Goal-oriented communication for real-time inference over networks with two-way delay
İki yönlü gecikmeli ağlar üzerinden gerçek zamanlı çıkarım/tahmin için hedef-odaklı iletişim
- Tez No: 972925
- Danışmanlar: PROF. DR. ELİF UYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yapay zekâ alanındaki gelişmeler, endüstriyel robotik ve otonom araçlar gibi teknolojilerin hayata geçirilmesinde önemli bir rol oynamıştır. Ancak bu akıllı modeller, genellikle uzaktan toplanan verilere ihtiyaç duymakta olup, doğru verilerin zamanında iletilmesini sağlayabilecek bir ağ altyapısı gerektirir. Bu motivasyondan yola çıkarak, bu tezde akıllı bir modelin, bir hedef sinyalin gerçek zamanlı değerini uzaktaki bir kaynaktan iletilen veri örnekleriyle tahmin ettiği bir senaryo ele alınmaktadır. Bu sistemde çizelgeleyici (scheduler), i) iletilecek örneklerin yaşını, ii) iletim zamanlarını ve iii) her paketin uzunluğunu (yani her pakette kaç örnek bulunduğunu) belirler. Belirli bir paket uzunluğu için tahmin kalitesinin Bilgi Yaşı'na (Age of Information - AoI) olan bağımlılığı genel bir ilişkiyle modellenmiştir. Önceki çalışmalar ya i.i.d. (bağımsız ve özdeş dağılımlı) iletim gecikmeleri ve anlık geri besleme varsayımında bulunmuş, ya da yalnızca verinin yaşlandıkça çıkarım/tahmin performansının kötüleştiği sınırlı durumları ele almıştır. Buna karşılık, bizim formülasyonumuz performansın yaşa bağlılığı açısından monoton olmayan durumları da kapsamakta ve hem ileri hem de geri besleme bağlantılarında Markov gecikme süreçlerini dikkate almaktadır. Bu problem, sonsuz ufuklu ortalama maliyetli bir Yarı-Markov Karar Süreci (Semi-Markov Decision Process) olarak modellenmiştir. İlk olarak, sabit paket uzunluğu için (i) ve (ii)'yi belirleyen kapalı formda bir çözüm elde ediyor ve bu sabit uzunluk değerini ayrıca optimize ediyoruz. Daha sonra, değişken paket uzunluğu durumunda, dinamik programlama çözümünün hesaplama karmaşıklığını önemli ölçüde azaltan endeks tabanlı bir eşik politikası öneriyoruz. Simülasyon sonuçları, hedef odaklı zamanlayıcımızın, birim uzunluklu paketlerle yaş tabanlı zamanlamaya kıyasla çıkarım hatasını altı kata kadar azaltabildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The rise of artificial intelligence (AI) has played a key role in enabling technologies such as industrial robotics and self-driving vehicles. However, these intelligent models often rely on data collected remotely, requiring the network to deliver the relevant data in a timely fashion. Motivated by this, this thesis studies a setting where an intelligent model infers the real-time value of a target signal using data samples transmitted from a remote source. The scheduler decides on i) the age of the samples to be transmitted, ii) the transmission times, and iii) the length of each packet (i.e., the number of samples contained in each transmission). The dependence of inference quality on the Age of Information (AoI) for a given packet length is modeled by a general relationship. Previous work assumed i.i.d. transmission delays with immediate feedback or were restricted to the case where inference performance degrades as the input data ages. In contrast, our formulation captures non-monotonic age dependence and covers Markovian delay processes on both the forward and feedback links. We model this problem as an infinite-horizon average-cost Semi-Markov Decision Process. First, we derive a closed-form solution that decides on (i) and (ii) for a constant packet length whose value is separately optimized. Then, we propose an index-based threshold policy for the variable packet length case, significantly reducing the computational complexity of the dynamic programming solution. Simulation results demonstrate that our goal-oriented scheduler reduces inference error by up to a factor of six compared to age-based scheduling with unit-length packets.
Benzer Tezler
- A multilayer network analysis of agendas in different realms of architecture
Mimarlık gündeminin çok katmanlı ağ analizi yöntemi ile değerlendirilmesi
MELİS BALOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL DEMİR
- Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü
Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine
SAFFET ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Uluslararası fon piyasaları ve döviz kredileri mekanizması (analitik bir yaklaşım)
A Short history of the foreign exchange markets
ADNAN YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
BankacılıkMarmara ÜniversitesiUluslararası Bankacılık ve Finans Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN ULUDAĞ
- Gayrimenkul geliştirme süreçlerinde bütünleşik yatırım yönetimi
Integrated investment management in real estate develeopment processes
NURBANU TÜRGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiGayrimenkul Geliştirme Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ALKAY
- FDDI tabanlı bir ağ sistemi için etkin bir gerçek zamanlı iletişim yapısının tasarımı
Design of an efficient real time communication structure for an fddi based network system
FEZA BUZLUCA
Doktora
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE HARMANCI