79
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Archived Theses
The ransomware detection and prevention tool design by using signature and anomaly based detection methods
Ransomware, which constantly improves by updating itself and transferring to the network and computing environment, is the most common type of malware used by the attackers recently. Ransomware demands ransom from the user for decrypting the encrypted files. As a result of the payment of the desired amount of ransom, the files can be opened with the decryption key delivered to the user. Various antivirus software using signature-based detection method fail to detect the malware because they perform analysis via hash signature samples in databases. Because hash signature samples of zero-day attacks are not recorded in antivirus software databases, detecting ransomware by using anomaly-based detection method is more effective. The most important factor for anomaly-based detection method is to be able to analyze the data sufficiently to determine the ability and the behavior of the ransomware. This method consists of two phases. These are "training/learning" and "monitoring/detecting" phases. In training phase, many academic publications, international cyber security vendors' reports on ransomware, and interview with cyber security experts have been examined and utilized during bringing out our study, and consequently, the attack vectors of the ransomware, the core features, the identification methods and the movements based on the Windows OSs have been found. That is, machine learning techniques have not been used, and so all materials have been evaluated as inputs to the design of our tool. In our study, after presenting the behavior of the ransomware in detail, in the monitoring/detecting phase, how the ransomware detection and prevention tool should be created to detect and prevent ransomware on Windows OSs will be explained. It is also evident that the tool in the hybrid structure using signature-based detection method, along with anomaly-based detection method, will be even more successful in detecting and preventing ransomware with minimum false-positive rate and minimum file loss. We consider that we can give a better perspective to the users, software developers, and security administrators about the key features of the ransomware detection and prevention tool that can be used as a solution that does not require high fees for commercial software to protect against ransomware, and we can more easily take measures against ransomware. In our study, the code written in the Python programming language of the ransomware detection and prevention tool proposed in the Appendices of our study is also presented. This code, which is open to development, is thought to be an example of the design of a commercial ransomware detection and prevention tool and maybe a guide to future academic studies on ransomware and other malicious software.
Deprem riskinin bölgesel ve sektörel farklılaşma özelliklerine göre analizi-Tekirdağ örneği
Coğrafi Bilgi Sistemlerinin oluşturulması ve geliştirilmesi süreci 1960'lı yıllardan itibaren başlamıştır. Birkaç devletin veya üniversitenin kendi içlerinde yaptıkları sınırlı uygulamalarla başlayan CBS, günümüzde pek çok önemli akademik çalışmada yer edinmiş ve modern dünyanın temeli haline gelen "bilgisayar teknolojisi" ve "bilgi teknolojisi" alanlarında hızla yükselen, geleceği parlak bir sektör haline gelmiştir. CBS, tüm bu özelliklerin dışında afet yönetimi, bölgesel planlama ve doğal kaynak yönetimi gibi pek çok konuda karar verme aşamasında destek yöntemi olarak da uygulanmaktadır. CBS literatüründe hazırlıklı olma ve müdahale aşamaları birleştirilmiş olarak anlatılmasına karşın bu iki aşama bu çalışmada ayrı ayrı ele alınacaktır. Zararı en aza indirgeme ve iyileştirme süreçlerinde ise durum farklıdır. Zarar azaltma aşamasında CBS'den tehlike analizi ve risk haritalarının hazırlanması alanlarında destek alınırken, iyileştirme aşamasında ise CBS'den daha çok hasar tespiti yapılırken faydalanılmıştır. CBS'lerin karar destek sistemi yönüyle amaca uygun hizmet sağlayabilmeleri için iki yönelim tanımlanmaktadır: İlki, analitik problem çözme tekniğine göre Mekansal Karar Destek Sistemleri (MKDS)'nin düzenlenmesi; ikincisi, CBS'lerle analitik problem çözme tekniklerinin bir bütün özelliği gösteren bir yapıda kullanılmasıdır. İlk yönelimde, MKDS'den problem çözme konusunda ihtiyaç duyulan stratejilerin tespit edilmesi, incelenmesi ve analiz edilmesi maksadıyla modelleme, iyileştirme ve benzetim modelleri bakımından faydalanılmıştır. Özellikle yarı yapısal mekansal karar verme problemlerinde çözüm olarak bu araçlar etken şeklinde değerlendirilmektedir. İkinci yönelim de CBS'lerin ya da analitik teknillerle bütünlük içinde değerlendirilmesi esasına göre CBS imkanlarının daha iyi bir duruma getirilmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Bu bakış açısına göre CBS'nin mekansal modelleme, sorgulama ve haritalama işlevleri çevre etkeni ve istatistiksel teknikler için girdi verilerine ve bu verilerin değişik ölçeklerde gösterimi ve analizine imkan tanımıştır. Çalışma kapsamında Tekirdağ il genelinde yapılan bölgesel ve sektörel farklılaşma özelliklerine göre deprem risk analizinde Tekirdağ ilinin arazi kullanımı üzerinden bölgelendirme analizi yapılmıştır. Tehlike analizi çalışmasında Çok Ölçütlü Karar Verme Kriterleri arasında yer alan Analitik Hiyerarşi Yöntemi (AHY) kullanılmıştır. AHY ile sektörel ve bölgesel deprem tehlike analizlerinin yapılması ve bu sayede deprem riskinin en yüksek olduğu alanların belirlenmesi amaçlanmış, tekniğin belirlenen kriterlerin ağırlık derecelendirilmesinin yapılmasında ve CBS ile bütünlük oluşturulmasında etkin olarak kullanılmasıyla AHY-CBS 'ye dayanan bir model ortaya çıkarılmıştır.Bu çalışmayla CBS'ye göre AHY ile oluşturulan deprem tehlike haritaların yapılmasında ve bölgelendirme işlemlerinde sekiz adet parametre kullanılmış, parametreler çalışma amacı doğrutulsunda ağırlıklandırılmıştır. Yapılan çalışmaya göre şu sıra takip edilmektedir: 1) Çözülmesi gereken sorunun tespit edilmesi (bu çalışma kapsamında özel olarak AHY tekniğiyle ortaya konmuş deprem risk haritasında; bölgesel ve sektörel sahaların depreme açısından hassaslığı ve endüstri bölgelerinde oluşan depremlerde yeraltındaki suyun seviyesinin ne şekilde etkilediği incelenmiştir.) 2) Kaynak araştırmasında, AHY ile yapılmış deprem risk haritasındaki parametrelerin, çalışmanın amacına göre düzenlenmesi ve Tekirdağ İli bütününün bölgesel ve sektörel açıdan bölgelendirilmesi. 3) Ulaşılması gereken verilerin sağlanması ve amaca göre belli bir formatta hazırlanarak CBS'ye aktarılması. 4) Raster verilerin kategorilere ayrılması. 5) Uygulamaya konulan AHY'de çalışma bölgesindeki deprem tehlikesine dair parametrelerin gözden geçirilmesi ve her birine ağırlık değeri belirlenmesi. 6) Ağırlık değerleri 1-9 arasında farklılaşan ve 1'e en yakın değerde olanın en az, 9'a en yakın olanın ise en fazla riski karakterize ettiği ağırlık değerleri kapsamında, çalışmada ele alınan parametreler için depreme olan etkilerinin farklı oranda olması dolayısıyla farklı ağırlık değerlerinin verilmesi. 7) Değer verme işleminden sonra üst üste bindirme işleminin (overlay) gerçekleştirilmesi. 8)Tekirdağ il bütünü bölgelendirme çalışmasının yapılması ve deprem tehlike haritası ile çakıştırılarak olası deprem tehlikesinin sektörel ve bölgesel bazda Tekirdağ iline olan etkisinin yorumlanması. 9) Yeraltı su seviyesinin Tekirdağ İli sanayi bölgesinde deprem riskine etkisinin tartışılması. Çalışma kapsamında yapılan analiz sonuçlarına göre, birinci hipotez olarak ortaya konan "deprem tehlikesi yüksek alanlarda sektörel farklılaşma bölgelerine göre tehlike seviyeleri farklıdır" varsayımı ve ikinci hipotez olan "yeraltı su seviyesi farklılaşmasının yüksek deprem tehlikesi altında olan alanlarda etkisi vardır" varsayımı doğrulanmıştır. Çalışmada Tekirdağ'ın sektörel ve bölgesel olarak analizinin deprem tehlikesinin ölçülmesinin ardından sanayi bölgesi olarak tanımlanan Muratlı, Kapaklı, Ergene, Çorlu ve Çerkezköy ilçelerinin depremselliklerinin yer altı su seviyesi ile ilişkisi ortaya konmuştur. Sonuç olarak, CBS ve AHY'nin bütünlük oluşturması deprem risk haritaları için karar verme teknikleri ile birleştirerek karar verme eylemini kolaylaştırmaktadır. Ayrıca 18. yy'dan bu yana Sanayi Devrimi ile başlayan sanayi- ekoloji dengesine bir çözüm önerisi getirmektedir.
Heteregeneous computing for multi-phase blood flow simulations
With the advancement in hardware technology, we are able to reach unprecedented computational scalability and performance. Computational Science and Engineering applications now have highly effective computational resources other than CPU clusters. GPUs now have an important role in Computational Science and Engineering applications. In this study we have shown the efficiency of the usage of GPUs in Computational Fluid Dynamics (CFD). As CFD contains several numerical methods to solve Partial Differential Equations (PDE), some of the numerical methods are suitable for the usage of GPUs. Due to its computational architecture, GPUs can provide rather good performance in some algorithms. The CFD software we used for this thesis is OpenFOAM, an open source leading CFD software. As most of the expensive computational part of CFD takes place in the linear system solver, we have used tools such as Cufflink and Paralution which are able to integrate with OpenFOAM and uses GPU only in the linear system solver part of CFD applications. Other than these tools, there is other software called RapidCFD, based on OpenFOAM, that is developed to use GPUs for CFD applications in which GPU does not only take care of linear system solution but also discretization of PDEs and other calculations to prepare matrix system. All these tools have pros and cons as there is not one tool which is better than all, therefore, these softwares are compared in terms of their performance. We prefer to use Cufflink because it is developed for foam-extend which has Fluid Structure Interaction functionality which is sometimes important for some blood flow applications. The main purpose of this study is to make use of GPUs in blood flow especially using two-phase mixture flow approach. Therefore, we have also developed two-phase blood flow model with a specific non-Newtonian model for Red Blood Cells (RBCs) called modified Carreau-Yashuda Model. This realistic model has been established after experimental data for only blood flow, especially RBCs. Eventually, our blood flow model is expected to be used with FSI functionality for the flow in deep veins where venous valve mechanism is present. Two-phase blood flow modelling with the phases of RBCs and plasma is important to investigate the non-Newtonian behaviour of RBCs dispersed in plasma. Eventually, this thesis is focused on the usage of GPUs using OpenFOAM, mainly for the blood flow in deep veins.
Çoklu spektral ve pankromatik uydu görüntülerinin füzyonu için negatif olmayan matris ayrıştırma (NOMA) tabanlı yeni bir yöntem
Görüntü füzyonu, tek ve yüksek çözünürlüklü görüntü elde etmek için iki veya daha fazla görüntünün eksikliklerini gidererek bir araya getirilmesi işlemidir. Uzaktan algılama çalışmalarında çoklu spektral ve pankromatik görüntülerin bir araya getirilmesinde bu sürecin kullanılması, literatürde pankeskinleştirme olarak isimlendirilir. Uydu görüntülerinde, daha düşük uzamsal çözünürlüklü çoklu spektral görüntüler daha yüksek uzamsal çözünürlüklü pankromatik görüntülerle birleştirilir. Bu işlemin yapılmasının sebebi pankromatik ve çok bandlı görüntülerin farklı özelliklere sahip olmasıdır. Multispektral görüntü yüksek spektral çözünürlüğe sahip iken, nispeten düşük uzamsal çözünürlüğe sahiptir. Ancak pankromatik görüntünün tam tersine uzamsal çözünürlüğü çok iyi olsa da, spektral çözünürlüğü yeterince iyi değildir. Yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip olmak, görüntünün daha net ve daha detaylı bir görünümüne sahip olduğu anlamına gelir, daha yüksek spektral çözünürlük algılanan dalga boyunun küçük olması, yani farklı renk bandlarına sahip olması anlamına gelir. Tek bandlı pankromatik görüntünün ayrıntıları ön planda iken, çok bandlı görüntüde, görüntünün renk özelliği ön plandadır. Uydu görüntülerinden istenilen çözünürlükte multispektral görüntüler alınamaması sebebiyle, görüntü füzyonu teknikleri giderek daha çok önem kazanmıştır. Önerilen yöntemlerin görüntülerde iyileştirme sağlarken, belli başlı avantaj ve dezavantajları da bulunmaktadır. Bazı yöntemler görüntüleri uzamsal ölçekte iyileştirirken, bazı yöntemler de spektral ölçekte ciddi iyileşme sağlamaktadır. İncelenecek bölgenin özelliklerine göre farklı görüntü füzyonu tekniklerinden yararlanılarak, detaylı analizlerin yapılması sağlanabilir. Görüntü füzyonu, multispektral görüntünün yüksek spektral kalitesini koruyarak daha yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip tek bir MS görüntü elde etmenin bir yoludur. Multispektral ve pankromatik görüntülerin füzyonu için yaygın olarak kullanılan yöntemlerden bazıları IHS (Yoğunluk Ton Doygunluk) dönüşüm temelli yöntem ve Temel Bileşen Analizi (PCA) tabanlı yöntemleridir. Bu çalışmada ilk olarak renk dönüşümü temelli GIHS yöntemi incelenmiştir. Sonrasında wavelet dönüşümü tabanlı A trous Wavelet Transform, Additive Wavelet Luminance Proportional ve A Trous Wavelet Based Context Based Decision yöntemleri incelenmiştir. Son olarak da negatif olmayan matrisler üzerinden önerilen yöntem olan NOMA yöntemi üzerine çalışılmıştır ve önerilen yöntem ile diğer yöntemlerin karşılaştırılması yapılmıştır. Önerilen yöntemden kısaca bahsetmek gerekirse; ATWT-NOMA yöntemi eğitim, test ve füzyon aşaması olmak üzere üç aşamadan oluşmaktadır. Eğitim aşamasında pankromatik görüntüden ATWT yöntemi ile alçak ve yüksek frekans detayların öğrenilerek, bu detaylardan NOMA yöntemi yardımıyla sözlük öğrenmenin gerçekleştirilmesidir. Test aşamasında, elde edilen sözlük bilgisi kullanılarak, PAN görüntünün NOMA yöntemi ile temel matris ve katsayılar matris çarpanlarına ayrıştırılmasını sırasında sözlük bilgisinin bir sabit olarak verilmesini amaçlar ve böylelikle sadece katsayılar matrisinin güncellenmesi sağlanır. Füzyon aşamasında ise katsayılar matrisi ile sözlük matrisinin çarpımından elde edilen yüksek frekans bilgisi multispektral görüntüye eklenerek füzyon işlemini tamamlamaktır. Önerilen yöntem ATWT yöntemi ile elde edilen alçak ve yüksek frekans detayların, NOMA yöntemi ile iyileştirilerek multispektral görüntüye eklenmesi prensibi üzerinedir. Bahsi geçen ve önerilen yöntem ile elde edilen sonuçların ne kadar başarılı olduğunu anlamak için görsel ve sayısal olarak karşılaştırılması gerekir. Bu işlem de gerçek ve sentetik boyutta olmak üzere iki aşamadan oluşmaktadır. Sentetik boyutta yapılacak değerlendirme için kullanılacak ölçütler CC, Q4, ERGAS, RASE, SAM ve SERGAS' dır. Gerçek boyutta yapılacak değerlendirme için QNR' dır. Bu ölçütler kıyaslama yapılması sırasında spektral ve uzamsal açıdan nicel sonuçlar sağlayacaklardır. Elde edilen sonuçları değerlendirdiğimizde GIHS yöntemi uzamsal açından iyi sonuçlar sağlasa da, spektral açıdan elde edilen sonuçlar en kötü sonuçlardır. ATWT-CBD yöntemi spektral ölçüt değerleri açısından iyi sonuçlara sahip olsa da görüntülerde uzamsal açıdan veri kayıplarına sebep olmaktadır. Önerilen yöntem, görsel açıdan değerlendirildiğinde AWLP yöntemine yakın olmakla birlikte, sayısal değerler aççısından ATWT ve AWLP yöntemlerine üstün gelmiş, görüntülerdeki yapaylıkları azaltmıştır. Diğer yöntemlere göre değerlendirildiğinde hem spektral hem de uzamsal açıdan iyi bir denge noktasında yer almaktadır. Gerçekleştirilen füzyon yöntemlerini süreleri de uygulamanın kullanımı açısından önem arz etmektedir. GIHS, ATWT, AWLP yöntemlerinde füzyon işlemleri bir saniyenin altında tamamlanmaktadır. ATWT-CBD yönteminde bu süre yaklaşık kırk beş saniyedir. Yeni önerilen yöntem uygulanan füzyon yönteminin karmaşıklığı ve ATWT, NOMA yöntemlerinin füzyonu olması sebebiyle yaklaşık doksan saniye sürmektedir. Bu sürenin büyük bir kısmı test ve füzyon aşamasında kullanılmaktadır. Eğitim aşaması iki saniyeden kısa bir sürede tamamlanmaktadır.
Ev tarımı uygulamalarına yönelik toprak nemi kestirim yöntemleri
Teknoloji hayatımızın her alanında kendini göstermektedir. Teknoloji insan hayatını daha kolay ve konforlu hale getirmektedir. Teknolojik gelişmeler ile birlikte iletişim, ulaşım, sağlık hizmetleri ve mühendislik gibi alanlarda da büyük ilerlemeler olmaktadır. Her alanda üretim hızlanmıştır, zaman kayıpları gittikçe azalmaktadır ve bunun sayesinde çeşitli yönlerden tasarruf sağlanmaktadır. Bilişim Teknolojileri - BT çok yaygın olarak farklı sektörlerde kullanılmaktadır. Bunların içinde tarım faaliyetlerinin yürütüldüğü sektörler de bulunmaktadır. Tarım faaliyetlerinde teknoloji kullanımı ve BT verimliliği arttırmaktadır. Bundan dolayı, bu alanda yapılan teknolojik gelişmelere katkı yapacak bir çalışma alanı seçilmiştir. Şehirlerde binalaşma arttıkça, yeşil alanlar azalmaktadır. Bunun yanında nüfus artışı ile birlikte gıda ihtiyacı artmaktadır. Organik gıda ihtiyacı ve yeşil alan ihtiyacı, insanları yeni çözümlere yöneltmiştir. Ev tarımı ve ev bahçeleri uygulamaları yaygınlaşmaktadır. Ev tarımı ve ev bahçeleri faaliyetlerini tasarruflu bir şekilde sürdürmek önemlidir. Ev içi tarım uygulamalarında verimi arttırmak için teknolojiden faydalanılmaktadır. Yaygınlaşan akıllı ev sistemlerine tarım faaliyetleri de dahil edilebilir. Ev tarımı uygulamalarında kullanılabilecek olan bu çalışmada toprak neminin yüzeydeki dağılımının tahminine yönelik yapılmış olan bir çok çalışmayı inceleyerek yeni yöntemler üzerinde gözlemler yapılmıştır. Çalışmada kullanılan veriler, ev tarımı için kullanılabilecek basit, maliyeti ucuz olan, 1 Arduino ve 6 sensörden oluşan donanım devresinden anlık olarak alınmıştır ve bilgisayara kayıt edilmiştir. Toprak üzerinden veri almak için alana 6 sensör noktası belirlenerek eşit mesafelerle sensörler yerleştirilmiştir. Yerleştirme konumları sensörlerin etki alanı hesaplanarak belirlenmiştir. Alınan veriler üzerinde, sensörlerin bulunduğu noktaların dışındaki noktalardaki değerlerin tahminine yönelik enterpolasyon çalışmaları yapılmıştır. Enterpolasyon çalışmalarına yaygın olarak kullanılan Ters-Mesafe Ağırlıklı Yöntem (Inverse Distance Weighted – IDW) yöntemi ile başlanmıştır. Sensörlerin bir tanesi tahmin noktası olarak belirlenerek, diğer sensör noktalarından alınan değerler ile tahmin noktasındaki sensörün değeri tahmin edilmeye çalışılmıştır. Sonuçlar gerçek veriler ile karşılaştırılarak hata ölçümü yapılmıştır. Farklı enterpolasyon yöntemlerinden olan Doğrusal Enterpolasyon (Linear Interpolation), Spline Enterpolasyon (Spline Interpolation), Kübik Enterpolasyon (Cubic Interpolation) yöntemleri ayrı ayrı, verilere uygulanmıştır. Sonuçlara göre yüzeydeki nem dağılımı Matlab'da çizdirilerek görülmüştür. Farklı zaman aralıkları için yapılan ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Ters Mesafe Ağırlıklandırma (Inverse Distance Weighting) IDW yöntemini geliştirmeye ve tahminlerin doğruluğunu arttırmaya yönelik iki algoritma önerilmiştir. İlk algoritmada tahmin noktaları için kapsama alanı oluşturularak, istenilen bölgede tahmin hesaplamasını yaparak uzakta bulunan noktaların, tahmine etkisinin en aza indirilmesi amaçlanmıştır. Tahmin edilecek noktalardan, kullanıcı tarafından belirlenen uzaklık aralığında olanların tahmini yapılmıştır. İkinci algoritmada ise değeri ani düşen sensörler tespit edilerek, değerlerdeki ani değişikliğin tahmin başarısını düşürmemesi için etkileri azaltılarak hesapmala yapılmıştır. Sonuç olarak IDW algoritmalarından alınan sonuçlar değerlendirilerek hata oranları karşılaştırılmıştır. Hata oranları hesaplamasında, Ortalama Mutlak Yüzde Hata (Mean Absolute Percentage Error – MAPE) formülü kulanılmıştır. Bu karşılaştırmaların sonucunda, verilen aralığa bağlı olarak programın başarılı bir şekilde ölçüm yaptığı gözlemlenmiştir. Ayrıca değeri ani değişen sensörlerin tespit edilerek hesaplamaya dahil edilmemesinin, tahmin noktalarındaki doğruluğu arttırdığı gözlemlenmiştir. Gelecek çalışmalarda, bu çalışmada önerilen algoritma geliştrilebilir. Toprak nemi ortam sıcaklığı, ortam nemi, toprak içindeki maddeler gibi başka birçok etkene bağlıdır. Bu sebeple ölçümlerin başarısını arttırmak için, bu etkenler de ölçülerek ve kontrol altına alınarak algoritmaya katılabilir. Oluşturulan elektronik devre ve yazılımlar entegre edilerek daha küçük hale getirilebilir. Oluşturulan kodlara ek olarak akıllı cihazlardan yönetilebilir bir system haline getirilerek, akıllı ev sistemine bu çalışma eklenebilir.
Scoring of CERbB2 tumors in breast cancer by pathological image analysis
Nowadays, breast cancer is being investigated as a widespread disease and it is frequently a subject for scientific studies. Many types of interdisciplinary studies emerge concerning breast cancer, particularly about the treatment processes. For treatment purpose, targeted therapy/treatment approaches have become widespread in recent years. In the light of targeted therapy, the distribution of CerbB2 which is a protein of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) family, is examined. According to the distribution of CerbB2, the stage of the disease is classified. Score types of CerbB2 are proposed to be classified into four main classes. In this regard, this study analyzes CerbB2 score types by detection and classification methods, which are developed to diagnose the related tumor regions on the pathological images by interdisciplinary approaches. For diagnosis, firstly, whole slide tissue images were obtained from the hospital and analyzed under the supervision of pathologists. After the analysis of the images, the implementation of a real-time software tool is intended. Using this targeted tool, it is foreseen that pathological report for a patient can be formed faster and cheaper. To diagnose the phase of breast cancer, the images are analyzed in three different approaches. In the first approach, specific features of the cells are extracted from tissue specimens to be trained in the Support Vector Machine (SVM). For starters, a hybrid multi-level thresholding and radial line based cell detection method is applied. Following, a Membrane Intensity Histogram (MIH) method is used to feature extraction for each cell on tissue specimens. Then, these cell features are used to fed SVM classifier. These MIH based features are categorized into four separate score classes, namely, Score 0, Score 1, Score 2 and Score 3. These scores are classified based on the rule which is set by American Society of Clinical Oncology and the College of American Pathologists. In the second approach, a cell basis deep learning methods are used. By using deep learning models, the study proposes a unique approach to classify CerbB2 scores over tissue patches that has breast cancer. For this purpose, Whole Slide Images (WSI) are divided into tissue patches and labeled based on the score types. Then the data set is used for training, validating and testing with deep learning models. CerbB2 tumor scores are generated for cell fragments that are classified with high accuracy by the aid of convolutional neural networks (CNNs). During this classification, unlike traditional methods, CNN models are modified to get better performance. Cell based features are also extracted from these CNN models to be performed on SVM. Following these, the results obtained with deep learning models are compared with handcrafted cell-based feature extraction method. In the last approach, CerbB2 Scores are detected on WSI directly by using deep learning models. Since there isn't a previously published pathological dataset, a genuine dataset is prepared. The whole slide images are resized because WSI's are so large to be processed. The coordinates of Region of Interests (ROI) on WSI's are kept as optimized labels. Then the dataset is used in training phase of detection with Region Based Convolutional Neural Networks like Yolo using proper libraries. After the training phase, obtained models are used to diagnose score types on WSI's without any division of tissue specimens as in previous works. Also, the existing set of images are retrained using deep learning models with the augmented dataset by bilinear image rotation. Finally, the WSI's with original resolution is split to form the third pathological dataset. Then, by using this dataset, a third detector model is obtained for better analysis of the score type on the resized region of WSI. In this way, multiple labeled regions can be re-examined by this third model. At the end of the study, it is aimed to develop a software application using these methods in order to shorten the period for diagnosis comparing with traditional methods. Since it is possible to create faster and cheaper methods for diagnosis using computer programs, the relevant tumor regions can be detected rapidly by applying machine learning approaches on pathological images. For a correctly targeted therapy in breast cancer, the results from these methods will be useful. In the light of these objectives, the contributions of this work to pathological image analysis can be listed as follows: a real-time tissue scoring system, the original dataset is shared in public for contributing to similar studies, diagnosis of score types on WSI's. This study can also be categorized as an innovative study since it has been devised for the classification of a WSI without fragmentation and direct detection of score types on WSI images. In first two approaches of the study, the images are processed through the texture fragments of pathologic images, whilst in the last approach, the scores determined over the WSI are detailed.
Blockchain ile güvenli elektronik sağlık sistemi
İnternetin icadı ve bilgi teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte dijitalleşme insan hayatının her alanına girmiştir. Sağlık sektörü de dijitalleşmenin yaşandığı önemli alanların başında gelir. Dijitalleşme birçok açıdan hizmet ettiği sektöre faydalar sağlarken bir takım zorlukları ve riskleri de beraberinde getirir. Sağlık sektörü gibi kişisel verilerin gizliliğinin ve güvenliğinin kritik öneme sahip olduğu günümüzde merkezi ve güncel bilgi teknolojileri yöntemleri bu risklerin ortadan kaldırılmasında yetersiz kalmaktadır. Yeni ve gün geçtikçe popüler hale gelen blockchain teknolojisi klasik merkezi bilişim sistemlerinin sunduğu hizmetleri kökünden değiştirecek özellikler sunmaktadır. Blockchain kavramı daha çok dijital para birimleri ile aynı olarak görülse de aslında dijital para birimlerinin arkasındaki teknolojik altyapıdır. Blockchain'in sahip olduğu potansiyel dijital para birimlerinin çok daha ötesindedir. Bu teknolojinin potansiyeli fark edilip finans dışı uygulamalarda da kullanılabileceği fikrinin gündeme gelmesiyle birçok sektörden araştırmacılar uygun kullanım senaryoları üzerinde çalışmaya başlamışlardır. Bu sektörlerden birisi de sağlık sektörüdür. Blockchain teknolojisi ile birlikte gelen bu özelliklerden faydalanarak bu çalışma kapsamında güvenli bir elektronik sağlık sistemi altyapısının nasıl olması gerektiği ele alınmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde blockchain teknolojisinin temel özellikleri ve tarihi gelişimi hakkında bilgiler verildikten sonra devam eden bölümlerde blockchain teknolojisinin mimarisi, sahip olduğu bileşenler, kriptografik altyapılar ve süreçler teknik açıdan ayrıntılı şekilde ele alınmıştır. Elektronik sağlık sistemlerinin ele alındığı bölümde güncel sistemlerin yapısı incelenerek sağlanması gereken güvenlik standartları incelenmiştir. Elektronik sağlık sistemlerinin sahip olduğu başlıca sorunlar ele alınarak Avrupa ve Amerika'da yapılmış bazı araştırma ve anket sonuçlarına yer verilmiştir. Çalışma kapsamında Etherum blockchain teknolojisi kullanılarak web tabanlı dağıtık bir elektronik sağlık uygulaması geliştirilmiştir. Uygulama geliştirilirken html, css, javascript, reactJs gibi web teknolojileri kullanılmıştır. Hastaların elektronik sağlık verilerin şifrelenmiş versiyonları dağıtık veritabanı teknolojisi kullanılarak kayıt altına alınmıştır. Dağıtık veri tabanlarında tutulan verilerin mesaj özü(hash) karşılıkları etherum blockchain sisteminde kurulan özel ağ üzerindeki bloklarda işlem setleri olarak saklanmıştır. Uygulamanın mantıksal iş katmanı solidty dili ile geliştirilen akıllı sözleşmeler aracılığıyla oluşturulmuştur. Uygulamanın teknik ayrıntıları, kullanım senaryoları ve mimari bileşenleri ayrıntılı şekilde ele alınmıştır.
Symmetry-adapted perturbation theory potentials for DNA bases
Deoxyribonucleic acid (DNA) is considered as the fundamental structure of life and it contains the all genetic information of known living beings and some viruses. Therefore, DNA is the one of the most important and heavily inspected biological molecule. The diversity it can produce, however, rests upon the combination of the four different molecules; adenine, cytosine, thymine, and guanine. These DNA bases are stabilized by non-bonded interactions, especially with hydrogen bonding and stacking. This unique structure gives the DNA the ability to form triplexes, quadruplexes and many other complex structures. These DNA bases can also be embedded on metal surfaces and the resulting metal-DNA complexes can be used for many special purposes such as biochip sensors, organic semiconductors, and organic photovoltaic tools. In this study, we developed a new force field specialized for adenine, thymine and adenine-thymine oligomers. For this purpose, the first step of this study will be to compare the performances of various ab initio methods for calculating the interaction energies. MP2, SCS-MP2, SCS-MI-MP2, B3LYP-D and DFT-SAPT (PBE0AC and LPBE0AC) was used to calculate Potential Energy Curves(PEC) with Dunning's aug-cc-pVXZ (aVXZ) base sets (X = D, T and in some cases Q) to find the most accurate and computationally cheap method. After this step, acquired results compared with the CCSD(T), which is considered as the most accurate but computationally expensive method. The best resultant method will be used to calculate the potential energy surfaces (PES) and used as an alternative to CCSD(T). As a next step, the resulting interaction forces fitted to an analytical function to develop force fields. Then, the model function was used to perform a global search to find the local and global minima of adenine, thymine and adenine-thymine dimers, trimers, and tetramers by using the one of the most successful and robust global optimization algorithm, Simulated Annealing. Our structure optimizations showed us that the new potential is able to reproduce the 2-D filament structures and some new non-planar adenine, thymine and adenine-thymine clusters. For the final step, we compared the well-known AMBER with our generated force field, for all considered systems. Although AMBER force field generally agrees with ab initio methods and proposed model, it can fail to produce the correct interaction energies for certain cases while proposed model potential performs better. Therefore, we suggest our proposed force field is suitable to perform molecular dynamics simulations of much larger DNA systems.
Aktif faz dizili radarlar için X bant Vivaldi anteni tasarımı ve üretimi
Faz dizili radarlar, günümüzde insansız hava araçları, hızlı tarama sistemleri gibi oldukça geniş uygulamalarda yer almaktadır. Bu aşamada, elektromanyetik dalgalar anten mekanik olarak hareket ettirmeden, elektronik olarak faz açısının değiştirilmesi yardımıyla yönlendirilir. Sistem mekanik bir eleman yerine elektronik düzenek aracılığı ile yönlendirildiği için oldukça hızlıdır. Bu da faz dizili radarları önemini artırmaktadır. Faz dizili radarlar aktif ve pasif olmak üzere ikiye ayrılırlar, aktif faz dizili radarlar, her bir anten elemanının ayrı bir yönetici ünitesi ve control sistemi olduğu yöntemdir ve bu yöntem pasif sistemlere göre daha maliyetli olmasına karşın daha etkili çalışmaktadır. Tez çalışmasının motivasyonu, aktif faz dizili radarlarda kulanılabilecek bir yönlü anten tasarlamaktır. Yönlü antenler özellikle son yıllarda, mikrodalga görüntüleme, uzaktan algılama, radar uygulamalarında fazlasıyla yer almaktadır. Konik oluklu antenler, yönlü antenlerin geniş bir dalgaboyu aralığına uyarlanabilen bir yönlü anten türüdür. Konik oluklu antenler ailesinin eksponansiyel konik oluğunun açıldığı anten türü ise Vivaldi antenler olarak isimlendirilmektedir. Vivialdi antenler, geniş bant, hatta ultra geniş bant aralığındaki uygulamalarda kullanılabilir. X Bant Vivialdi Anteni Tasarımı ve Modifikasyonları isimli bu tez çalışmasında iki adet ultragenişbanlı Vivaldi anteni tasarlanacaktır. Tasarım çalışmasına giden yolda geniş bir literatür taraması yer almaktadır. Literatür taramasının ardından, biri referans diğeri de modifiye anten olmak üzere iki adet eksponansiyel konik oluklu anten tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan konik oluklu antenler düzlemsel konfigürasyona sahiptir. Tasarlanan referans ve modifiye antenin, ultra geniş bantta faaliyet gösterebilmesi için hesaplamalar gerçekleştirilmiştir ve bu hesaplamalar doğrultusunda boyut, konik açıklığı gibi değerleri elde ederek, CST programında antenin üç boyutlu tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan modifiye anten ise, eksponansiyel konik oluklu antenin toprak yüzeyinde modifikasyon yapılmış versiyonudur. Yönlü antenlerin kullanımında empedans eşleşmesi, direktivite, kazanç ve bant genişliği önemli parametrelerdir ve modifiye antende bu parametrelerden bir ya da birden fazlasının iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Anten yüzeyine açılan kaviteler ve olukların, antenin uç noktalardaki gerçekleştirilmiş kazanıcını iyileştirdiği saptanmıştır. CST programında yapılan simülasyonlar ile optimum geometrideki antenler seçilip, üretime hazırlanmıştır. Uygun substratın belirlenmesi ve CST'de tasarlanan ürünün PCB üretimine hazırlandı ve üretim süreci gerçekleştirilmiştir. Üretimin tamamlanmasının ardından ağ analizörü yardımıyla, S11 parametreleri ölçülmüştür. Simülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçları karşılaştırıldığında 0.25 GHz'lik bir kayma yapmasının dışında, S11 parametreleri grafik deseni olarak uyumlu görülmektedir. Modifiye edilen antenin, tasarlanan referans antene göre, bant genişliğinin uç frekans noktalarında gerçekleştirilmiş kazancının arttığı simülasyon sonucunda gözlemlenmiştir. Genellikle radar uygulamaları başta olmak üzere literatürde çeşitli genişbant uygulamaları yer almaktadır. Özellikle açıklıklı radar konseptinin keşfedilmesinin ardından çok fonksiyonlu, genişbantlı yönlü antenlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmuşur ve konik oluklu antenler bu ihtiyacı karşılayan anten ailesinin bir üyesidir. Bu çalışmanın sonucundan yola çıkılarak, gerek anten optimizasyonu gerek simülasyon koşulları gerekse üretim koşulları ilerletilip 8x1'lik dizi yapılması hedeflenmektedir. Ayrıca üretilecek antenlerin faz dizili radarlarda kullanılması da tezin başlangıç motivasyonudur.
An adaptive offloading decision scheme in two-class mobile edge computing systems
With the huge growth of data exchange and the increasing number of connected devices to the Internet, Mobile Cloud Computing (MCC) paradigm with its centralized approach will face tremendous loads. Therefore; the European Telecommunication Standard Institute (ETSI) came up with a new idea to overcome the problem of latency mainly and decrease the consumed energy of transmission. This new approach, Mobile Edge Computing (MEC), is proposed to use the capacity at the edge of the network such as Base Station (BS) or Access Point (AP). In this way, the amount of sent data to the cloud will be significantly reduced by having the edge server executing all the offloaded tasks on behalf of mobile users. In mobile edge computing, the system can be modelled as a single-class MEC system which considers all the tasks as the same (no differentiation in terms of priorities), or a multi-class system. In a multi-class system, the tasks originating from different mobiles may have different priorities. In case of a two-class system, there will be high and low priorities. In this study, we investigate the offloading problem in the presence of two user classes: one is high priority and the other is low priority. The tasks are generated by mobile users and are offloaded to the edge server to be executed. We assume that the server is in charge of making offloading decisions. A task is decided to be offloaded or not based on the comparison between sojourn time in case of local execution (at the mobile device) and sojourn time in case of remote execution (at the edge server). The task is offloaded if the sojourn time in case of remote execution is smaller. We assume that the edge server employs weighted Round-Robin (WRR) processor scheduling, which can be modeled as a priority Proessor Sharing (PS) queue if the time slots are considered to be small. (WRR) uses the same principle of Round Robin, which is basically sharing the CPU service among all the packets for a specific number of time slots (Machine Cycles (MC) in case of CPU scheduling) without considering the priorities of arrived tasks. On the other hand, WRR takes into account the priorities of the tasks. In WRR, a high priority task is served more frequently than others. To put it another way, a high priority task receives more MCs than lower priority tasks. It is known that the expected sojourn time in a PS queue is linearly proportional to the task size. Therefore; we use a factor (queueing delay multiplier) that accurately captures the sojourn time of an offloaded task. The queueing delay multiplier both models and affects the queueing delay, and thus acts as an admission rule parameter. If the multiplier is too high, tasks are discouraged to offload, resulting in a lightly loaded MEC server which entails a low multiplier value. On the other hand, a too low value for the multiplier will result in more offloads, yielding high queueing delays. Therefore, there should be an optimal queueing delay multiplier value that balances the demand for the MEC server. We propose an adaptive scheme that finds an optimum value for the queueing delay multiplier on the fly, using damped averaging. We show that high priority users experience much lower average sojourn times compared to the low priority users. We also illustrate the effect of our method on the energy consumption of the mobile. Using a stand-alone simulator, we demonstrate the performance of the proposed method in several different scenarios with numerical experimentation.