در این پایان نامه، ضمن مروری جامع در مورد مساله مکان یابی و الگوریتم های موجود در این زمینه، روش احتمالاتی برای مساله مکان یابی در شبکه های حسگر بیسیم، اعم از سیار و متحرک در نظر گرفته می شود. همچنین الگوریتم توزیع یافته ای ارائه می شود که به نودها کمک می کند موقعیت نامعلوم خود را تخمین بزنند. پیشنهاد این پایان نامه، یک سیستم مستقل از اندازه گیری فواصل مبتنی بر دسته الگوریتم های مونت کارلو برای مکان یابی است که ایده ای نو در مورد روش نمونه برداری این الگوریتم ها (نمونه برداری اهمیتی)در بر دارد. در این کار از الگوریتم وگاس استفاده می شود، که خود مبتنی بر نمونه برداری اهمیتی است با این تفاوت که اندکی نمونه برداری طبقه به طبقه را نیز شامل می شود. این الگوریتم در فیزیک کاربردی برای حل انتگرال های چند متغیره به کار می رود و این پایان نامه نیز ملهم از این شاخه از دانش می باشد. با استفاده از این روش به بهبودهایی در فرآیند نمونه برداری دست یافتیم که منجر به کاهش هزینه های مخابراتی و ارتباطاتی خواهد شد. شبیه سازی ها که با استفاده از نرم افزار تک منظوره طراحی شده توسط مبتکر الگوریتم مونت کارلو به نام mclsimulator انجام شده ، ما را در نتیجه گیری در مورد الگوریتم خود یاری می کند.این شبیه ساز با کد جاوا نوشته شده است. درفصل اول به مکان یابی در شبکه های استاتیک و در فصل دوم به مکان یابی در شبکه های دینامیک می پردازیم.سپس روشهای مونت کارلو برای مکان یابی را به تفصیل بررسی می کنیم و پس از آن تئوری لازم برای ارائه الگوریتم خود را مرور کرده و در نهایت الگوریتم را بیان نموده و نتایج شبیه سازی ها را ارائه می دهیم.در ضمن برخی اطلاعات لازم را به صورت چهار پیوست در انتهای کار اورده ایم.

مثلث بندی مجموعه نقاط s در صفحه، برابر با بزرگترین گراف راست خط مجموعه رئوس است به طوریکه گراف حاصل مسطح باشد. در مساله مثلث بندی با کمترین وزن به دنبال مثلث بندی هستیم که مجموع طول یال های آن کمترین باشد. حل پذیری این مساله در زمان چندجمله ای در حدود 40 سال به صورت مساله باز باقیمانده بود تا اینکه در سال 2006 میلادی np-سخت بودن آن به اثبات رسید.در این پایان نامه روش های ارایه شده برای حل این مساله مورد بررسی قرار گرفته است و در انتها نیز روشی اکتشافی با استفاده از روش بهینه سازی تجمعی مورچه ها برای آن ارایه شده است.

در الگوریتم ارائه شده در این پایان نامه با استفاده از روش ترتیبی جزیی از درگیر شدن عامل ها برای انجام محاسبات در هر مرحله جلوگیری می شود، که این کار میزان حجم محاسباتی و ارتباطی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. به علاوه با استفاده از یک الگوریتم تکاملی میزان محاسباتی که هر عامل انجام می دهد به میزان زیادی کاهش پیدا می کند. از طرف دیگر با استفاده از یک روش پویا و توزیع یافته گروه های موجود در یک مسئله بهینه سازی توزیع یافته محدودیت طوری بروز رسانی می گردد که الگوریتم بتواند راه حلی با کیفیت بالا برای مسئله ایجاد کند. نتایج حاصل از مقایسه این الگوریتم با الگوریتم های مشابه نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با این الگوریتم ها کارآمد تر می باشد.

یادگیری مفاهیم یکی از مباحث مهم در سیستمهای چند عامله است. تمرکز این مبحث بروی عامل هایی است که با استفاده از استقلال خود برای رشد و پیشرفت در محیط پیرامون خود، از دانش یکدیگر برای تعالی دانش خود نسبت به محیط استفاده می کنند. بدین منظور یک عامل با دریافت اطلاعات جدید از محیط و یا دیگر عامل ها می باید قادر باشد تا دانش خود را از جهان پیرامون خود بروز رسانی کند. پس به عنوان بخشی از جهان بینی و یا آنتولوژی عامل نسبت به محیط، مفاهیم نقش بسته در آنتولوژی یک عامل نیز نیازمند رشد و بروز شدن در گذر زمان است. در این رساله به تعریفی جدید از نمایش مفاهیم بر اساس مشخصه مقدار ها و مقادیر احتمالاتی آنها می پردازیم. این تعریف جدید به عامل ها اجازه می دهد تا بتوانند با دریافت حجم پایینی از اطلاعات جدید دانش خود را نسبت به مفاهیم افزایش دهند. همچنین در بخش دوم این رساله با نگاهی تازه به روند یادگیری مفاهیم در سیستم های چند عامله، تعامل و سازو کار تصمیم گیری عامل ها را برای همکاری و یا خیانت به یکدیگر به شکل یک بازی در نظر گرفتیم. در این بازی عامل ها با شناختن ارزش دانشی که از دست می دهند اقدام به محاسبه ارزش دریافتی کرده و با ساز و کاری قاعده مند اقدام به اتخاذ تصمیم می کنند. این نگاه رقابتی به سیستم های چند عامله نگرشی نزدیکتر به محیط های انسانی خواهد بود. در محیط های انسانی مانند مراکز تحقیقاتی و دانشگاه ها، اطلاعات می توانند بسیار حائز اهمیت باشد. دو عامل در چنین محیطی می باید با توجه به آنچه از دست می دهند مراقب سوء استفاده های احتمالی دیگر عامل ها از اطلاعات خود باشند. این نوع نگرش به رابطه میان عامل ها در حقیقت بازتابی از روابط انسانی خواهد بود.

در این پایان نامه قصد دارم تا مطالعات متمرکز خود در دوره ی کارشناسی ارشد را گردآوری نمایم. این مطالعات با محوریت «یادگیری عامل های هوش مند از یک دیگر در محیطی پویا و متشکل از تعدادی از عامل های هوش مند ناهم سان» قصد دارد تا هوش مندی لازم برای عامل های موجود در محیط برای یادگیری از یک دیگر را فراهم آورد. برای بررسی یادگیری عوامل هوش مند، عنصر یادگیری را «مفاهیم» تشکیل دهنده ی محیط در نظر گرفتم. از آن جایی که می خواستم بر روی محیط های چندعامله کار کرده باشم، نیاز داشتم تا خاصیت جزیی بودن این گونه محیط ها را به گونه ای پیاده کنم. در نتیجه از نوع خاصی از مفاهیم به نام «مفاهیم ناهم رأی» استفاده کردم. یادگیری مفاهیم را بر مبنای یکی از اشیاء محیط و با استفاده از پروتکل «پرسش و پاسخ» که پروتکل استاندارد ایجاد ارتباط دوبه دو است انجام دادم. هم چنین برای این که مطالعه ی دقیق تری داشته باشیم، مسأله را از دیدگاه «نظریه ی بازی» یا game theory مطالعه نمودم. در نتیجه «بازی یادگیری مفاهیم ناهم رأی» را در دو ساختار مجزای دارای همکاری (cooperative) و دارای رقابت (competitive) بررسی کردم. در این راستا باید اشاره کرد که تمرکز اصلی ما در این پایان نامه بر روی دیدگاه همکاری بین عامل های هوش مند است. با این حال اشاراتی در محل لازم به دیدگاه رقابتی نیز انجام می پذیرد تا اهمیت هر دو دیدگاه به خوبی قابل درک باشد. به همین دلیل باید تمامی پروسه های لازم برای بازی بادگیری مفاهیم را نیز بررسی می کردم. به عنوان مثال هایی از این پروسه ها، روندهای دسته بندی (classification)، رأی گیری (voting) و یادگیری (learning) را مطالعه کردم. برای این که مطالعات مان اثبات عملی نیز داشته باشد و صرفاً به نظریه پردازی نپرداخته باشیم، آزمایش های جداگانه ای برای بررسی عملی ایده های مان ترتیب دادم که در فصل آزمایش ها به آن ها اشاره شده است. در فصل انتهایی نیز مدل کامل یادگیری مفاهیم در یک سامانه ی چندعامله را با مولفه های مطالعه شده آوردم و افق های مطالعات آینده را –با اشاره به مولفه هایی که از این مدل باقی مانده اند- نشان دادم.

یکی از راه های انجمن یابی، انجمن یابی سلسله مراتبی می باشد که در آن نیاز به وجود معیار شباهتی بین رئوس گراف و همچنین بین انجمن های گراف می باشد تا رئوس شبیه به هم در داخل انجمن های یکسان قرار گیرند و در ادامه، انجمن های شبیه به هم برای یافتن انجمن های واقعی گراف در هم ادغام شوند. تعداد دوستان مشترک بین دو راس یکی از راه های محاسبه معیار شباهت بین دو راس می باشد که با استفاده از فرمولی به اسم cosine می تواند به صورت یک عدد نرمال (عدد اعشاری بین صفر و یک) تبدیل شود. بعد از به دست آوردن میزان شباهت بین رئوس، می بایست رئوس شبیه به هم در یک انجمن قرار می گیرند و سپس در مرحله بعد که به ادغام انجمن ها معروف است، انجمن های مشابه در هم ادغام می شوند. میزان شباهت بین دو انجمن به طور ساده می تواند تعداد یال های ارتباطی بین آن دو باشد. برای اینکه معین کنیم که آیا میزان شباهت دو انجمن به حدی است که بتوان آن دو را در هم ادغام کرد یا نه، نیاز به تعریف یک آستانه می باشد که این آستانه را تعداد یال های هر انجمن می توان در نظر گرفت .عمل ادغام انجمن ها، log(n) بارانجام می شود ودر بین این تعداد خروجی، آن انجمن بندی ای که بهترین کیفیت را دارد به عنوان خروجی برنامه انتخاب می شود. معیار کیفیت هم ماژولاریتی می باشد که توسط آقای نیومن ارائه شد و عددی بین صفر و یک است و هرچقدر که به سمت یک نزدیک تر باشد نشان دهنده کیفیت بهتر الگوریتم انجمن یابی روی یک گراف یکسان می باشد. برای بررسی کیفیت الگوریتم انجمن بندی ارائه شده می بایست روش خود را با روش های دیگران بر روی گراف های benchmark پیاده سازی کرد و کیفیت روش خود را با روش دیگر محققان از نظر ماژولاریتی مقایسه کرد. زمان اجرا و حافظه مورد نیاز الگوریتم از دیگر معیارهای قابل قیاس هستند. با در نظر گرفتن عدد n به عنوان تعداد رئوس یک گراف، الگوریتم ارائه شده برای گرافهای خلوت از نظر زمان اجرا به سمت o(n.log(n)) میل می کند و همچنین حافظه مورد نیاز برای این الگوریتم برای گراف های خلوت برابرo(n) می باشد.

نگارنده در این پایان نامه قصد دارد با تکیه بر دانشی که در دوره ی کارشناسی ارشد فرا گرفته است، ایده های خود را در زمینه طراحی و مدیریت شبکه هوشمند به عنوان تکنولوژی انقلابی آینده گردآوری و نتایج آزمون های به عمل آمده را به نمایش بگذارد. همچنین با بهره گیری از عامل های هوشمند مدلی کاملاً توزیع شده از شبکه هوشمند همراه با طراحی مکانیزم مدیریت آن در محیطی پویا، نیمه روئیت پذیر و تصادفی ارائه داده است. واحد اصلی تشکیل دهنده ی شبکه هوشمند در این کار ریز شبکه ها هستند؛ با این فرض ابعاد واحد های تشکیل دهنده ی این سامانه در حد یک خانه و یا حتی یک ماشین الکتریکی کاهش می یابد. سناریویی که در این کار تعریف شده و مورد آزمون قرار گرفته است دارای توزیع شدگی کامل در سامانه است، به طوری که هیچ گونه تمرکز گرایی چه در سطح اطلاعات و چه در سطح کنترل در این کار مشاهده نمی شود. سناریوی مورد استفاده در این سامانه طوری طراحی شده است که هیچ منبع اطلاعاتی و یا تأمین انرژی متمرکزی در آن وجود ندارد. در این سامانه عامل های هوشمند مسئول مدیریت رفتار ریز شبکه ها هستند. این عامل ها با هدف افزایش سود و کاهش هزینه ی صاحبانشان، با یکدیگر در خرید و فروش برق رقابت می کنند و در عین حال با هدف شادکامی جمعی در تأمین برق یکدیگر همکاری دارند. در این سامانه عامل ها با مشاهده ی جزئی دنیای اطراف و همچنین رفتار یکدیگر، پارامتر های تعریف شده در سامانه را یاد می گیرند و دست به پیش بینی هایی می زنند و از این اطلاعات در جهت انتخاب صحیح تری که منجر به افزایش سودمندی شود، استفاده می کنند. از طرف دیگر عامل ها قابلیت انتقال آموخته های خود به یکدیگر را نیز دارند، که در این کار یادگیری مشارکتی نامیده می شود. یکی دیگر از جنبه های اصلی این پایان نامه طراحی و پیاده سازی چارچوبی برای شبیه سازی یک شبکه هوشمند است. در حقیقت منظور از چارچوب برنامه ای است که پژوهشگران می توانند از آن برای توسعه ی شبکه های خود و همچنین آزمون ایده هایشان استفاده کنند. در این کار علاوه بر بررسی های نظری، شبیه سازی هایی نیز برای بررسی وضعیت سامانه انجام گرفته است. این شبیه سازی ها با استفاده از چارچوب مذکور انجام شده است. نگارنده در انتهای این پایان نامه به بررسی نتایج بدست آمده پرداخته است.

روتر ip مهمترین بخش شبکه اینترنت را تشکیل می دهد. وظیفه یک روتر پردازش و انتقال بسته های ip از یک شبکه به شبکه دیگر می باشد. وظیفه پردازش و انتفال بسته ها در روتر بر عهده ی پردازنده شبکه می باشد، که کارهای اصلی آن شامل parsing, lookup, classification, queuing می شود. برای پردازنده شبکه ساختارهای مختلفی وجود دارد که چالش بیشتر این ساختارها یا سرعت پایین و یا قابلیت پایین گسترش آنها می باشد. برای حل این چالش ها روش ها و ایده های زیادی وجود دارد. در این پایان نامه ساختارهای مختلف موجود برای پردازنده های شبکه بررسی خواهند شد و سپس ساختار جدیدی از پردازنده های چند هسته ای ارائه می شود. این ساختار جدید بر اساس پردازنده همه منظوره(gpp) می باشد که از این طریق مشکل گسترش پذیری آن حل می شود و با به کار بردن روش چند هسته ای بهبود یافته ای بر روی این پردازنده gpp سرعت آن هم به طور قابل قبولی بالا می رود.

هدف اصلی نگارش این پایان نامه، مدل سازی تئوریک و شبیه سازی عملی حراج در شبکه های هوشمند برق است. در این پایان نامه ضمن معرفی مفاهیم مربوط به شبکه های هوشمند برق و زیرساخت های لازم برای پیاده سازی و کاربرد این شبکه ها، به معرفی مفاهیم مربوطه در زمینه ی هوش مصنوعی، سیستم های چند عامله و نظریه ی بازیها پرداخته شده است. یکی از اهداف بزرگ سازمان های مرتبط به مدیریت و تولید انرژی برق، پیاده سازی کامل شبکه های هوشمند برق است. اگرچه تا رسیدن به این مرحله راهی پر پیچ و خم در پیش رو وجود دارد اما در حال حاضر مسلم است که موفقیت اصلی در زمینه ی شبکه های هوشمند برق تنها زمانی حاصل می شود که بتوان تولیدکننده ها و مصرف کننده ها را وارد این بازی کرد. در واقع موفقیت اصلی در این راه، نه در پیاده سازی که در جذب و مشارکت کاربران و تولیدکنندگان برق و استقبال آنان از این ایده بوده و لذا یکی از جنبه های مطرح برای دستیابی به این موفقیت ایجاد انگیزه های مالی و طراحی یک مکانیزم برای کسب درآمد و سود است. در همین راستا، طراحی یک مکانیزم برای ایجاد بازار و خرید و فروش برق در قالب حراج، می تواند نقشی کلیدی و مهم ایفا کند. در این پایان نامه، علاوه بر بررسی تئوریک مسئله ی حراج، به شبیه سازی و آزمایش این مسئله نیز پرداخته شده که در این راستا، از نظریه ی بازیها برای مدل سازی و از فریم ورک jade برای شبیه سازی عملی و آزمایش مدل استفاده شده است.

یکی از رفتار های پیچیده انسانی در جوامع، همکاری آنها با هم برای رسیدن به هدف های فردی و گروهی است. مدل سازی چنین رفتاری به صورت ریاضی و به کار بردن آن برای مدل سازی رفتار همکاری بین عامل های هوشمند، اهمیت ویژه ای برای حل مسایل مختلف مانند کنترل یک منطقه بزرگ نظامی و یا حل مسئله ای خاص توسط عامل ها دارد. در این پایان نامه، مدل سازی واقعی تری از رفتار همکاری بین عامل ها مورد بررسی قرار می گیرد. در این مدل، عامل ها این توانایی را دارند که به صورت همزمان در ائتلاف های مختلف با سطح مشارکت متفاوتی حضور داشته باشند. اهمیت این کار زمانی مشخص می شود که انجام کارهایی برای یک عامل اهمیت بالایی دارد و عامل برای انجام آنها حساسیت ویژه ای به خرج می دهد و ترجیح می دهد با عامل هایی برای انجام کار همکاری کند که حساسیت او را در انجام کار درک می کنند و رفتار خود را طوری تنظیم می کنند که حساسیت برانگیز نباشد. در این پایان نامه رفتار یک عامل در یک ائتلاف مشخص به صورت زوج مرتبی شامل میزان سود درخواست شده از ائتلاف و میزان منبعی که در اختیار ائتلاف قرار داده مدل می شود. همچنین حساسیت عامل ها در مورد انجام یک کار مشخص به واسطه معیاری به نام « آستانه تحمل» آن عامل برای انجام کار تعریف می شود. هر چه حساسیت عامل برای انجام کار بیشتر باشد آستانه تحمل او در مقابل رفتار عامل هایی که قصد همکاری به منظور انجام کار را دارند پایین تر است. فرض کنید عامل i برای انجام کاری مثل k حساسیتی دارداگر رفتار عامل دیگری مثل j که قصد همکاری برای انجام کار k را دارد به گونه ای باشد که نسبت سود درخواستی از ائتلاف مربوط به کار k به میزان منبعی که در اختیار آن کار قرار داده از میزان آستانه تحمل عامل i تجاوز کند. رفتار عامل j در زمان انجام کار k برای عامل j قابل تحمل نخواهد بود و هر چند هر دو عامل درصدی از منابع خود را برای شرکت در ائتلاف اختصاص داده اند ولی عامل i به j اجازه نمی دهد از منابعی که i در ائتلاف قرار داده به منظور سودبری، بهره برداری کند. در این حالت نوعی روابط تحمل پذیری بین عامل های شرکت کننده در یک ائتلاف ایجاد می شود. با توجه به این موضوع به تعریف مفهوم پایداری جدیدی به نام «هسته آستانه ای» می پردازیم. در این پایان نامه همچنین با در نظر گرفتن این حقیقت که عامل ها در مورد مقدار آستانه تحمل یکدیگر برای انجام کار ها اطلاعات دقیقی ندارند به بررسی چگونگی شکل گیری ائتلاف های همپوشان در طول زمان به کمک «پروسه بهترین پاسخ» و همچنین « مدل سازی بیز» می پردازیم. مفاهیم پایداری در این حالت کمی پیچیده تر از مفهوم هسته آستانه ای در زمانی که قطعیت وجود دارد خواهد بود.

امروزه، استفاده کاربردی از شبکه های بی سیم جهت برقراری ارتباط برای هدف های متفاوت، بسیار مورد نظر و توجه واقع است. از این رو تلاش و پژوهش در جهت رفع چالش ها و مسائل شبکه های بی سیم اهمیت بسزایی دارد. مصرف انرژی یکی از چالش های اساسی در این نوع شبکه ها است، که پارامترهای مختلفی می تواند در بهینه سازی آن تاثیر گذار باشد. یکی از موارد تاثیرگذار در مصرف انرژی، مسئله کنترل توپولوژی ارتباطی شبکه است، که بهینه سازی آن به دلیل تصمیم گیری در رابطه با برقراری ارتباط بین گره ها و زیر ساخت ارتباطی شبکه در مصرف انرژی تاثیرگذار است. کنترل توپولوژی عملی بین لایه مسیریابی و کنترل دسترسی رسانه است. به همین دلیل در عملکرد پروتکل های لایه های دیگر نیز تاثیر بسزایی دارد. تاکنون روش های مختلفی برای کنترل توپولوژی در شبکه های بی سیم ارائه و مورد آزمایش قرار گرفته است. در این پژوهش ما از روش تشکیل ائتلاف بین گره ها (که در حوزه هوش مصنوعی و تئوری بازی ها در سیستم های چند عامله مطرح است)، برای حل مسئله کنترل توپولوژی آگاه از کاربردهای لایه های مختلف شبکه بهره گرفته ایم. با استفاده از این روش گروه هایی بر اساس هدف های مطرح شده تشکیل می شود، که شکل گیری آنها توپولوژی ارتباطی شبکه را مشخص می کند. همچنین به علت هدفدار بودن تشکیل گروه ها در این روش به صورت ضمنی و با توجه به هدف مورد نظر، بهینه سازی کاربرد محور نیز انجام می پذیرد. به این ترتیب با تشکیل ائتلاف های هدفمند، به صورت کاملا توزیع شده، کنترل توپولوژی آگاه از کاربرد مورد نظر در شبکه های بی سیم اتفاق می افتد. نتایج بدست آمده نشان گر توانایی الگوریتم های ارائه شده برای کنترل توپولوژی در شبکه های موردی و حسگر بی سیم است. که این امر موفقیت استفاده از تئوری تشکیل ائتلاف هدفمند در این نوع شبکه ها برای ایجاد توپولوژی بهینه را بیان می کند.

امروزه شبکه های حسگر در بسیاری از پروژه های نظامی و امنیتی کاربرد دارند. گرچه هنوز بسیاری از این شبکه ها از کنترل کننده های مرکزی و معماری ترکیب مرکزی استفاده می کنند، علاقه مندی فزاینده ای از دهه ی گذشته برای کاهش نقش عامل مرکزی به دلیل محدودیت های اعمال شده ی آن در میان محققین پدید آمده است. برخی از این محدودیت ها عبارتند از: نیاز به پهنای باند ارتباطی زیاد، ترافیک بالای پیام ها در یک نقطه از شبکه، از کار افتادگی کل سیستم و از دست دادن کلیه ی دانش از موقعیت سیستم به دلیل نقص در عامل مرکزی و ... . به علاوه، امروزه فناوری پردازشی حسگرها بسیار پیشرفته شده و قیمت آن ها کاهش یافته است و همین امر متخصصین را بر آن داشته است که به تک حسگرها وظایفی بیش از تنها جمع آوری و ارسال داده های خام بدهند. در یکی از این پروژه ها برای تخصیص پهنای باند ارتباطی محدود در یک شبکه ی حسگر، مکانیسمی بر مبنای vcg ارائه شد که سازگار با انگیزه، کارا و از لحاظ فردی منطقی بود. مهمترین نقطه ضعف این پروژه وجود یک عامل مرکزی بود که فرآیند تخصیص به دست وی صورت می گرفت و نویسندگان در بخش پژوهش های آتی، یک جهت کاری را توزیع کردن نقش این عامل مرکزی عنوان کردند. در کار ما فرض بر این است که حسگرها مالکین مختلفی دارند و به همین دلیل احتمالاً اهداف متفاوتی هم دارند. محیط به صورت یک بازی احتمالاتی مدل شده است و به منظور تشویق عامل ها به همکاری با یکدیگر به آن ها یک ابزار داده شده است. این ابزار یادگیری تقویتی (rl) و نیز تابعی از آن به نام فاکتور اعتماد است. برای توزیع کردن نقش عامل مرکزی به عامل ها فرصت داده شد تا با مذاکره بهترین ائتلاف ممکن را برای پیوستن بیابند. پروتکل حاکم بر مذاکره، «پروتکل امتیازدهی یکنوا» است که پارامترهای آن بر اساس خروجی rl تعیین می گردد، بنابراین عامل ها یک مذاکره ی آگاهانه خواهند داشت. این بدین معناست که آن ها در مذاکره از تاکتیک های متفاوتی استفاده می کنند و پارامترهای هر تاکتیک را بر اساس شایستگی حریف (که از طریق rl یاد گرفته می شود) تعیین می کنند. در این پایان نامه، همچنین به کمک خروجی rl، یک مفهوم اعتماد تعریف شده که به کمک آن خود عامل (و نه یک عامل مرکزی) قادر است با دقت بالایی عامل های خودخواه را در سیستم شناسایی کرده و نسبت به حذف آن ها از فضای جستجویش اقدام کند. این روش هم سرعت اجرای هر گام rl را بالا می برد و هم از اتلاف منابع (cpu، انرژی، رادار و پهنای باند) عامل جلوگیری می کند.

یکی از مسائل مهم وچالش برانگیز در سیستم های بیولوژیکی، کشف مکانیزم هایی است که کنترل بیان ژن را بر عهده دارند. شبکه های تنظیمی ژنی مدل هایی هستند که در سطح ژنی این مکانیزم ها را بررسی می کنند. درک چگونگی ارتباط میان ژن ها در این نوع شبکه ها، یک گام مهم در فهم الگوی بیان ژن محسوب می شود. از آن جا که بسیاری از بیماری ها به دلیل الگوی بیان ژنی ناسالم پدید می آیند، حصول هر اطلاعاتی در این مورد به درمان بیماری ها کمک می کند. پیدایش تکنولوژی های جمع آوری داده در حجم بالا، امکان اندازه گیری سطح بیان هزاران ژن را به صورت هم زمان فراهم آورد، که در نتیجه ی آن، می توان بسیاری از تقابلات تنظیمی میان ژن ها را از این داده ها استخراج کرد. از کنار هم قرار دادن سطوح بیانی حاصل از انجام آزمایشات در شرایط یا زمان های مختلف، پروفایل های بیانی ایجاد می شوند. شباهت ها و تفاوت ها میان پروفایل های بیانی، بسیاری از این روابط تنظیمی را آشکار می سازد. فرض مشترک میان مطالعات اولیه این بوده که ژن ها با پروفایل های بیانی مشابه دارای عملکرد مشابهی نیز هستند. پس، ممکن است در مکانیزم تنظیمی یکسانی شرکت داشته باشند. در این مطالعات از روش های خوشه بندی برای تشخیص گروه های ژنی هم بیان، استفاده شد. هنگام مدل سازی شبکه های تنظیمی، ژن ها به مانند جعبه هایی هستند که داده های سطح بیان نمایانگر ورودی و تغییرات سطح بیان نشان دهنده خروجی آن ها هستند. با وارد کردن جزئیات بیش تر در این جعبه ها، اطلاعات خروجی نیز دقیق تر خواهند بود. بسیاری از فاکتورهای زیستی وجود دارند که بر سیستم های تنظیم ژن اثر می گذارند. نسل دوم روش ها بر مبنای ادغام اطلاعات این فاکتورها با داده بیان ژن تمرکز دارند. از انواع این فاکتورها می توان به فعل و انفعالات پروتئین-dna، پروتئین-پروتئین، دنباله های محل اتصال فاکتورهای رونویسی، میزان فشردگی کروماتین اشاره کرد. از مهم ترین این فاکتورها که اخیرا مورد توجه قرار گرفته، عوامل اپیژنتیکی هستند. مجموعه عوامل اپیژنتیکی بدون ایجاد تغییر در دنباله dna، سبب تغییر در روند عادی بیان ژن می گردند. معمولا این عوامل با ایجاد تغییر در ساختار dna، پیچش و فشردگی، باعث بیان یا عدم بیان ژن ها می شوند. به دلیل پیچیدگی اثر این عوامل و تازگی کشف اثر آن ها، کمتر از سایر عوامل تنظیمی در بازسازی شبکه های ژنی استفاده شده اند. با این توصیفات سعی داشتیم اثر عوامل اپیژنتیکی، به طور خاص تغییرات هیستونی را در ساخت شبکه های ژنی بررسی کنیم. دو روش، برای ساخت ماتریس اطلاعات از داده های تغییرات هیستونی، پیشنهاد شده است. این ماتریس با داده بیان ژن ادغام شد. سپس، با استفاده از شبکه های بیزی، شبکه ژنی مورد نظر را از داده های ادغام شده استنتاج کردیم. با مقایسه این شبکه با شبکه به دست آمده از آزمایشات تجربی دقت مدل خود را سنجیده شد. نتایج آزمایشات کارایی رهیافت پیشنهادی را تایید می کند. در ابتدای این پایان نامه به شرح مفاهیم پایه ای زیستی، که در ادامه به آن احتیاج خواهیم داشت، می پردازیم. پس از آن، نگاهی اجمالی خواهیم داشت بر انواع روش های استنتاج شبکه های ژنی. علت انتخاب شبکه های بیزین برای مدل سازی مسئله مان را بیان خواهیم کرد. در ادامه شرحی کامل از مدل بیزی، الگوریتم های مورد نیاز، روش ادغام داده های هیستونی و داده های بیان ژن را خواهیم آورد. اطلاعات پیاده سازی و نتایج حاصله نیز در پایان آورده شده است.

مسئله طبقه بندی داده های نامتوازن به عنوان یکی از چالش های اصلی در حوزه ی داده کاوی، مورد توجه بسیاری از محققان و پژوهش گران قرار گرفته است. در سال های اخیر تحقیقات ارزشمند زیادی برای حل مسئله طبقه بندی داده های نامتوازن انجام شده است. در بین این تحقیقات، رهیافت های مبتنی بر ترکیب طبقه بندها از موفقیّت قابل توجهی برخوردار بوده اند. علیرغم کارهای بسیار مؤثر انجام شده در ترکیب طبقه بندها هنوز برخی چالش ها از قبیل؛ عدم توجه به اهمیت نمونه ها در متوازن سازی، تعیین تعداد مناسب طبقه بندها و عدم بهینه سازی وزن طبقه بندها در ترکیب طبقه بندها به صورت حل نشده باقی مانده است. بنابراین در این پایان نامه تلاش شده است رهیافتی برای چالش های مطرح شده ارائه شود. در این راستا، ترکیبی از الگوریتم ها جهت ایجاد ساختار پیشنهادی ارائه شده است. سیستم پیشنهادی شامل 3 بخش کلی است: در بخش اول توصیف گر بردار پشتیبان داده جهت نمونه برداری از دو کلاس اقلیت و اکثریت استفاده شده است. این روش برخلاف روش های بیش نمونه برداری و زیر نمونه برداری از داده هایی که توصیف بهتری از کل داده ها دارد، نمونه برداری می کند. در بخش دوم تعداد بهینه طبقه بندهای پایه در ترکیب طبقه بندها برای نمونه های منتخب تعیین می شود و در بخش پایانی با استفاده از الگوریتم ژنتیک عمل بهینه سازی وزن ها در ترکیب طبقه بند انجام می شود. روش پیشنهادی با تعدادی از الگوریتم های موجود در این حوزه مقایسه شده و نتایج نشان دهنده مطلوبیت ساختار پیشنهادی در مقایسه با برخی از الگوریتم ها از لحاظ دقت است.

یکی از چالش های مهم در مبحث امنیت سیستم های کامپیوتری، تشخیص نفوذ و فعالیت های نفوذی به سیستم می باشد. در همین راستا، سیستم عامل که به عنوان منبع مهم اجرای برنامه های کامپیوتری به حساب می آید، نقش مهمی در تامین امنیت اطلاعات ایفا می کند. سیستم های کامپیوتری به علت پیچیدگی و گستردگی، همیشه در معرض حملات و روت کیت ها قرار دارند. به همین جهت تشخیص نفوذ، هم اکنون به یکی از رویکردهای فعال در تحقیقات امنیتی تبدیل شده است. این تحقیقات دارای دو چالش عمده می باشند: نخست بستر جمع آوری امن اطلاعات و دوم ایجاد روشی دقیق و مبتنی بر رفتار روت کیت ها برای تشخیص نفوذ. در این پژوهش، به منظور تشخیص نفوذ و مقابله با حملات و روت کیت های سطح هسته، سیستم تشخیص نفوذی تحت عنوان klrtd ارائه شده است. این سیستم نوعی معماری امن و مبتنی بر ناظر دارد که از یک سو با بکارگیری ابزار طراحی شده ی kldg به جمع آوری داده های مورد نیاز از سطح هسته می پردازد و از سویی دیگر با بهره گیری از روشی الهام گرفته از تئوری خطر و خروجی سه ابزار طراحی شده ی klrtd_ic، klrtd_ad و klrtd_sb که به ترتیب از روش های کنترل جامعیت، تشخیص ناهنجاری و تشخیص مبتنی بر امضا برای تولید سیگنال های ورودی استفاده می کنند، حملات، روت کیت ها و ناهنجاری های سیستمی را تشخیص می دهد. نتایج حاصل از ارزیابی ها، حاکی از این است که سیستم klrtd به علت استفاده از یک روش ترکیبی از تکنیک های مختلف و رویکردی مبتنی بر ناظر، به خوبی روت کیت های سطح هسته را شناسایی کرده و قادر است هم ردیف سیستم های تشخیص نفوذ مبتنی بر میزبان و در مواقعی، بهتر از آن ها، به تشخیص روت کیت ها و بدافزارهای سطح هسته بپردازد.

شبکه های برق هوشمند یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل تلاش متخصّصین جهت ارتقای شبکه های توزیع الکتریسیته برای ورود به قرن دیجیتال است. یکی از اهداف اصلی به وجود آمدن <<شبکه ی برق هوشمند>>، امکان ایجاد یک ارتباط دوطرفه بین خریداران و فروشندگان به صورت غیرمتمرکز و برخط است. ارضای نیازهای خریداران از طریق برق تولیدی فروشندگان جزو اهداف ایجاد این شبکه ها است. از این رو، وجود یک بازار مطمئن و پایدار که بتواند تمامی تبادلات انرژی را بر طبق شرایط محیط و انرژی به صورت پویا کنترل کند، امری ضروری است. در این نوع از بازارها، تعیین قیمت برق بر پایه ی استانداردهای عرضه و تقاضا است. در دنیای بازار و تجارت، همیشه سیستم یا افرادی وجود دارند که درصدد فروش اجناس خود در جهت <<کسب سود بیشتر>> و از طرفی در آن سوی بازار، افرادی نیز وجود دارند که در پی ارضای نیازهای خود در مقابل <<هزینه ی خرید کمتر>> هستند. مسئله ی <<تخصیص منابع>> در بازار مبتنی بر شبکه ی برق هوشمند یکی از مسائل جدید و پرچالش در شبکه های برق هوشمند است که از ویژگی های اقتصادی الهام گرفته شده است. در این بازار، منابع با استفاده از رقابت بین خریداران و فروشندگان تخصیص داده می شوند. خریداران درصدد کاهش هزینه های خرید خودشان هستند. به تبع این مشخصه، آن ها به دنبال فروشندگانی هستند که قیمت کمتری نسبت به بقیه ی فروشندگان برای فروش هر واحد برق تولیدی خودشان اعلام کرده باشند. در مقابل، فروشندگان به دنبال آن دسته از خریدارانی هستند که قیمت بالایی برای خرید برق مورد نیاز خودشان اعلام کرده اند. در همین راستا، طراحی یک مکانیزم قیمت گذاری و سیاست خرید و فروش پایدار، برای به تعادل رساندن بازارها در شبکه های برق هوشمند (با در نظر گرفتن تمامی محدودیت های موجود) امری حیاتی خواهد بود. در این پایان نامه سعی بر آن است که یک <<مکانیزم متعادل>> برای تخصیص منابع بین خریداران و فروشندگان، به علاوه، یک سیاست <<قیمت گذاری مناسب>> برای هر واحد برق در دوره های متوالی خرید و فروش ارائه گردد. همچنین، یک استراتژی <<کسب سود بیشتر در مقابل پرداخت هزینه ی کمتر>> برای خریداران در مقابل یک <<استراتژی فروش سودآور>> برای فروشندگان برق طراحی و پیاده سازی شود. در نتیجه، کار اصلی این پایان نامه در گام نخست، طراحی و مدل سازی ریاضی برای بازار برق، جهت فرمول بندی مسئله است. در نتیجه، دو مدل تک هدفه و یک مدل دو هدفه ی جامع برای ایجاد بازارهای برق ارائه شده است. در مدل اول، به هدف خریداران که همان کاهش هزینه های خرید است، توجه خواهیم کرد. در ادامه، در نظر گرفتن هدف فروشندگان که بر مبنای افزایش سود فروش خودشان است، جزو اولویت های مدل دوم است. در نهایت، در نظر گرفتن هم زمان هر دوی اهداف ذکر شده به همراه محدودیت های مسئله، تشکیل مدل سوم را می د هند. ویژگی دیگر این پژوهش، ارائه ی الگوریتم هایی مناسب بر پایه ی هر کدام از مد ل های پیشنهادی است که بتواند کارایی هرچه بیشتر بازار را در جهت بهینگی و تعادل، به ارمغان بیاورد. یک الگوریتم تکاملی حریصانه برای دو مدل اول و همچنین یک الگوریتم تکاملی چند هدفه برای مدل سوم در جهت حل مسئله ی تخصیص منابع در بازارهای برق مبتنی بر شبکه ی برق هوشمند ارائه شده است. استفاده از تکنیک های محاسبات تکاملی به جهت np-complete بودن مسئله ی تخصیص منابع، یکی از ویژگی های بارز الگوریتم های ارائه شده است. دست یابی به یک جواب (تخصیص منابع) نزدیک به بهینه، نتیجه ی اجرای این الگوریتم ها بر روی دو مدل اول است. همچنین، حاصل اجرای الگوریتم های تکاملی چندهدفه بر روی مدل سوم، دست یابی به مجموعه ای از جواب های نامغلوب (نسبت به یک دیگر) برای مسئله ی تخصیص منابع است.

ردیابی اهداف در شبکه های حسگر بی سیم جزو مهم ترین کاربردهای این شبکه ها در زمینه های مختلفی از جمله نظارت بر محیط، نظامی، نظارت بر حیات وحش و ردیابی مهاجمینی است که وارد محیط شده اند. از آنجایی که انرژی حسگرهای موجود در شبکه های حسگر بی سیم محدود به یک باتری با توان محدود بوده و این شبکه ها عموماً در محیط های خشن و غیرقابل دسترس استفاده می شوند، لذا مدیریت انرژی این باتری ها از اقدامات مهم در جهت ردیابی دقیق و بالا بردن طول عمر شبکه می باشد. به علاوه، از آن جایی که بیش ترین میزان انرژی حسگرها در ارتباط آن ها با هم و ارسال پیغام و بسته های اطلاعاتی به هم مصرف می شود، بایستی به دنبال راهکارهایی در جهت کاهش ارسال/ردیافت اطلاعات بین حسگرها باشیم. با اشاره به این موارد سناریوی موردنظر این پایان نامه را توضیح می دهیم. یک شهر با ابعاد مشخص و تعدادی دروازه ی ورودی که تعدادی حسگر با هدف پوشش محیط در آن توزیع شده اند در نظر گرفته شده است. تعدادی پایگاه حساس در شهر وجود دارد که از اهمیت بالایی برای شهر برخوردار هستند. علاوه بر این، تعدادی پایگاه ارتباطی به طور ثابت وجود دارد که در مکان های مختلف شهر تعبیه شده اند. تعداد این پایگاه ها بسته به مشخصات حسگرها متغیر است. این پایگاه های ارتباطی به یک پایگاه هواپیمایی متصل هستند. پایگاه های ارتباطی اطلاعات دریافت کرده از حسگرها را به این پایگاه هواپیمایی ارسال می کنند تا هواپیمایی از این پایگاه به پرواز درآمده و عمل ردیابی و انهدام خراب کار وارد شده به شهر را انجام بدهند. در این سناریوی مطرح شده، هدف اول این است که محافظت حداکثری از پاسگاه های حساس موجود در شهر به عمل آیدد. هدف دوم به حداقل رساندن میزان انرژی مصرفی حسگرهای موجود در شبکه و به تبع آن بالا بردن طول عمر شبکه است. در جهت رسیدن به این اهداف یک مدل و الگوریتم در این پایان نامه مطرح شده است. گام اول شامل جایابی حسگرها در شهر با دو هدف کمینه کردن تعداد حسگرها و به حداکثر رساندن پوشش دهی شبکه است. از آن جایی که این دو هدف با هم در تضاد هستند از تکنیک های بهینه سازی چندهدفه برای توزیع حسگرها بهره جسته ایم. تعدای از حسگرها در نزدیکی دروازه های شهر قرار گرفته اند که به عنوان حسگرهای مرزی شناخته می شوند. این حسگرها دروازه را در شعاع حسی خود دارند. این حسگرها با هم تشکیل جعبه می دهند. حسگرهای داخل جعبه به صورت دوره ای در حال حس کردن می باشند. بعد از ورود یک خراب کار به شهر این حسگرها موقعیت تقریبی آن را با استفاده از فرآیند فیلتر ذرات به دست آورده و این اطلاعات را در اختیار پایگاه ارتباطی مربوط به خود قرار می دهند. پایگاه ارتباطی این اطلاعات را به پایگاه هواپیمایی گزارش کرده و هواپیمایی به پرواز درآمده و عمل ردیابی وانهدام خراب کار را انجام می دهد. از آنجایی که خراب کار به طور پیوسته در حال حرکت می باشد قطعاً در داخل یک جعبه باقی نمی ماند. لذا با استفاده از موقعیت قبلی و موقعیت احتمالی بعدی خراب کار، مسیر و سرعت آن را به دست آورده و جعبه ی جدید جایگزین جعبه ی قبل می شود و این روال ادامه می یابد. از نتایج و ویژگی های این پایان نامه می توان به جانمایی نزدیک به بهینه ی حسگرها، کاهش میزان حجم ارتباطات و افزایش کارایی انرژی و سیستم ردیابی با استفاده از ایده ی پایگاه ارتباطی و تشکیل جعبه و پیش بینی آن و ارائه ی الگوریتم کارای ردیابی خراب کاران برای محافظت هرچه بیشتر از پایگاه های حساس اشاره کرد.

صنعت برق از جمله صنایع پایه است که نقش بسیار مهمی در چرخه ی اقتصادی هر کشور دارد و هرگونه اختلال در تأمین برق, مشکلاتی را در جامعه ی امروزی و توسعه ی آن به وجود می آورد. برای مثال, مصرف برق در ساعات اولیه شب تا 4 ساعت بعد از غروب آفتاب با روشن شدن چراغ های خیابان ها و منازل به صورت ناگهانی افزایش می یابد. معنی این افزایش این است که باید ظرفیت بسیار بالاتری از کل شبکه ی الکتریکی اعم از تولید، انتقال و توزیع برق وارد عمل شود تا بتواند این تقاضا را پاسخ دهد. حال اگر این افزایش به اندازه ای باشد که شبکه ی برق شهری نتواند جوابگوی آن باشد در سطح شبکه خاموشی اتفاق می افتد که برای همگان نامطلوب است و باعث به وجود آمدن خسارات مالی زیادی در سراسر شبکه برق کشور می گردد. از طرف دیگر با تداوم این افزایش تنها برای تأمین بار دراین 3 الی 4 ساعت نیاز به سرمایه گذاری عظیمی جهت احداث نیروگاه های جدید و ساخت تأسیسات شبکه ی انتقال و توزیع برق است. بنابراین بهینه سازی مصرف برق در قرن اخیر بسیار اهمیت یافته و دانشمندان در جست وجوی راهی برای مدیریت صحیح و بهینه ی مصرف انرژی الکتریکی هستند. بخش خانگی مصرف کننده ی بیش از یک سوم برق مصرفی در کل جهان است. بنابراین با بهینه سازی مصرف در این بخش, کاهش چشمگیری در هزینه ی تحمیل شده به تولید کنندگان برای تولید برق مصرفی به وجود می آید. برای بهینه سازی مصرف برق مفهومی با نام مدیریت مصرف تعریف می شود. مدیریت مصرف برق درواقع شامل مجموعه ای از فعالیت های تعریف شده بین تولید کنندگان برق و مصرف کنندگان آن به منظور اصلاح الگوی مصرف برق است. بدین ترتیب هم تولید کنندگان برق و هم مصرف کنندگان آن به سود بیشتری دست می یابند. البته هدف از مدیریت مصرف برق کاهش میزان تولید و کاستن از رفاه مصرف کنندگان نیست. بلکه کاربرد درست انرژی الکتریکی و استفاده صحیح از آن است که این امر موجب رضایت و سود بیشتر مصرف کنندگان و تولیدکنندگان برق است. منظور از مدیریت درست, مصرف در زمان مناسب, انتخاب مقدار مصرف در هر زمان و حجم تولید مناسب در هر زمان به منظور تطابق تولید با مصرف است . برای مدیریت مصرف برق در بخش خانگی, وسایل الکتریکی استفاده شده در هر خانه را به دو گروه تقسیم شده است: ?- وسایل جابه جایی پذیر ?- وسایل جابه جایی ناپذیر وسایل جابه جایی پذیر به وسایلی گفته می شود که می توان زمان استفاده از آن ها را به زمان های دیگر انتقال داد. مانند: ماشین لباس شویی و ماشین ظرف شویی. در مقابل زمان استفاده از وسایل جابه جایی ناپذیر را نمی توان جابه جا کرد. مانند: سیستم روشنایی, یخچال. در این پژوهش برای برنامه ریزی استفاده از وسایل الکتریکی یک کنترل کننده در هر خانه تعبیه شده است. این کنترل کننده به برنامه ریزی استفاده از وسایل جابه جایی پذیر موجود در هر خانه با رضایت کاربران می پردازد. برنامه ریزی باید به گونه ای باشد که رضایت کاربران در رابطه با استفاده از وسایل برقی در خانه ها تأمین شود و هزینه ی پرداختی مصرف کنندگان نیز برای استفاده از وسایل کاهش یابد. هزینه ی تولید برق با مسطح سازی مصرف برق کاهش چشمگیری می یابد. منظور از مسطح سازی, کاهش قله ی مصرفی حاصل از انرژی الکتریکی استفاده شده در دوره های زمانی متفاوت است. برای رسیدن به این هدف باید مصرف برق برای همه ی دوره های زمانی یکنواخت بوده و از تجمع مصرف در دوره های زمانی خاص جلوگیری شود. یکنواخت کردن مصرف در دوره های زمانی مختلف امکان پذیر نمی باشد. زیرا هر کاربر الگوی رفتاری متفاوتی داشته و نمی توان کاربران را مجبور به تغییر الگوی رفتاری خود کرد. پس به روشی نیاز است که کاربران برای مسطح سازی بیشتر مصرف ترغیب شده و خود به صورت آگاهانه به اصلاح الگوی مصرفشان بپردازند. در این پژوهش برای تشویق کاربران و ایجاد انگیزه برای اصلاح الگوی مصرفشان از قیمت گذاری پویا استفاده شده است. زیرا با استفاده از قیمت گذاری ثابت مصرف برق برای همه ی دوره های زمانی کاربران انگیزه ای برای اصلاح الگوی مصرفشان برای رسیدن به مسطح سازی بیشتر برق مصرفی و سود بیشتر تولید کننده ندارند و این امر موجب به وجود آمدن قله ها و دره های مصرفی می شود. قیمت پویای پیشنهادی مطابق با سود در نظر گرفته شده برای تولید کننده تنظیم می شود. یعنی با تجمع مصرف در هر دوره ی زمانی هزینه در آن دوره افزایش می یابد. این امر موجب می شود تا تعدادی از کاربران (کاربرانی که کاهش هزینه برایشان اهمیت دارد) استفاده از وسایل الکتریکی را در راستای ایجاد سود بیشتر برای تولید کننده جابه جا نمایند. در این پژوهش برای مسطح سازی بیشتر مصرف, زمان هایی با مصرف برق کم تر با کسب تجربه از عملکرد کاربر پیش بینی شده و زمان بندی وسایل جابه جایی پذیر در آن زمان ها قرار داده می شود. در مدل های قبلی ارائه شده برای زمان بندی وسایل الکتریکی در خانه ها, با شروع روز زمان بندی تهیه شده برای آن روز در اختیار کاربران قرار می گرفت و مخالفت کاربر برای زمان بندی تهیه شده برای هر وسیله در نظر گرفته نمی شود. درواقع زمان بندی برای هر وسیله در دوره های زمانی مختلف بنا به اولویت های از پیش تعریف شده توسط کاربر تعیین می شود ولی مدل بیان شده در این پژوهش برخلاف مدل های ارائه شده ی قبلی برای برنامه ریزی استفاده از وسایل خانگی انعطاف پذیر بوده و در صورت مخالفت کاربر با زمان بندی یک وسیله, زمان بندی دیگری را برای استفاده از این وسیله با به کارگیری الگوریتم یادگیری تقویتی پیشنهاد می دهد و زمان بندی پیشنهادی وسایل دیگر که هنوز زمان استفاده از آن ها نرسیده است نیز برای یافتن بیشینه ی سودمندی (از نظر کاهش هزینه برای تولید کننده و مصرف کننده و رضایت کاربر) تغییر می یابد. سیستم پاداش دهی در الگوریتم یادگیری پیشنهاد شده ترکیبی از دو هدف در نظر گرفته شده است: ?- هزینه پرداختی کاربر برای استفاده از وسایل الکتریکی در هر دوره ی زمانی. ?-رضایت کاربر برای استفاده از وسایل الکتریکی پیشنهاد شده در هر دوره ی زمانی (میزان رضایت با توجه به استفاده از زمان پیشنهادی برای استفاده از وسیله ی الکتریکی یا عدم توجه کاربر به این زمان مشخص می شود).

در شبکه برق هوشمند عامل های تولیدکننده خواهان تشکیل ائتلاف برای رسیدن به سود بیش تر هستند. اما عامل های تولیدکننده نسبت به توانایی هم برای تولید انرژی دانش کاملی ندارند و سعی دارند با تکرار روند تشکیل ائتلاف دانش جزئی خود را کامل کنند و برای این هدف از روش یادگیری تقویتی بیزین استفاده می کنند تا دانش خود را به درستی به روز رسانی کنند و به سود بیشتری در نهایت دست پیدا کنند.

بسیاری از داده های مربوط به شبکه های تعاملی را می توان به صورت گراف مدل سازی نمود؛ به این ترتیب که موجودیت ها تشکیل دهنده گره های گراف هستند و ارتباطات میان این موجودیت ها، یال های گراف را می سازند. در اغلب موارد گره های گراف قابل تشخیص اند اما نحوه ارتباط این گره ها با یکدیگر نامشهود است. برای مثال در انتشار یک بیماری، افرادی که مورد سرایت واقع شده اند، مشخص هستند اما نمی توان به صراحت گفت که هر یک از این افراد، توسط چه فردی به بیماری آلوده شده است. به علاوه شبکه ها اغلب ساختاری پویا دارند؛ به این معنا که ارتباطات میان گره های گراف، در طول زمان تغییر می یابد. در چنین شرایطی دانستن ارتباطات میان گره های گراف می تواند بسیار سودمند باشد. تا به حال روش های گوناگونی برای تشخیص ساختار شبکه های پویا ارائه شده است که یکی از موثرترین آن ها «تشخیص ساختار شبکه ها بر اساس انتشار سیگنال» است. این سیگنال ها مواردی مانند بیماری، خبر، نقل قول، خرید کالا و ... را شامل می شود. در این ‍ بین شبکه های علامت دار تا حدود زیادی مغفول مانده اند و تا به حال روشی که ساختار این شبکه ها را بر اساس انتشار سیگنال تخمین بزند، ارائه نشده است. در این پژوهش، هدف اعمال یکی از برترین الگوریتم های ارائه شده برای تشخیص ساختار شبکه های پویای بدون علامت بر اساس انتشار سیگنال، بر روی شبکه های پویای علامت دار است. این الگوریتم که تنها از ویژگی های زمانی آبشارها بهره می برد، در این پروژه بر اساس اطلاعات جانبی آبشارها بهبود داده شده و سپس بر روی شبکه های پویای علامت دار اعمال شده است. الگوریتم ارائه شده در این پروژه برای تشخیص یال های شبکه و علامت آن ها تنها از داده های مربوط به جریان های اطلاعاتی شبکه استفاده می کند و بر خلاف معیارهای رتبه دهی رایج که در روش های یادگیری ماشین به کار می روند، از دانستن ساختار اولیه شبکه بی نیاز است؛ از این رو می تواند برای تشخیص ساختار شبکه هایی که اطلاعات محدودی از ساختار فعلی آن ها در دسترس است، بسیار سودمند باشد.

امروزه کشورها به دلیل کمبود سوخت های فسیلی درجست وجوی راهی برای مدیریت مصرف انرژی هستند. یکی ازبخش های مهم درمدیریت انرژی، مدیریت مصرف الکتریسیته درخانه هااست. در شبکه برق هوشمند برای ایجاد انگیزه در مصرف کنندگان خانگی برای کاهش مصرف برق در زمان های اوج و جلوگیری از تجمع مصرف در دوره های زمانی مختلف از قیمت گذاری پویااستفاده می شود به گونه ای که مصرف کننده برآن است تا با زمان بندی صحیح لوازم برقی، کمترین بهای برق را بپردازد. دراین پژوهش با توجه به قیمت گذاری پویا، لوازم برقی متقاضی برق به طور خودکار و بدون نیاز به دخالت مصرف کننده مصرف انرژی را به گونه ای درمیان خود هماهنگ می کنند که با نگه داشتن کل تقاضای برق زیر یک مقدار هدف در هر ساعت، مصرف کننده کمترین بهای برق را بپردازد. خانه هوشمند شامل عناصری مانند حسگرهای دما و نور، hvac(بخاری، تهویه مطبوع، کولر)، لوازم خانگی هوشمند، ترموستات و کنتور هوشمند است. برای مدیریت انرژی به طور خودکار در خانه هوشمند نیاز است که این عناصر با هم درارتباط باشند. معماری های قدیمی خانه هوشمند دچار مشکلات عدم همکاری و مقیاس ناپذیری و محدودیت توسعه هستند. همچنین پویایی در محیط خانه کنترل عناصر را سخت می کند. نتایجشبیه سازینشانمی دهدکهبراییکهدفکلمناسبمصرفبرق،طرحمامنجربهکاهشتقاضایاوجبرایخانهشدهوتقاضاییراتولیدمی کندکهدرسطحزمانبیشتریگستردهشدهاست.

تکنولوژی شبکه های هوشمند برق با هدف استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر، افزودن هوشمندی و امکاناتی همچون مدیریت سمت درخواست، پاسخ به درخواست، قیمت گذاری های بلادرنگ و غیره ایجاد گردید. اوج مصرف برق سبب کاهش کارایی سیستم و قابلیت اطمینان آن می شود، به همین علت کاهش اوج مصرف یکی از مسئله های مهم در شبکه های هوشمند برق است. در پایان نامه ی حاضر شبکه هوشمند برق به صورت سیستم چندعامله ی هوشمند متشکل از دلال و مشتری های هوشمند(منزل های مسکونی) در نظر گرفته می شود. به منظور کاهش مصرف برق در ساعت های اوج مصرف همراه با بیشینه کردن رضایت مشتری ها و سود دلال، سه روش انتقال بار با استفاده از فرآیند تصمیم گیری مارکوف و یادگیری تقویتی، انتقال بار مبتنی بر دریافت بازخورد از کاربران و انتقال بار مبتنی بر منطق ریاضیاتی را ارائه کرده ایم. دلال به منظور تشویق مشتری ها به تغییر الگوی مصرفی و کاهش هزینه های مالی خود از قیمت گذاری متفاوتی در بازه ها استفاده می کند؛ همچنین به منظور تخصیص بار در بین عامل ها و بیشینه کردن رضایت جمعی، تخصیص بار در شرایط حراج چندواحده صورت می پذیرد. با ارزیابی روش های ارائه شده بر روی مجموعه داده های مصرف حقیقی برق منزل های مسکونی، بهبود نتایج روش های ارائه شده نسبت به روش های برش به نرخ میانگین، روش حریصانه و تصادفی مشاهده می شود.

در این پایان نامه، مسئله ی تخصیص وظیفه ی همکارانه ی چند رباته در شرایطی که جامعه ای از ربات های همسان در یک محیط ناشناخته قرار گرفته اند، مطالعه شده است. این محیط با دیوار محصور شده است و همچنین نسبت و تعداد لکه های رنگی که معرف نوع مشخصی از وظیفه می باشند در آن نا معلوم اند. ربات ها تا آنجا که امکان دارد تا قبل از اتمام انرژی خود لکه های رنگی را کشف نموده و در آن ها به صورت مطلوب اقدام به نمونه برداری و لکه زدایی همکارانه می نمایند؛ این بدان معنی است که باید متناسب با مساحت هر لکه تعداد مشخصی ربات در آن لکه مستقر شوند. در این پایان نامه چهار روش خودسازمانده ی توزیع شده که تلفیقی نامیده می شوند، به عنوان چهار راه حل برای این سناریو ارائه شده اند و در دو محیط متفاوت عملکرد روش ها ارزیابی شده است، همچنین مقیاس پذیری و استحکام در برابر از کار افتادگی انفرادی ربات ها که دو رکن اساسی در سیستم های چندعامله و به خصوص رباتیک توده ای محسوب می شوند، مورد نقد و بررسی قرار گرفته اند.

امروزه انرژی الکتریسیته یکی از مهم¬ترین مسائل روز به شمار می¬آید. شبکه¬ی الکتریسیته نقش مهمی در دسترسی به این انرژی دارد. در واقع شبکه، زیرساختی است که تولید کننده را به مصرف کننده متصل می¬سازد. علی¬رغم اهمیت بسیار زیاد این شبکه، پیشرفت چشم¬گیری در این زمینه وجود ندارد، در صورتی که تقاضا برای دریافت این انرژی افزایش زیادی دارد. لذا برای پاسخ به این نیازها منابع تجدیدناپذیر بسیاری مورد استفاده قرار می¬گیرد که قابل بازگشت نیستند. در نتیجه کارایی و امنیت در این شبکه به صورت قابل توجهی پایین می¬آید. با مطرح شدن شبکه¬های هوشمند برق به عنوان یکی از مهم¬ترین زیرساخت¬های حیاتی، مسائل مرتبط با این شبکه¬ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پیدایش این شبکه¬ها منجر به سهولت دسترسی به انرژی شده و قابلیت اعتماد را بالا می¬برد. با توجه به اهمیت این موضوع، امروزه افراد بسیاری سعی در بهبود تولید و مصرف انرژی در این شبکه¬ها داشته¬اند و راه¬کارهای بسیاری نیز ارائه داده¬اند. مسسئله اصلی در این شبکه¬ها تطبیق عرضه و تقاضا و همچنین کاهش هزینه¬ها می-باشد. اخیرا موضوع تشکیل ائتلاف در این شبکه¬ها، جهت رفع مشکلات و بهبود کارایی بسیار مورد توجه قرار دارد. تا کنون روش¬های بسیاری برای تشکیل ائتلاف در شبکه¬های هوشمند برق ارائه شده است. مسئله مهم، تعیین هدف تشکیل ائتلاف در این شبکه¬ها می¬باشد. این پایان¬نامه متشکل از چهار فصل می¬باشد. در فصل اول مقدمه¬ای بر شبکه¬های هوشمند برق و جایگاه تشکیل ائتلاف در بهبود کارایی ای شبکه¬ها اشاره شده است، همچنین مفاهیم و تعاریف مورد نیاز برای درک مساله¬ی تشکیل ائتلاف ارائه می¬شود. در ادامه در فصل دوم روش¬های مختلف برای تشکیل ائتلاف در شبکه¬های هوشمند برق با اهداف متفاوت ارائه شوند. در فصل سوم رویکرد جدیدی ارائه شده و در فصل چهارم نتایج آن بررسی می¬شوند. در نهایت در فصل آخر جمع¬بندی و راهبردهایی برای آینده وجود دارد.