Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται εφαρμογές των στοχαστικών διαδικασιών στα λεγόμενα κοινωνικά συστήματα από τη σκοπιά του προγραμματισμού ανθρώπινου δυναμικού (manpower planning). O προγραμματισμός του ανθρώπινου δυναμικού έχει να κάνει με την κατάλληλη τοποθέτηση των μελών του συστήματος στις σωστές θέσεις, σε αριθμούς οι οποίοι εγγυώνται την ομαλή λειτουργία. Αρχικά αναπτύσσουμε το μη ομογενές Μαρκοβιανό σύστημα (ΜΟΜΣ), το οποίο έχει ως βάση του τις Μαρκοβιανές αλυσίδες: η συμπεριφορά του καθορίζεται από την οριακή ή σε πεπερασμένο χρόνο συμπεριφορά μιας μη ομογενούς Μαρκοβιανής αλυσίδας. Το ΜΟΜΣ, είναι ένα μαθηματικό μοντέλο, το οποίο αποτέλεσε μια θεωρία ενοποίησης μέσα σε ένα κοινό πλαίσιο, πολλών γνωστών στοχαστικών μοντέλων προγραμματισμού ανθρώπινου δυναμικού. Στη συνέχεια επικεντρωνόμαστε στον έλεγχο της συμπεριφοράς του μοντέλου. Για το σκοπό αυτό, ορίζουμε μια σχέση για το αναμενόμενο κόστος λειτουργίας και αμοιβών του ΜΟΜΣ. Στη σχέση αυτή δίνουμε τη γενικότερη δυνατή μορφή, έτσι ώστε να περιλαμβάνει ως ειδικές περιπτώσεις αρκετές από τις παραλλαγές των συναρτήσεων κόστους-αμοιβών που υπάρχουν. Τέλος, με τη βοήθεια του προγραμματισμού στόχων (Goal Programming), ελέγχουμε τις ροές του ΜΟΜΣ προκειμένου να επιτευχθεί μια ικανοποιητική συμπεριφορά σύμφωνα με κάποιους στόχους, καθώς το σύστημα περνάει τις τρεις φάσεις λειτουργίας του, δηλ. την παροδική, την ημι-παροδική και τη φάση στατιστικής ισορροπίας. / Manpower planning deals with aspects of human resources management and has been given considerable attention in the last decades. In the attempt to simulate the evolution of a manpower system and predict its future properties, mathematical models were proved to be extremely helpful both for descriptive and optimization purposes. Manpower systems have been modeled in several ways, deterministic or stochastic. The attempt of determine and regulate future structures in a manpower planning system is based mainly on the selection of appropriate recruitment distribution vectors. This effort gives rise to the control problem in mathematical manpower planning. The control of manpower systems has been of considerable concern in recent times. In a series of articles and books beginning back in the early 70's, the problem of finding appropriate recruitment policies was considered, and various mathematical models were developed according to several criteria and practical considerations. In the present work aspiration levels and priorities using goal programming are employed in a NHMS which evolves in three phases, the transient, the semi-transient and the equilibrium phase. The general goal programming framework is used in several variations which depend on the phase, in order to detect appropriate input policies that can achieve a satisfactory trade off between operational cost and target attainability.

Στην εργασία αυτή, μελετάται το πρόβλημα της ανίχνευσης κινούμενων στόχων και της εκτίμησης της θέσης και της ταχύτητάς τους από ένα σύστημα ραντάρ. Η κίνηση των στόχων ως προς το ραντάρ έχει σαν αποτέλεσμα τη μετατόπιση Doppler της συχνότητας της επιστρεφόμενης ακτινοβολίας ως προς τη συχνότητα εκπομπής του ραντάρ. Εκτιμώντας αυτή τη μετατόπιση στη συχνότητα μπορούμε να ανιχνεύσουμε το στόχο καθώς και να εκτιμήσουμε τη θέση και την ταχύτητά του. Διερευνάται η δυνατότητα βελτίωσης της πιθανότητας ανίχνευσης των στόχων καθώς και του μέσου τετραγωνικού σφάλματος των εκτιμήσεων θέσης και ταχύτητας, με χρήση μοντέρνων εκτιμητών συχνοτήτων, αντί των κλασσικών εκτιμητών που βασίζονται στο Μετασχηματισμό Fourrier. Αναλύονται θεωρητικά και μέσω προσομοιώσεων οι δυνατότητες των μοντέρνων εκτιμητών συχνοτήτων, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στους εκτιμητές Υποχώρου (MUSIC, ESPRIT). Ακολουθεί, η παρουσίαση μιας γενίκευσης της χρήσης των εκτιμητών συχνοτήτων στην περίπτωση διανυσματικών σημάτων. Ο αλγόριθμος που προτείνεται για την ανίχνευση στόχων από ένα σύστημα ραντάρ, επεξεργάζεται τα δείγματα της ληφθείσας ακτινοβολίας κατά μπλοκ οπότε προκύπτει η ανάγκη χρήσης αυτής της διανυσματικής μορφής των εκτιμητών συχνοτήτων. Παρουσιάζονται, τέλος, αποτελέσματα προσομοιώσεων, για διάφορα σενάρια, που επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα του αλγορίθμου και φανερώνουν τα πλεονεκτήματα της χρήσης των μοντέρνων τεχνικών εκτίμησης συχνοτήτων. / This report focuses on the problem of detection of moving targets and estimation of their positions and velocities using a radar system. By estimating the targets' Doppler frequencies it is possible to detect the targets and estimate both their position and velocity. It is shown how the use of modern frequency estimators results in higher values of the probability of detection compared to the Fourrier-based methods. Modern estimators are analyzed, with emphasis shown on the subspace-based estimators (MUSIC, ESPRIT) and their use is generalized for the case of estimating frequencies in vector signals. This generalized form of frequency estimators is used by our proposed algorithm for target detection. Simulation results are presented that prove the superiority of modern techniques.

Τα τελευταία χρόνια γίνονται πολλές έρευνες οι οποίες δείχνουν πως οι Οντολογίες και οι τεχνολογίες βασισμένες σε οντολογίες, βρίσκουν ευρεία εφαρμογή στην εκπαίδευση και αποτελούν έναν από τους πιο σημαντικούς τομείς έρευνας της εκπαιδευτικής τεχνολογίας. Μια οντολογία αποτελεί την τυπική προδιαγραφή κάποιας περιοχής γνώσης (Gruber, 1993). Παρέχει τις βασικές έννοιες του πεδίου γνώσης που περιγράφεται και τις μεταξύ τους σχέσεις, καθώς και την ορολογία με την οποία αναφερόμαστε στις έννοιες και τις σχέσεις αυτές. Δηλαδή, μια οντολογία παρέχει τόσο λεξιλόγια και όσο και σχήματα οργάνωσης της γνώσης, τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν ως κοινά πλαίσια επικοινωνίας μεταξύ ανθρώπων, συστημάτων και οργανισμών, διευκολύνοντας το διαμοιρασμό, την διαλειτουργικότητα και την επαναχρησιμοποίηση πόρων (Uschold & Gruninger, 1996). Οι Οντολογίες συνδέονται στενά με το λεγόμενο Σημασιολογικό Ιστό, που αναφέρεται στη σημασιολογική διασύνδεση των πληροφοριών που υπάρχουν στον Παγκόσμιο Ιστό με τρόπο κατανοητό από μηχανές (Berners Lee et al., 2001). Μια τέτοια διασύνδεση θα έδινε πολύ μεγάλες προοπτικές όσον αφορά στο διαμοιρασμό, ανάκληση και επαναχρησιμοποίηση της πληροφορίας τόσο στην εκπαίδευση όσο σε όλο το φάσμα των δραστηριοτήτων μας. Η εργασία μας συνίσταται στη δημιουργία μιας εκπαιδευτικής εφαρμογής για τη διαχείριση μαθησιακού υλικού και μαθησιακών στόχων σχετικών με το αντικείμενο της Αντικειμενοστρεφούς Ανάλυσης και συγκεκριμένα με το γνωστικό πεδίο των Διαγραμμάτων Περιπτώσεων Χρήσης, η οποία βασίζεται σε οντολογίες. Χρησιμοποιούμε οντολογίες για να περιγράψουμε με τυπικό τρόπο τρεις βασικές συνιστώσες της μαθησιακής διαδικασίας: το γνωστικό πεδίο, τα μαθησιακά αντικείμενα και τους μαθησιακούς στόχους, με σκοπό να γίνει δυνατή η αυτόματη επεξεργασία των παραπάνω συνιστωσών από εφαρμογές ηλεκτρονικής μάθησης και να προωθείται η επικοινωνία, η διαλειτουργικότητα και ο διαμοιρασμός πόρων. Ακόμα, ζητούμενο της εφαρμογής μας αποτελεί η ενσωμάτωση σε αυτήν δυνατοτήτων παροχής προσωποποιημένων υπηρεσιών. Αφού κάνουμε μια σύντομη επισκόπηση της βιβλιογραφίας σχετικά με τη χρήση οντολογιών στην Εκπαίδευση αναφερόμαστε στις Οντολογίες που δημιουργήσαμε και στον τρόπο που είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν για να επιτευχθούν οι προαναφερθέντες στόχοι. Σημειώνουμε ότι στην παρούσα εργασία δεν περιλαμβάνεται η εκπαιδευτική αξιολόγηση του συστήματος (μετά από πιλοτική χρήση), αλλά μόνο η επαλήθευση της λειτουργίας του. / An ontology is a formal specification of a conceptualization (Gruber, 1993). It provides terminology and conceptual schemas concerning a domain, and can be used as a communication framework between humans, software systems and organizations, promoting interoperability and reusability of resources. Our work concerns the creation of an ontology-based educational application that aims at the management of educational resources and instructional goals related to the field of Object-Orient Analysis and specifically the field of Use Case Diagrams. As part of our work, we have used ontologies to formally describe three basic components of the educational process: the learning material, the knowledge domain and the learning goals. We created three ontologies: the use case diagram ontology (domain ontology), the competency ontology (to model the learning goals) and the learning object ontology (to describe the learning material), which we ultimately combined in one application. The inclusion of components like learning objects and competencies in our application, as well as the use of ontologies to formally describe them, are features that can promote interoperability and resource reuse and can be used to provide personalised services. In this paper, we first describe ontologies and their current uses in the education field according to recent research and then we proceed with the analytic description of our ontologies and our application.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά την παράκτια ζώνη, της Αλεξάνδρειας (Αιγύπτου) με σκοπό: (1) την ανάπλαση του παράκτιου παλαιοπεριβάλλοντος στο οποίο αναπτύχθηκε η Ελληνιστική Αλεξάνδρεια και πώς αυτό επηρέασε στην ίδρυση και στην εξέλιξη της πόλης, (2) τον εντοπισμό ναυαγίων, καταβυθισμένων λιμενικών εγκαταστάσεων και άλλων μαρτυριών ανθρώπινης δραστηριότητας. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων xρησιμοποιήθηκαν εξειδικευμένες θαλάσσιες γεωφυσικές τεχνολογίες, όπως ηχοβολιστής πλευρικές σάρωσης, τομογράφος υποδομής πυθμένα, απλό και διαφορικό GPS. Η ανάλυση και επεξεργασία των συλλεγέντων δεδομέμων πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια των υπολογιστικών πακέτων Matlab και ArcGIS. Δημιουργήθηκαν πρωτότυπα και εύχρηστα μεθοδολογικά σχήματα (PalaeogAn και TargAn), με τη βοήθεια σύγχρονων μεθόδων επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας, με σκοπό την επεξεργασία των αναλογικών γεωφυσικών καταγραφών, σε ένα αυτοματοποιημένο ψηφιακό περιβάλλον. Η ανάλυση των γεωφυσικών καταγραφών έδειξε την ύπαρξη μίας kurkar δομής σχήματος Τ παρόμοιας σε σχήμα, σύσταση και προσανατολισμό με το δομικό σύστημα νήσος Φάρος-Επταστάδιο-Λιμένες της Αλεξάνδρειας, μετατοπισμένη προς τα ΒΑ. Η μελέτη των μεταβολών της στάθμης της θάλασσας και η ανάλυση των τομογραφιών, έδειξε ότι η παράκτια ζώνη της Αλεξάνδρειας διαμορφώνεται από μία σειρά επάλληλων παλαιοακτών, σε βάθη νερού 16, 14, 12, 10, 8 m, οι οποίες αντιστοιχούν στην ακτογραμμή της περιοχής το 3300π.Χ (βασίλειο Harpoon), 2700π.Χ, 2000π.Χ, 1400π.Χ (οικισμός Ραχώτιδας), και 300π.Χ (Πτολεμαϊκή Αλεξάνδρεια) αντίστοιχα. Η δομή Τ ήταν πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και διαμόρφωνε ασφαλές αγκυροβόλιο (3300-2000π.Χ), ενώ αργότερα βυθίστηκε (2000-300π.Χ) αρχικά στα -2m (1400π.Χ) και στη συνέχεια στα -4m βάθος (300π.Χ), ενεργώντας ως φυσικός κυματοθραύστης που προστάτευε την ακτή από τη διάβρωση και τη θαλασσοταραχή. Επίσης φαίνεται ότι η είσοδος του Ανατολικού Λιμένα στα Πτολεμαϊκά χρόνια ήταν πολύ στενή (600m), στα ΒΑ της Άκρας Λοχιάδος και στο εσωτερικό του Ανατολικού Λιμένα εκείνη την εποχή υπήρχαν βραχονησίδες, το 92% της Άκρας Λοχιάδος είναι σήμερα καταβυθισμένο. Τέλος επιτεύχθηκε α) ο εντοπισμός ενός αρχαίου ναυαγίου, δύο περιοχών με έρματα αρχαίων πλοίων, δύο αρχαίων προβόλων, δύο σχηματισμών που πιθανώς αποτελούν αρχαία ναύδετα, β) ο εντοπισμός 57 στόχων, η αρχαιολογική σημασία των οποίων αξιολογήθηκε με τη βοήθεια του TargAn και πολυδιάστατων στατιστικών μεθόδων γ) η υπόδειξη νέων περιοχών αρχαιολογικού ενδιαφέροντος. / The aim of this PhD is twofold: (a) to reconstruct the palaeoenvironmental setting where Hellenistic Alexandria was developed, (b) to detect the presence of any prehistorical and historical shipwrecks and evidence of human activity. In order to accomplish the above a geophysical survey was carried out, using a sidescan sonar and a subbottom profiler system, while the positioning was provided by a GPS and DGPS. The geophysical data were analyzed using a Matlab and an ArcGIS software. New, user-friendly methodological schemes, referred to as PalaeogAn και TargAn, were developed using image analysis techniques, in order to analyse analogue geophysical data in a digital environment. The geophysical data analysis shows the presence of a Τ-shape kurkar ridge, which stands at a minimum water depth of 11m below the seasurface at the north end of the Eastern Harbour of Alexandria. This kurkar formation is almost identical with that of the Pharos island–Heptastadion-Alexandria Harbours. Sea level changes and geophysical data analysis suggest that Alexandria’s coastal zone is characterized by a series of parallel submerged palaeoshorelines, at water depths of 16, 14, 12, 10 and 8 m, which represent the coastlines of 3300 BC (kingdom of Harpoon), 2700 BC, 2000 BC, 1400 BC (ancient Rachotis), and 300 BC (Ptolemaic Alexandria) respectively. The Τ-shape structure between 3300-2000BC was above msl creating a safe anchorage for ancient ships. In 1400 BC and 300 BC it was 2m and 4m under msl respectively, acting as a natural breakwater and protecting the coast from wave action. During the Hellenistic times (300 BC) the Eastern Harbour entrance was much smaller (600m) than today. At the northeastern end of Cape Lochias and in the inner Eastern Harbour dangerous shoals and reefs were scattered. Cape Lochias was much larger than it is today as the most of it (92%) is at present submerged. The insonification revealed (a) the existence of an ancient shipwreck, two areas with ship ballast, two structures which might have been used as buoys, two structures that were propably used as moles, (b) the presence of 57 acoustic anomalies, which were analyzed using the TargAn and multivariate statistical methods, (c) new areas of archaeological importance to be surrveyed in the near future. The results of the statistical analysis classified the acoustic anomalies into groups showing their archaeological validity.

Η τεχνολογία της αναγνώρισης και παρακολούθησης αεροσκαφών βρίσκει ποικίλες εφαρμογές σε όλους τους τομείς της αεροναυσιπλοΐας, πολιτικούς και στρατιωτικούς, από τον έλεγχο και τη ρύθμιση της εναέριας κυκλοφορίας σε πολιτικά αεροδρόμια έως το χειρισμό και την καθοδήγηση αντιαεροπορικών όπλων για στρατιωτικούς σκοπούς (π.χ. το σύστημα TAS του αντιαεροπορικού συστήματος MIM-23B Hawk). Έως σήμερα, γνωστές μέθοδοι υλοποίησης αποτελούν οι ραδιοεντοπιστές (radar), οι υπέρυθρες και οι θερμικές κάμερες, τα οποία είναι εγκατεστημένα σε επίγειους σταθμούς, σε κινούμενες μονάδες και σε αεροσκάφη. Το σύστημα που δημιουργήθηκε και θα παρουσιαστεί στην παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια εναλλακτική μέθοδο υλοποίησης της αναγνώρισης και της παρακολούθησης ιπτάμενων αντικειμένων, που εκμεταλλεύεται το οπτικό φάσμα με τη χρήση μιας οπτικής κάμερας ενσωματωμένης σε ένα σερβοκινητήρα. Σε σημεία όπου είναι δύσκολο να εφαρμοσθεί κάποια άλλη τεχνολογία ή σε σημεία που δεν καλύπτονται από άλλες συσκευές ανίχνευσης (π.χ. radar), η συσκευή μας προσφέρει όμοιες υπηρεσίες και συμπληρώνει πιθανά χάσματα ακάλυπτων περιοχών. Συγκεκριμένα, μέσω του λογισμικού που έχει αναπτυχθεί, όταν κάποιος στόχος (αεροσκάφος) εισέλθει στο οπτικό πεδίο της κάμερας, ανιχνεύεται και αναγνωρίζεται. Στη συνέχεια ο σερβοκινητήρας παρακολουθεί τον στόχο τροφοδοτούμενος με δεδομένα της θέσης και της ταχύτητάς του, ενώ βρίσκεται σε συνεχή επικοινωνία με την κάμερα. Όλα τα παραπάνω έχουν αναπτυχθεί ώστε να λειτουργούν σε συνθήκες πραγματικού χρόνου. Παρά την απουσία μιας θεωρητικής παρουσίασης ή μιας ολοκληρωμένης λύσης οπτικής αναγνώρισης και παρακολούθησης αεροσκαφών, η αναζήτηση και μελέτη της διεθνούς βιβλιογραφίας μας έδωσε το θεωρητικό υπόβαθρο για την κατανόηση του προβλήματος και ταυτόχρονα τη δυνατότητα να συνδυάσουμε τεχνικές και μεθόδους για την επίτευξη του στόχου μας. Για την επιτυχή αναγνώριση και παρακολούθηση των στόχων δημιουργήθηκαν διάφορα μοντέλα προσομοίωσης για τον έλεγχο της συμπεριφοράς μεμονομένων χαρακτηριστικών. Συγκεκριμένα, στο υποσύστημα της αναγνώρισης του στόχου μοντελοποιήθηκε αρχικά μια μέθοδος εξαγωγής της θέσης βασισμένη στο χρώμα του στόχου σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Στη συνέχεια η ίδια μέθοδος μεταφέρθηκε σε περιβάλλον LabVIEW για να εμπλουτισθεί με διάφορες άλλες μεθόδους βασισμένες σε ένα σύνολο από χαρακτηριστικά που θα αναλυθούν στη συνέχεια. Το τελικό μοντέλο αποτελεί συνδυασμό των μεθόδων του αθροίσματος απολύτων διαφορών, της οπτικής ροής, της εξαγωγής χρωματικών και σχηματικών χαρακτηριστικών, της κανονικοποιημένης εττεροσυσχέτισης και άλλων λογικών μεθόδων και βελτιστοποιήσεων τους. Για την επίτευξη μιας επιτυχυμένης παρακολούθησης ενός “κλειδωμένου” στόχου, δοκιμάστηκαν και έγιναν πολλές προσομοιώσεις με διαφορετικούς τύπους ελεγκτών. Συγκεκριμένα η δυναμική του μοντέλου που δημιουργήθηκε, εξαρτάται από ένα συνδυασμό ελεγκτών θέσεως, ταχύτητας και άλλων παραμέτρων. Αυτά εξασφαλίζουν ένα ευσταθές και γραμμικοποιημένο σύστημα παρακολούθησης, ικανό να παρακολουθήσει οποιοδήποτε στόχο με τη προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά του στόχου καθώς και η κατάστασή του (θέση, ταχύτητα κτλ.), ικανοποιούν τις απαιτήσεις του αλγορίθμου αναγνώρισης και είναι μέσα στις εργοστασιακές δυνατότητες του συστήματος. Το μοντέλο αυτό αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε σε περιβάλλον LabVIEW, όπως και οι μετρήσεις και προσομοιώσεις που έγιναν πάνω σε αυτό. Όλες οι παραπάνω μέθοδοι συνεργάζονται και είναι ικανοί να δώσουν ακριβή αποτελέσματα θέσης πραγματικών στόχων κατά τη διάρκεια της ημέρας ακόμα και κάτω από δύσκολες συνθήκες (όπως συννεφιά, χαμηλή φωτεινότητα, παρεμβολή αντικειμένων) σε πραγματικό χρόνο. Η ακραία μεταβολή των περιβαλλοντικών συνθηκών θα επηρρέαζε οποιοδήποτε οπτικό σύστημα, συνεπώς και το παρόν. Περιγραφή των παραγόντων που επηρρεάζουν το σύστημά μας θα γίνει στη συνέχεια. / The technology of aircraft recognition and tracking applies in various applications in all areas of air navigation, civil and military, from air traffic control and regulation at civilian airports to anti-aircraft weapon handling and guidance for military purposes (e.g the TAS system of MIM-23B Hawk anti-aircraft system). To date, known methods of implementation are the radar, infrared and thermal cameras, which are installed at ground stations, in moving plants and aircrafts. The system that was created and is presented in this thesis is an alternative implementation of identifying and tracking flying objects, which operates in the optical spectrum using an optical camera built into a servomotor (pan-tilt unit – PTU). In regions where is difficult for one technology to be applied or in areas that are not covered by other detection devices (e.g. radar), our device offers similar services and complements potential gaps that arise by uncovered areas. Specifically, through the software we developed, when a target (aircraft) enters the field of view of our camera, it is detected and identified. Then the PTU, fed with data of target position and velocity, tracks the aircraft while keeps in constant communication with the camera. All the above have been developed to operate in real time. Despite the lack of a theoretical presentation or a complete solution of optical aircraft recognition and tracking, search and study of literature has given us the theoretical background for understanding the problem and making it possible to combine techniques and methods to achieve our goal. For the successful identification and monitoring of the targets, various simulation models were created to control the behavior of isolated features. Specifically, for the target recognition subsystem a method for extraction of the position based on the color of the target was initially modeled in Matlab/Simulink environment. Then the same method was implemented in LabVIEW to be enriched with several other methods based on a set of features that will be discussed below. The final model is a combination of the sum of absolute differences between two images, the extraction of color and shape profiles, the normalized cross-correlation and other logical methods and their optimizations. In order a successful tracking of a “locked” target to be achieved, there have been many tests and carried out many simulations with different types of controllers. Specifically, the dynamic of the model which was created, depends on a combination of position/velocity controllers and other parameters. These provide a stable and linearized tracking system, capable to follow any target under the condition that the characteristics of the target and its current status (position, speed, etc.) meet the requirements of the recognition algorithm and is within the capabilities of the system. The model was developed and implemented in the LabVIEW environment, as well as measurements and simulations were carried out in it. All these methods work and are able to give accurate results of the position of real targets during the day, even under difficult circumstances (such as clouds, decreased sky brightness etc) in real time. The extreme variation of environmental conditions would affect any optical system and hence could affect ours as well. Description of the factors that affect our system will be presented.

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή επικεντρώνεται στην μελέτη της παράκτιας ζώνης της νήσου Λέρου στο Νοτιοανατολικό Αιγαίο, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα της ερμηνείας των γεωφυσικών στοιχείων που συλλέχθηκαν από το Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας (Ε.ΘΑ.ΓΕ.Φ.Ω.) τον Ιούνιο του 2011. Η έρευνα φιλοδοξεί να συνεισφέρει στην ανάδειξη της υποθαλάσσιας πολιτιστικής και φυσικής κληρονομιάς του νησιού, καθώς η συλλογή, επεξεργασία και ερμηνεία του συνόλου των δεδομένων επέτρεψε την αναγνώριση και την λεπτομερή χαρτογράφηση υποθαλάσσιων στόχων μεγάλης ιστορικής και περιβαλλοντικής σημασίας. Ως εκ τούτου, η διατριβή κινείται σε δύο κατευθύνσεις. Η πρώτη κατεύθυνση αφορά στον εντοπισμό στόχων πιθανής ιστορικής σπουδαιότητας που εντοπίστηκαν στην επιφάνεια του πυθμένα ενώ η δεύτερη κατεύθυνση αφορά στον εντοπισμό και την αποτύπωση βιογενών σχηματισμών και συγκεκριμένα λειμώνων P. Oceanica και ασβεστιτικών ροδοφυκών (corallegene formations). Οι θαλάσσιες έρευνες πραγματοποιήθηκαν σε δύο διακριτά στάδια, στην συστηματική αποτύπωση του πυθμένα με ηχοβολιστή πλευρικής σάρωσης (EG&G 272 TD) και την οπτική επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων της ηχοβολιστικής αποτύπωσης με σύστημα συρόμενης υποβρύχιας κάμερας. Η ανάλυση και επεξεργασία των ηχογραφιών οδήγησε στον εντοπισμό ναυαγίων που συνδέονται με τη Μάχη της Λέρου (9-10/1943), ένα από τα σημαντικότερα πολεμικά γεγονότα που έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου πολέμου, στην ανατολική Μεσόγειο και τα οποία αποτελούν πολύτιμα ιστορικά στοιχεία σε παγκόσμια κλίμακα, μεταξύ των οποίων το βυθισμένο ελληνικό αντιτορπιλικό Βασίλισσα ‘Ολγα (D15). Στο πλαίσιο της δεύτερης κατεύθυνσης εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν οι λειμώνες P. Oceanica και οι σχηματισμοί των ασβεστιτικών ροδοφυκών σχεδόν ανά όρμο περιμετρικά της νήσου. Η σχεδίαση των αντιστοίχων υποθαλάσσιων θεματικών χαρτών της παράκτιας ζώνης της Λέρου αναμένεται να αποτελέσουν ένα σημαντικό εργαλείο στην προστασία και στην ανάδειξη της σημαντικής υποθαλάσσιας ιστορικής και φυσικής κληρονομιάς του νησιού / The present study describes the submarine geophysical survey which was carried out in Leros Island, Aegean Sea and presents the results of the geophysical data analysis. The data were collected by the Laboratory of Marine Geology & Physical Oceanography, department of Geology, University of Patras during the period 11-17 June 2011. The research aims to contribute to the enhancement of underwater cultural and natural heritage of the island, as the collection, processing and interpretation of all of the data has allowed the identification of underwater targets of great historic and environmental importance. Geophysical survey in Leros Island, using a side scan sonar (EG&G 272 TD), coupled with ground-truthing by deploying a Towing Camera System of historic shipwrecks from World War II and of the major seabed habitats, namely Posidonia oceanica and coralligène formations. The survey revealed a great number of shipwrecks associated with the Battle of Leros (9-10/1943), one of the most important military events that took place during the World War II, in the Eastern Mediterranean which are considered as valuable historic data on a global scale, including the sunken Greek destroyer Queen Olga (D15). The design of the thematic maps of the coastal zone of Leros is expected to become an important tool in both protecting and promoting the significant underwater cultural and natural heritage of the island.

Η πρόσφατη τεχνολογική ανάπτυξη των οπτικών ενισχυτών, πολυπλεκτών/αποπλεκτών, οπτικών διακοπτών καθώς και άλλων οπτικών συσκευών μας οδηγεί στο να ελπίζουμε ότι σύντομα στο μέλλον θα υλοποιηθεί ένα πλήρες οπτικό (all optical), WDM (wavelength division multiplexing) δίκτυο που να ικανοποιεί και την ανάγκη για μεγάλα μεγέθη χωρητικότητας. Σε ένα τέτοιο δίκτυο η μετατροπή του οπτικού σήματος σε ηλεκτρονικό και εκ νέου στο οπτικό (ΟΕΟ) δεν θα χρησιμοποιείται στους ενδιάμεσους κόμβους, και αυτό συμβάλει σε οικονομικότερες υλοποιήσεις των οπτικών δικτύων. Σε ένα WDM δρομολογούμενο δίκτυο, τα δεδομένα μεταφέρονται μέσω ενός οπτικού καναλιού, lightpath, στους κόμβους του δικτύου που συνδέονται με οπτικές ίνες. Στις πλείστες των περιπτώσεων, κατά την άφιξη ενός lightpath σε κάποιο κόμβο, εφαρμόζεται σε αυτό οπτικό-ηλεκτρονική μετατροπή και αντίστροφα, ούτως ώστε το σήμα να αναδημιουργηθεί λόγω των απωλειών που υπέστη κατά την μεταφορά, ή ακόμη για να αναλυθεί από ενδιάμεσες ηλεκτρονικές συσκευές. Στα μη πλήρη οπτικά δίκτυα, η μεταφορά των δεδομένων γίνεται από κόμβο σε κόμβο κατά μήκος του δικτύου, ούτως ώστε το οπτικό σήμα να ενισχύεται και να αναγεννάτε μέσω της OEO επεξεργασίας. Παρ’ όλα αυτά, η κάθε ενδιάμεση ανάλυση του θέματος σε ένα τέτοιο δίκτυο προϋποθέτει πολύ μεγάλα κόστη λόγω των πολλών συσκευών που απαιτούνται για τη OEO επεξεργασία. Το γεγονός αυτό μας οδηγεί στα ημί-πλήρη δίκτυα όπου η ενίσχυση και αναγέννηση του θέματος δε γίνεται σε όλους τους ενδιάμεσους κόμβους αλλά σε μερικούς από αυτούς. Ο τελικός στόχος όμως είναι η απαλοιφή της ηλεκτρονικής μετατροπής και αυτό οδηγεί στην υλοποίηση των πλήρως οπτικών δικτύων. Στα πλήρη οπτικά δίκτυα, ένα σήμα που μεταδίδεται παραμένει, για όλο το lightpath, στο οπτικό επίπεδο. Έτσι, το πλήρες οπτικό δίκτυο μπορεί να απαλείψει την ασύμφορη OEO μετατροπή. Η αναζήτηση των κατάλληλων μονοπατιών με τα κατάλληλα μήκη κύματος που θα ικανοποιούσε ένα πλήρες οπτικό δίκτυο το οποίο δρομολογείται από ligthpaths, ονομάζεται Routing and Wavelength Assignment (RWA) και αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα για το σωστό σχεδιασμό των οπτικών δικτύων τέτοιου είδους. Το πρόβλημα γίνεται ιδιαίτερα πολύπλοκο όταν στην τελική απόφαση θα πρέπει να συμπεριληφθούν και τα χαρακτηριστικά του φυσικού επιπέδου του δικτύου, όπως εξασθένιση του σήματος, μη γραμμικά φαινόμενα, διασπορά κ.ά, η συμβολή των οποίων στην τελική δρομολόγηση δεν θεωρείται αμελητέα (Impairment Aware Routing and Wavelength Assignment, ΙΑ-RWA). Σε αυτή την εργασία μελετάται το RWA πρόβλημα και προτείνεται ένας μονού στόχου γενετικός αλγόριθμος (Single Objective Genetic Algorithm - SOGA), ο οποίος επιλύει ικανοποιητικά το πρόβλημα θεωρώντας στατική κίνηση. Επιπλέον τονίζεται η σημασία των φυσικών παραμέτρων του προβλήματος και πως αυτές επηρεάζουν την απόδοση του πλήρους οπτικού δικτυου. Στη συνέχεια προτείνεται ένας νέος, πολλαπλών στόχων γενετικός αλγόριθμος (multi objective genetic algorithm – MOGA) ο οποίος βελτιστοποιεί τις λύσεις του προβλήματος ικανοποιητικά λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη, με έμμεσο τρόπο, και τις φυσικές παραμέτρους. Επίσης προτείνεται και ένας μονού στόχου γενετικός αλγόριθμος οποίος χρησιμοποιεί ένα εργαλείο αποτίμηση της ποιότητας μετάδοσης (Q-TOOL) σαν μέτρο κατά τη διαδικασία εύρεσης ικανοποιητικής λύσης. Το υπόλοιπο της εργασίας οργανώνεται ως ακολούθως: Στην ενότητα 2 παρουσιάζεται μια σύντομη αναφορά στα WDM δίκτυα καθώς και η περιγραφή του RWA και IA-RWA προβλήματος, ενώ στην ενότητα 3 παρουσιάζεται η πρόταση επίλυσης του RWA προβληματος με τη χρήση γενετικών αλγορίθμων. Ακολουθεί στην ενότητα 4 η πρότασή μας για επίλυση του IA-RWA προβλήματος με τη χρήση Multi-objective διαδικασιών βελτιστοποίησης, καθώς και η βελτιστοποίηση του προβλήματος με τη χρήση του Q-TOOL. Τέλος στην ενότητα 5 συνοψίζουμε την εργασία και παρουσιάζουμε τα συμπεράσματα. / The recent development of optical amplifiers, multiplexers / de-multiplexers, optical switches and other optical devices leads us to hope that soon in future all optical, WDM (wavelength division multiplexing) networks will be implemented which that will satisfy the needs for large capacity. In such networks a viable conversion of the optical -> Electronic and back to optical (OEO) will not be used at intermediate nodes, and this will contribute to efficient and economical implementation. The search for the appropriate paths with the appropriate wavelengths that meet the requirement in all optical networks is called Routing and Wavelength Assignment (RWA) and is one of the most important issues for proper design of such optical networks. The problem becomes particularly complex when the final decision should include the characteristics of the physical layer of the network, such as attenuation of the signal, nonlinear effects, dispersion, etc., whose contribution to the final result is not considered negligible (Impairment Aware Routing and Wavelength Assignment,IA-RWA). This work studies the RWA problem considering static traffic, and proposes a single-objective genetic algorithm (Single Objective Genetic Algorithm - SOGA), which resolves the problem satisfactorily. Furthermore the work stresses the importance of physical parameters of the problem and how these affect the performance of the all optical networks, and proposes a new, multi-objective genetic algorithm (MOGA) which optimizes the solution of IA-RWA problem adequately taking into account indirectly, and the physical impairments that affect the quality of the signal. In addition, a single objective genetic algorithm is proposed that uses a tool to assess the quality of the transmission signal (Q-TOOL), as a benchmark, in the process of optimization of the solution to the IA-RWA problem.