Αναδρομική Εκτίμηση Παραμέτρων σε Γραμμικά και Μη Γραμμικά Μοντέλα Εφαρμογές στην πρόβλεψη ανάπτυξης καρκινικών όγκων και την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης

Αναδρομική Εκτίμηση Παραμέτρων σε Γραμμικά και Μη Γραμμικά Μοντέλα Εφαρμογές στην πρόβλεψη ανάπτυξης καρκινικών όγκων και την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης (EL)

Recursive Parameter Estimation on Linear and Nonlinear Models Applications on prediction of tumor growth and maritime surveillance (EN)

Πατμανίδης, Σπυρίδων (EL)

Νικήτα, Κωνσταντίνα (EL)

ntua (EL)

Κουτσούρης, Δημήτριος (EL)

Παπαβασιλόπουλος, Γεώργιος (EL)

Μαραγκός, Πέτρος (EL)

Ματσόπουλος, Γιώργος (EL)

Χαραλαμπίδης, Αλέξανδρος (EL)

Σταφυλοπάτης, Ανδρέας Γεώργιος (EL)

doctoralThesis

2019-04-04

2019-03-14

2019-04-04T08:13:59Z

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η εφαρμογή τεχνικών αναδρομικής εκτίμησης παραμέτρων σε γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα μέσω της αξιοποίησης της πληροφορίας που προσφέρουν οι διαθέσιμες παρατηρήσεις του συστήματος. Στην διατριβή αυτή μελετήθηκαν δύο εφαρμογές. Η πρώτη αφορά τη μοντελοποίηση της ανάπτυξης καρκινικών όγκων και τη δυνατότητα πρόβλεψης της μελλοντικής τους εξέλιξης με βάση τις διαθέσιμες μετρήσεις του όγκου τους. Η δεύτερη αφορά την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης, την ανίχνευση μη κανονικών συμπεριφορών στην κίνηση των πλοίων και τη δυνατότητα πρόβλεψης της μελλοντικής τους πορείας. Όσον αφορά τη μοντελοποίηση της ανάπτυξης καρκινικών όγκων, παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για την εκτίμηση των αγνώστων παραμέτρων του μη γραμμικού μοντέλου Gompertz, το οποίο είναι πολύ δημοφιλές στη βιβλιογραφία για την μακροσκοπική περιγραφή της ανάπτυξης καρκινικών όγκων. Το μοντέλο αυτό χαρακτηρίζεται από δυο παραμέτρους που αντιπροσωπεύουν τον ρυθμό αύξησης και την φέρουσα χωρητικότητα του καρκινικού όγκου. Σύμφωνα με στοιχεία που προκύπτουν από διάφορες μελέτες είναι πολύ πιθανό αυτές οι δύο παράμετροι να είναι εξατομικευμένες για κάθε ασθενή. Παρόλα αυτά, στη βιβλιογραφία, λόγω της δυσκολίας για ταυτόχρονη εκτίμηση και των δυο παραμέτρων, συνηθίζεται η φέρουσα χωρητικότητα να θεωρείται γνωστή και σταθερή ανάλογα με το είδος του οργανισμού (π.χ. άνθρωπος, ποντίκι, κλπ.) στο οποίο συναντάται ο καρκίνος. Η μεθοδολογία που παρουσιάζεται στην παρούσα διατριβή προτείνει την περιγραφή της ανάπτυξης του καρκινικού όγκου μέσω ενός στοχαστικού μοντέλου που βασίζεται στην εξίσωση Gompertz, τη θεώρηση τόσο του ρυθμού αύξησης όσο και της φέρουσας χωρητικότητας σαν μεταβλητές παραμέτρους και την εκτίμηση τους με τη χρήση τεχνικών που βαζίζονται την αρχή της Μέγιστης Πιθανοφάνειας. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων δείχνουν ότι οι τεχνικές που εφαρμόστηκαν είναι σε θέση να εκτιμήσουν με μεγάλη ακρίβεια τις άγνωστες παραμέτρους στα συνθετικά δεδομένα και να δώσουν στην πλειοψηφία των περιπτώσεων καλύτερες εκτιμήσεις της μελλοντικής εξέλιξης των όγκων σε σχέση με την συνήθη μεθοδολογία που προτείνεται στη βιβλιογραφία όσον αφορά τα πειραματικά δεδομένα. Για την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης και την ανίχνευση των μη κανονικών συμπεριφορών στην κίνηση των πλοίων, αρχικά ορίστηκε ένα πλήθος από συμπεριφορές οι οποίες θεωρήθηκαν μη κανονικές. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε μια εφαρμογή λογισμικού, η οποία χρησιμοποιεί δεδομένα από το Σύστημα Αυτόματης Αναγνώρισης με το οποίο είναι εξοπλισμένα τα πλοία και ανιχνεύει τις μη κανονικές συμπεριφορές. Επιπλέον, έγινε χρήση Γραμμικών Αυτοπαλίνδομων μοντέλων για την εκτίμηση της μελλοντικής τροχιάς των πλοίων με βάση την παρελθοντική τους πορεία και τις γεωγραφικές θέσεις στις οποίες βρέθηκαν. Οι προβλέψεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν επίσης για την ανίχνευση μη κανονικών συμπεριφορών από το λογισμικό που αναπτύχθηκε. Το λογισμικό αυτό εφαρμόστηκε επιτυχώς στην πράξη, σε δεδομένα που συλλέχθηκαν από πλοία στον Σαρωνικό Κόλπο. (EL)

Maritime Surveillance (EL)

Αναδρομική Εκτίμηση Παραμέτρων (EL)

Linear Nonlinear Systems (EL)

Μέγιστη Πιθανοφάνεια (EL)

Παρακολούθηση Θαλάσσιας Κίνησης (EL)

Γραμμικά Μη Γραμμικά Συστήματα (EL)

Maximum Likelihood (EL)

Tumor growth modeling and prediction (EL)

Μοντελοποίηση Πρόβλεψη Ανάπτυξης Καρκινικών Όγκων (EL)

Recursive Parameter Estimation (EN)

Ελληνική γλώσσα

Τομέας Σημάτων Ελέγχου και Ρομποτικής - Εργαστήριο Συστημάτων Αυτόματου Ελέγχου (EL)

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (EL)

Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Ψηφιακό Αποθετήριο της Κεντρικής Βιβλιοθήκης του ΕΜΠ | Dspace@NTUA

Κεντρική Βιβλιοθήκη Ε.Μ.Π.

Ιδρυματικό Αποθετήριο

Διδακτορικές Διατριβές