Το άρθρο του Μήνα: Βραβείο καλύτερης ερευνητικής εργασίας

Το ερευνητικό άρθρο “A Novel Indexing Method for Spatial-Keyword Range Queries” με συμμετοχή του Αναπληρωτή Καθηγητή Χρήστου Δουλκερίδη του Τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων έλαβε το βραβείο καλύτερης εργασίας (“Ralf H. Güting Best Research Paper Award”) στο διεθνές ερευνητικό συνέδριο 17th International Symposium on Spatial and Temporal Databases (SSTD’21). Το συνέδριο SSTD αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα συνέδρια στο χώρο των χωρικών και χωρο-χρονικών βάσεων δεδομένων.

Παρουσίαση (βίντεο): https://www.youtube.com/watch?v=EkZDKP4KDXI

Άρθρο: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3469830.3470897

Πολυεπίπεδη μελέτη του Δερματικού Μελανώματος με Τεχνικές Βαθιάς Μηχανικής Μάθησης

Ηλίας Μαγκλογιάννης

Καθηγητής

Η μελέτη  βασίζεται στην ευφυή συνδυαστική ανάλυσης δημογραφικών, κλινικών, απεικονιστικών και μοριακών δεδομένων

Αξιοποιούνται δεδομένα δερμοσκοπίας για την συστηματική παρακολούθηση αλλαγών στις δερματικές αλλοιώσεις και την έγκαιρη διάγνωση του ΔΜ.

Σχεδιάζεται και αναπτύσσεται ολοκληρωμένο λογισμικό Ηλεκτρονικού φακέλου Υγείας αντιμετωπίζοντας το ΔΜ ως ρεαλιστικό πρότυπο της πολυπλοκότητας επιδημιολογικής διαχείρισης μιας νόσου.

Το Εργαστήριο Yπολογιστικής Βιοϊατρικής (http://cbml.ds.unipi.gr/el/ – Computational Biomedicine) υλοποιεί σε συνεργασία με άλλους φορείς[1] το ερευνητικό έργο TRANSITION με στόχο την πολυεπίπεδη μελέτη του Δερματικού Μελανώματος (ΔΜ) μέσω της ευφυούς συνδυαστικής ανάλυσης δημογραφικών, κλινικών, απεικονιστικών και μοριακών δεδομένων ασθενών με ΔΜ.

Πολυεπίπεδη Μελέτη του Δερματικού Μελανώματος (ΔΜ) με Τεχνικές Βαθείας Μηχανικής Μάθησης

Το ΔΜ είναι κακοήθης όγκος των μελανοκυττάρων της  επιδερμίδας, των κυττάρων που βρίσκονται στη βασική στοιβάδα της επιδερμίδας και παράγουν τη χρωστική μελανίνη. Παρά το γεγονός ότι το ΔΜ αποτελεί λιγότερο από το 5% των περιστατικών καρκίνου του δέρματος, είναι υπεύθυνο για την πλειονότητα των θανάτων που σχετίζονται με αυτόν, λόγω της εξαιρετικά επιθετικής φύσης του. Τις τελευταίες δεκαετίες, η συχνότητα  εμφάνισης ΔΜ αυξάνεται σταθερά σε όλο τον κόσμο, συνεπεία πτυχών του σύγχρονου, δυτικού τρόπου ζωής (τουρισμός και αύξηση διαλείπουσας έκθεσης στην ηλιακή ακτινοβολία, διατροφή) και προβλέπεται ότι η αύξηση αυτή θα συνεχιστεί.

Στην περίπτωση του μελανώματος, η ανάγκη για έγκαιρη διάγνωση, πολύ πιο έντονα από τις περισσότερες μορφές καρκίνου, αποκτά επιπλέον βαρύτητα γιατί αν το μελάνωμα εντοπιστεί έγκαιρα μπορεί επιτυχώς να αφαιρεθεί χειρουργικά και να επιτευχθεί πλήρης ίαση. Σε αντίθετη περίπτωση, και παρά τις πρόσφατες θετικές εξελίξεις στην αντιμετώπιση του μεταστατικού μελανώματος με στοχευμένα φάρμακα και ανοσοθεραπεία, η πρόγνωση του μελανώματος προχωρημένου σταδίου είναι  ιδιαίτερα κακή, το δε κόστος εξαιρετικά υψηλό.

Το έργο από τεχνολογικής άποψης είναι εξαιρετικά καινοτόμο γιατί:

  • Πραγματοποιείται για πρώτη φορά στην Ελλάδα πολυεπίπεδος μοριακός χαρακτηρισμός ασθενών με μελάνωμα. Πιο συγκεκριμένα, θα πραγματοποιηθεί προσδιορισμός πιθανών κληρονομικών πολυμορφισμών που ενδέχεται να σχετίζονται με προδιάθεση για εμφάνιση της νόσου, ανίχνευση σωματικών μεταλλάξεων (μεταλλάξεων ειδικών για τον καρκινικό ιστό) κάθε ασθενούς και μελέτη της γονιδιακής έκφρασης επιλεγμένων γονιδίων-στόχων στον καρκινικό ιστό.
  • Αξιοποιούνται δεδομένα δερμοσκοπίας για την συστηματική παρακολούθηση αλλαγών στις δερματικές αλλοιώσεις και την έγκαιρη διάγνωση του ΔΜ. Πιο συγκεκριμένα, o συσχετισμός των εξαγόμενων χαρακτηριστικών εικόνας με τα μοριακά δεδομένα θα βοηθήσει στην ανάδειξη σύνθετων υπογραφών για την διάγνωση του ΔΜ και την κατανόηση των μηχανισμών της ασθένειας, ενώ μέσω αξιοποίησης νέων τεχνικών αναγνώρισης προτύπων και βαθιάς μηχανικής μάθησης (Deep Neural Networks) σε απώτερο στάδιο θα προσφέρει τη βάση για εξαγωγή νέων, βελτιωμένων, μη επεμβατικών ταξινομητών χαρακτηρισμού της νόσου
  • Σχεδιάζεται και αναπτύσσεται ολοκληρωμένο λογισμικό Ηλεκτρονικού φακέλου Υγείας αντιμετωπίζοντας το ΔΜ ως ρεαλιστικό πρότυπο της πολυπλοκότητας επιδημιολογικής διαχείρισης μιας νόσου, ολοκληρώνοντας όλα τα επιμέρους υποσυστήματα και διευκολύνοντας την διαδικασίες ορθολογικού σχεδιασμού και υποστήριξης λήψης ιατρικών αποφάσεων.

Το λογισμικό που αναπτύχθηκε από την ομάδα ερευνητών στο Εργαστήριο Yπολογιστικής Βιοϊατρικής  για την επεξεργασία των δερμοσκοπικών εικόνων αν και δύναται να λειτουργήσει ως αυτόνομη εφαρμογή αναπτύχθηκε με τις αρχές του κατανεμημένου υπολογισμού και διατίθεται ως προγραμματιστική διεπαφή (Application Programming Interface – API) προκειμένου να ενσωματωθεί στο ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα που αναπτύσσει το έργο. Η λειτουργικότητα του παρέχεται μέσω διαδικτυακών υπηρεσιών (REST Web Services). Tο REST (Representational State Transfer) παρέχει μια πιο ευέλικτη αρχιτεκτονική, που επιτρέπει διαφορετικές μορφές μηνυμάτων για την επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών υπολογιστικών συστημάτων. Παραδείγματα των εφαρμογών μπορείτε να βρείτε στη σελίδα http://cbml.ds.unipi.gr/en/demos/


[1] Το έργο Transition “Μεταφράζοντας την διαγνωστική πολυπλοκότητα του μελανώματος σε ορθολογική θεραπευτική  διαστρωμάτωση” χρηματοδοτείται από την Ειδική Υπηρεσία Διαχείρισης και Εφαρμογής Δράσεων στους Τομείς της Έρευνας, της Τεχνολογικής Ανάπτυξης και της Καινοτομίας (ΕΥΔΕ ΕΤΑΚ) Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ) στο πλαίσιο της δράσης «ΕΡΕΥΝΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ». Στο έργο συμμετέχουν μαζί με το Πανεπιστήμιο Πειραιά η εταιρεία Datamed Systems Integration & Consulting Services, το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών και η Πανεπιστημιακή κλινική Αφροδισίων και Δερματικών νόσων στο ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ ΑΝΔΡΕΑΣ ΣΥΓΓΡΟΣ.

3D Μοντελοποίηση Εναέριων Δικτύων (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs)

Αθανάσιος Κανάτας

Καθηγητής

Tα UAV δίκτυα έχουν προταθεί ως συνιστώσα των ασύρματων δικτύων επόμενης γενιάς (beyond 5G).

Ερευνητές από το Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων προτείνουν για πρώτη φορά μία απλή και ρεαλιστική μαθηματική δομή για την τρισδιάστατη μοντελοποίηση ενός UAV δικτύου με πεπερασμένο αριθμό από κόμβους-UAVs. Η δομή βασίζεται σε εργαλεία στοχαστικής γεωμετρίας.

3D ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΝΑΕΡΙΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ (Unmanned Aerial Vehicles – UAVs)

Tα UAV δίκτυα έχουν προταθεί ως συνιστώσα των ασύρματων δικτύων επόμενης γενιάς (beyond 5G) λόγω των μεγάλων πλεονεκτημάτων που προσφέρουν σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, σε περιπτώσεις συγκεντρώσεων μεγάλης κλίμακας, ακόμη και σε στρατιωτικές εφαρμογές [1]. Η μοντελοποίηση τους όμως παραμένει ένα περίπλοκο ζήτημα. Πρόσφατα, η χρήση εργαλείων στοχαστικής γεωμετρίας έχει αποδειχθεί ικανή να μοντελοποιήσει εξαιρετικά περίπλοκες δομές επίγειων κυψελωτών δικτύων δύο διαστάσεων [2]. Δεδομένης της ανάγκης για τον χαρακτηρισμό των παρεμβολών σε ένα κυψελωτό δίκτυο, η στοχαστική γεωμετρία παρέχει την δυνατότητα απλοποίησης της αξιολόγησης της επίδοσης ενός τέτοιου δικτύου παρέχοντας συχνά διαφωτιστικά συμπεράσματα για τον σχεδιασμό τους.

Προτείνεται η 3D Binomial Point Process για τη μοντελοποίηση των UAV δικτύων.

Μέχρι τώρα, η δισδιάστατη στοχαστική διαδικασία Poisson (2D Poisson Point Process)  χρησιμοποιείται ευρέως για την χωρική μοντελοποίηση των χρηστών μέσα στα υπάρχοντα κυψελωτά δίκτυα. Ωστόσο υπάρχουν δύο σημαντικά προβλήματα στην προσέγγιση αυτή. Αρχικά, η μοντελοποίηση στις δύο διαστάσεις δεν είναι επαρκής για ρεαλιστικά UAV δίκτυα. Πρόσφατα [3], ερευνητές από το Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ανέδειξαν  για πρώτη φορά την ανάγκη για μελέτη τρισδιάστατων UAV δικτύων. Συγκεκριμένα, αποδείχθηκε ότι τόσο σε πειραματικό όσο και σε αναλυτικό επίπεδο τα υπάρχοντα μοντέλα δύο διαστάσεων παρέχουν πιο αισιόδοξη επίδοση σε όρους κάλυψης έναντι των ρεαλιστικών τρισδιάστατων UAV δικτύων. Επιπλέον, ένα εναέριο δίκτυο δεν μπορεί να μοντελοποιηθεί με ακρίβεια με PPP καθώς διαφορετικές υλοποιήσεις της PPP αποτελούνται από διαφορετικό πλήθος χρηστών. Ωστόσο, στα ρεαλιστικά εναέρια τρισδιάστατα δίκτυα, το πλήθος των εναέριων κόμβων είναι πεπερασμένο. Για τέτοιες περιπτώσεις, μία απλή αλλά κατάλληλη επιλογή για την χωρική στοχαστική μοντελοποίηση των εναέριων κόμβων, αποτελεί η τρισδιάστατη διωνυμική στοχαστική διαδικασία (3D Binomial Point Process).

Στο πλαίσιο της μελέτης που πραγματοποιήθηκε, η 3D BPP χρησιμοποιείται για την χωρική μοντελοποίηση και την αξιολόγηση της επίδοσης ενός ρεαλιστικού UAV δικτύου, όπου ένας πεπερασμένος αριθμός από UAVs τοποθετείται μέσα σε μία σφαίρα. Ένας εναέριος σταθμός βάσης τοποθετείται στο κέντρο της σφαίρας και επικοινωνεί με τον κοντινότερο εναέριο χρήστη. Η ζεύξη υποφέρει από την παρουσία ενός ισχυρού παρεμβολέα. Το μοντέλο αυτό απεικονίζεται στο σχήμα. Το σύστημα αξιολογήθηκε ως προς διάφορες μετρικές επίδοσης παρέχοντας σημαντικά διαφωτιστικά συμπεράσματα για τον σχεδιασμό των UAV δικτύων.

Η εργασία αυτή εκπονήθηκε και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό IEEE Access από τον Υποψήφιο Διδάκτορα του Τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων κ. Χαράλαμπο Αρμενιάκο, υπό την επίβλεψη του Καθηγητή κ. Αθανάσιου Κανάτα, σε συνεργασία με τον Επίκουρο Καθηγητή του ΕΚΠΑ κ. Πέτρο Μπίθα.

Βιβλιογραφία:

[1] M. Mozaffari, W. Saad, M. Bennis, Y. Nam and M. Debbah, “A Tutorial on UAVs for Wireless Networks: Applications, Challenges, and Open Problems,” IEEE Commun. Surveys Tuts., vol. 21, no. 3, pp. 2334-2360, 2019.

[2] M. Haenggi, Stochastic Geometry for Wireless Networks. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2012.

[3] C. K. Armeniakos, P. S. Bithas and A. G. Kanatas, “SIR Analysis in 3D UAV Networks: A Stochastic Geometry Approach,” in IEEE Access, doi:10.1109/ACCESS.2020.3036983.

Επεξεργασία Μεγάλων Δεδομένων σε NoSQL Συστήματα

Χρήστος Δουλκερίδης

Αναπλ. Καθηγητής

Μία καινοτόμος μέθοδος ενοποίησης NoSQL συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων για προγραμματιστές Μεγάλων Δεδομένων

Ερευνητές από το Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων προτείνουν έναν καινοτόμο και ομοιόμορφο τρόπο πρόσβασης σε δεδομένα αποθηκευμένα σε μη-σχεσιακά NoSQL συστήματα.

Παρόλο που τα NoSQL συστήματα αποθήκευσης δεδομένων (MongoDB, CouchDB, HBase, Cassandra, Redis, κτλ.) αποτελούν την τεχνολογία αιχμής για διαχείριση Μεγάλων Δεδομένων, εξακολουθούν να χρησιμοποιούν διαφορετικές γλώσσες και προγραμματιστικές διεπαφές, δυσχεραίνοντας την ανάπτυξη εφαρμογών.   

Στην πράξη, όπως φαίνεται στην εικόνα, για να αναπτύξει κανείς μια εφαρμογή στη MongoDB πρέπει πρώτα να μάθει το API της, και το ίδιο για την HBase, Redis, κτλ., τα οποία είναι – κατά κανόνα – εντελώς διαφορετικά καθώς μπορεί να υποστηρίζουν διαφορετικά μοντέλα δεδομένων. Σαν αποτέλεσμα, ο κώδικας της ίδιας εφαρμογής διαφέρει τελείως από NoSQL σύστημα σε άλλο, γεγονός που δυσχεραίνει τη μετάβαση από το ένα σύστημα στο άλλο.

Στα πλαίσια του ερευνητικού έργου Track&Know προτείνεται μια νέα μέθοδος για την ενοποίηση διαφορετικών NoSQL συστημάτων κάτω από μια κοινή προγραμματιστική διεπαφή. Η μέθοδος αυτή ονομάζεται NoDA (NoSQL Data Access Operators) και έχει ομοιότητες με άλλες διεπαφές (ODBC, JDBC) που χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες για Σχεσιακά Συστήματα Αποθήκευσης Δεδομένων. 

«Πολύ απλή ιδέα, αλλά πάρα πολύ χρήσιμη» [Εξωτερικός κριτής]

Με απλά λόγια το NoDA είναι μια προγραμματιστική διεπαφή (βλ. μπλε επίπεδο δεξιά στην εικόνα) που αποτελείται από βασικούς τελεστές πρόσβασης σε δεδομένα (όπως filter, project, aggregate, sort) οι οποίοι υλοποιούνται για κάθε NoSQL σύστημα ξεχωριστά, προσφέροντας έτσι στον προγραμματιστή ένα εύκολο λεξιλόγιο για να αναπτύξει τις εφαρμογές του, με τα εξής πλεονεκτήματα:

  • Είναι απλό και εύκολο στην εκμάθηση, καθώς αποκρύπτει την ιδιοσυγκρασία καθενός NoSQL συστήματος.
  • Είναι ενιαίο και ομοιόμορφο, επιτρέποντας έτσι τη φορητότητα κώδικα από ένα  NoSQL σύστημα σε άλλο, ακριβώς όπως γίνεται στις Σχεσιακές Βάσεις Δεδομένων.
  • Παρέχει επιπρόσθετα διεπαφή σε μια γλώσσα που μοιάζει με την SQL, κάνοντάς το ακόμη πιο εύχρηστο για προγραμματιστές και αναλυτές δεδομένων.

Η εργασία αυτή εκπονείται από τον Υποψήφιο Διδάκτορα του Τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων Νικόλαου Κουτρουμάνη, υπό την επίβλεψη του Αναπληρωτή Καθηγητή Χρήστου Δουλκερίδη.

Περισσότερες πληροφορίες:

Διεθνής Βράβευση στο Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων για την Εκπαίδευση Μηχανικών

Ο Καθηγητής Δημήτριος Σάμψων, που υπηρετεί στο Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων από το 2001, έλαβε το ετήσιο βραβείο Golden Nikola Tesla Chain Award 2018 for International Outstanding Achievements in the field of Engineering Pedagogy από τον Διεθνή Οργανισμό International Society of Engineering Pedagogy (IGIP) κατά τη διάρκεια του 48ου ετήσιου συνεδρίου τους (26-28 Σεπτεμβρίου 2018). Το βραβείο δίνεται κάθε χρόνο σε αναγνώριση της συνεισφοράς στην εξέλιξη του πεδίου της Εκπαίδευσης Μηχανικών.  Ο Καθηγητής Σάμψων βραβεύτηκε για την συνεισφορά του στην αξιοποίηση των Ψηφιακών Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση Μηχανικών. Ο Διεθνής Οργανισμός  International Society of Engineering Pedagogy λειτουργεί 48 χρόνια και αριθμεί περισσότερα από 1500 μέλη (συμπεριλαμβανομένων ακαδημαϊκών ιδρυμάτων και επιχειρήσεων) από 60 χώρες σε όλο τον κόσμο.


Ο Καθηγητής Δημήτριος Σάμψων με:

  • τον Καθηγητή Hanno Hortsch, Technical University of Dresden, Germany – Πρόεδρο του IGIP;
  • τον Καθηγητή Michael E. Auer, Carinthia University of Applied Sciences, Austria, Γενικό Γραμματέα του IGIP, και
  • την Καθηγήτρια Staphanie Farrel, Professor and Chair, Experiential Engineering Education, Rowan University, USA – Πρόεδρο του American Society for Engineering Education

ΠΟΡΕΙΑ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ 2015-17: Έρευνα επαγγελματικής πορείας των αποφοίτων του Τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων

ΠΟΡΕΙΑ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ 2015-17: Έρευνα Επαγγελματικής Πορείας των Αποφοίτων του Τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων

Παρακαλούνται οι Απόφοιτοι του Τμήματος 2015-17, να συμμετάσχουν στην Έρευνα Επαγγελματικής Πορείας Αποφοίτων του Πανεπιστημίου Πειραιώς.

Η συμπλήρωση του ερωτηματολογίου, αποτελεί πολύτιμη συμβολή στη συγκέντρωση σημαντικών πληροφοριών σχετικών με την επαγγελματική ένταξη των αποφοίτων μας.

Η έρευνα διεξάγεται από το Γραφείο Διασύνδεσης του Πανεπιστημίου Πειραιώς.

Μπορείτε να συμπληρώσετε το ηλεκτρονικό ερωτηματολόγιο το οποίο βρίσκεται στην ηλεκτρονική διεύθυνση: https://www.surveymonkey.com/r/careerofficeunipi

Δελτίο Τύπου: Στην 3η θέση της παγκόσμιας κατάταξης το περιοδικό Educational Technology & Society (ET&S) που υποστηρίζεται από το Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΔΕΛΤΙΟ ΤΥΠΟΥ

19 Ιούλιου 2017

Το περιοδικό Educational Technology & Society (ET&S) που υποστηρίζεται από το Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων και στο οποίο ο καθηγητής Δ. Σάμψων είναι Editor-in-Chief από το 2003 κατέχει σήμερα την 3η θέση στην παγκόσμια κατάταξη των Scholar Google Top Publications in Educational Technology

https://goo.gl/0uCaz9

Δελτίο Τύπου: Η Ελλάδα 14η στο κόσμο στην διεθνή επιρροή έρευνας στη θεματική περιοχή e-Learning σύμφωνα με τον δείκτη Scimago Journal Rank

ΔΕΛΤΙΟ ΤΥΠΟΥ

19 Ιούλιου 2017

Η Ελλάδα 14η στο κόσμο στην διεθνή επιρροή έρευνας στη θεματική περιοχή eLearning σύμφωνα με τον δείκτη Scimago Journal Rank.

Η Ελλάδα βρίσκεται στην 14η θέση στο κόσμο (και 6η στην Ευρωπαϊκή Ένωση) στην διεθνή επιρροή έρευνας στη θεματική περιοχή eLearning σύμφωνα με τον δείκτη Scimago Journal Rank για την περίοδο 1996-2016. Ο δείκτης αυτός υπολογίζει το σύνολο των ετεροαναφορών, σταθμισμένων με την φήμη των περιοδικών που δημοσιεύονται, σε σχέση με το σύνολο των επιστημονικών δημοσιεύσεων που παράγονται από μια χώρα, με βάση δεδομένα από το Scopus.  Η Ελλάδα κατέχει την 27η θέση γενικά, την 23η στο επιστημονικό πεδίο Computer Science και την 28η στο επιστημονικό πεδίο Education.

http://www.scimagojr.com/countryrank.php?category=3399&area=3300