Modeling and analysis of molecular signals in multiscale molecular communication
Çok ölçekli moleküler haberleşmede moleküler sinyallerin modellenmesi ve analizi
- Tez No: 684193
- Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ ATAKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bilgi ve iletişim teknolojileri, Information and communication technologies
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, moleküler haberleşmede (MH) modelleme, analiz ve yeni deneysel tekniklere odaklanmaktadır. Bu tezin amacı, MH uygulamalarını mümkün kılmak için yeni mühendislik çözümleri ve modelleme yaklaşımları geliştirmektir. Tezin ilk bölümü mikro ölçekli MH çalışmaları hakkındadır. Bu kısımda, olasılıksal bir yaklaşımla bir alıcı nanomakinenin bir moleküler sinyali nasıl ölçtüğüne ve yeniden oluşturduğuna dair bir model önerilmektedir. İkinci bölümde, aktif vericilerle makro ölçekli MH çalışmaları verilmektedir. Verici olarak alkol molekülleri yayan bir püskürtücü ve alıcı olarak bir alkol sensörü içeren deneysel bir düzenek kullanılmıştır. Bu düzenekle toplanan veriler kullanılarak, mesafe kestirimi için beş istatistiksel yöntem, bir öznitelik çıkarma algoritması ve akışkan dinamiğine dayalı mesafe kestirim algoritması önerilmektedir. Ayrıca, kanal modellemeye yönelik yeni bir damlacık bazlı sinyalin yeniden oluşturulması yaklaşımı önerilmektedir. Bu çalışmaların yanı sıra MH, patojen yüklü öksürük/hapşırık damlacıklarını girdi olarak ve insanın enfeksiyon durumunu çıktı olarak kabul eden uçtan uca bir sistem modeli önermek için kullanılır. Ek olarak, havadan bulaşma güdümlü insan gruplarının mobil tasarsız ağlarla benzerliğinden yararlanan ve kolaylaştırıcı paradigma olarak MH'yi kullanan mobil insan tasarsız ağı kavramı tanıtılmaktadır. Son olarak, pasif vericilerle makro ölçekli MH çalışmaları üçüncü kısımda detaylandırılmaktadır. Buharlaşan bir alkol kaynağı ve bir sensör ağından oluşan yeni bir deneysel platform önerilmektedir. Pasif vericinin konumunu kestirmek için bir sensör ağı tabanlı kümelenmiş lokalizasyon algoritması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on modeling, analysis, and novel experimental techniques in molecular communication (MC). The objective of this thesis is to develop novel engineering solutions and modeling approaches to enable MC applications. The first part of the thesis is about microscale MC studies. In this part, a model of how a receiver nanomachine measures and reconstructs a molecular signal is proposed with a probabilistic approach. In the second part, macroscale MC studies with active transmitters are given. An experimental setup which includes a sprayer emitting alcohol molecules as a transmitter and an alcohol sensor as the receiver is employed. Using the data collected by this setup, five statistical methods, a feature extraction algorithm and the fluid dynamics-based distance estimation algorithm are proposed for distance estimation. Furthermore, a novel droplet-based signal reconstruction approach to channel modeling is proposed. Moreover, MC is utilized to propose an end-to-end system model which considers pathogen-laden cough/sneeze droplets as the input and the infection state of the human as the output. In addition, the concept of mobile human ad hoc network which exploits the similarity of airborne transmission-driven human groups with mobile ad hoc networks and uses MC as the enabling paradigm is introduced. Finally, macroscale MC studies with passive transmitters are detailed in the third part. A novel experimental platform which consists of an evaporating alcohol source and a sensor network is proposed. A sensor network based clustered localization algorithm is proposed to estimate the location of the passive transmitter.
Benzer Tezler
- DE NOVO FRATAXİN PROTEİNİ TASARIMI: KATLANMA MOTİFLERİ, METAL İYON BAĞLANMA BÖLGELERİ, MOLEKÜLER DOCKİNG VE MOLEKÜLER DİNAMİK SİMÜLASYONLAR İLE OPTİMAL STABİLİTE İÇİN YAPAY ZEKÂ DESTEKLİ YAKLAŞIMLAR
DE NOVO FRATAXIN PROTEIN DESIGN: AI-ASSISTED APPROACHES FOR OPTIMAL STABILITY THROUGH FOLDING MOTIFS, METAL ION BINDING SITES, MOLECULAR DOCKING AND MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS
KEVSER KÜBRA KIRBOĞA
Doktora
Türkçe
2026
BiyomühendislikSüleyman Demirel ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECİR UĞUR KÜÇÜKSİLLE
- Multi-scale modeling and investigation of activation mechanisms of G protein-coupled receptors
G-protein kenetli reseptörlerin aktivasyon mekanizmalarının çok boyutlu modelleme yöntemleri ile incelenmesi
RAMİN EKHTEIARI SALMAS
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MİNE YURTSEVER
Assoc. Prof. Dr. SERDAR DURDAĞI
- Design, analysis, and channel modeling of molecular multiple receiver communication systems
Çok alıcılı moleküler iletişim sistemlerinde tasarım, analiz, ve kanal modellemesi
GÖKBERK YAYLALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ EMRE PUSANE
- Frequency-domain modeling and optimization of graphene FET-based molecular communication receivers
Grafen FET tabanlı moleküler haberleşme alıcılarının frekans-bölgesi modellemesi ve optimizasyonu
ALİ ABDALİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KUŞCU
- Sodyum kanallarında iyon taşınımının ve toksin bağlanmasının moleküler modellemesi
Molecular modelling of ion transport and toxin binding in sodium channels
ESRA KÖRPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyofizikTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. TURGUT BAŞTUĞ