פרויקטי גמר - התמחות בתקשורת - הנדסת מערכות תקשורת תשפ"ד
הרקע לפרויקט:
אנו מפתחים טכנולוגיה ייחודית העושה שימוש באורך גל יחיד ומספר גלאים, לטובת חילוץ מדויק של פרמטרים אופטיים מרקמה. מדובר בשיטה חדשה לגילוי תכונות אופטיות מרקמות גליליות בהתבסס על פיזור העוצמה הזוויתי שלהן, מה שמכונה Full scattering profile (FSP), וזאת במטרה לשפר את הדיוק והרגישות של מדידת פרמטרים ביולוגיים, כגון דופק, רוויון חמצן (סטורציה), קצב נשימה, שונות קצב הלב, לחץ דם, וכדומה.
מטרת הפרויקט:
הפרויקט המוצע יעסוק בהחלפת פרוטוקול התקשורת של החיישן האופטי: החיישן בצורתו הנוכחית מתחבר בכבל USB למחשב לצורך איסוף הנתונים, ובהמשך יוחלף לתקשורת בלוטות'. מטרת הפרויקט היא מימוש החלפת פרוטוקול התקשורת הנ"ל ואפיונו, על מנת לאפשר אבחון מצבים פיזיולוגיים שונים מהרקמה בצורה נוחה ופרקטית.
תכולת הפרויקט:
בפרויקט זה ילמד הסטודנט את פרוטוקול התקשורת הקיים בצורתו הסריאלית ויממש את המעבר לתקשורת בלוטות'. בנוסף יוודא את פעילותו וישווה בין שתי צורות התקשורת השונות באמצעות ניתוח ועיבוד הנתונים מהמכשיר.
קורסי קדם:
רשתות מחשבים ואינטרנט (83455).
דרישות נוספות:
לפרויקט זה אנו מחפשים סטודנט רציני עם ראש גדול, מכל תחומי הנדסה.
מקורות:
- Experimental system for measuring the full scattering profile of circular phantoms - PubMed (nih.gov)
- Experimental results of full scattering profile from finger tissue-like phantom (optica.org)
הרקע לפרויקט:
כיום, קיימות בדיקות לגילוי הדבקה בוירוס משני סוגים: בדיקות מבוססות הגבר DNA שהן מאד מדוייקות ומאד איטיות, ומאידך בדיקות מהירות אך פחות רגישות, כך שהן נותנות מענה רק בשלבי הדבקה מתקדמים. כפי שראינו בהתפשטות הקורונה, זה לא מספיק לבלימת מגפות ולכן הפרויקט יעסוק בסוג חדש של בדיקות שמפותח במעבדה, ובו מפותחות בדיקות מהירות ורגישות המבוססות על הגבר של ננו-חלקיקים. הפרויקט מתאים למעוניינים להמשיך למחקר ומהווה המשך לפרויקט משנים קודמות.
מטרת הפרויקט:
מידול מתימטי של בדיקה וירלית המתבססת על הגבר של ננו-חלקיקים, ואפיון זמני הבדיקה ורגישותה.
תכולת הפרויקט:
בפרויקט יעשה שימוש במדידות שנעשו לאחרונה על ננו-חלקיקים המסוגלים לשחרר חומר מגיב בתגובה לנוכחות של מולקולות ספציפיות. המדידות יתורגמו למודל מתימטי בו יעשה שימוש הן לניתוח והן לסימולציה של מערכת ננו-חלקיקים שמסוגלת לזהות וירוסים.
קורסי קדם:
נושאים מתקדמים בתקשורת (במקביל לפרויקט)
מקורות:
Bergel, Itsik. "Detection and amplification of molecular signals using cooperating nano-devices." In ICASSP 2019-2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), pp. 1259-1263. IEEE, 2019.
הרקע לפרויקט:
כיום, קיימות בדיקות לגילוי הדבקה בוירוס משני סוגים: בדיקות מבוססות הגבר DNA שהן מאד מדוייקות ומאד איטיות, ומאידך בדיקות מהירות אך פחות רגישות, כך שהן נותנות מענה רק בשלבי הדבקה מתקדמים. כפי שראינו בהתפשטות הקורונה, זה לא מספיק לבלימת מגפות ולכן הפרויקט יעסוק בסוג חדש של בדיקות מהירות ורגישות שמפותח במעבדה, המבוססות על הגבר של ננו-חלקיקים. הפרויקט מתאים למעוניינים להמשיך למחקר ומהווה המשך לפרויקט משנים קודמות.
מטרת הפרויקט:
מידול מתימטי של בדיקה וירלית המתבססת על הגבר של ננו-חלקיקים, ואפיון זמני הבדיקה ורגישותה.
תכולת הפרויקט:
בפרויקט יעשה שימוש במדידות שנעשו לאחרונה על ננו-חלקיקים המסוגלים לשחרר חומר מגיב בתגובה לנוכחות של מולקולות ספציפיות. המדידות יתורגמו למודל מתימטי בו יעשה שימוש הן לניתוח והן לסימולציה של מערכת ננו-חלקיקים שמסוגלת לזהות וירוסים.
קורסי קדם:
נושאים מתקדמים בתקשורת (במקביל לפרויקט)
מקורות:
Bergel, Itsik. "Detection and amplification of molecular signals using cooperating nano-devices." In ICASSP 2019-2019 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), pp. 1259-1263. IEEE, 2019.
הרקע לפרויקט:
בכפר גלובלי כמו כדור הארץ של 2023, יותר ויותר מכשירים מתחברים לרשת תקשורת. ככאלה, קריטי לדעת את המיקום שלהם ולו רק למטרות ניתוב תקשורת, בקרה סביבתית, והתאמת תכנים למשתמש. חשוב שתהליך האיכון ייעשה בצורה כמה שיותר יעילה כדי לאפשר הקטנה של המכשיר וחיסכון במשאבים. אמנם, לחלק מהמכשירים יכולת איכון עצמאית (GPS), אך רכיבים פשוטים יותר יצטרכו ללמוד את המיקום שלהם מתוך הרשת עצמה.
מטרת הפרויקט:
בפרויקט זה נדרש ללמוד את תחום איכון הרשתות וליישם איכון של רשת תקשורת בצורה אופטימלית על ידי סימולציה ממוחשבת.
תכולת הפרויקט:
על הסטודנטים ללמוד על השיטות השונות לביצוע איכון רשתות, לבחור שיטה אחת, לתכנן ולממש סימולצית מטלב המדמה את פעולת האיכון ברשת.
ביצועי הסימולציה יושוו לחסמים קיימים וחסמים שיפותחו תוך כדי הפרויקט.
קורסי קדם:
נושאים מתקדמים בתקשורת (במקביל לפרויקט)
מומלץ SSP1
מקורות:
Bal, Mert, et al. "Localization in cooperative wireless sensor networks: A review." 2009 13th International Conference on Computer Supported Cooperative Work in Design. IEEE, 2009.
הרקע לפרויקט:
ממסר הוא רכיב תקשורת הקולט אות מגביר ומשדר אותו. ממסרים משמשים להגדלת טווח התקשורת והעלאת קצב המידע. טכנולוגיות חדשות מאפשרות ייצור והפעלה פשוטה של ממסרים רבים באותה רשת. ממסרים כאלו לא דורשים תשתית, ואפילו יכולים לאסוף אנרגיה מסביבתם. הכנסת עשרות ומאות ממסרים לרשת (לדוגמה בבניין אחד) יאפשרו הגדלה משמעותית בקצבי התקשורת. האתגר העיקרי ברשת כזו הוא בחירת פרמטרים נכונה לכל ממסר שתאפשר פעולה אופטימאלית של הרשת.
במחקר חדשני, אנו משתמשים באופי הלא לינארי של מגברים כדי ליצור הקבלה בין רשת תקשורת עם ממסרים לרשת נוירונים. בעזרת הקבלה זו, אנו מאפשרים שימוש בכלים הרבים הזמינים ללמידת מכונה על מנת לבצע אופטימיזציה של הרשת. יתירה מזו, אנו מצליחים גם לאמץ את היכולת של רשתות נוירונים לבצע חישובים, ולבצע חישובים תוך כדי מעבר האות ברשת הממסרים.
מטרת הפרויקט:
בפרויקט זה נממש סימולציה של רשת תקשורת סלוללרית עם משדר (תחנת בסיס) מספר מקלטים והרבה ממסרים. נשתמש בכלים של למידת מכונה על מנת לשפר את התקשורת ברשת וגם להשיג מטרה חשובה נוספת: נדרוש שהרשת תפריד את האות המשודר, כך שכל מקלט יקבל רק את האות הרצוי שלו, ולא יושפע מהאותות המשודרים לשאר המקלטים.
בפרויקט זה נרחיב את חזית הידע בכך שנתמקד בתקשורת בפס בסיס, ולכן כל הלמידה תתבצע במספרים מרוכבים.
הפרויקט בעל אופי מחקרי, ומתאים לסטודנטים מצטיינים המעוניינים להשתלב במחקר.
תכולת הפרויקט:
לימוד של רשתות תקשורת וכלי למידת מכונה, מימוש הרשת בפייתון, מימוש של אלגוריתם למידה שיאפשר אופטימיזציה של הרשת. ביצוע האופטימיזציה וניתוח התוצאות.
קורסי קדם:
למידת מכונה (במקביל לפרויקט)
מקורות:
https://arxiv.org/pdf/2306.14253.pdf
הרקע לפרויקט:
ממסר הוא רכיב תקשורת הקולט אות מגביר ומשדר אותו. ממסרים משמשים להגדלת טווח התקשורת והעלאת קצב המידע. טכנולוגיות חדשות מאפשרות ייצור והפעלה פשוטה של ממסרים רבים באותה רשת. ממסרים כאלו לא דורשים תשתית, ואפילו יכולים לאסוף אנרגיה מסביבתם. הכנסת עשרות ומאות ממסרים לרשת (לדוגמה בבניין אחד) יאפשרו הגדלה משמעותית בקצבי התקשורת. האתגר העיקרי ברשת כזו הוא בחירת פרמטרים נכונה לכל ממסר שתאפשר פעולה אופטימאלית של הרשת.
במחקר חדשני, אנו משתמשים באופי הלא לינארי של מגברים כדי ליצור הקבלה בין רשת תקשורת עם ממסרים לרשת נוירונים. בעזרת הקבלה זו, אנו מאפשרים שימוש בכלים הרבים הזמינים ללמידת מכונה על מנת לבצע אופטימיזציה של הרשת. יתירה מזו, אנו מצליחים גם לאמץ את היכולת של רשתות נוירונים לבצע חישובים, ולבצע חישובים תוך כדי מעבר האות ברשת הממסרים.
מטרת הפרויקט:
בפרויקט זה נממש סימולציה של רשת תקשורת סלוללרית עם משדר (תחנת בסיס) מספר מקלטים והרבה ממסרים. נשתמש בכלים של למידת מכונה על מנת לשפר את התקשורת ברשת וגם להשיג מטרה חשובה נוספת: נדרוש שהרשת תפריד את האות המשודר, כך שכל מקלט יקבל רק את האות הרצוי שלו, ולא יושפע מהאותות המשודרים לשאר המקלטים.
בפרויקט זה נרחיב את חזית הידע בכך שנבחן ממסרים מרובי אנטנות ואף נשלב רשת נוירונים בתוך כל ממסר.
הפרויקט בעל אופי מחקרי, ומתאים לסטודנטים מצטיינים המעוניינים להשתלב במחקר.
תכולת הפרויקט:
לימוד של רשתות תקשורת וכלי למידת מכונה, מימוש הרשת בפייתון, מימוש של אלגוריתם למידה שיאפשר אופטימיזציה של הרשת. ביצוע האופטימיזציה וניתוח התוצאות.
קורסי קדם:
למידת מכונה
מקורות:
https://arxiv.org/pdf/2306.14253.pdf
הרקע לפרויקט:
Photonic integrated circuits represent key enabling technology for the continued growth of data communication, wireless networks, autonomous driving, sensors, and quantum technologies. Silicon nitride is a material platforms that supports the realization of photonic circuits with low losses and high quality. It serves for the filtering and processing of information channels, and also in quantum-optics, laser range finders, and the generation of advanced light sources. The project includes the simulation, design, fabrication (at an external foundry), and characterization of a custom photonic circuit.
מטרת הפרויקט:
The expected outcome is a working photonic integrated circuit that is designed, simulated, characterized and discussed by the project students.
תכולת הפרויקט:
Study of optical waveguides; analysis of optical waveguides and integrated devices; numerical analysis of modes propagation and devices transfer functions; design of circuits using commercial software platforms, which also electrical circuits; preparation of production files; testing of fabricated devices; critical analysis and consideration of measurement results.
קורסי קדם:
מבוא לאופטיקה. תקשורת אופטית (במקביל). תמסורת גלים (במקביל). מערכות ליניאריות.
מקורות:
סיכומי המרצה (פרופ' צדוק) בקורס "פוטוניקה בסיליקון".
