδοι για στοχαστική ανακατασκευή εικόνας SR regularized. Ο εκτιμητής Tukey σε συνδυασμό με το Bilateral Total Variation (BTV) regularization, ο εκτιμητής Lorentzian σε συνδυασμό με το BTV regularization και ο εκτιμητής Huber συνδυασμένος με το BTV regularization είναι οι τρεις μέθοδοι που προτείνονται. Μία πρόσθετη καινοτομία αποτελεί η απευθείας σύγκριση των τριών εκτιμητών Tukey, Lorentzian και Huber στην ανακατασκευή εικόνας super-resolution, άρα στην απόρριψη outliers. Η απόδοση των προτεινόμενων μεθόδων συγκρίνεται απευθείας με εκείνη μίας τεχνικής SR regularized που υπάρχει στη βιβλιογραφία, η οποία αποδεικνύεται κατώτερη. Σημειώνεται πως τα πειραματικά αποτελέσματα οδηγούν σε επαλήθευση της θεωρίας εύρωστης στατιστικής συμπεριφοράς. Επίσης, εκπονείται μία πρωτότυπη μελέτη σχετικά με την επίδραση που έχει κάθε ένας από τους όρους έκφρασης πιστότητας στα δεδομένα και regularization στη διαμόρφωση του αποτελέσματος της ανακατασκευής εικόνας SR. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν βοηθούν στην επιλογή μίας αποτελεσματικής μεθόδου για ανακατασκευή εικόνας SR ανάμεσα σε διάφορες υποψήφιες μεθόδους για κάποια δεδομένη ακολουθία εικόνων χαμηλής ανάλυσης. Τέλος, προτείνεται μία μέθοδος παρεμβολής σε εικόνα μέσω νευρωνικού δικτύου. Χάρη στην προτεινόμενη τεχνική εκπαίδευσης το νευρωνικό δίκτυο μαθαίνει το point spread function του ψηφιοποιητή εικόνας. Τα πειραματικά αποτελέσματα αποδεικνύουν πως η προτεινόμενη μέθοδος υπερτερεί σε σχέση με τους κλασικούς αλγόριθμους δικυβικής παρεμβολής και παρεμβολής spline. Η τεχνική που προτείνεται εξετάζει για πρώτη φορά το ζήτημα της σειράς της παρουσίασης των δεδομένων εκπαίδευσης στην είσοδο του νευρωνικού δικτύου. / Coping with the limited spatial resolution of images, which is caused by the physical limitations of image sensors, is the objective of this thesis. Initially, an effort to model the scanner function when generating a document copy by means of simple models is made. In a task of scanner function simulation the proposed model should be preferred over the Gaussian and Cauchy models met in bibliography as it is equivalent in performance, simpler in implementation and does not present any dependence on certain scanner characteristics. Afterwards, new methods for improving images spatial resolution are formulated. A nonuniform interpolation method for Super-Resolution (SR) image reconstruction is proposed. Experimentation proves that the proposed method employing Kriging interpolation predominates over the method which creates the high-resolution grid by means of the weighted nearest neighbor interpolation that is a conventional interpolation technique. Also, three new methods for stochastic regularized SR image reconstruction are presented. The Tukey error norm in combination with the Bilateral Total Variation (BTV) regularization, the Lorentzian error norm in combination with the BTV regularization and the Huber error norm combined with the BTV regularization are the three proposed methods. An additional novelty is the direct comparison of the three estimators Tukey, Lorentzian and Huber in the task of super-resolution image reconstruction, thus in rejecting outliers. The performance of the proposed methods proves superior to that of a regularized SR technique met in bibliography. Experimental results verify the robust statistics theory. Moreover, a novel study which considers the effect of each one of the data-fidelity and regularization terms on the SR image reconstruction result is carried out. The conclusions reached help to select an effective SR image reconstruction method, among several potential ones, for a given low-resolution sequence of frames. Finally, an image interpolation method employing a neural network is proposed. The presented training procedure results in the network learning the scanner point spread function. Experimental results prove that the proposed technique predominates over the classical algorithms of bicubic and spline interpolation. The proposed method is novel as it treats, for the first time, the issue of the training data presentation order to the neural network input.