139
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Visualizing the path of a photo taker from image metadata
Nowadays, mobile forensics is one of the most challenging aspects of the digital forensic analysis field. Smartphones provide a wealth of interesting data for forensic analysis and investigators. As many applications use location data to enhance or provide their services, the log files of Android devices can contain valuable information and geodata. Based on the geodata (longitude and latitude), it is possible to recreate the whereabouts of the smartphone and its user at specific points and locations in time. Image metadata is an interesting and important part of the information in any digital forensic investigation. It will show and provide information about the exact time and location where the picture was taken, the device that took the picture and much more. Currently, there are many commercial tools available that help investigators of computer forensic analysis to cover and work with a wide range of geographic information that is connected to criminal activities and crime scenes. However, to the best of our knowledge, there are no specific forensic tools available to work with the geolocation of pictures that have been taken by Android devices. Photos captured on Android devices that utilise Google Photos store the date/time and geolocation of the pictures in their properties for security reasons. This developed application depends on these photos to track the user's journey and find all the details of this journey. Photos taken in different places and at different times during a journey can be used in forensic analysis to locate routes between captured photos and show it on Google Maps based on the geolocation details.
Generation and realization of true random numbers based on physical unclonable functions
The need for random numbers and random number generators is increasing day by day. Random numbers are compiled, especially in computer science and such as computer compilers and cryptographic systems. Random numbers can be generated by using some numerical operations to an initial value, often called a kernel. We can also generate random numbers in many ways, such as using a specific algorithm, a mathematical formula, predetermined tables, or using natural physical events that do not have a deterministic character. The random number generation process can be reproducible when the same channel is used. Therefore, the output of the random number generator may not be truly random. Random number sequences are used in many fields since they consist of numbers that are statistically self-reliant of each other and have no correlation. Random number generators are also used in computer simulations, numerical analysis applications, statistical analysis, applications using the Monte Carlo method, and especially in encryption. For example, the reliability of cryptographic algorithms depends on the numbers generated by random number generators. If these numbers are statistically random, that is, if the recent cannot be determined by looking at the previous outputs, then the generator has excellent statistical properties. In other words, proper encryption requires the right Random Number Generator (RNG). It is possible to divide the RNGs into True-RNGs and Pseudo-RNGs. Depending on the purpose of the application, one of these two structures is preferred. While the actual TRNGs are based on the measurement of natural processes such as noise, the so-called TRNGs use deterministic methods such as numerical algorithms. While true RNGs are used in applications where security is essential before mentioned as encryption, the performance of so-called RNGs is sufficient to be used in computer simulations. In this thesis, the Generation and Realization of True Random Numbers Based on Physical Unclonable Functions are presented. Both PUF structures were performed in FPGA and the numbers produced were tested with the NIST test suite. Successful results were obtained from the tests. Chapter 2 of this work shows the definition of random numbers and their classification, current usage areas, and the reviews about random numbers while Chapter 3 shows PUF architecture. In chapter 4 the National Institute of Standards and Technology (NIST-Test), while in chapter 5 PUF architecture and their implementation in the FPGA environment is discussed and a short evaluation in the conclusion part is given
Guns detection using YOLO algorithm
This approach focuses on the technology of object detection, the various and innovation methods used in this field of machine learning in general, focusing on object detection in particular. In which we clarify the fundamental things in this field, which have been developed gradually and become the focus of attention to the development of the world at present. The practical aspect of this research explains the use of the You Only Look Once (YOLO) technique, as this branch of object detection is the most developed and most updated branch used in the last couple of years. Our idea is detecting guns in real-time videos or monitoring cameras, so we need the speed of processing that could process frames per second; this property is available in YOLO as the best technique having the speed of the process. We have created a dataset for a specific weapon (AKM-47) as a test for the technique if the camera can detect weapons in real-time or not. We mentioned that despite the sophistication of this technology and its need for some large specifications such as a high-speed memory like SSD's, a good CPU's and also needs GPU's. But it still is very important to process it, because if it is applied on the ground of its art, it will help many people avoid becoming victims of terrorism and murder.
Hava trafiği yönetimi için ADS-B sistemi uçuşverilerinin veri madenciliği yöntemleriyledeğerlendirilmesi
Sürekli değişen ve gelişen dünyamızda çok fazla miktarda bulunan verinin değerlendirilip bilgiye dönüştürülmesi uzun işlem ve süreç gerektirmektedir. Değişen, gelişen pazar koşulları ve yenilenen teknolojiler sayesinde verinin bir araya getirilmesi ve depolanması biçimi çok farklı boyutlar kazanmıştır. Şirketler sayısal ortamda yığın şeklinde duran verileri işlemek, geleceğe yönelik analizler ve tahminler yapmak için kullanmayı istemektedirler. Bilgiye dönüştürülmeyen veri, şirketler için pek değerli değildir. Bu yüzden verinin anlamlı bilgiye dönüştürülmesi sürecinde veri madenciliği ve makine öğrenmesi metotları devreye girmektedir. Veri madenciliği verilere anlam ve değer kazandırmak amacıyla çeşitli işlemler/yöntemler/metotlar uygular ve bilgiye dönüşümünü sağlar. Dönüştürülen veriler satış, pazarlama, sigorta, bankacılık ve bilgisayar bilimleri alanlarında geleceği tahmin etmeye yönelik işlemlerde kullanılır. Bu tez kapsamında veri madenciliğinde kullanılan ücretsiz yazılım aracı olan WEKA ve ORANGE programı ile, bir ADS-B uçuş veri setleri üzerinden sınıflandırma ve kümeleme işlemleri yapılacaktır. Artan hava yolu taşımacılığının, sürekli olarak artan uçuşlar göz önüne alındığında bu sistemlerinin güvenliği ve uçtan uca izlenmesi daha karmaşık bir hale gelmiştir. Bu sorunlara yeni bir çözüm üreten ve klasik karaya konuşlu radarların zaafiyetlerini ortadan kaldıran yeni nesil hava trafiği yönetimi (nextgen) olan ADS-B sistemi ayrıntılı bir biçimde incelenecektir. Yapılacak inceleme ile birlikte uçuş verilerinin veri madenciliği yöntemleri kullanılarak barındırmış olduğu değerli bilgiler ortaya çıkarılacaktır. Bu sayede veri setimiz için sunulmuş olan sınıflandırma ve kümeleme algoritmlarının performans karşılaştırması yapılacaktır. Ayrıca mevcut kullanımda olan veri madenciliği platformları ücretli / ücretsiz olma durumlarına göre, algoritma sayılarına, sınıflandırma, kümeleme vs... gibi özellikleri başta olmak üzere bir çok açıdan karşılaştırılıp incelenecektir.
Design and implementation for smart home system with keyless entry based on internet of things
With the exponential growth of the Internet of Things (IoT) usage and devices and with the increasing interest of users in acquiring these devices to improve comfort and optimize their household chores, it is necessary to develop a robust and secure smart home system that allows users to connect all these devices and manage their information in a flexible way, with low implementation costs. Thus, this thesis target is to present a cost reduced and flexible home control and monitoring system based on the concept of IoT using NodeMCU ESP8266 module and Arduino Uno board with Blynk mobile application and Ubidots IoT platform, accessing and controlling devices and appliances at any time and remotely from a mobile phone, a PC or any other device with an internet connection. In this project, three relay switches, a DHT22 sensor for measuring temperature and humidity, IR sensors for detections, and an ultrasonic sensor for measuring the distance with Blynk server and Ubidots cloud are used. In addition, the system also offers highly secure and encrypted data exchange between the ESP8266 and the server. Therefore, a proper cryptographic algorithm is used, which is the Advanced Encryption Standard (AES) technique to protect the system's valuable data. The designed smart home system can unlock door and control lights which are connected with relay switches. Also, the system monitors house surrounding with a dedicated DHT22 sensor, show the status of the door and window by IR1 and IR2 sensors, and measure the distance of an object by the ultrasonic sensor with live update of data in very short interval.
Improving sentiment analysis based deep learning by using feature selection
In recent years, sentiment analysis has gained a great deal of research due to the dramatic growth in online social media use. For learning-based methods, many technically advanced strategies have been used to improve the performance of the forms. The sentiment analysis system uses natural language processing techniques and a sentimental vocabulary network, and one of the applications of deep learning in NLP is sentiment analysis. The most popular and successful type of RNN is the LSTM network. There is much research that uses the LSTM ability to analyze sentiment. However, large data volumes reduce the accuracy of LSTM network results in test data; in other words, over-fitting occurs. This problem occurs when there is a high correlation between independent variables. The model may not have high validity despite the high value of the correlation coefficient between the independent and dependent variables. In other words, although the model looks good, it does not have significant independent variables. Combining the LSTM network with feature selection methods can increase sentiment analysis accuracy to select effective features and solve them. In this study, we used the three benchmark datasets, namely (YELP, US Airline, and IMDB), then proposed a deep learning model (LSTM, Bi-LSTM, and GRU) to improve classification accuracy through using the feature selection method, namely, filter-based feature selection method Chi-square and Principle component analysis method PCA to select an optimal subset of features, and the performance of each measured and compared in terms of accuracy, precision, recall, and F1 score. After comparing the (LSTM, Bi-LSTM, and GRU) models with (Chi-2 and PCA) selected features, and also with the original feature set, the results show that feature selection methods significantly increase classification accuracy in all cases. . In the Yelp dataset, the maximum attained an accuracy of Bi-LSTM is 100% using chi-square. In the US Airline dataset, the maximum achieved accuracy of GRU-LSTM is 97.9% using chi-square. In the IMDB dataset, the maximum achieved accuracy of Bi-LSTM is 99.9% using chi-square.
Yapay zeka optimizasyon algoritması temelli aldatma ve söylenti tespit yöntemi
Günümüzde gelişen teknoloji ile birlikte bilgiye olan erişim yöntemleri de değişmiştir. Geleneksel bilgiye erişim araçlarından olan TV, radyo, gazete, dergi gibi araçlar yerini sosyal ağlara bırakmıştır. Bilgiye erişim yönteminin değişmesindeki temel faktörler arasında sosyal ağların ucuz olması, geleneksel yöntemlere göre daha hızlı erişilmesi ve internetin olduğu her yerden rahat bir şekilde ulaşılması başlıca nedenleridir. Sosyal ağların veya sosyal medyanın bu kadar çok avantajına rağmen geleneksel yöntemlere göre dezavantajlı olduğu konu ise bilginin doğruluğudur. Sosyal medyada bilgi o kadar çabuk yayılır ki ya yayılırken insanlar bilgiyi istemsizce değiştirmekte (söylenti olayı) ya da bilgi kasıtlı bir şekilde belirli bir veya bir takım amaçlar için yanlış servis edilmektedir (aldatma olayı). Bilginin bu şekilde dağıtılmasının ticari, politik, ekonomik gibi birçok nedeni olabilir. Hem söylenti hem de aldatma amaçlı olan yanlış içerikli bilgi hem bilgiyi edinen kişiyi hem de toplumu olumsuz yönde etkiler. Sosyal ağlardaki aldatma ve söylenti içerikli bilginin tespit edilmesi son derece önemlidir. Bu tezde sosyal ağ problemlerinden olan Söylenti Tespit Problemi ve Aldatma Tespit Problemi bir optimizasyon problemi olarak ele alınmıştır. Optimizasyon çalışması sırasında üçü ilk defa bu tezde önerilen yeni kaotik optimizasyon algoritmaları olmak üzere beş adet metasezgisel optimizasyon algoritması kullanılmış ve literatürde kullanılan yedi adet denetimli yapay zekâ algoritması ile aldatma tespiti ve söylenti tespiti sonuçları karşılaştırılmıştır. Problemlerin çözümü noktasında önermiş olduğumuz yöntem çok yeni olmasına rağmen, umut verici sonuçlar elde edilmiştir.
Hybrid image denoising in multiresolution wavelet domain
Recently, with the explosion in the number of digital images captured every day in all life aspects, there is a growing demand for more detailed and visually attractive images. However, the images taken by current sensors are inevitably degraded due to the noise caused by the acquisition, transferring, compression, encoding, and storage processes, including retrieval process into the various fields, such as medical, astrophysics, weather forecasting, etc., which contributes to impaired visual image quality. Therefore, more work is needed to reduce noise by preserving the textural, information, and structural features of the digital image. So far, there are different techniques for reducing noise that various researchers have done. Each technique has its own advantages and disadvantages. In this work, and to denoise the blurred image caused by Additive White Gaussian Noise (AWGN) in the digital images field, a new approach is designed and implemented as a noise removal system aimed to study the application of spatial domain filters with working mechanisms based on the multiresolution wavelet domain threshold value. Various types of wavelet transform and threshold techniques have been tested to achieve improved results of the image noise reduction process by distinguishing and removing the noise from the affected pixel units, and the wavelet decomposition is applied with a three-levels of analysis. Hard and soft threshold techniques and spatial filters were applied for each of the high-frequency and low-frequency sub-images. Then, an inverse wavelet transform was applied to the denoised image. Finally, the performance metrics Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) is calculated to estimate the evaluation of the suggested method. Experimental evaluation outcomes of the proposed method reveal a better improvement of image quality concerning minimizing noise and edge preservation than the results of the related works instead of using a threshold-based WT domain or spatial domain filters separately. Studying the application of a mechanism of image denoising as a hybrid system to applying it to the noisy image with a mixed type of noise can be considered future work.
Sayısal patoloji görüntülerinin analizinde yenilikçi derin öğrenme yaklaşımlarının geliştirilmesi
Son zamanların en popüler makine öğrenmesi yöntemlerinden biri olan derin öğrenme; görüntü işleme, ses tanıma, sinyal işleme vb. birçok alanda başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. Derin öğrenme yöntemleri; insansız hava araçları, robotik, akıllı telefon ve sağlık gibi alanlarda etkili bir şekilde kullanılmaktadır. Özel tarayıcıların geliştirilmesi ve biyopsi işleminin sayısallaştırılması ile bilgisayar destekli teşhis oldukça popüler bir araştırma alanı haline gelmiştir. Bilgisayar ortamında depolanan sağlık verileri gün geçtikçe artmaya devam etmektedir. Bu artan veri miktarına bağlı olarak makine öğrenme yöntemlerinin performansları dikkat çekici bir şekilde iyileştirilmiştir. Derin öğrenme yöntemleri, sayısallaştırılmış görüntüler aracılığıyla uzman kişilerin tanı ve teşhisinde kolaylık sağladığı gibi kanser gibi kritik bir rahatsızlığın otomatik tanısı ve teşhisi için umut olmuştur. Meme kanseri, toplumda en yaygın görünen kanser türlerinden birisidir. Meme kanserinin erken teşhisi hastanın tam tedavi edilebilmesindeki başarı oranını önemli ölçüde artırmaktadır. Meme kanserinin tanı ve teşhisinde histopatolojik görüntüler önemli bir yer almaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, meme kanseri histopatolojik görüntülerinin analizi için birtakım yenilikçi derin öğrenme yöntemleri geliştirilmiştir. Tez çalışmasında birden fazla açık erişimli kanser veri seti incelenmiştir. Bu veri setlerinin analizinde kullanılacak çeşitli programlama paketleri oluşturulmuş ve veri setlerinin düzenlenmesi için özel teknikler geliştirilmiştir. Histopatolojik görüntülerin analizlerinin yapılması amacıyla, farklı derin öğrenme modellerinin oluşturulması aşamaları etraflıca ele alınmıştır. Geliştirilen bu modeller için farklı parametreler ve yöntemler denenerek en iyi çözüm elde edilmeye çalışılmıştır. Ön eğitimli bazı popüler derin modellerin, histopatolojik görüntülerin sınıflandırılması ve bölütlenmesi problemindeki performansları değerlendirilmiştir. Bunların yanı sıra, yüksek boyutlara ulaşan sayısal görüntü boyutunun azaltılması ve bu görüntülere ait çok daha düşük boyutlu temsillerin elde edilmesi için yeni bir derin öğrenme modeli sunulmuştur. Böylece sağlık alanındaki yüksek boyutlu sayısal görüntülerin uzak birimlere kolayca aktarılmasına yardımcı olacak yeni bir model sunulmuştur. Ayrıca bu yöntemler sayesinde uzman seviyesinde histopatolojik görüntülerin sınıflandırılması, işaretlenmesi sağlanmıştır.
EEG sinyalleri kullanarak yeni doğanlarda nöbet tespiti için derin öğrenme yöntemlerinin kullanılması
Epileptik nöbet, beynin tamamında veya bir kısmında görülen ani ve düzensiz elektriksel boşalma sonucunda ortaya çıkan klinik bir durumdur. Yeni doğan nöbetleri, çocukluk ve yetişkinlik döneminkilerden daha farklı klinik belirtiler gösterirler. Nöbetlerin zamanında fark edilememesi ve sonuçta ortaya çıkan tedavi eksikliği vakalarda ölümle sonuçlanabilir. Nöbet tespitinin acil olarak yapılması ve tedaviye başlanması yeni doğan bebeklerde hayati bir önem taşır. Bu nedenlerle nöbet tanısında uzmanlara karar verme sürecinde yardımcı olan bilgisayar destekli sistemlere ihtiyaç vardır. Derin öğrenme, ham girdiden daha üst düzey özellikleri aşamalı olarak çıkarmak için birden çok katman kullanan bir makine öğrenme algoritmaları sınıfıdır. Çoğu derin öğrenme yöntemi sinir ağı mimarilerini kullanır. Evrişimli sinir ağları (CNN), klasik makine öğrenmesi yöntemlerindeki manuel özellik çıkarma ihtiyacını ortadan kaldırır, bu nedenle görüntüleri sınıflandırmak için kullanılan özellikleri tanımlamanız gerekmez. Derin öğrenme ilk zamanlarda donanımsal eksiklikler ve veri setinin yetersiz olması sebebiyle bir süre durgun süreç geçirse de günümüzde eksikliklerin giderilmesi ile popüler olmaya başlamış ve son zamanlarda sağlık hizmetlerinin kalitesini arttırmada çok büyük ölçüde katkı sağlamıştır. Bu tez çalışmasında, yeni doğanlarda nöbet tespiti için makine öğrenmesi algoritmalarından birçok sınıflandırma algoritması kullanılarak tüm EEG kanallarında sinyal analizi yapılmıştır. Daha sonra önceden eğitilmiş derin öğrenme mimarileri kullanılarak en yüksek performans sağlayan C4-P4 kanalı üzerinde 1-boyutlu sinyal verileri 2-boyutlu görüntülere dönüştürülerek spektrogramları elde edilmiş ve kullanılan veri seti üzerinde sınıflandırma hem 1D hem de 2D olarak yapılmıştır. Çalışmanın mühendislik alanında epileptik nöbet teşhisinde sınıflandırma başarısı için birçok yöntem denenmiş ve en etkili sınıflandırma için algoritma başarıları sınanmıştır. Tıp alanında ise yeni doğanların EEG sinyallerine derin öğrenme yöntemleri uygulanarak nöbet teşhisine etkisi analiz edilmiştir. Önerilen yöntemle yapılan bu çalışma sonucunda daha hızlı ve daha az maliyetle yüksek performans elde edildiği görülmektedir.
Makine öğrenmesi ile özellik bazlı fikir madenciliği gerçekleştiren öğrenci proje ve yorum sistemi
Çevrimiçi öğrenme sistemlerinin kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Covid – 19 pandemisi ile birlikte önemi daha da artmıştır. Ödevlerin ve projelerin dağıtımı ile bu çalışmaların öğretici tarafından geri toplanması eğitimin çevrimiçi ortama taşınması aşamasında önemli bir adımdır. Ödevler ve projelerin çevrimiçi ortama taşınması ve öğrencilerin akranlarının çalışmaları ile ilgili fikir alışverişinde bulunması, ödev ve projeler ile alakalı yorum verilerinin de birikmesine sebebiyet vermiştir. Bu yorumlar aracılığı ile ödev ve projeler ile ilgili fikir beyanlarını öğreticiye özellik bazlı olarak çıkarabilecek bir sistem ortaya koymak öğreticiye değerlendirme aşamasında zaman ve efor açısından kolaylıklar sağlayacaktır. Çalışmada öğreticiye destek sağlayabilecek özellik bazlı fikir madenciliği gerçekleştiren bir sistem oluşturulması hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında elde edilen yorumlara çeşitli önişleme adımları uygulanmış, dilbilimsel olarak ve makine öğrenmesi yöntemleri ile özellik tespiti gerçekleştirilmiş. Dilbilimsel yöntem ile özellik çıkarma aşamasında 0.18 oranında başarım sağlanmıştır. Koşullu Rastgele Alanlar Algoritması ile 0.81 F1 Skoru elde edilmiştir. Manuel olarak etiketlenen veriler aracılığı ile polaritelerin belirlenmesi amacıyla makine öğrenmesi modelleri eğitilmiştir. K- En Yakın Komşu Algoritması ile 0.56, Karar Ağaçları Algoritması ile 0.59, Destek Vektör Makineleri ile 0.606 ve Rastgele Orman Sınıflandırıcısı ile 0.64 F1 Skoru elde edilmiştir. Sonuçlar aracılığıyla Koşullu Rastgele Alanlar ile özelliklerin tespit edildiği ve Rastgele Orman Sınıflandırıcısı ile özelliklerin polaritelerinin tespit edildiği Öğrenci Proje ve Yorum Sistemi geliştirilmiştir.
Denetimli öğrenme yöntemleri kullanılarak bir ses olay tespit sisteminin gerçekleştirilmesi
Günümüzde ses ile ilgili çok farklı analiz çalışmaları yapılmaktadır. Bunların başında konuşmayı tanıma, konuşmanın metne dönüştürülmesi, ses transkripsiyonu(sesin ayrıştırılması) gibi çalışma alanları gelmektedir. Yapılan çalışmalar ile ilgili literatür incelendiğinde çalışmaların önemli bir bölümünün bir veri setindeki ses verilerinin öğrenilmesi ve sınıflandırılması üzerine yapılmış olan çalışmalar olduğu görülmektedir. Bilindiği üzere doğada milyarlarca ses bulunmaktadır ve sınıflandırma yöntemleri ile gerçekleştirilen çalışmalar sınırlı veri kümesi üzerinden öğrenimin gerçekleşmesinden dolayı yetersiz kalabilmektedir. Tez çalışmasının ana hedefi "denetimli bir öğrenme modeli ortaya koyarak ses verisi üzerindeki kişi seslerinin ve arka plan sesleri üzerinden çıkarımlarda bulunulması" konusunda araştırma gerçekleştirmektir. Tezde ses verisi ve makine öğrenmesi algoritmaları ile işlenmesi için gerekli olan çalışma yapılmıştır. Tezde akustik ve inceleme yöntemleri ve denetimli makine öğrenmesi yöntemleri hakkında yapılan araştırmalara yer verilmiştir.
Standart polisomnografik parametrelerin uyku apnesinin teşhisine etkisinin makine öğrenmesi yöntemleriyle araştırılması
Horlamayla en çok karıştırılan uyku hastalıklarının başından gelen Tıkayıcı Uyku Apnesi Sendromu (OSAS) tıbbi açıdan erken tanı konulmadığı için tedavi edilmediği zaman ölümle sonuçlanabilmektedir. Tıkayıcı Uyku Apnesi uyku esnasında solunum yollarının tam veya kısmi olarak kapanması sonucu uykunun bölünmesi, uyku kalitesinin düşmesi, felç gibi sorunlara yol açtığı gibi ölümle bile sonuçlanabilecek ciddi sorunlara yol açan bir sağlık sorunudur. Türkiye'de OSAS yaygınlığı %0.9 ila %1.9 arasındadır. OSAS hastalığının görülme yaygınlığı yaş, boyun çapı, sigara-alkol tüketimi, cinsiyet gibi niteliklerle ilişkilidir. Uyku apnesi tanısı konulması için uyku laboratuvarlarında polisomnografi sinyal kayıtları (PSG) kullanılmaktadır. Polisomnografi horlama, uyku apnesi, parasomnia (uyku esnasında anormal davranışlar), narkolepsi (gün içinde gelişen uyku atakları), huzursuz bacak sendromu gibi uyku bozukluklarının tanı ve tedavisinde kullanılan ve gece uykusu boyunca kişi vücudunun farklı bölgelerine yerleştirilen sinyal elektrotları yardımıyla beyin dalgaları, göz hareketleri, kalp ve göğüs aktivitesi, solunum etkinlikleri, kandaki oksijen miktarı gibi çeşitli parametrelerin kayıt altına alınmasıyla yapılan uyku incelemesinin adıdır. Yapılan çalışmada uyku laboratuvarlarından elde edilen bilgiler, uyku apnesi, uyku apnesinin etki ettiği uyku evreleri, PSG verileri ve bu verilerle yapılan mühendislik araştırmaları ile birlikte yaptığımız çalışma sunulmuştur. Yaptığımız çalışmada sağlıklı ve uyku apnesi görülen bireylerden alınan sinyal verileri yapay sinir ağlarına tabi tutularak her sinyalin uyku apnesinin teşhisine yönelik etkileri ortaya konulmaya çalışılmıştır. Gerekli literatür taramalarını gözden geçirerek yapılan araştırmayla birlikte daha farklı hangi çalışmalar yapılabileceği konusunda sonuçlandırma ve tartışma yapılmıştır. Daha yenilikçi ve sadece klinik olarak sonuçlandırılmayan çalışmalar yapılması öngörülmektedir. Klinik çalışmalar çoğunlukla hekim gözlemlerine ve tahminlerine dayandığından, bu süreçlerin daha bilimsel olması için daha fazla mühendislik çalışması gerekmektedir.
A performance analysis of deep learning algorithms for emotion detection based on EEG
Human emotions are a person's reaction to events around him. Human emotions play an important role in a person's life and greatly impact his behavior based on his daily mood. The development of computers in the past two decades has led to increased interest in human-machine interaction applications. Among these applications are human emotions applications, which have gained a lot of attention lately by psychologists. The main aim of this thesis is to detect human emotions using deep learning techniques. In this thesis, a physiological data set GAMEEMO was used to classify human emotions based on the discrete emotions model and the dimensional emotion model. The GAMEEMO dataset is an EEG dataset consisting of 128 Hz signals for 28 subjects. There are three main tasks of this thesis. The first task: Four feature extraction methods (statistical features (SF), a combination of SF and Welsh power spectral density (PSD), a combination of SF and Fast Fourier transform (FFT), and the combination of SF and wavelet packet decay (WPD) are applied on the pre-processed EEG signals to extract more features. The second task: Split the data based on two classes and four classes. The third task: Build a convolutional neural network (CNN) using a 1D CNN, a recurrent neural network (RNN) using a long-term memory (LSTM), and a hybrid model 1D CNN + LSTM architectures. This thesis achieved high performance using the WPD+SF feature extraction method, with more than 98% accuracy in both emotions' models.
Sezgisel PID kontrolör tasarımı ve DC motor simülasyonu
Optimizasyon problemlerin çözümünde farklı teknikler kullanılmaktadır. Bu tekniklerden biri olan metasezgisel optimizasyon algoritmaları karmaşık mühendislik problemlerin çözümünde yaygın olarak tercih edilmektedir. Literatürde bulunan bir optimizasyon algoritması her mühendislik problemi için en ideal çözümü gerçekleştirememektedir. Bu nedenle bir problemin en ideal çözümü bulmak için farklı optimizasyon algoritmasının gerçekleştirilmesi ile bulunabilir. Bu çalışmada endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak PID kontrolörün parametreleri klasik matematiksel yöntem yerine sezgisel PID kontrolör tasarımı yapılmış ve literatürde bulunan DC motorun özellikleri transfer fonksiyonuna uygulanmıştır. Meta sezgisel optimizasyon algoritmaları olarak Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO), Gri Kurt Optimizasyon(GWO), Atom Arama Optimizasyon (ASO) ve Harris Şahinleri Optimizasyon (HHO) tercih edilmiştir. Bu optimizasyon algoritmalarının aynı koşullarda IAE, ISE, ITAE ve ITSE uygunluk fonksiyonu kriterine göre hesaplanan PID parametrelerinin performans değerleri algoritmalar için kendi aralarında ve klasik yöntemlerden Ziegler – Nichols (ZN) birim basamak cevabı yöntemine göre karşılaştırılması yapılmıştır. IAE, ISE, ITAE ve ITSE uygunluk fonksiyonu kriterine göre yapılan çalışmalarda meta sezgisel algoritmalar ZN yöntemine göre daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. ITSE uygunluk fonksiyonu kriterine göre yapılan çalışmalarda algoritmaların diğer uygunluk fonksiyonlarına göre daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. IAE ve ITSE uygunluk fonksiyonuna göre yapılan çalışmada PSO algoritması, ISE ve ITAE uygunluk fonksiyonuna göre yapılan çalışmada ise HHO algoritmasının daha iyi değerlere ulaştığı görülmektedir.
Improvement of a robust image encryption algorithm for security ofdigital images
One of the general problems in modern digital society is undoubtedly the information security topic. It is critical to ensure the security of information transferred, processed, and stored throughout digital channels. Among this information, digital images draw attention in terms of frequency of use in digital channels. In this thesis study, a new image encryption algorithm is proposed to address the security problems of digital images. The aspect that differentiates the proposed algorithm from thousands of image encryption algorithms in the literature is that it is designed within the framework of the provable security design principle. The provable security design approach has ensured that the proposed algorithm is theoretically secure with mathematical proof techniques. In addition to addressing the proposed architecture security concerns, the hybrid random number generator used as the key generator constitutes another unique aspect. This generator, which was designed using chaotic systems, physical unclonable functions, and optimization algorithms, stands out as the innovative aspect of the thesis study. The statistical randomness properties of the proposed random number generator were tested using the NIST SP 800-22 Statistical Test Suite. Successful results were obtained for 15 tests in the test package. In addition, the success of these outputs was tested on a new image encryption algorithm. The security of the proposed algorithm was tested from different angles using various experimental analyzes and a 12-step provable security analysis roadmap. Successful analysis results and performance measurements indicate that the proposed cryptographic components can be used in many information security applications and many future designs.
Generation of substitution box structures based on random selection and implementation of its practical applications
Practical applications in cryptology science have a very wide spectrum. One of the important primitives based on many of these applications is the substitution-box structures. Since substitution-box structures are the main component targeted by many attacks, developing new substitution-box structures resistant to new attack is a hot research topic. Random selection-based designs have become increasingly popular recently, as they are more resistant to side channel attacks than mathematically based designs. In this thesis study, four different random selection-based substitution-box generator approach has been proposed. The proposed substitution-boxes are designed based on pseudo random number generator algorithm, true random number generator hardware. noise entropy source and chaotic systems. More than two hundred new substitution-box structures generated within the scope of the thesis are presented to researchers as a public dataset. Analysis results showed that the proposed substitution-boxes have better performance criteria than many designs in the literature. These successful results indicate that the outputs of study can be used successfully in many practical applications that will be designed in the future.
Monte-Carlo forecasting and optimization of time series data using data mining and regression models
Many different models for time series modeling and forecasting tasks are proposed in the literature. However, research on modeling and forecasting seasonal time series data with trends remains an interesting and challenging task despite these contributions. Lately, in the 21st century, with the outbreak of the COVID-19 pandemic, time-series data experience uncertainty in most possible event outcomes. Organizations are keen on models that would provide them with an insight into the inherent dynamics of their time-series data, especially in predicting the future values of the series, as it is a tool that assists in decision-making. The best approach would be to have a model that can account for uncertainties in estimation. In this study, we proposed three hybrid time-series regression models: Polynomial-Fourier series, ANN-Polynomial-Fourier series, and ANN-Fourier series models to capture and describe different time-series data. The models combine the polynomial fitting, the Fourier fitting, and the artificial neural network. We ran 100 Monte Carlo simulations within 95% bounds of the models' regression curve to account for prediction uncertainties. The models were applied to many time-series data, which includes the tourism data of Turkey, Japan, Malaysia, and Singapore. The models have proven to be considered worthy candidates for time-series modeling and forecasting in each case. The Monte-Carlo simulation method was successful in predicting uncertain forecast outcomes. A Multi-step ahead forecast suggests a 10.22% increase in foreign visitors arrivals for Turkey in 2021, while Japan, Malaysia, and Singapore will expect a 92.42, 54.81%, and 70.55% decrease in the number of arrivals.
Deep learning based sentiment analysis for cloud provider selection
The selection of a viable Cloud Service Provider (CSP) has always been a crucial task for a Cloud Service Consumer (CSC) to avail of their offered services. This selection would enable a service consumer to maintain a trustful relationship with a provider. For that purpose, consumer reviews posted on internet websites and other social media platforms need to be carefully evaluated for a proper CSP selection. Sentiment Analysis, also termed Opinion Mining, is the computational treatment of text's views, experiences, sentiments, and subjectivity. Aspect-Based Sentiment Analysis (ABSA) extracts informative aspects within the text and uses them to classify the sentiment of reviews. Nowadays, different lexicon- based, supervised learning, and un-supervised learning techniques are used for sentiment classification tasks. Deep Learning is an AI technique used for language processing, text analysis, pattern recognition, sequence predicition tasks, etc. Its types, such as Recurrent Neural Network (RNN), Long Short-Term Memory (LSTM) and Gated Recurrent Unit (GRU), use different strategies to carry out processings. The dissertation performs Aspect-Based Sentiment Analysis of cloud consumer reviews using Deep Learning approaches of RNN, LSTM and GRU. The cloud reviews are extracted using Harvesting-as-a-Service (HaaS) framework. Analytic Hierarchy Process (AHP) model is used to decide the importance and priorities of aspects for Cloud Service Consumers (CSCs). The evaluation would assist cloud service consumers (CSCs) choose the best CSP ideal for their requirements.
Özellik seçimi için güncel meta sezgisel optimizasyonları kullanılarak yeni ikili optimizasyon algoritması geliştirilmesi
Meta sezgisel optimizasyon yöntemleri, sürekli optimizasyon problemlerinde etkin olarak kullanılmıştır. Ancak bu yöntemlerin yüksek boyutlu ve çok modlu ikili optimizasyon problemlerini çözmede etkili olması zordur. Bu nedenle meta sezgisel yöntemler kullanılarak birçok ikili optimizasyon algoritmaları geliştirilmiştir. Bu çalışmada, ikili optimizasyon problemlerinin çözümünde kullanılması amacıyla Altın Sinüs Arama Algoritması (Gold-SA) geliştirilerek İkili Altın Sinüs Arama Algoritması (bGold-SA) adlı bir yaklaşım önerilmiştir. Geliştirilen algoritma ile İkili Parçacık Sürü Optimizasyonu ( Binary Particle Swarm Optimization-BPSO), İkili Gri Kurt Optimizasyonu (Binary Gray Wolf Optimization-BGWO), İkili Yusufçuk Algoritması (Binary Dragonfly Algorithm-BDA), İkili Yarasa Algoritması (Binary Bat Algorithm-BBA) ve Hibrid İkili Parçacık Sürü Optimizasyonu ve Yerçekimi Arama Algoritması (BPSOGSA) algoritmaları karşılaştırılmıştır. Kıyaslama işlemi için 97 adet kısıtsız kıyaslama fonksiyonu, 14 adet mühendislik tasarım problemi kullanılmış ve parametrik olmayan Wilcoxon'un işaretli sıra testi kullanılarak başarı testi uygulanmıştır. Algoritmaların özellik seçiminde kullanılan versiyonları 17 adet veri seti üzerinde kullanılarak başarı değerlendirmesi yapılmıştır. Deneysel sonuçlar doğrultusunda, bGold-SA'nın diğer ikili algoritmalara göre; kıyaslama fonksiyonları, mühendislik tasarım problemleri ve Wilcoxon'un işaretli sıra testi üzerinde daha yüksek başarıya sahip olduğunu gözlemlenmiştir. Ancak özellik seçimi konusunda bu yaklaşımın BBA ve BPSO kadar etkili olamadığı sonucuna varılmıştır.
Çevrimiçi sosyal ağlarda derin öğrenme ve hibrit metasezgisel algoritma tabanlı nefret söylemi tespit sistemi
Sosyal medyanın son yıllarda yükselişiyle birlikte çevrimiçi ağlar, dünyanın her yerindeki milyarlarca insanın birbirleriyle etkileşimde bulunduğu, çeşitli içeriklerin paylaşıldığı ve sayısız günlük aktiviteyi gerçekleştirdiği canlı bir ortam haline gelmiştir. Sosyal ağların bu yoğun kullanımı birçok problemi beraberinde getirmiştir. Bu problemlerden biri olan Nefret Söylemi; bir kişiyi, olayı, kuruluşu, toplumu ya da düzeni hedef alan ve ifade özgürlüğünü aşan paylaşımların tamamıdır. Bu içeriklerin en başta insan haklarını ihlal etmesinden dolayı yayılmasının engellenmesi önem arz etmektedir. Ne yazık ki sosyal medya verileri, aşina olduğumuz geleneksel verilerden önemli ölçüde farklıdır. Muazzam boyutuyla beraber paylaşılma hızı göz önünde bulundurulduğunda, Nefret Söylemi tespiti sisteminin yapay zeka destekli yöntemlerle hızlı karar verme kabiliyetine sahip bir yapıda olmasını zorunlu kılmaktadır. Karmaşık bir yapıya sahip Nefret Söylemi problemi, disiplinler arası birçok problemin çözümü için uygulanan mevcut yapay zeka yöntemlerine ek olarak farklı yeni tekniklere yönelik talepleri beraberinde getirmektedir. Bu çalışma ile beraber Nefret Söylemi tespiti problemi için literatüre yeni bir soluk kazandıracak metasezgisel optimizasyon algoritmaları ve bu algoritmaların hibrit versiyonu önerilmiştir. Tamamlanan bu tez çalışmasında Nefret Söylemi tespiti problemi bir optimizasyon problemi olarak modellenmiştir. Önerilen hibrit metasezgisel optimizasyon algoritması, Nefret Söylemi probleminin çözümü için ilk kez kullanılmıştır. Önerilen yöntemle beraber çeşitli son teknoloji optimizasyon algoritmalar ve yapay zeka temelli algoritmalar kullanılarak sistemin başarısı değerlendirilmiştir. Önerilen yöntemin çevrimiçi sosyal ağlarda Nefret Söylemi içeriklerinin tespit edilip yayılmasının engellenmesi için etkin ve güvenilir çalışıp çalışmadığı ve diğer yöntemler karşısındaki başarısı çeşitli değerlendirme ölçütleri kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen umut verici sonuçlar ışığında önerilen yöntemlerin birçok farklı sosyal ağ probleminin çözümünde uygulanabileceği öngörülmektedir.
Detection of web attacks via PART classifier
With the vast and continuous growth in both computers and communications fields, despite its facilitation of work at all levels, there are a number of new challenges society is facing. The most important of which is the security of sensitive data. With so many hackers wanting to steal sensitive information and exploit it for their own unethical purposes, new protection techniques have to be found. In recent years, Intrusion Detection System (IDS) technology has emerged as an effective option for protecting information within the network. This technology can distinguish between normal traffic and intrusion within the network. In this study, the PART-machine learning classifier algorithm was used to detect web attack attempts based on one of the most recent datasets CICIDS2017. The classifier achieved more than 99% accuracy. RandomForest, NaiveBayes, and BayesNet algorithms are also tested for comparison purposes.
Autism detection from facial Images using deep learning methods
Autism spectrum disorder (ASD) refers to a collection of behavioral and developmental issues and difficulties. The cognitive, communication, and play skills of a child with autism spectrum disorder are all affected. The description "spectrum" in autism spectrum disorder refers to the fact that each child is special and has their own set of characteristics different from other children. These come together to give him a unique social bond as well as his own understanding of his own actions. Medical image classification is a significant research field that is gaining traction among researchers and clinicians alike to detect and diagnose diseases. It addresses the issue of medical diagnosis, experiment purposes and analysis in the field of medicine. Several deep learning-based medical imaging applications have been proposed and developed to understand and learn about how diseases develop in patients, to help doctors in early diagnosis of pathology. Not only is achieving good accuracy in classifying medical images the main purpose alone. We used pre- trained CNN and transfer learning in this study. These CNNs pre-trained architectures are used to train the network and to classify medical images. The experimental results of this study show that the model based on transfer learning (Support Vector Machine + MobileNet) can detect Autism Spectrum Disorder at the best rate with 98.83% accuracy. The architectures that were tested in this study are ready to be tested with additional data and can be used to prescreen individuals with ASD. The use of deep learning methods for feature selection and classification in this study could greatly support future autism studies.
Combining approximate string matching algorithms and term frequency in the detection of plagiarism
One of the key factors behind plagiarism is the availability of a large amount of data and information on the internet that can be accessed rapidly. This increases the risk of academic fraud and intellectual property theft. As increasing anxiety over plagiarism grow, more observation was drawn towards automatic plagiarism detection. Hybrid algorithms are regarded as one of the most prospective ways to detect similarity of everyday language or source code written by a student. This study investigates the applicability and success of combining both the Levenshtein edit distance approximate string matching algorithm and the term frequency inverse document frequency (TF-IDF), thereby boosting the rate of similarity measured using cosine similarity. The proposed hybrid algorithm is also able to detect plagiarism occurred on natural language, source codes, exact, and disguised words. The developed algorithm can detect rearranged words, inter-textual similarity of insertion or deletion and grammatical changes. In this research three various dataset are used for testing: automated machine paragraphs, mistyped words, and java source codes. Overall, the system proved to be detecting plagiarism better than the yet alone TF-IDF approach.
Sürü mobil robotlarda enerji yönetimi odaklı görev planlama ve koordinasyon
Günümüzde enerji her alanda olduğu gibi insansız araçlarla ilgili çalışmalarda da önem arz etmektedir. Çünkü mobil robotlardan beklenilen özerk bir yapıda verilen görevleri kararlılıkla ve sorunlara çözümler getirerek gerçekleştirmesidir. Ancak yeterli enerji temini uzun süreli, uzun mesafeli veya süreklilik gerektiren görevler için sorun anlamına gelmektedir. Bu anlamda mobil robotlar için kısa süreli pillerin kullanımı, yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanımı, hibrit güç yapıları, şarj olma görevleri gibi birçok güç kaynağı çalışmaları ve enerji temini stratejileri geliştirilmiştir. Ancak bunların geliştirilme zorlukları ve ek görev yükler getirmesi mevcut enerjinin daha verimli kullanılmasını ön plana çıkarmıştır. Özellikle çoklu mobil robotlarda görevin toplam enerjiye göre kararlılıkla ve sorunsuz bir planlamayla gerçekleştirilmesi önemli bir sorun olarak görülmüştür. Mevcut görev planlamalarda genellikle enerji tüketimi olayların bir sonucu olarak dikkate alınmıştır. Ancak görev, hareket ve enerji kaynağı bir birlerini etkileyen parametrelerdir. Tez çalışmasında, bu üç yapıyı birlikte dikkate alan enerji yönetimine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bunlar; Hareketin enerji tüketiminin doğru ölçülmesi için yeni enerji tüketim modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen enerji tüketim tahmin modeli mevcut modellerin aksine ortamdaki tüm parametreleri dikkate almaktadır. Hareketin görev enerji ilişkisine uygun yumuşatılmış yol ve enerji dengeli hız ivme kontrol yapısı yönelik bir model önerilmiştir. Böylece, robotun hareketinin enerji odaklı olarak en uygun hızlarda yapılması sağlanmıştır. Tekli ve çok sayıdaki mobil robotun enerjiyi baz aldığı yeni kaynak tabanlı yeni görev planlama algoritmaları geliştirilmiştir. Önerilen ve geliştirilen bu model ve algoritmalar ile sürü mobil robotların yol planlama, hız kontrolü ve enerji odaklı görev anlayışının bir bütün halinde dikkate alınmasıyla, hareketin tüm aşamalarında verimliliğe dayalı enerji yönetimi elde edilmiştir.
Tel elektro erozyon işleme ile kesilen alüminyum alaşımlarının yüzey pürüzlülük değerlerinin makine öğrenmesi yöntemleri ile tahmin edilmesi
Teknolojinin yoğun kullanımı ile birlikte her gün hızla artmakta olan büyük bir veri yığını oluşmaktadır. Büyük dijital verilerin toplanması, depolanması ve işlenmesinin sonucunda birçok alanda iş gücü ve zaman konusunda kâr sağlanmaktadır. İşlenmediği sürece anlamsız ve karmaşık halde bulunduklarından ötürü sadece gereksiz depolama alanı tüketen veriler, veri madenciliği veya makine öğrenmesi yöntemleri ile işlendiklerinde anlamlı veriler haline dönüştürülebilmektedir. Veri yığınları anlamlı hale geldiğinde kurum, kuruluş veya bireyler için zamandan tasarruf etmeyi mümkün kılacaktır. Veri madenciliği, makine öğrenmesi veya derin öğrenme gibi günümüzün önem arz eden öğrenme yöntemleri ile geliştirilecek akıllı sistemler sayesinde hata, zaman faktörleri en aza indirgenmektedir. Bu çalışmada, veri madenciliği ve makine öğrenmesi ile gerçekleştirilen akıllı sistemlerin önemi göz önünde bulundurularak kavramlar incelenmiştir. Havacılık, uzay ve otomotiv sektörleri başta olmak üzere sanayi alanında önemli yeri olan alüminyum alaşımlarından biri olan Al7075 alaşımı, tel elektro erozyon işleme (WEDM) yöntemi ile farklı parametrelerde işlenmiş ve oluşan yüzey pürüzlülükleri veri madenciliği yöntemleri ile tahmin edilmiştir. Yapılan bu çalışmada giriş parametresi olarak, voltaj, darbe süresi, basınç ve tel besleme esas alınmıştır. WEDM sonucunda girdi ve çıktı parametreleriyle birlikte veri seti elde edilmiş, ELM, W-ELM, SVR ve Q-SVR yöntemleri ile yüzey pürüzlülük değerleri tahmin edilmiş ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, kullanılan yöntemler arasında en yüksek performansa sahip olan W-ELM, 0.9720 R^2değeri ile yüzey pürüzlülüğünü tahmin etmiştir. Gerçekleştirilen çalışma ile birlikte imalat endüstrisinde büyük bir potansiyele sahip olan alüminyum alaşımının iş gücü, zaman ve maliyet konusunda yüksek kazanımlar elde edileceği öngörülmektedir.
Yazılım test süreçlerinin incelenmesi ve jenkins platformunda uygulamaları
Yazılım geliştirme yaşam döngüsü süreçlerinin her aşamasında doğrulama ve geçerleme işlemleri uygulanmaktadır. Müşteri/kullanıcı memnuniyetinin ve yazılım kalitesinin arttırılması için yazılım gerçekleştirildikten sonra birbirinden farklı birçok yazılım testleri uygulanmaktadır. Bu testler sonucunda, kullanıcı dostu, kod karmaşıklığı analiz edilmiş, sürekli geliştirilebilir ve yüksek güvenlik seviyesinde yazılımlar ortaya konulmaktadır. Bu tez çalışmasında, yazılım uygulamalarında karşılaşılan hatalar irdelenmiş ve kategorize edilmiştir. Yazılım kalitesinin incelenmesinde önemli aşamalar olan, yazılım test yaşam döngüsü süreçleri, test teknikleri, test seviyeleri ve test türleri kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Yazılım kalitesinin arttırılması için kullanılan kalite nitelikleri ve yazılım ölçütleri detaylıca analiz edilmiştir. Ayrıca, Java programlama dilinde temel düzeyde bir kütüphane uygulaması geliştirilmiş ve Java platformunda JUnit ile birim testleri yazılmıştır. Özellikle açık kaynak kodlu ve sürekli entegrasyon biçiminde ilerleyen Jenkins platformu yardımıyla, geliştirilen yazılımın test uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen uygulama, Java Eclipse CodeMR kütüphanesi yardımıyla kod karmaşıklığı analiz edilmiş, kod bloklarındaki risk dereceleri belirlenmiştir.
Protein/amino asit dizilimlerinin yapay zeka ile değerlendirilmesinde yeni yaklaşımların geliştirilmesi
Biyoenformatik alanında protein veya amino asit üzerine gerçekleştirilen çalışmalar ve araştırmalar, proteinlerin yapılarının anlaşılabilmesi ve proteinlerin hücresel aktivitelerdeki rollerinin belirlenmesi açısından büyük bir önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalar incelendiğinde, protein fonksiyonlarının belirlenmesi, proteinler arasındaki etkileşimlerin tahmin edilmesi, protein ikincil yapılarının bulunması, protein ailelerinin sınıflandırılması, kodlayan ve kodlamayan mRNA'ların belirlenmesi, viral-konak etkileşimlerinin tahmin edilmesi ve ilaç-hedef etkileşimlerinin tespit edilmesi ile ilgili çalışmaların aktif bir şekilde yürütüldüğü gözlemlenmiştir. Tez çalışmasında, söz konusu araştırma alanlarına yönelik yapay zeka tabanlı yeni analiz yaklaşımları geliştirilmiştir. Bu çerçevede, protein dizilimlerini sayısallaştırmak için algoritmik-tabanlı yeni bir kategorisel yaklaşım geliştirilmiştir. Algoritmik-tabanlı yaklaşım kapsamında, üç farklı protein sayısallaştırma yöntemi önerilmiştir. Bu doğrultuda, önerilen protein dizilimlerini sayısallaştırma yöntemleri: • Protein dizilimlerini sayısallaştırmak için AVL ağacı tabanlı protein sayısallaştırma yöntemi önerilmiş ve bu yöntemin başarımı COVID-19 hastalığına neden olan SARS-CoV-2 virüsünün proteinleri arasındaki etkileşimleri üzerinde test edilmiştir. Bu yöntem, içeriğinde bulunan ikili arama ağaç yapısı nedeniyle algoritmik-tabanlı kategoride değerlendirilmiştir. • Entropi hesaplamasına dayanan protein sayısallaştırma yöntemi önerilmiş ve viral genomlar üzerindeki protein-protein etkileşimlerini belirlemek için kullanılmıştır. Bu yöntemde ise Shannon entropisi kullanılması nedeniyle algoritmik-tabanlı kategoride değerlendirilmiştir. • Hem Fibonacci sayılarını hem de hash tablosunu içeren (FIBHASH) protein sayısallaştırma yöntemi önerilmiş ve bu yöntemin başarımı, protein ailelerini belirlemek için değerlendirilmiştir. Bu yöntem, Fibonacci sayılarını ve hash tablosunu içeren hibrit bir yöntemdir. Hash tablosu veri yapıları ve algoritma analizinde sıklıkla kullanıldığı için, FIBHASH yöntemi algoritmik-tabanlı yöntem olarak değerlendirilmiştir. • Önerilen protein sayısallaştırma yöntemleri SARS-CoV-2 virüsü ve konak hücreleri arasındaki etkileşimleri tahmin etmek için kullanılmış ve hem önerilen protein sayısallaştırma yöntemlerinin hem de literatürde en çok kullanılan yöntemlerin karşılaştırılması yapılmıştır. Önerilen protein sayısallaştırma yöntemleriyle elde edilen yapay zekâ değerlendirme başarımları, protein analizi alanlarında yapılacak olan yeni çalışmalar için ümit verici olmuştur.
COVID-19 tanısında biyokimya parametre baskınlığının makine öğrenimi yöntemleri kullanılarak belirlenmesi
Covid-19 2020 yılında ortaya çıkan ve kısa sürede hızla yayılım göstererek pandemi haline gelen hastalıktır. Öksürük, nefes darlığı vb. belirtiler ile ortaya çıkan bu hastalık zaman içerisinde etkinliğini artırarak ölümcül bir hastalık haline gelmiştir. Bu sebeple Covid-19 hastalığının erken teşhisi önem arz etmektedir. Covid-19 hastalığının teşhisi için laboratuvar testleri, görüntüleme teknikleri vb. birçok farklı yöntem kullanılmaktadır. Gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) testi altın standart olarak kabul edilmekte ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Laboratuvar testleri kullanılarak gerçekleştirilen tanı işleminde parametre yoğunluğundan doğacak iş yükü artmakta, bu durumda tanıyı zorlaştırmaktadır. Bu nedenle uzmanlara tanı aşamasında yardımcı bir karar destek mekanizmasına ihtiyaç vardır. Bu tez çalışmasında uzmanlara, Covid-19 hastalığının karar verme aşamasında destek olacak sistem makine öğrenimi algoritmaları ile tasarlanmıştır. Makine öğrenimi geniş kullanım alanı sayesinde birçok alanda uzmanlara destekleyici rol oynamaktadır. Sıklıkla kullanılan bazı makine öğrenimi algoritmaları Ken Yakın Komşu Algoritması, Destek Vektör Makineleri, Karar Ağaçları ve Yapay Sinir Ağlarıdır. Parametre fazlalığından doğacak sorunları önlemek amacıyla özellik seçim yöntemleri makine öğrenim algoritmaları ile birlikte kullanılarak parametre sayısını optimuma indirgenmiştir. Bu durumda daha az maliyetle uzmanlara teşhis aşamasında kolaylık sağlamaktadır. Çalışmada biyokimya parametreleri üzerinde, 13 farklı özellik seçim yöntemi kullanarak her bir parametrenin Covid-19 hastalığını tanısındaki etkinliği analiz edilmiştir. Çalışma kapsamında, Elazığ Fethi Sekin Şehir Hastanesinden elde edilen 100 negatif ve 121 pozitif olmak üzere toplamda 16 özellikten oluşan 221 hasta verisi kullanılmıştır. Öznitelik seçme yöntemleri kullanılarak parametre sayısı azaltılmış ve sınıflandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen yeni özellik kümesinin tüm özellikler ile gerçekleştirilen işlemden başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Özellik seçim yöntemleriyle elde edilen 5 özellik, %91.3 doğruluk oranında Uyarlanabilir Yapısal Öğrenme İle Özellik Seçimi yöntemiyle Yapay Sinir Ağları için en iyi performansı vermiştir. Çalışmanın klinik çalışmalarda hekimlere yardımcı olacağı ve yapılacak çalışmalara ışık tutacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Covid-19, Makine Öğrenimi, Özellik Seçimi, Sınıflandırma
Poverty prediction by using deep learning on satellite images
Abstract- As the universe finds it challenging to define poverty, the World Bank consider poverty as anyone living below $2 per day. Governments and international organizations are working to eradicate this poverty. In this study, some research on satellite imagery on poverty prediction through the concept of CNN (Convolutional Neural Network) is reviewed. The study considered satellite images of Nigeria, Mali, Malawi and Ethiopia from Kaggle. While 90% of the dataset was used for training, the remaining 10% was used for testing. Datasets were analyzed using CNN, VGG16 and ResNet50 and it was observed that the VGG16 model outperformed the other two models with a validation accuracy of 94%. CNN had the second with 91% and ResNet had the lowest validation success with 62%. The rise of high-resolution satellite imagery containing comprehensive data of patterns, features and landscapes of regions or countries can be applied to determine the economic lifestyle of people or nations. Applying satellite imagery to poverty estimation would be easier, faster and cheaper. This study suggests that large satellite images should be available for each region or country. In future studies, researchers should focus on satellite imagery to apply it to the prediction and detection of poverty and crime, road traffic, agricultural land and similar practices.
Bisikletçilerin hareket yakalama teknolojisiyle elde edilen gerçek zamanlı verilerinin antropometrik ölçümler ile kinematik analizi ve biyomekanik modellemesi
Bir ülkede herhangi bir spor dalını uygulamak ve ilgili spor dalının koşulları iyileştikçe, sporcularda profesyonelleşme isteği ortaya çıkmaktadır. Çünkü şartlar olgunlaştıkça ilgili spor dalına yoğunlaşmak ve daha iyi performans göstermek kaçınılmaz bir istektir. Ancak spor aktivitesindeki kullanım artışıyla birlikte birkaç problemle karşılaşmak olası bir sonuçtur. Bu problemler başlıca spor sırasında sakatlanma ve yaralanmalardır. İyi teknikten en küçük sapma bile yaralanmalara neden olabilir veya aksi takdirde sporcu performansını azaltabilmektedir. Yanlış spor yapım veya araçların yanlış kullanımları sonucu vücuttaki verimlilik oranının düşmesi, fazla güç kaybı ve spor sırasında yapılan hataların tespit edilememesi karşılaşılan problemlerdendir. Çalışma, bisikletçinin kendi yarış süresindeki konumunu optimize etmek için bireysel antropometrik değişkenler (statik yöntem) ve hareket yakalama teknolojisiyle (dinamik yöntem) optimal açı değerlerinin uygunluğunun araştırılmasıdır. Markerlar yerleştirildikten sonra bulunan açıların sabit aralık değerlerine göre uygunluğu tespit edilmiştir ve elde edilen verilerin analizleri kullanılarak profosyonel veya amatör sporcuların performanslarının değerlendirilebilmesi, bisiklet sürücüsünün hangi sürüş tekniğini benimsediğine göre (agresif veya konforlu) sürüş hatalarının tespit edilmesine ve böylece düzeltilebilmesine ve herhangi bir biyomekanik analiz ve spor antremanı için alınabilecek önlemlerin tespit edilebilmesine, dijitalleştirmenin spor üzerindeki etkisinin araştırılması ve spor biyomekaniği çalışmaları için model oluşturmasına olanak sağlamıştır. Bu araştırmanın mevcut sonuçları bir bisikletçinin performansını artırmada önemli bir rol oynamaktadır, hareketlere teknik rehberlik sağlayarak elde edilen veriler ile spor tıp uygulayıcılarına önemli bilgiler sağlamaktadır. Bisiklet sporcusunun antropometrik değişkenlerine göre düzenlenen bisikletini kullanımıyla kan akışının bozulmadan bisiklet üzerindeki yükü minimuma indirerek el uyuşması, bel ağrısı vb. şikâyetlerin ve bisiklet sakatlıkları riskini önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olacağı düşünülmektedir.
Endüstri 4.0 entegrasyonu için bulut tabanlı üretim yönetim sistemi geliştirilmesi
Üretim sürecinin yönetilmesi işletmenin performans ve veriminin artırılması için elzem bir durumdur. Hammadde, personel ve makine gibi kaynakların bir düzen içerisinde üretimin parçasını oluşturması ise ancak iyi yönetilen bir iş akışı ile mümkün olabilmektedir. Kurumsallaşmamış olan birçok KOBİ (Küçük ve Orta Büyüklükteki İşletmeler) ölçeğindeki işletmenin bu konunda başvurduğu çözüm üretim sürecinin doğrudan bir koordinatör tarafından performans takibi göz ardı edilerek yönetilmesinden geçmektedir. Ancak bu geçici çözüm işletmelerin büyüme trendlerine sekte vuran en büyük engel olduğu görülmektedir. İnsan eli ile yapılan kontroller limitlidir. İşletmeler kapasite artışına gittiğinde ise bu insan eli ile yapılan üretim süreç yönetimi, işletme performansının ve karlılığının düşüşüne sebep olmaktadır. Bu konu hakkında yapılacak en önemli çözüm ise üretim süreç yönetiminin makinalar ve yazılımlar ile yapılmasıdır. Endüstri 4.0 entegrasyonu olmamış işletmelerde ürün süreci yönetiminin önünde makine parkurunun bilgisayar kontrollü olmayışı, tedarikten dağıtıma kadar tüm lojistik sürecin manuel yöntemler ile yönetilmesi ve çalışan personelin teknolojik altyapılarının eksikliği gibi faktörler çözülmesi gereken problemler olarak durmaktadır. Bu çalışmada, imalat sanayisinde Endüstri 3.0 üretim modeli ile faaliyet gösteren işletmelerin endüstri 4.0'a geçiş yapabilmelerini sağlayacak bulut tabanlı üretim yönetim sistemi ortaya konmuştur.
Havadan alınan termal kamera görüntülerinde canlı tasnifinin yapılmasında derin öğrenme tabanlı tekniklerin uygulanması
Yapay zekâ günümüzde birçok uygulama ve araştırma alanında kullanılmaktadır. İnsan gücü gereken işleri otomatikleştirmek, iletişim kurmak, görüntü ve konuşmaları anlamak, kısaca insanların yaşamını kolaylaştıracak her işte yapay zekadan destek alınmaktadır. Bu nedenle sistemleri daha zeki hale getirebilecek yapay zekâ teknikleri de hızla gelişmektedir. Yapay zekanın kullanıldığı sistemlerden biri de görüntüleme sistemleridir. Çeşitli kamera sistemlerinden alınmış veriler, yapay zekanın görüntü işleme teknikleri ile işlenebilir ve yorumlanabilir hale gelmiştir. Günümüzde birçok görüntü alma sistemi bulunmaktadır. Bunlara; enerji yüklü röntgen ışınlarının farklı yapılardan dönmesiyle görüntü alan röntgen cihazları, ses dalgaları aracılığıyla görüntü oluşturabilen ultrason cihazları, elektromanyetik kuvvet radyo frekansları ile görüntü elde eden MR cihazları, radar kullanarak yer altındaki değerli maden, su kaynağı, yeraltı boşlukları gibi verileri 2 veya 3 boyutlu görüntüleyebilen çeşitli dedektörler, kızılötesi ışınlar ile görüntüleme yapabilen termal görüntüleme sistemleri örnek olarak verilebilir. Termal görüntüleme sistemleri, cisimlerin sıcaklık farklılıklarının kızılötesi ışının değerleri kullanılarak renkselleştirildiği görüntüleme sistemidir. Görüntüleme yöntemi olarak elektromanyetik spektrumda yer alan IR (kızılötesi) enerjiyi esas almaktadır. Günümüzde başta savunma sanayi olmak üzere sağlık, ziraat, inşaat gibi birçok farklı alanda termal kameralar kullanılmaktadır. Gelişen teknoloji ile termal görüntüleme sistemleri ve yapay zekâ aracılığıyla çeşitli ortamlar hakkında bilgi toplanabilir ve işlenebilir hale gelmiştir. Bu çalışmada termal görüntüleme üzerinde yapay zekâ tekniklerinin nerede ve nasıl uygulandığına ilişkin araştırma yapılmıştır. Çalışmada termal kameralar yardımıyla yapılan termal 3B modelleme nesnesi binaların kullanımı, hareket ve hedef tespiti, alkollü birey tespiti, zirai ve ormancılık çalışma sahalarındaki yapısal sorunların tespiti gibi birçok farklı çalışmaya yer verilmiştir. Bu tez çalışmasında termal kamera görüntülerindeki nesnelerin sınıflandırması otonom olarak yapılabilmesi için derin öğrenme tabanlı teknikler kullanılmıştır. Çalışma kapsamında 4 sınıftan oluşan 836 görüntü kullanılmıştır. Görüntülere temel derin öğrenme mimarilerine entegre edilen K en yakın komşuluk algoritması ve Destek vektör Makineleri algoritması ile sınıflandırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Termal Kamera, Kızılötesi Işın, Derin Öğrenme, Makine Öğrenme
Kapsül ağlar ile yüz verilerinin sınıflandırılması
Yüz verilerini sınıflandırma işlemi, üzerinde çok sayıda çalışma yapılan derin öğrenme konularından birisidir. Bu konuda evrişimli sinir ağları, kolay uygulanabilir olmaları ve başarılı sonuçlar vermeleri nedenlerinden ötürü tercih edilen derin öğrenme uygulamalarının başında gelmektedir. Buna karşın evrişimli sinir ağlarında bulunan havuzlama katmanı verilerde bilgi kaybına neden olmaktadır. Ayrıca evrişimli sinir ağları, verideki bileşenlerin birbirine göre durumlarını göz ardı ederek eğitim işlemini gerçekleştirmektedir. Bu duruma çözüm olarak kapsül ağları önerilen derin öğrenme yöntemlerindendir. Bu tez çalışmasında üç farklı çalışma yapılarak sonuçlar başarım ve verimlilik açısından incelenmiştir.
Lazer işaretleri ile yapay zeka temelli hedef analizi
Hedef türlerinin sınıflandırılması bilgisayarlı görme alanında popüler olmasına rağmen halen zorlu bir görevdir. Hedef türleri çalışılan alana göre materyal türleri, renkler, cinsiyet ve canlı/cansız varlıklar şeklinde olabilmektedir. Hedef tespit sistemlerinde genel olarak kameralar kullanılmaktadır. Düşük ve yüksek ışıklı ortamlarda kameraların kullanımı sistemlerin başarımının olumsuz etkilemekte ve hatta sistemin çalışmasını tamamen engellemektedir. Bunların yanı sıra kameraların kullanımı günümüzde mahremiyet endişelerine sebep olmaktadır. Bu tez çalışmasında lazerlerin tek yönlü ve aynı fazda yayılma özelliğinden ve ışığın nesnelerle olan etkileşiminden faydalanarak temassız olarak uzak mesafedeki materyal türlerinin tespiti, bir kişinin cinsiyetinin tespiti, bir materyalin renginin tespiti ve canlı/cansız varlıkların tespiti yapılmıştır. Bu amaçla hedefe lazer ışığı yansıtılmış ve hedeften yansıyan lazer ışığı elektro optik alıcı sensör yardımı ile sayısal işaret olarak kaydedilmiştir. Kaydedilen bu lazer işaretleri veri hazırlama adımlarından sonra önerilen derin öğrenme ağında eğitilerek hedef türünün tespiti yapılmıştır. Hedef türü tanımlama çalışması kapsamında yapılan deneysel uygulamalarda günlük hayatta sıklıkla kullanılan 10 farklı materyal türünün tespiti ortalama %93,62 başarım oranı ile yapılmıştır. Deneklerin kolundan alınan tek bir lazer işareti kullanılarak, cinsiyet tespiti ortalama %76,2 başarım oranı ile yapılmıştır. 9 farklı rengin tespiti ortalama %91,3 başarım oranı ile, canlı/cansız varlıkların tespiti ise ortalama %99,7 başarım oranı ile yapılmıştır. Bu tez çalışmasında farklı nem oranları, sis, gün ışığı ve karanlık gibi farklı atmosferik şartların önerilen hedef tespit yaklaşımları üzerindeki başarım etkisi de incelenmiştir. Yapılan bu tez çalışmasında düşük güçlü tek bir lazer işareti ile önerilen yapay zekâ temelli yaklaşımlar kullanılarak uzak mesafedeki bir hedef türünün temassız olarak tespitinin yüksek başarım ile gerçekleştirilebileceği ortaya konmuştur.
Breast cancer detection using microscopic histopathological images: A transfer learning approach
The extraction of features from histological images is a challenging part of the computer-aided detection of breast cancer. This work presents a novel deep feature extraction engineering for subtypes of Breast detection-based transfer learning approach using the BreaKhis dataset. This approach consists of five phases: feature extraction, concatenation, transformation, selection, and classification. In the first phase, nineteen pre-trained convolutional neural networks were utilized as feature extractors to extract features from the input images. Support vector machines were used in this phase to compute the loss value function. In the classification phase, it was used as a classifier. According to the feature extraction results, the two networks attained the highest accuracies on the dataset, outperforming other networks. The two networks considered were chosen and concatenated to produce the DRNet model, a combination of ResNet50 and DenseNet201 pre-trained networks. The extracted features were decomposed into five sub-hand low-level features using a multilevel discrete wavelet transform in the transformation phase. Iterative neighborhood component analysis was utilized to choose the minimum number of features required in the classification phase. Cubic support vector machines and k-nearest neighbors were used as classifiers in the final phase. k-nearest neighbor produced an average classification rate accuracy of 98.74%, 97.7%, 97.3%, and 98% on the 40×, 100×, 200×, and 400× levels of magnification, respectively, where support vector machines produced an average classification rate accuracy of 98.61%, 98.04%, 97.68%, and 97.71% on the 40×, 100×, 200×, and 400× levels of magnification, respectively, using the one-gainst-all and 10-fold cross-validation method.
Hibrit veri sıkıştırma algoritmalarının geliştirilmesi ve pratik uygulamaları
Son yılların en önemli problemleri hiç şüphesiz verilerin yüksek boyutu ve güvensiz ağlar üzerinden uzaklara iletilmesi ya da depolanmasıdır. Bu problemlerin üstesinden gelmek için genellikle sıkıştırma ve şifreleme algoritmaları kullanılmaktadır. Günümüzde şifreleme için kullanılan yaklaşımlardan biri, blok şifreleme algoritmalarıdır. Blok şifreleme algoritmalarında karıştırma gereksinimini sağlamak için en önemli kriptolojik bileşenlerden biri yer değiştirme kutularıdır (s-box). Çünkü s-box 'lar doğrusal olmayan yapılar olup, bu sayede diferansiyel kriptanalize karşı algoritmayı dirençli hale getirmektedir. Bu yüzden s-box 'ın doğrusal olmama değeri ne kadar yüksek olursa o kadar saldırılara karşı dirençli olacaktır. Kaos tabanlı s-box yapılarının en önemli dezavantajı doğrusal olmama özelliğinin matematiksel temelli s-box yapılarına göre düşük olmasıdır. Bu tez çalışmasında ilk olarak kaos tabanlı s-box yapılarının doğrusal olmama değerlerinin arttırılması için yedi farklı yaklaşım önerilmiştir. Bu yaklaşımların tamamında s-box 'ların performansı iyileştirilmiştir. JPEG algoritmasının birçok platformda yaygın olarak kullanılmasından dolayı önemi yadsınamaz bir gerçektir. Ancak, kullanıcıların daha fazla veri depolama ve daha hızlı veri iletimi/işleme ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik yapılabilecek iyileştirmeler dijital dönüşümle birlikte ivme kazanmıştır. Bu çalışmalardan niceleme tabloları algoritmanın başarısını etkileyen kritik bir bileşen olduğundan bu alandaki iyileştirme çalışmaları farklı niceleme tablolarının tasarımına odaklanmıştır. Bu çalışmada farklı niceleme tabloları oluşturmak için ilk kez kaotik sistemler temel alınarak bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntem basit bir yapıya sahiptir ve yüksek sıkıştırma oranları elde etmektedir. Yüksek sıkıştırma oranı elde edilmesine rağmen görüntü kalitesinden ödün verilmemesi önerilen yöntemin bir diğer avantajı ve özgün yönüdür. JPEG algoritmasının performansını iyileştirmek için literatürde kullanılan bir diğer yaklaşım, niceleme tablolarının optimizasyon yöntemleri ile üretilmesidir. Önerilen yöntem bu yaklaşımlarla karşılaştırıldığında hesapsal karmaşıklığının daha düşük olması önerilen yöntemin bir diğer avantajı olarak ön plana çıkmaktadır. Bu sonuçlar, nesnelerin interneti, endüstri 4.0 ve yapay zekâ çalışmaları gibi birçok uygulama alanı için gelecekte yapılacak çalışmalarda iyileştirmeler yapılabileceğini, önemli depolama tasarrufları ve daha hızlı veri iletimi/işleme sağlanabileceğini göstermektedir.
Biyometrik sistemler temelli kriptolojik anahtar üreteç tasarımı
Dijital dönüşüm ile birlikte birçok alışkanlık gibi ödeme yöntemleri de büyük bir değişim geçirmiştir. Elektronik ticaretin sunmuş olduğu sürtünmesiz ortamın avantajları; birçok kişi için çeşitli fırsatlar sunmuştur. Ancak bu süreçte yaşanan güvenlik problemleri maddi ve manevi birçok olumsuzluk ile karşılaşılmıştır. Tez çalışmasının amacı bu problemi adresleyebilecek güvenlik çözüm önerilerinin geliştirilmesi ve pratik uygulamalarının tasarlanması olarak planlanmıştır. Klasik şifrelerin çeşitli problemlere sahip olduğu son yirmi yılda birçok acı tecrübe ile doğrulanmıştır. Hem Gelir İdaresi Başkanlığı hem de Bankalar Birliği bu tip problemleri gidermek için çeşitli kurallar ve düzenlemeler ile bu problemleri adresleyebilmek için güvenli kimlik doğrulama süreçlerinin nasıl yapılması gerektiğine ilişkin yol haritalarını hazırlamışlardır. Belirlenen kurallar çerçevesinde ödeme sistemlerinin güvenliğinin matematiksel yaklaşımlarla kanıtlanması ciddi bir problemdir. Tez çalışmasında bu problemleri adresleyebilecek çözüm önerilerinin neler olabileceği araştırılmaya çalışılmıştır. Ödeme sistemlerinin güvenliğini garanti edebilmek için çeşitli Donanım Güvenlik Modülleri bulunmaktadır. Ancak bu modüllerin maliyet ve performans bakımından problemleri bulunmaktadır. Donanım tabanlı önerilen çözümlerin yazılımsal olarak gerçeklenebileceği ve bu süreçte biyometrik ölçümlerin benzersiz değerler elde edebilmek için ciddi katkılar sunabileceği düşünülmektedir. Yapılan ön çalışmalar sonucunda elde edilen başarılı analiz sonuçları bu hipotezin desteklendiğini göstermiş ve ileride çeşitli pratik uygulamalarda başarılı bir şekilde kullanılabileceği düşünülmektedir.
Yan kanal saldırılarını engellemek için karşı önlemlerin geliştirilmesi ve pratik uygulamalarının tasarlanması
Her yeni yaklaşım ve bilimsel ilerleme birçok avantaj ve yeniliği getirse de dezavantajları farklı açılardan kapsamlı bir şekilde ele alınmalıdır. Bunun en çarpıcı örneklerinden biri yapay zeka algoritmalarıdır. Yapay zeka algoritmaları veriden bilgi çıkartım sürecinde birçok faydalı bilgiyi ortaya koymaktadır. Ancak bir kriptanalist bakış açısı ile bilgi çıkarım yaklaşımları bir şifreleme algoritmasının kriptanalizi için çeşitli gizli bilgilerin elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Bu saldırı tekniklerinin en yaygın olanlarından biri yan kanal analizleridir. Yan kanal saldırılarında bir şifreleme algoritmasının deterministik yapısından hareketle algoritmanın gizli anahtarının elde edilebileceği çeşitli çalışmalarda gösterilmiştir. Bu çalışmada ilk olarak son blok şifreleme algoritması standardı olan AES'in yan kanal analizlerinin nasıl gerçekleştirilebileceği adım adım gösterilmiştir. İlk olarak AES algoritmasının donanım gerçekleştirmesinin (implementasyonu) nasıl yapılacağına ilişkin bilgi paylaşılmıştır. Ardından yan kanal saldırısının nasıl gerçekleştirildiği adım adım gösterilmiştir. Tez çalışmasının bir diğer önemli katkısı ise matematiksel temelli blok şifreleme algoritmalarına bir gürültü kaynağı eklendiğinde şifreleme algoritmalarının yan kanal saldırılarına karşı olan direncinin nasıl etkileneceğini araştırmaktır. Bu kapsamda matematiksel temelli sbox yapıları kaos temelli sbox yapıları ile değiştirilerek kaotik entropi kaynaklarının yan kanal saldırılarına olan etkileri analiz edilmiştir. Tez çalışmasında ilk defa literatürdeki erişilebilir durumda olan tüm kaos temelli sbox yapılarının AES blok şifreleme algoritması içerisindeki yan kanal analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen çıktılar kaos temelli sbox yapıları için yan kanal analiz sonuçlarının da bir değerlendirme metriği olarak kullanılabileceğini ortaya koymuştur. Buradan hareketle elde edilen sonuçlar birleştirilerek kaos temelli görüntü şifreleme algoritmalarının güvenlik analizlerinin değerlendirme sürecinde kullanılabilecek yeni bir saldırı senaryosu da bu tez çalışması kapsamında önerilmiştir. Elde edilen sonuçlar bilgi çıkarımı alanındaki yaklaşımların kriptoanaliz süreçlerinde daha kapsamlı ele alınmasının gerektiğini göstermiş ve ayrıca ileride gerçekleştirilecek kaos tabanlı tasarım çalışmaları için yeni bir değerlendirme kriterinin analiz edilmesinin ne kadar gerekli olduğuna işaret etmiştir.
The performance comparison of ensemble machine learning classifierson medical datasets
The machine learning process may be broken down into two distinct phases: learning, in which the classification algorithmic program is trained, and classification, in which the algorithmic program labels new data. Classification, also known as supervised learning, is a technique for processing data that divides the information into predetermined groups and categories. We are examining the J48 Decision Tree, the Artificial Neutral Network (ANN), the Extreme Learning Machine (ELM), and other other notable ensemble machine learning classifiers. Single-hidden-layer feedforward neural networks spawned the new field of ELM, which focuses on regression and classification challenges. In this thesis, activation functions will be used to apply the three basic classifiers—ELM, J48, and ANN—to medical datasets. These databases include information on diseases such as diabetes and hepatitis. The ELM classifier is fed both healthy and harmful features. In addition, the logarithmic and tangent sigmoid activation functions, as well as others, are included into ELM in order to optimize classification performance. Based on information theory, the J48 approach does classification using decision trees. It's a version of Ross Quinlan's older ID3 approach, sometimes referred to as J48 in Weka and named after Java. SVM is sometimes referred to as a statistical classifier due to the fact that C4.5 creates decision trees that are utilized for classification. The C4.5 algorithmic rule (J48) is often used to categorize data in a vast array of fields, including the diagnosis of coronary heart disease by evaluating clinical data, classification of data for e-governance, and many others. In the realm of computing, artificial neural networks (ANNs) were developed in an attempt to emulate the neuronal network that makes up a person's brain. ANNs enable computers to absorb information and make judgments in a way that closely resembles that of humans. The artificial neural network is the product of programmers' desire for computers to act similarly to an interconnected network of brain cells. We will employ classifiers such as ELM, Sigmoid, and Relu for a medical dataset of patients with a patient population of 900 to 1000, leveraging a free online dataset of patients with mild to severe illness difficulties.
Text clustering and topic modeling on Covid-19 vaccine tweets using machine learning, natural language processing, and deep learning
In late December 2019, the unique coronavirus disease (COVID-19) emerged, causing a tremendous loss of life throughout the globe and posing a previously unheard-of challenge to public health, education, social life, global economies, and the workplace. To end the COVID-19 pandemic, equitable access to safe and effective vaccinations is essential. The best approaches to quickly gain an understanding of COVID-19 text data presented in the literature are those that use unsupervised learning. The goal of this research thesis is to use text clustering and topic modeling to analyze coronavirus vaccine tweets. Using machine learning and deep learning methods and techniques, it investigates the optimal number of topics and clusters prevalent in the coronavirus (COVID-19) vaccine corpus. The study also looks into various insights that can be extracted from tweets through exploratory data analysis, using word embeddings to improve the accuracy of the proposed models, evaluate unsupervised learning methods, and gain other insights. Text clustering was performed using machine learning clustering techniques and algorithms like k-means and HDBSCAN, deep learning-based clustering methods, and dimensionality reduction algorithms such as PCA, LDA, t-SNE, and UMAP, while topic modeling algorithms such as LDA, GSDMM, and TopicBERT/ BERTopic were used to obtain relevant topics from the coronavirus vaccine corpora. The findings of this study demonstrated that GSDMM and BERTopic produced significant topics from the COVID-19 corpus, while deep learning clustering methods outperformed their machine learning counterparts in text clustering. K-means performed superior clustering based on multiple assessment criteria, but HDBSCAN performed better clustering based on features learned.
Sayısal imgelerde güvenli veri gizlemeye yönelik uygun maske belirleme
Bilgi güvenliğine duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bilginin güvenliği sadece kişisel bilgilerin güvenliğiyle kalmayıp aynı zamanda kurumların ve ülkelerin iletişiminde de kritik role sahiptir. Hatta savaş durumlarında ülkelerin en büyük sorunları yaşadığı alan bilgi güvenliğinin sağlanamamasıdır. İletişimin gizliliğinde ve mesajın güvenli bir şekilde iletilmesinde kullanılan iki önemli teknik; kriptografi ve steganografi'dir. Kriptografi 'de temel amaç, bilginin yetkisiz kişiler tarafından ulaşılıp çözülmesini şifreleyerek engellemektir. Steganografi çalışmalarında temel amaç ise gizlenen verinin yetkisiz kişilerce fark edilmesini engellemektir. Kelime anlamı olarak "Örtülü Yazı" anlamına gelen Stenografi, Yunan sözcüklerinden türetilmiş bir kelimedir. Steganografi yöntemlerindeki temel amacın gerçekleşmesi için bilgi gizlenecek ortamın en az değişime uğraması gerekmektedir. Steganografi ortamları ses, görüntü, video veya metin dosyalarından herhangi biri olabilir. Bu tez çalışmasında, sayısal imgelere bilgi gizleme yöntemlerinden biri olan en önemsiz bite ekleme yöntemi üzerinde durulmuştur. En önemsiz bite ekleme yöntemi ile veri gizlenirken örtü dosyasında oluşan değişiklikleri en aza indirgenmesi ve gizlenen verinin elde edilmesini zorlaştırılması tezin ana hedefini oluşturmaktadır. Bu nedenle, tez çalışması kapsamında, veri gizleme işlemini uygun bir maske kullanarak yapan yeni bir yaklaşım önerilmektedir. Önerilen yöntem farklı imgeler üzerinde test edilmiş ve elde edilen sonuçlar tezin sonunda sunulmuştur.
Çelik lifli betonların malzeme karışım oranlarını ve beton basınç dayanımınlarını bulanık mantık kullanarak modelleme
Günümüzde teknoloji hızlı bir şekilde gelişmektedir. Hızlı gelişen bu teknolojiye bir katkı da bulanık mantık ile yapılmıştır. Bulanık mantığın uygulama alanının çok geniş olması ve çoğu uygulamada olumlu sonuçlar üretmesi yöntem üzerine ilgileri çekmeyi başarmıştır. Bulanık mantık kesin olmayan tüm bilgilerde kullanılma imkânı sunmaktadır. İnsan dilini kullanarak işlem yapan bulanık mantık matematiksel model ile elde edilmesi çok zor olan sistemlerin kullanımı için oldukça elverişlidir. Bulanık mantığın inşaat mühendisliği alanındaki uygulamaları giderek artmaktadır. Akıllı sistemleri kullanarak oluşturulan bu uygulamada değişen problemlere bağlı olarak çözüm yeteneği geliştirilmiştir. Değişen madde ve miktara göre beton karışımının dayanımını önceden tahmin etme ve inşaat sektöründe zaman ve malzeme kaybı yaşamadan akıllı sistemleri kullanarak sürecin hızlandırılması beklenmektedir. Bulanık mantık kullanılarak geliştirilen bu uygulamada beton karışımının beton dayanımı önceden tahmin edilmiştir. Betonun kıvamı, betonun basınç dayanımı, maksimum agrega ve minimum agrega boyutu, çelik lif hacim kesri, çelik lif uzunluğu ve çelik lif çapı deney kümesinin girdileri olurken çimento dozajı, su miktarı, iri ve ince agrega içeriği de çıktı olarak kullanılmıştır. Belirtilen girdilerin her bir çıktı üzerindeki etkisi araştırılmıştır ve hangi maddenin hangi çıkış değişkenini etkilediği teker teker denenerek tespit edilmiştir. Bulanık mantığın tahmin ettiği sonuçların gerçek sonuçlara yakın değerler elde ettiği karşılaştırmalarda gözlenmiştir. Bulanık mantık, sistemle ilgili çıktıları tahmin etmede başarılı olmuştur. Sonuçlar karşılaştırıldığında, bulanık mantığın beton basınç dayanımını tahmin etmede büyük bir potansiyele sahip olduğu saptanmıştır.
Belediyelerde sosyal yardım hizmetleri dağıtımına yönelik karar destek sistemi geliştirilmesi
Ülkemizde nüfusun artmasıyla meydana gelen işsizlik, yoksulluk vb. sorunlar belediyelerin sosyal yardım ve sosyal hizmet alanında görev üstlenmesine neden olmuştur. Bu amaçla sosyal yardım ve sosyal hizmet görevini üstlenen belediyelerin, sosyal yardım dağıtımı esnasında eldeki verileri hızlı bir şekilde kullanabilmesi ve ilgili komisyonlarda doğru kararlar verebilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, Malatya Yeşilyurt Belediyesi örneği üzerinden sosyal yardım hizmetleri dağıtımına yönelik bir karar destek sisteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda öncelikle Yeşilyurt Belediyesinden veriler elde edilmiş ve bu verilere veri madenciliği yöntemlerinden olan sınıflandırma algoritmaları uygulanarak elde edilen başarımlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, ID3, C4.5, J48, K-En Yakın Komşu, Sade Bayes, Yerine Koyarak Örnekleme, Rastgele Orman, Sıralı Minimal Optimizasyon ve Yerel Ağırlıklı Öğrenme sınıflandırma algoritmaları en iyi sonuçları veren algoritmalar olarak tespit edilmiştir. En iyi sonucu veren üç farklı sınıflandırma algoritmasına ait sonuçlar ve kurallar kullanılarak, Yeşilyurt Belediyesi örneği üzerinde web tabanlı bir karar destek sistemi tez kapsamında gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sosyal Yardım, Sosyal Hizmet, Veri Madenciliği, Sınıflandırma, Karar Destek Sistemi.
Sosyal örümcek algoritmasıyla sosyal ağlarda duygu analizi
Sürü zekâsı, böcek veya diğer hayvan sürülerinin toplu şekilde davranışlarının araştırıldığı bir çalışma alanıdır. Sürü zekasına dayalı algoritmalar, karmaşık optimizasyon problemlerinin geniş bir yelpazede çözümlenmesi için ileri sürülmüştür. Bu çalışmada, Sosyal Örümcek Optimizasyon Algoritması (SSA) olarak adlandırılan yeni bir sürü zekâsı algoritması incelenmiştir. SSA örümceklerin işbirliği içerisindeki davranışlarının simülasyonuna dayanmaktadır. SSA'nın performansı, stabilitesi ve duyarlılığı Karınca Aslanı Optimizasyon Algoritması (ALO), Güve Alevi Optimizasyon Algoritması (MFO), Balina Optimizasyon Algoritması (WOA) ile karşılaştırılmıştır. Literatürde var olan kalite testi fonksiyonu kullanılarak algoritmaların başarısı incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında ayrıca veri paylaşımının en yoğun olduğu Twitter sosyal medya aracından elde edilen veriler üzerinde duygu analizi çalışması yürütülmüştür. Makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak yapılan duygu analizi çalışmasına ek olarak elde edilen veriler üzerinde literatürde ilk kez bir metasezgisel algoritmayla olan Sosyal Örümcek Algoritması kullanılarak duygu analizi yapılmıştır. Duygu analizi için kullanılan algoritmaların başarıları farklı metriklerle karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Optimizasyon, Sürü Zekâsı, Metasezgisel Algoritmalar, Sosyal Örümcek Algoritması (SSA), Yapay Zekâ, Duygu Analizi, Sosyal Ağ Analizi
Investigation of using the LSA model with similarity metrics for semantic-based web document clustering
Web document clustering uses data clustering techniques to group similar web documents into groups, where the documents from the same cluster are more semantically similar than the documents in the other clusters. One of the methods of clustering the documents is based on the topics they contain. The main technique used for topic-based web document clustering is the using of a semantic-analysis model called Latent Semantic Analysis (LSA), which derives a corpus-level semantics (i.e. topics) for every element in the corpus such as, terms and documents. The LSA model has been used in the literature in different ways, variations and for different applications. In this study, we experimentally investigate the best use of the LSA model in semantically clustering the text documents, as there is more than one possible variation when one uses and implements the LSA model. To do so, we examined the LSA model in different combinations with six different semantic-similarity measures to find the best possible variation, which performs best in clustering web documents. The best variation of using the LSA model in text clustering was found after applying it to two commonly used web document datasets. The results also demonstrate the performance of each variation of using LSA model for the task of web document clustering.
Local receptive fields based extreme learning machine for face recognition
In the recent years, many face recognition methods were developed and applied in the image processing applications, such as artificial neural networks (ANN), convolutional neuron network (CNN), Gaussian mixtures and so on. However, each of them is suffering from some issues like the local minima, intensive human intervention rate, and slow convergence. CNN generally uses the back propagation (BP) learning procedure, which has very long training periods. In addition, back-propagation generally tends to reach a local minimum. While each of the above methods needs many iterations to reduce the error rate in the training section, we apply extreme learning machine, which it runs throw pooling map with Local receptive fields, in this case, the proposed method can get the result just in one iteration. In addition, ELM proposed to alleviate these drawbacks of the back-propagation method. The Extensive experiments were conducted on three face datasets namely Caltech, UFI, and CBCL. The obtained results are encouraging and compared with several other results previously reported. Testing accuracy in Caltech face dataset is 98.15%, also in the CBCL dataset is 98.34% and in UFI face dataset is 66.11%. Based on the above result the extreme learning machine based on local receptive fields can have more advantage among previous methods used for face recognition.
Retinal görüntülerde optik diskin önerilen hibrit yaklaşımlar ile bölütlenmesi
Tıbbi görüntüleme, insan vücudunun içyapısının çeşitli görüntüleme araçları ile görülebilmesini sağlayarak hastalık teşhis ve tedavide önemli rol oynamaktadır. Geliştirilen bilgisayar teknolojileri ile retina görüntülerindeki hastalıkların tespiti ve teşhisi daha hızlı yapılabilmektedir. Retinal göz hastalıklarının erken teşhisi ve tedavisi, görme kaybını önlemek için önemlidir. Retinal görüntü üzerindeki damar yapıları, optik disk vb. morfolojik yapıların konumu ve bu yapılar üzerinde meydana gelen bozulmaların tespiti hastalık teşhisi ve takibi için çok önemlidir. Hekimlerin optik disk üzerindeki anormallikleri belirlerken ki yorgunluk gibi fiziksel sebeplerden dolayı hatalı tanılar tespit edilebilmektedir. Hata oranını ve hekimlerin iş yükünü azaltmak, hastalığın teşhisine yönelik parametrelerin belirlemesini hızlandırmak için otomatik sistemlere ihtiyaç duyulmuştur. Büyük veri yığınlarının görsel açıdan incelenmesi ve analiz edilmesi özellikle sağlık çalışanları için çok büyük bir iş yükünü beraberinde getirmektedir. Bu durum göz önünde bulundurularak tam otomatik sistemlerin geliştirilip kullanılması bu yükü kayda değer ölçüde azaltacaktır.Bu çalışmada optik disk bölütleme amacıyla, yarı otomatik bölütleme yöntemleri lokalizasyon yöntemiyle birleştirilerek tam otomatik bölütleme yapılmış, yapılan çalışma sonucu yöntemlerin optik disk bölütlemedeki performansı belirlenmiş ve değerlendirilmiştir. Bu amaçla yapılan çalışmada morfolojik işlemlerden, L1 minimizasyon algoritmasından, aktif kontur yönteminden ve region growing algoritmasından bahsedilerek, retinal görüntülerde ki optik diskin konumunun belirlenmesi ve bölütlenmesi için hibrit bir yöntem önerilmektedir. Optik disk tespiti için geliştirilen hibrit yöntem, Fırat Üniversitesi Göz Hastalıkları Anabilim Dalından sağlanan birçok görüntü üzerinde test edilmiş olup; oldukça ümit verici sonuçlar elde edilmiştir.
Lightweight implementation of DES algorithm for resource constrained devices
Many services are being moved to digital environments with industry 4.0. However, the information in the digital environment poses a great risk. Therefore, ensuring the security of information on the users of online applications is a necessity. This perspective requires secure signal processing. But it is difficult to guarantee secure signal processing for resourceconstrained devices. Throughout history, many cryptographic algorithms such as DES, 3DES, AES have been suggested to transferring sensitive information. But there are several problems in these algorithms such as the security, speed, excessive consumption of energy, the internal structure of the design are not clear to the public. Lightweight cryptology has emerged to solve some these problems. This thesis presents new design architecture for improving the software implementation of the DES. New proposed acceleration technique has been used to speed up the DES algorithm in software. The results show that the developed code is faster than the original DES. Another contributor to the thesis is a chaos-based substitution box. The performance metrics of the proposed substitution boxes are close to the performance values of the original DES substitution boxes. Therefore, the new cryptographic building block is an alternative to original design. In fact, the design of the original DES substitution boxes is unclear and this is a problem. The clearness of the design of the new proposed substitution boxes aims to solve this problem.
EEG verilerinden işaret işleme ve sınıflandırma teknikleri kullanılarak duygu tahmini
Örüntü tanıma, teknolojinin gelişmesiyle önemini arttırmış ve günümüzde sadece mühendislik alanında değil ayrıca endüstri, otomotiv, fizik, astronomi, biyoloji, tıp ve güvenlik sistemleri olmak üzere hemen hemen her alanda etkisini göstermektedir. Örüntü tanımanın amacı örüntü uzayında bilinmeyen şekilleri, örüntüleri ve işaretleri sınıflandırarak örüntüyü bulmaktır. Örüntülerin hangi sınıflara ait olduğu belirlenirken, örüntüler karar mekanizmasından geçerler. Bu mekanizmanın en önemli iki aşaması özellik çıkarım ve sınıflandırma aşamasıdır. Anahtar özelliklerin elde edilmesi sınıflandırma işleminin sonucunu etkilediğinden, özellik çıkarım örüntü tanıma için en önemli kısım olarak düşünülmektedir. Bu tez çalışmasında, EEG işaretleri örüntü tanıma tekniği kullanılarak incelenmiş ve pozitif-negatif duyguların sınıflandırılması amaçlanmıştır. Karar sürecinin oluşturulmasında, dalgacık dönüşümü, entropi değerleri, zaman-frekans analizi ve istatistiksel yöntemler kullanılarak özellik vektörü elde edilmiştir. Anahtar özellikler YSA , DVM ve KNNsınıflandırıcılarına verilerek pozitif-negatif duyguların tanınması gerçekleştirilmiştir. Yöntemin geliştirilmesinde, DEAP veri tabanından elde edilen EEG işaretleri kullanılmıştır. Ayrıca önerilen yöntem, bilgisayar oyunlarının insanın duygusal durumuna etkisini inceleme amaçlı olarak da 25 farklı denekten elde edilen EEG işaretleri üzerinde denenmiştir. Geliştirilen yöntemin duygu analizinde, %85 – %90 aralığında başarım değerine ulaştığı tespit edilmiştir.