Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή (EMT – epithelial to mesenchymal transition) είναι ένας τύπος επιθηλιακής πλαστικότητας που χαρακτηρίζεται από μακράς διάρκειας φαινοτυπικές και μοριακές αλλαγές στο επιθηλιακό κύτταρο ως αποτέλεσμα μιας διαδικασίας διαφοροποίησης προς κύτταρο μεσεγχυματικού τύπου. Η μοριακή αυτή διεργασία φαίνεται πως είναι θεμελιώδης κατά την μετάσταση επιθηλιακών καρκίνων και αποσκοπεί στην απόκτηση από τα καρκινικά κύτταρα φαινοτυπικών χαρακτήρων που τους δίνουν την δυνατότητα διείσδυσης στους ιστούς. Το ΕΜΤ, εκτός από την μετάσταση, αποτελεί βασική διεργασία τόσο στην εμβρυική ανάπτυξη όσο και στις παθολογικές καταστάσεις της φλεγμονής και της επούλωσης. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι μια πλοήγηση μέσα από την βιβλιογραφία που αφορά το φαινόμενο ΕΜΤ και τις επιμέρους διεργασίες που το πλαισιώνουν. Στην πρώτη ενότητα θα γίνει παρουσίαση των μορίων που αναλαμβάνουν τον ρόλο της σηματοδότησης του φαινομένου το οποίο στη συνέχεια εξελίσσεται μέσα από την ενεργοποίηση δεδαλώδων σηματοδοτικών μονοπατιών. Θα παρακολουθήσουμε ακόμα την μετάδοση του σήματος μέσω των κομβικών μορίων αυτών των μονοπατιών ως τον πυρήνα όπου το σήμα απαρτιώνεται αλληλεπιδρώντας με μεταγραφικούς παράγοντες που ρυθμίζουν την έκφραση πρωτεϊνών σχετιζόμενων με την μετατροπή του επιθηλιακού κυττάρου. Στην δεύτερη ενότητα της εργασίας θα γίνει αναφορά στις δομικές και λειτουργικές αλλάγές του επιθηλιακού κυττάρου που του εξασφαλίζουν την μεταναστευτική δυναμική. Πιο συγκεκριμένα θα παρακολουθήσουμε πως το επιθηλιακό κύτταρο χάνει τη συνοχή του με το ‘περιβάλλον’ του εκφεύγοντας ταυτόχρονα της απόπτωσης. Επιπλέον θα εξετάσουμε την αναδιαμόρφωση του κυτταροσκελετού και την έκφραση νέων πρωτεϊνών με σπουδαία συμμετοχή στο φαινόμενο. Τέλος θα γίνει αναφορά στην φαινοτυπική μετατροπή που επιφέρει το φαινόμενο ΕΜΤ στο στρώμα που περιβάλλει τον καρκίνο και πως αυτή με τη σειρά της συνεισφέρει στα δίαφορα μοριακά γεγονότα που συνιστούν το φαινόμενο. Η μετάσταση είναι μια ραγδαία εξέλιξη στην αδυσώπητη πορεία του καρκίνου. Η κατανόησή της λοιπόν σε μοριακό επίπεδο είναι ζήτημα νευραλγικής σημασίας που ξεφεύγει απο τα πλαίσια του απλού ακαδημαϊκού ενδιαφέροντος. Ο χειρισμός των μοριακών μηχανισμών για τον έλεγχο της μετάστασης θα μπορεί να αποτελέσει το στοίχημα για την ΄΄μοριακή χειρουργική΄΄ του μέλλοντος. / Epithelial to mesenchymal transition (EMT) is a type of epithelial cell plasticity which is characterized by long lasting phenotypic and molecular modifications of the epithelial cell as a result of a transforming procedure leading to a cell of mesenchymal type. This molecular procedure seems to be pivotal for the metastasis of epithelial cancers and its attribution to the epithelial cells is the gain of phenotypic characters which enable them to invade the tissues. EMT apart from metastasis is also an important molecular phenomenon during embryogenesis and inflammation. The target of this project is a scan through the recent bibliography about EMT. Specifically the project’s first part is going to present the molecules that induce the phenomenon followed by the activation of the complicated signaling pathways of the cell. These paths which are consisted of nodal molecules lead the sing towards the nucleus where it interacts with transcription factors. The conclusion is the regulation of the transcription of some important genes for the phenotypic alteration of the epithelial cell to a cell with mesenchymal characters. The next subject with which this project is going to deal is the thorough presentation of the alterations of the epithelial cell. These include basically the abolishment of the adherence junctions and the reconstruction of the cytoskeleton with the formation of new structures such as filopodia and lamellipodia which endows the cell with the potential of kinesis. Additionally the transformed cells produce new proteins like N-cadherin and vimentin. They also modify the production of a family of proteins with unique importance for the EMT, the so called metalloproteinases. Moreover the cell which has gone through the impact of EMT phenomenon has the ability to induce neovascular formation and at the same time acquires molecular mechanisms to avoid the programmed cell death, known as apoptosis. Finally the transformed epithelial cell implies a phenotypic modification even to the surrounding stroma of the cancer with which the epithelial cells constitute a functional harmonic unit. From one hand the modification of the stroma activates it and the activated stroma from the other hand implies an intense impact to the most molecular subjects that are related to EMT. Metastasis is a rapid development in the ominous course of cancer. The effort to deceive the molecular basis of this phenomenon is not a subject of simple academic interest since the exploit of the molecular mechanisms so as to gain the control of metastasis could be the ‘bet’ for a futuristic ‘molecular surgery’.

Το φαινόμενο της επιθηλιακής προς μεσεγχυματική μετατροπή είναι μια διδικασία που λαμβάνει χώρα κατά την εμβρυογένση και αφορά στη μετατροπή του φαινοτύπου των επιθηλιακών κυττάρων σε μεσεγχυματικά.Το φαινόμενο αυτό βρέθηκε ότι επανενεργοποιείται κατά τη διαδικασία της καρκινογένεσης και μετέχει στην ανάπτυξη των μεταστάσεων.Στην ανάπτυξη αυτού του φαινομένου συμβάλει η ενεργοποίηση μια σειρά απο σηματοδοτικά μονοπάτια / Epithelial to mesenchymal transition in carcinogenesis and metastasis.

Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή είναι ένα φαινόμενο που πιθανότατα εμπλέκεται στην παθογένεια του καρκίνου του λάρυγγα. Η ΕΜΤ εξελισσόμενη μέσα από δαιδαλώδη μονοπάτια μεταγωγής σήματος καταλήγει να προσδώσει στο καρκινικό κύτταρο δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά που το καθιστούν ικανό να μπορεί να διεισδύει στους ιστούς και να μεθίσταται. Κεντρικό μόριο στα μοριακά μονοπάτια που διαμεσολαβούν την ΕΜΤ στον καρκίνο του λάρυγγα είναι μια κινάση, η ILK, που δέχεται σήματα από τις ιντεγκρίνες και τους υποδοχείς αυξητικών παραγόντων. Στους επιθηλιακούς καρκίνους αναφέρεται η εμπλοκή της σε λειτουργίες όπως ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου, αποφυγή της απόπτωσης, νεοαγγειογένεση, απώλεια των δομών συνοχής του κυττάρου, έκφραση μεταλλοπρωτεασών και αναδιαμόρφωση του κυτταροσκελετού. Στο λαρυγγικό καρκίνο όμως κρίσιμα φαινόμενα για τον μεταστατικό-επιθετικό χαρακτήρα των κυττάρων, όπως, η εξαφάνιση των E-cadherin, η μετακίνηση των β-catenin στον πυρήνα και η συσχέτιση μεταξύ τους, που διαπιστώθηκαν, δεν βρέθηκε να συνδέονται με την υπερέκφραση της ILK καθιστώντας προφανώς άλλους μηχανισμούς υπεύθυνους για την επιτέλεση αυτών των λειτουργιών. Ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα όμως ήταν και η εντόπιση της ILK στον πυρήνα των κυττάρων του καρκίνου του λάρυγγα δίνοντας μια νέα προοπτική στην έρευνα για τον ρόλο της ILK στον καρκίνο. Στο μονοπάτι μεταγωγής σήματος της ILK στο λαρυγγικό καρκίνο βρέθηκε πως συμμετέχει και η ενεργοποιημένη Akt με την οποία επίσης σχετίζονται πολλές κρίσιμες λειτουργίες για το καρκινικό κύτταρο. Ωστόσο η p-Akt στο λαρυγγικό καρκίνο φαίνεται πως έχει κάποιο ρόλο αντίθετο με την λειτουργία του καρκινικού κυττάρου καθώς χαρακτηρίζει όγκους καλύτερης διαφοροποίησης. Ο λαρυγγικός καρκίνος τέλος διαπιστώθηκε πως χαρακτηρίζεται από την έκφραση υποδοχέων ανδρογόνων και οιστρογόνων καθιστώντας πολύ πιθανό το ρόλο αυτών των μορίων στην παθογένεια της νόσου. Ενδιαφέρουσα για την πιθανότητα εμπλοκής των υποδοχέων στερεοειδών ορμονών του φύλου στην ΕΜΤ ίσως να είναι η συσχέτιση των υποδοχέων ανδρογόνων και οιστρογόνων με την ILK και p-Akt αντίστοιχα. Οι υποδοχείς οιστρογόνων μάλιστα χαρακτηρίζοντας όγκους λάρυγγα αρχικών σταδίων ίσως θα μπορούσε να αποδειχτεί μόριο με προγνωστική αξία αλλά και θεραπευτικός στόχος. Τέλος η μελέτη της έκφρασης της ILK, της p-Akt και των υποδοχέων στεροειδών ορμονών του φύλου δεν ανέδειξε μια διαφορετική έκφραση μεταξύ υπεργλωττιδικών και γλωττιδικών καρκίνων του λάρυγγος ώστε να υποστηρίξει την ύπαρξη ενός μοριακού υποβάθρου στην παρατήρηση της ανόμοιας κλινικής συμπεριφοράς μεταξύ όγκων από τις δύο αυτές ανατομικά διακριτές περιοχές. / Epithelial to mesenchymal transition (EMT) is a process possibly implicated in the pathogenesis of laryngeal cancer. EMT is a type of epithelial cell plasticity which is characterized by long lasting phenotypic and molecular modifications of the epithelial cell as a result of a transforming procedure leading to a cell of mesenchymal type. This molecular procedure seems to be pivotal for the metastasis of epithelial cancers and its attribution to the epithelial cells is the gain of structural and functional traits which enable them to invade the tissues and metastaze. In the current study ILK expression, which is a central molecule in the signal transduction pathways of EMT, seems to be implicated in human laryngeal carcinoma. Furthermore, localization of ILK in the nucleus possibly suggests novel nuclear functions of ILK. In addition, enhanced ILK expression in laryngeal carcinoma correlates with activation of Akt. Moreover, while activated Act seems to characterize well differentiated tumors, loss of E-cadherin and activation of β-catenin were correlated with high grade carcinomas. Finally, in laryngeal cancer, mechanisms other than ILK overexpression seem to account for downregulation of E-cadherin and activation of β-catenin. Additionaly this study concluded that estrogen and androgen receptors are expressed in laryngeal carcinomas, indicating their possible role in the pathogenesis of this disease. It is interesting that the receptors of gender-related steroid hormones could have a possible relation to epithelial to mesenchymal transition phenomenon since a correlation between androgen and estrogen receptors with ILK and p-Akt respectively, was revealed. Moreover estrogen receptors characterize primary TMN-stage laryngeal carcinomas. This can be very important as it makes a prospect of using ER as a prognostic factor but even more as a novel hormonal therapy for laryngeal carcinomas. Finally the study of molecules like ILK, p-Akt, estrogen and androgen receptors did not reveal any differentiantal expression between glotic and supraglotic laryngeal carcinomas in order to support the existence of a molecular background, at least as far as those molecules are concerned, to the distinct clinical outcome of those different anatomically-derived laryngeal carcinomas. Metastasis is a rapid development in the ominous course of cancer. The effort to interpret the molecular basis of this phenomenon is not a subject of simple academic interest since the exploit of the molecular mechanisms so as to gain the control of metastasis could be the ‘‘bet’’ for a futuristic ‘‘molecular surgery’’.

Οι φυλλοειδείς όγκοι του μαστού είναι σπάνια διφασικά νεοπλάσματα, με ποικίλου βαθμό κίνδυνο για τοπική υποτροπή και μετάσταση, που αποτελούνται από επιθηλιακό και στρωματικό στοιχείο. Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή, κρίσιμης σημασίας γεγονός κατά την εμβρυογένεση, έχει φανεί ότι συμμετέχει στην παθογένεια της ίνωσης διαφόρων οργάνων καθώς και στη διηθητική και μεταστατική ικανότητα πολλών τύπων καρκινωμάτων. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση του κατά πόσον το φαινόμενο ΕΜΤ συμμετέχει στην παθογένεια των φυλλοειδών όγκων. Υλικό-Μέθοδος: Η έφραση της Ε-καντχερίνης, της β-κατενίνης και της ILK μελετήθηκε ανοσοϊστοχημικά σε δείγματα μονιμοποιημένα σε φορμόλη και εγκλεισμένα σε παραφίνη από 71 εξαιρεθέντες φυλλοειδείς όγκους, 44 καλοήθεις (62%), 20 ενδιάμεσης κακοήθειας (28%) και 7 κακοήθεις (10%). Διερευνήθηκαν συσχετίσεις με κλινικοπαθολογικές παραμέτρους όπως τον ιστολογικό τύπο των όγκων (καλοήθεις, οριακής κακοήθειας και κακοήθεις). Αποτελέσματα: Στο μη νεοπλασματικό επιθήλιο παρατηρήθηκε μεμβρανικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη και αρνητική ανοσοχρώση για την ILK. Αντίθετα, στο επιθηλιακό στοιχείο των όγκων παρατηρήθηκε μείωση της μεμβρανικής εντόπισης ανοσοθετικότητας για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη. Η απώλεια της μεμβρανικής Ε-καντχερίνης ήταν μεγαλύτερη στους οριακής κακοήθειας και κακοήθεις όγκους (Kruskal-Wallis test p=0.000). Πυρηνικής και κυτταροπλασματικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη, καθώς και πυρηνικής και κυτταροπλασματικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την ILK ανιχνεύθηκαν τόσο στο επιθηλιακό όσο και στο στρωματικό στοιχείο των όγκων. Στους οριακής κακοήθειας και κακοήθεις όγκους παρατηρήσαμε στατιστικώς σημαντικά μεγαλύτερη πυρηνική/κυτταροπλασματική ανοσοθετικότητα Ε-καντχερίνης ( Kruskal-Wallis test p=0.013/p=0.006 αντίστοιχα για επιθηλιακά κύτταρα και p=0.017 για στρωματικά κύτταρα) και μεγαλύτερη πυρηνική/κυτταροπλασματική ανοσοθετικότητα για την ILK (Kruskal-Wallis test p=0.031 /p=0.012 αντίστοιχα για στρωματικά κύτταρα). Συμπέρασμα: Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι μία διεργασία τύπου ΕΜΤ μπορεί να εμπλέκεται στην παθογένεια των φυλλοειδών όγκων συμβάλλοντας στην δημιουργία όγκων με πιο επιθετικό φαινότυπo. / Phyllodes breast tumors consist of epithelial and mesenchymal components. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) has been implicated in carcinogenesis. The aim of this study was to investigate whether EMT is involved in the pathogenesis of phyllodes breast tumors. Methods: E-cadherin, β-catenin and integrin-linked kinase (ILK) expression was evaluated immunohistochemically in 71 FFPE human phyllodes breast tumors (44/71 (62%) benign, 20/71 (28%) bordeline and 7/71 (10%) malignant). Correlations with tumor histopathology (benign, borderline, malignant) were investigated. Results: Non-neoplastic breast epithelium showed membranous E-cadherin and β-catenin expression and negative ILK immunoreactivity. Decreased membranous expression of E-cadherin and β-catenin in tumor epithelial component was observed. Loss of membranous E-cadherin was higher in borderline/malignant tumors (Kruskal-Wallis test p=0.000). Nuclear/cytoplasmic immunoreactivity of E-cadherin and β-catenin, as well as nuclear/cytoplasmic expression of ILK was detected in both epithelial and stromal tumor cells. We observed significantly higher nuclear/cytoplasmic immunoreactivity of E-cadherin (Kruskal-Wallis test p=0.013/p=0.006 respectively for epithelial cells and p=0.017 for stromal cells) and nuclear/cytoplasmic stromal expression of ILK (Kruskal-Wallis test p=0.031 /p=0.012 respectively) in borderline/malignant tumors. Conclusion: These results suggest that an-EMT-like process may be implicated in phyllodes breast tumors pathogenesis contributing to a more malignant phenotype.

Η διαμόρφωση με πολύπλεξη συχνότητας ορθογωνίων φερουσών (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM) έχει εδραιωθεί ως μία από τις επικρατέστερες μεθόδους διαμόρφωσης για την υψηλού ρυθμού μετάδοση πληροφορίας μέσω ασύρματων μέσων. Σε ένα σύστημα OFDM, ένα από τα βασικότερα και υπολογιστικά πολυπλοκότερα τμήματα είναι ο υπολογισμούς του Ταχύ Μετασχηματισμού Fourier. Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η μελέτη της χρήσης εναλλακτικής αριθμητικής για την υλοποίηση κυκλωμάτων FFT. Τυπικά, τέτοιου είδους κυκλώματα υλοποιούνται χρησιμοποιώντας κάποια γραμμική αναπαράσταση σταθερής υποδιαστολής. Στη βιβλιογραφία έχουν προταθεί υλοποιήσεις του FFT με χρήση του Λογαριθμικού Συστήματος Αρίθμησης (Logarithmic Numbering System – LNS) και έχουν αναφερθεί κέρδη για συγκεκριμένους παράγοντες όπως το σφάλμα κβαντισμού, η επιφάνεια ολοκλήρωσης και η κατανάλωση ισχύος. Η αποδοτικότητα αυτών των λύσεων ερευνάται για τη συγκεκριμένη περίπτωση της εφαρμογής του FFT σε OFDM modems. Εστιάζοντας στην περίπτωση του FFT 64 σημείων για OFDM modem για ασύρματα δίκτυα 802.11a, μία από τις πλέον επιτυχημένες αρχιτεκτονικές που έχουν προταθεί για την υλοποίηση του, στηρίζεται στη λογική του FFT γραμμής – στήλης και παρουσιάζει έναν τρόπο πραγματοποίησης του υπολογισμού χωρίς κανένα ψηφιακό πολλαπλασιαστή. Με το βασικό πλεονέκτημα της λογαριθμικής αναπαράστασης να είναι η απλοποίηση των κυκλωμάτων πολλαπλασιασμού (με ταυτόχρονη όμως αύξηση του κόστους για την πραγματοποίηση προσθέσεων), δείχνεται ότι τελικά η υλοποίηση ενός FFT αμιγώς σε LNS δεν είναι προτιμητέα. Αν και η αρχιτεκτονική του FFT γραμμής – στήλης μπορεί να προσφέρει υψηλή απόδοση με χαμηλό κόστος υλοποίησης, παρουσιάζει μια σειρά από αδυναμίες, που σχετίζονται κυρίως με τη χρήση ειδικών κυκλωμάτων για την εκτέλεση των πολλαπλασιασμών με τις σταθερές που εμφανίζονται στον FFT (twiddle factors). Για την αντιμετώπιση αυτών των περιορισμών προτείνεται η εισαγωγή του LNS σε κάποια τμήματα του κυκλώματος του FFT, οδηγώντας έτσι στη δημιουργία ενός συστήματος μικτής αναπαράστασης. Σε τέτοιου είδους υβριδικά συστήματα τίθενται δύο βασικά ζητήματα. Το πρώτο αφορά τον ορισμό της ισοδυναμίας μεταξύ των διαφορετικών αναπαραστάσεων και το δεύτερο τον αποδοτικό τρόπο υλοποίησης των κυκλωμάτων μετατροπής από το ένα αριθμητικό σύστημα στο άλλο. Τυπικά, τα κριτήρια ισοδυναμίας που επιλέγονται είναι αυστηρά μαθηματικά ορισμένα, όπως για παράδειγμα ο Λόγος Σήματος προς Θόρυβο (Signal-to-Noise Ratio - SNR) ή το Μέσο Σχετικό Σφάλμα Αναπαράστασης (Average Relative Representation Error – ARRE). Στη συγκεκριμένη εργασία ακολουθείται μια λιγότερο δεσμευτική προσέγγιση, ορίζοντας την ισοδυναμία δύο αναπαραστάσεων με βάση την τελική απόδοση του συστήματος OFDM όσον αφορά το ρυθμό λαθών στο δέκτη (Bit Error Rate - BER). Με βάση αυτή τη λογική, αποδεικνύεται ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν αναπαραστάσεις πολύ μικρού μεγέθους λέξης και οι προσεγγίσεις που χρειάζεται να γίνουν κατά τις μετατροπές μεταξύ των δύο συστημάτων δεν είναι ανάγκη να είναι ιδιαίτερα ακριβείς. Έτσι, τα σχετικά κυκλώματα μπορούν να υλοποιηθούν αποδοτικά και με μικρό κόστος. Η υλοποίηση δύο συστημάτων για τον FFT 64 σημείων, ένα βασισμένο αποκλειστικά σε γραμμική αναπαράσταση σταθερής υποδιαστολής και ένα υβριδικό που χρησιμοποιεί γραμμική και λογαριθμική αναπαράσταση, δείχνει ότι χωρίς διαφορές όσον αφορά το BER και την καθυστέρηση (delay), η υβριδική προσέγγιση απαιτεί μικρότερη επιφάνεια ολοκλήρωσης και παρουσιάζει σημαντικά χαμηλότερη κατανάλωση ισχύος. / Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has been established as one of the most prevalent methods for high data rate transmission through wireless channels. In an OFDM communication system, one of the fundamental and most computationally intensive parts is the computation of the Fast Fourier Transform (FFT). The subject of this thesis is to investigate the use of alternative arithmetic representation systems for the implementation of FFT circuits. Typically, these circuits are implemented using linear fixed-point representations. In literature, implementations of the FFT using the Logarithmic Numbering System (LNS) have been proposed and significant gains in quantization errors, chip area and power consumption have been reported. The effectiveness of these proposals in the case of the FFT for OFDM systems is investigated. Focusing on the case of the 64-point FFT for an OFDM modem for an 802.11a wireless network, one of the most efficient architectures proposed is based on the concept of row-column FFT and presents a way of implementing the computation without using any digital (non-fixed input) multiplier. The most important feature of the LNS representation is the fact that multiplication operations turn to mere additions, thus there are significant implementation gains. On the downside though, addition in LNS is very expensive. Combining the aforementioned, it is shown that the implementation of the whole FFT computation in LNS is not a preferable solution. Although the row-column FFT architecture may offer high performance and low implementation cost, it presents a number of deficiencies mainly due to the fact that special purpose circuits are used to perform the multiplications with the complex constants (twiddle factors) that appear in the computation. In order to alleviate these deficiencies, it is proposed to use the LNS representation in some parts of the FFT circuit, thus forming a hybrid-representation system. In hybrid-representation systems two major issues are raised. The first one is how to define equivalence between the arithmetic representation systems used and the second one is related to the cost of the circuits required to perform the conversions between the numbers of the different arithmetic systems. Typically, the equivalence criterion used is mathematically defined and metrics like the Signal-to-Noise Ratio (SNR) or Average Relative Representation Error (ARRE) are commonly used. In this report, a less restrictive metric is used: two arithmetic representations are defined to be equal if the Bit Error Rate (BER) performance of the overall OFDM system is equal. Using this approach, it is shown that short word-length representations may be used and the conversions between the linear and logarithmic systems need not be very accurate. This results in great simplification of the conversion process and the respected circuits can be implemented with low cost. For comparison, two 64-point FFT systems have been implemented, one using a linear fixed-point 2’s complement representation and one using both linear and LNS representation. Without any differences in BER performance and circuit delay, the hybrid-representation system requires less chip area and consumes significantly lower power.

Οι νανοσωλήνες άνθρακα, από τη στιγμή της ανακάλυψής τους, έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας, λόγω της ευρείας εφαρμογής τους σε πολλά επιστημονικά και τεχνολογικά πεδία, ως συνέπεια των μοναδικών ιδιοτήτων τους. Σημαντική είναι η χρησιμοποίηση των νανοσωλήνων άνθρακα με σκοπό την ανάπτυξη μιας καινοτόμου μεμβράνης υψηλών αποδόσεων, για χρήση στην τεχνολογία Βιοαντιδραστήρα Μεμβρανών (Membrane Bioreactors, MBRs). Στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε χημική τροποποίηση των νανοσωλήνων άνθρακα με πολυμερικές αλυσίδες. Η τροποποίηση των νανοσωλήνων μπορεί όχι μόνο να αυξήσει τη διαλυτότητά τους, αλλά να βελτιώσει την επεξεργασιμότητά τους και να τους προσδώσει νέες ιδιότητες, ανάλογα με τη φύση των μορίων της τροποποίησης. H τροποποίηση των νανοσωλήνων άνθρακα μπορεί να επιτευχθεί με την επισύναψη λειτουργικών ομάδων στην επιφάνειά τους, είτε μέσω ομοιοπολικού είτε μέσω μη ομοιοπολικού δεσμού. Η ομοιοπολική σύνδεση επιτυγχάνεται με δύο μεθόδους: τον “εμβολιασμό προς” και τον “εμβολιασμό από”. Στον “εμβολιασμό προς” το συντεθειμένο πολυμερές προσδένεται απευθείας στην επιφάνεια του νανοσωλήνα, ενώ στον “εμβολιασμό από” η πολυμερική αλυσίδα αναπτύσσεται πάνω στην επιφάνεια του νανοσωλήνα. Στη συγκεκριμένη εργασία, λεπτοί νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος (Thin MWCNTs) και νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος (MWCNTs) τροποποιήθηκαν ομοιοπολικά και με τις δύο μεθόδους με πολυμερή, τα οποία μπορούν να ενσωματώσουν είτε ομοιοπολικά είτε ηλεκτροστατικά ομάδες τεταρτοταγούς αζώτου και φωσφoνίου, οι οποίες παρουσιάζουν βιοστατικές ιδιότητες. Ειδικότερα, έγιναν προσπάθειες ομοιοπολικής πρόσδεσης των βιοστατικών ομάδων μέσω πολυμερισμού κατάλληλων μονομερών ή με πολυμερισμό των μονομερών και κατάλληλη χημική τροποποίησή τους στην επιφάνεια των νανοσωλήνων άνθρακα. Τα μονομερή ήταν ο 2-(διμεθυλάμινο) μεθακρυλικός αιθυλεστέρας (DMAEMA) και το τεταρτοταγές DMAEMA για τους MWCNTs, ενώ μια επιπλέον προσπάθεια πραγματοποιήθηκε για πολυμερισμό του Ν,Ν-[(διμεθυλάμινο)πρόπυλο]μεθακρυλαμιδίου (MADAP) στους Thin MWCNTs. Επειδή οι προσπάθειες δεν προχώρησαν σε σημαντικό βαθμό, συντέθηκε το στατιστικό συμπολυμερές P(AA12-co-VBCHAM) με συμπολυμερισμό του ακρυλικού οξέος (ΑΑ) και του 4-βινυλοβένζυλο χλωριδίου (VBC) σε ποσοστό 12% και 88% αντίστοιχα και εισαγωγή της N,N-διμεθυλοδεκαεξυλαμίνης, το οποίο στη συνέχεια εισήχθη στους τροποποιημένους, με ομάδες φαινόλης, νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs-PhOH). Επίσης, επετεύχθη εισαγωγή των βιοστατικών ομάδων αμμωνίου και φωσφονίου μέσω ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης ως αντισταθμιστικά ιόντα στον αρνητικά φορτισμένο πολυηλεκτρολύτη πολυ(στυρενοσουλφονικό νάτριο) (PSSNa), που είχε προσδεθεί στους τροποποιημένους, με ομάδες εκκινητή ATRP, (πολυμερισμός ελευθέρων ριζών μέσω μεταφοράς ατόμου) λεπτούς νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος (Τhin MWCNTs-Ph-INIT). Η ίδια διαδικασία πραγματοποιήθηκε για την εισαγωγή ομάδων αμμωνίου στο PSSNa που είχε προσδεθεί στους τροποποιημένους, με ομάδες εκκινητή ATRP, νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος (MWCNTs-Ph-INIT). Τα συντεθειμένα βιοστατικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλές εφαρμογές, μεταξύ των οποίων είναι και ο καθαρισμός του νερού. / Since their discovery, carbon nanotubes, have attracted the interest of the scientific community, because of their wide application in a numerous scientific and technological fields, as a consequence of their unique properties. The use of carbon nanotubes is of great importance to the field of Membrane Bioreactors (MBRs) for the development of innovative membranes of high performance. The modification of carbon nanotubes can not only increase their solubility, but improve their processability and give them new properties, depending on the nature of the molecules of modification. In this work, the chemical modification of carbon nanotubes with polymer chains is investigated. Modification of carbon nanotubes can be achieved with the attachment of functional groups in their surface, through covalent or non covalent bond. The covalent bond is achieved with two methods: “grafting to” and “grafting from”. In the “grafting to” method, the synthesized polymer is attached directly on the surface of carbon nanotube, while in the “grafting from” method, the polymer chain is developed from the surface of the carbon nanotube. In the present work, thin multi-walled carbon nanotubes (Thin MWCNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were modified covalently with both methods with polymers, that can incorporate either covalently or electrostatically, quartenary ammonium and phosphonium groups that present antifouling properties. More specifically, efforts were made in covalent attachment of antifouling groups via polymerization of suitable monomers or with polymerization of monomers and appropriate subsequent chemical modification in the surface of carbon nanotubes. The monomers were the 2-(Dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA) and quaternized DMAEMA for MWCNTs, while an additional effort was made in polymerization of N,N-[(dimethylamino)propyl]methacrylamide (MADAP) in Thin MWCNTs. Because the efforts were not successful, the random copolymer P(AA12-co-VBCHAM) was prepared, with copolymerization of acrylic acid (AA) and 4-vinylbenzyl chloride (VBC) in 12% and 88% percentage respectively and introduction of N,N-Dimethylhexadecylamine, which afterwards was introduced into modified, with phenol groups, carbon nanotubes (CNTs-PhOH). Furthermore, successful introduction of antifouling ammonium and phosphonium groups via electostatical interaction as counter ions in the negatively charged polyelectrolyte poly(sodium styrene sulfonate) (PPSNa) was accomplished. The polyelectrolyte was grafted onto modified, with ATRP (atom transfer radical polymerization) initiator groups, thin multi-walled carbon nanotubes (Thin MWCNTs-Ph-INIT). The same process was followed for the introduction of ammonium groups in PSSNa, which was grafted onto modified, with ATRP initiator groups, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs-Ph-INIT). The composed antifouling materials can be used in a lot of applications, including the water purification.

The aim of the present thesis is to explore sustainable low cost environmentally friendly composite materials. It is a step by step experimental research. Firstly, taking under consideration the so far commercial available non-organic materials used as reinforcement and the petroleum based resins used as matrices, composite materials were fabricated and mechanically characterized. Different components in micro- and nano- scale were combined. Afterwards, the non-organic materials used as reinforcements were substituted by different types of non conventional natural-based fillers. The fillers (corn starch and olive pit granules) were in powder form, derived from agricultural local resources and additionally flax fabric used to produce laminated composites. All the semi-green epoxy composites were characterized by means of three-point bending testing. Moreover, the manufactured composites were induced in several sources of damage and their residual properties were extensively investigated. More precisely, the effect of the strain-rate and low velocity impact as well as of thermal fatigue, on the mechanical properties of the olive pit and the flax fabric reinforced resin was studied. Since, conventional and semi-green composite materials were fabricated and experimentally investigated, the final objective of the present thesis was to produce novel green composites materials by substituting the petroleum-based epoxy resin with a biodegradable derived from natural resources biopolyester. In order to accomplish this target, polylactic acid (PLA) was combined with olive pits in powder form at different concentrations. Olive pits, is almost unknown non-traditional filler to composites, obtained during the oil extraction process. It is a raw material characterized by its low cost and its abundance, since it consists a waste product of the olive oil industry. In order to successfully accomplish this part of research, experiments were taken place in France at the CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) Institute of the École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, under the guidance of Prof. A. Bergeret within the framework of research cooperation with the main supervisor of this thesis, Prof. G. Papanicolaou. The most important feature of the present green composites is their satisfactory mechanical and thermal performance in combination with their complete biodegradability. The PLA/olive pit composites could be applied to various components with moderate strength such as automotive interiors, interior building applications, durable goods, serviceware and food packaging material The aim of this part of the study was to investigate the effect of three types of olive pit powder at different weights fractions on the physical and mechanical properties of polylactide (PLA) matrix composites. For the preparation of the powder, two different grinding procedures were applied, producing three types of olive pit powder. Various measurements were accomplished to determine characteristics such as the density and the size distribution and the shape of the powder. Different PLA/ olive pits powder composites were manufactured by extrusion and injection molding. A comparative study between the different composites was made in order to investigate the matrix-filler interactions, occurring between the PLA and olive pit granules and their overall physical, mechanical and thermomechanical properties were investigated by means of TGA, FT-IR, DSC, SEM, flexural and uni-axial tensile testing. Finally, theoretical predictive models were applied in most of the composite materials manufactured in the present work. These models making use of minimal number of experimental results can satisfactorily predict the residual properties of damaged materials, irrespectively of the type of the material investigated and the damage source. Namely, the Modulus Predictive Model (ΜPM), the Residual Properties Model (RPM) and the Residual Strength after Impact Model (RSIM), have been successfully applied. A big number of interesting conclusions have been derived from the present work. However, a general conclusion is that a totally green composite with useful properties and applications is a promising target for the humanity and the planet survivability. / Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η κατασκευή και μελέτη συνθέτων υλικών χαμηλού κόστους ενισχυμένων με φυσικά υλικά, φιλικά προς το περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου πραγματοποιήθηκε σταδιακά. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη μελέτη διαφορετικών συνθέτων υλικών τα οποία ήταν εξ’ ολοκλήρου κατασκευασμένα από ανόργανα και συνθετικά υλικά. Γι’ αυτό το σκοπό κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες συνθέτων υλικών που έχουν ως μήτρα μια εμπορικά διαθέσιμη πετροχημική εποξειδική ρητίνη. Η εποξειδική ρητίνη ενισχύθηκε με ανόργανα υλικά σε μικρο- (συμπαγή και κενά σφαιρίδια γυαλίου) και νανο- (νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος) διαστάσεις. Στη συνέχεια, βασιζόμενη στο ήδη υπάρχον επιστημονικό υπόβαθρο, καθώς η μεταπτυχιακή μου εργασία ειδίκευσης ήταν στο ίδιο ερευνητικό πεδίο με το αντικείμενο της διδακτορικής μου διατριβής, γίνεται προσπάθεια περαιτέρω εξέλιξης της έρευνας που σχετίζεται με την μελέτη και κατασκευή συνθέτων φιλικών προς το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, το επόμενο στάδιο της πειραματικής μελέτης στα πλαίσια εκπόνησης της διατριβής αυτής, ήταν η κατασκευή και χαρακτηρισμός, ως προς την μηχανική τους συμπεριφορά, συνθέτων υλικών πολυμερικής εποξειδικής μήτρας ενισχυμένης με διαφορετικού τύπου φυσικές ενισχύσεις και περιεκτικότητες. Οι φυσικές ενισχύσεις που επιλέχθηκαν να μελετηθούν ήταν τόσο σε μορφή κόκκων και μικρο-ινών, όσο και σε μορφή υφάσματος. Τα εγκλείσματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα και σκόνη αμύλου καλαμποκιού. Στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με κόκκους ελαιοπυρήνα, έγινε μελέτη της επίδρασης των διαφορετικών ρυθμών παραμόρφωσης στις μηχανικές τους ιδιότητες, ενώ στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με την σκόνη αμύλου μελετήθηκαν εκτενώς οι στατικές μηχανικές τους ιδιότητες. Επιπλέον, κατασκευάστηκαν πολύστρωτα σύνθετα υλικά χρησιμοποιώντας για τις διάφορες στρώσεις ύφασμα από ίνες λιναριού. Τα πολύστρωτα σύνθετα υλικά χαρακτηρίστηκαν ως προς τις μηχανικές τους ιδιότητες, υποβλήθηκαν σε θερμική κόπωση και υπέστησαν κρούση χαμηλής ενέργεια. Οι εναπομένουσες μηχανικές ιδιότητες των υλικών αυτών μελετήθηκαν τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά. Ο απώτερος στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής ήταν να γίνει η δυνατή η κατασκευή συνθέτων υλικών τα οποία να είναι πλήρως βιοδιασπώμενα και φιλικά προς το περιβάλλον. Για το σκοπό αυτό, το τρίτο και τελευταίο στάδιο της έρευνας που διεξήχθη στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, ήταν η κατασκευή εξολοκλήρου φυσικών συνθέτων υλικών έχοντας ως μήτρα ένα βιοδιασπώμενο πολυεστέρα φυτικής προέλευσης, το πολύ (γαλακτικό οξύ), ενισχυμένο με σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα. Ο ξηρός ελαιοπυρήνας που χρησιμοποιήθηκε, αποτελεί μέρος των αποβλήτων που προκύπτουν από την διαδικασία παραγωγής ελαιολάδου. Ο ελαιοπυρήνας σε αυτή την μορφή έχοντας μηδαμινό κόστος απαντάται σε εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες και σε σημαντικό ποσοστό εναποτίθεται στους περιβάλλοντα χώρους των μονάδων παραγωγής του ελαιολάδου. Η ερευνητική εργασία που σχετίζεται με αυτό το αντικείμενο του διδακτορικού έλαβε χώρα στην Γαλλία στο École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας A. Bergeret, στα πλαίσια ερευνητικής συνεργασίας του επιβλέποντα καθηγητή Γ. Παπανικολάου και της ερευνητικής του ομάδας. Τα πειράματα που διεξήχθησαν στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD, περιελάμβαναν αρχικά την προετοιμασία των κόκκων του ελαιοπυρήνα στην κατάλληλη μορφή για να είναι δυνατή η χρησιμοποίησή τους ως ενισχυτικό υλικό. Έγινε κονιορτοποίηση των κόκκων από την οποία προέκυψαν δύο τύπου σκονών που διέφεραν ως προς την διασπορά του μεγέθους των κόκκων, ενώ μια τρίτη σκόνη ελαιοπυρήνα είχε ήδη προετοιμαστεί με διαφορετική μέθοδο κονιορτοποίησης στο τμήμα Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστήμιου Πατρών. Έγινε εκτενής χαρακτηρισμός των φυσικών και μορφολογικών ιδιοτήτων όλων των σκονών ελαιοπυρήνα που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των συνθέτων υλικών με μήτρα το PLA. Προσδιορίστηκαν διαφορετικού τύπου πυκνότητες και η διασπορά του μεγέθους των κόκκων. Έγινε θερμική ανάλυση με δοκιμή θερμοζυγού (TGA), μορφολογικός χαρακτηρισμός με χρήση ηλετρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) καθώς και χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT IR) και ακτίνων-Χ. Αφού ολοκληρώθηκε ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων της ενισχυτικής φάσης, στη συνέχεια κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας PLA ενισχυμένα με τους κόκκους ελαιοπυρήνα σε διαφορετικές περιεκτικότητες. Η προετοιμασία των σύνθετων αυτών υλικών πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά έγινε μια πρώτη μορφοποίηση με εξώθηση (extrusion). Τα σύνθετα υλικά που προέκυψαν από την εξώθηση που ήταν στη μορφή δισκίων (pellets) χαρακτηρίστηκαν και αυτά με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA). Τα σύνθετα υλικά υπό μορφή δισκίων για να αποκτήσουν την τελική τους μορφή ως δοκίμια κατάλληλα για μηχανικές δοκιμές κατά τα πρότυπα ISO 527, μορφοποιήθηκαν με έγχυση (Injection molding). Τα σύνθετα υλικά στην τελική τους μορφή χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA), έγινε χαρακτηρισμός των μηχανικών τους ιδιοτήτων και μορφολογική παρατήρηση των επιφανειών τους ύστερα από την μηχανική τους αστοχία (SEM). Τέλος, σε πολλά από τα σύνθετα υλικά που κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν πειραματικά, εφαρμόστηκαν διαφορετικά ημιεμπειρικά μοντέλα ανάλυσης και πρόβλεψης της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Στο κυρίως κείμενο της διδακτορικής διατριβής, περιγράφεται σε ξεχωριστό κεφάλαιο το σύνολο των θεωρητικών μοντέλων που εφαρμόστηκαν στα πειραματικά αποτελέσματα. Στα επιμέρους κεφάλαια που παρουσιάζονται και αναλύονται τα πειραματικά αποτελέσματα, παρατίθενται η σύγκρισή τους με τις αντίστοιχες προβλέψεις που πρόεκυψαν από την εφαρμογή των θεωρητικών μοντέλων. Από τη σύγκριση αυτή παρατηρούμε ότι τα θεωρητικά μοντέλα που εφαρμόστηκαν που είναι το μοντέλο πρόβλεψης του μέτρου ελαστικότητας κοκκωδών υλικών, ΜPM (Modulus Predictive Model), το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης ιδιοτήτων ύστερα από διαφορετικές είδους καταπονήσεις (θερμική κόπωση, κρούση χαμηλής ενέργειας και του ρυθμού παραμόρφωσης σε κάμψη τριών σημείων), RPM (Residual Properties Model) και το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης της αντοχής των υλικών ύστερα από κρούση, Residual Strength after Impact Model (RSIM), έδωσαν ικανοποιητικές προβλέψεις για την μεταβολή των ιδιοτήτων κάνοντας χρήση ελάχιστων μόνο πειραματικών σημείων. Στην παρούσα διατριβή συνδυάστηκαν δύο διαφορετικού τύπου πολυμερικές ρητίνες με πληθώρα ενισχυτικών υλικών για την κατασκευή και μελέτη της μηχανικής τους συμπεριφοράς, τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά με την εφαρμογή ημιεμπειρικών μοντέλων πρόβλεψης και ανάλυσης. Για την κατασκευή των δοκιμίων, ανάλογα με τον τύπο του υλικού της μήτρας και της ενίσχυσης, εφαρμόστηκαν διαφορετικές τεχνικές και σύνθετες πειραματικές διαδικασίες. Ενώ, για την μελέτη των μηχανικών, θερμομηχανικών και μορφολογικών τους ιδιοτήτων εφαρμόστηκε σημαντικός αριθμός διαφορετικών τεχνικών χαρακτηρισμού.

The main focus of this thesis is to analyse signals (signal-dependent analysis) and room responses (system-dependent analysis) from a statistical point of view, attempt to determine the underlying statistical relationships between the reverberant signals and the room responses and propose relevant statistical models. Based on such a statistical framework, this thesis aims to propose novel methodologies for the extraction of room acoustical information and parameters from reverberant signals. Schroeder's theory is experimentally evaluated for various Room Transfer Functions (RTFs) measured in many source/receiver positions in various enclosures and several related aspects are discussed. Using a statistical approach, the effects of reverberant energy on the histograms and statistical measures are discussed and models describing the relationship of statistical measures between the reverberant signal and the RTFs are extracted. Then, the statistical properties of Binaural Room Transfer Functions (BRTFs) and binaural cues are examined. The well-known property of the spectral standard deviation of the magnitude of RTFs, that is its convergence to 5.6 dB for diffuse fields, is examined for the case of BRTFs, using a similar approach and a generic model for the relationship of the spectral standard deviation of RTFs and BRTFs. This thesis is also concerned with the distance estimation problem from a perceptual and computational point of view. Two novel methods for the estimation of the source/receiver distance using speech signals are proposed. The first method is able to detect the distance between the speaker and the microphone in a room environment using single-channel signals. The distance-dependent variation of several temporal and spectral statistical features of single-channel signals is studied and a novel sound source distance detector, based on these features is developed. The second method estimates distance from binaural speech signals (two-channel signals). This method does not require a priori knowledge of the room impulse response, the reverberation time or any other acoustical parameter and relies on a set of novel features extracted from the reverberant binaural signals. For this method, a novel distance estimation feature is introduced exploiting the standard deviation of the difference of the magnitude spectra of the left and right binaural signals (termed here as Binaural Spectral Magnitude Difference Standard Deviation (BSMD STD)). Moreover, an extended and novel set of additional features based on the statistical properties of binaural cues (ILDs, ITDs, ICs) is extracted from an auditory front-end which models the peripheral processing of the human auditory system. Both methods rely on novel distance-dependent features, related to statistical parameters of speech signals. Finally, a novel method for the estimation of the direct-to-reverberant-ratio (DRR) from dual-channel microphone recordings without having knowledge of the source signal is presented. / Η παρούσα διατριβή ασχολείται με τη μελέτη και ανάλυση των στατιστικών χαρακτηριστικών ηχητικών σημάτων και των ακουστικών αποκρίσεων χώρου, έχοντας ως πρωταρχικό σκοπό να προτείνει σχέσεις που περιγράφουν τη συσχέτιση των στατιστικών χαρακτηριστικών των σημάτων με αντήχηση με τις ακουστικές αποκρίσεις χώρων. Βάσει ενός τέτοιου θεωρητικού πλαισίου, η διατριβή αυτή αποσκοπεί στο να προτείνει νέες μεθοδολογίες για την εξαγωγή πληροφορίας που σχετίζεται με τα ακουστικά χαρακτηριστικά των χώρων, κάνοντας χρήση ηχογραφημένων ηχητικών σημάτων (π.χ. σήματα ομιλίας) στους εκάστοτε κλειστούς χώρους. Το θεωρητικό υπόβαθρο αυτής της διατριβής βασίζεται σε υπάρχοντα θεωρητικά μοντέλα για το ηχητικό πεδίο μέσα σε ένα κλειστό χώρο, όπως, για παράδειγμα, το στατιστικό μοντέλο του Schroeder. Το μοντέλο του Schroeder επιβεβαιώνεται πειραματικά για ακουστικές αποκρίσεις που έχουν μετρηθεί σε διάφορες θέσεις, μέσα σε κλειστούς χώρους, οι οποίοι διαφέρουν στα ακουστικά χαρακτηριστικά τους. Βάσει στατιστικής ανάλυσης, εξάγονται στατιστικά μοντέλα, τα οποία περιγράφουν την επίδραση της αντήχησης στα ηχητικά σήματα, όταν αυτά αναπαραχθούν μέσα σε ένα κλειστό χώρο. Στη συνέχεια, λαμβάνοντας υπόψη αντιληπτικά μοντέλα ακοής, τα οποία προϋποθέτουν την ύπαρξη δυο ηχητικών σημάτων (δυο αυτιά, αμφιωτική ακοή) σε αυτή τη διατριβή, μελετώνται κάποιες παράμετροι οι οποίες εξάγονται από αμφιωτικές ακουστικές αποκρίσεις χώρου. Η ιδιότητα της φασματικής τυπικής απόκλισης συναρτήσεων μεταφοράς χώρων να συγκλίνει στην τιμή των 5.6~dB για διάχυτα ηχητικά πεδία, επεκτείνεται στην περίπτωση των αμφιωτικών αποκρίσεων χώρου και προτείνεται ένα γενικευμένο μοντέλο που συσχετίζει τη φασματική τυπική απόκλιση μονοφωνικών και αμφιωτικών συναρτήσεων μεταφοράς χώρου. Η διατριβή αυτή, επίσης, ασχολείται με το πρόβλημα της εκτίμησης της απόστασης μεταξύ πηγής και δέκτη. Προτείνονται δυο νέες μέθοδοι για την εκτίμηση της απόστασης μεταξύ πηγής και δέκτη, κάνοντας χρήση ηχητικών σημάτων ομιλίας. Η προτεινόμενη μέθοδος βασίζεται σε μια σειρά από στατιστικές παραμέτρους των οποίων οι τιμές μεταβάλλονται είτε στο πεδίο του χρόνου είτε στο πεδίο της συχνότητας. Η δεύτερη προτεινόμενη μέθοδος αφορά, επίσης, στην εκτίμηση της απόστασης πηγής/δέκτη, αλλά από αμφιωτικά σήματα. Η μέθοδος αυτή δεν προαπαιτεί γνώση της ακουστικής απόκρισης του χώρου, του χρόνου αντήχησης ή άλλης ακουστικής παραμέτρου και βασίζεται σε μια σειρά από νέες παραμέτρους, οι οποίες μπορούν να υπολογισθούν από τα αμφιωτικά σήματα με αντήχηση. Οι παράμετροι συνδυάζονται με δυο διαφορετικές τεχνικές αναγνώρισης προτύπων των οποίων τα μειονεκτήματα και πλεονεκτήματα συζητώνται. Στα πλαίσια αυτής της μεθόδου, προτείνεται μια νέα παράμετρος, η οποία βασίζεται στη διαφορά της φασματικής τυπικής απόκλισης του αριστερού και του δεξιού αμφιωτικού ηχητικού σήματος, η οποία αποδεικνύεται ότι σχετίζεται με τα στατιστικά της αντίστοιχης μονοφωνικής ακουστικής απόκρισης. Τέλος, προτείνεται μια σειρά από παραμέτρους οι οποίες βασίζονται στα στατιστικά χαρακτηριστικά αμφιωτικών παραμέτρων και σχετίζονται με το αντιληπτικό μοντέλο της ανθρώπινης ακοής. Τέλος, προτείνεται μια νέα μέθοδος για την εκτίμηση της στάθμης λόγου κατευθείαν προς ανακλώμενου ήχου από στερεοφωνικά σήματα.