1-2- طرح موضوع………………………………………………………………………………………… 4

1-3- مفروضات، محدودیت­ها……………………………………………………………………………… 6

1-4- اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………. 8

1-5- جنبه­ جدید بودن و نوآوری………………………………………………………………… 9

1-6- نتایج حاصل از تحقیق…………………………………………………………………………. 9

1-7- ساختار پایان نامه …………………………………………………………………………………. 10

2- بر کارهای گذشته……………………………………………………………………….. 11

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………… 12

2-2- توالی فرود هواپیما……………………………………………………………………………. 12

2-3- تخصیص ورودی مسافری…………………………………………………………………… 15

2-4- پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………… 17

2-5- مدل برنامه ­ریزی خطی برنامه…………………………………………………………….. 21

3- روش پیشنهادی……………………………………………………………………………….. 25

3-1- راه­کار پیشنهادی……………………………………………………………………………… 26

3-2- الگوریتم تکاملی………………………………………………………………………………. 26

3-2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………….. 26

3-2-2- علت استفاده از الگوریتم‌های تکاملی……………………………………………… 29

3-2-3- انواع الگوریتم‌های تکاملی………………………………………………………….. 29

3-3- الگوریتم رقابت استعماری……………………………………………………………….. 32

3-3-1- شکل­دهی امپراطوری اولیه………………………………………………………….. 34

3-3-2- مدل‌سازی سیاست جذب……………………………………………………………. 38

3-3-3- جابجایی موقعیت مستعمره و امپرالیسست…………………………………… 41

3-3-4- قدرت کل یک امپراطوری………………………………………………………….. 42

3-3-5- رقابت استعماری………………………………………………………………………… 43

3-3-6- سقوط امپراطوری­های ضعیف………………………………………………………. 46

3-3-7- همگرایی……………………………………………………………………………….. 46

3-4- الگوریتم رقابت استعماری اصلاحی……………………………………………….. 48

3-5- الگوریتم‌های ترکیبی بکار رفته…………………………………………………… 51

4- ارزیابی سیستم…………………………………………………………………………….. 53

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 54

4-2- مدل‌سازی روش پیشنهادی……………………………………………………….. 55

4-3- ارزیابی راه­کار پیشنهادی……………………………………………………………. 56

4-4- مسائل مورد مقایسه…………………………………………………………………. 59

4-4-1- مقایسه نتایج پروازهای ورودی و خروجی به تعداد 15…………………. 59

4-4-2- مقایسه نتایج پروازهای ورودی و خروجی به تعداد 20……………….. 61

4-4-3- مقایسه نتایج پروازهای ورودی و خروجی به تعداد 25………………. 62

5- نتیجه ­گیری و ارائه پیشنهاد‌ها……………………………………………………. 64

5-1- جنبه نوآوری…………………………………………………………………………… 65

5-2- نتیجه مقایسه نتایج…………………………………………………………….. 65

5-3- پیشنهاد‌ها……………………………………………………………………………. 66

6- مراجع ………………………………………………………………………………….67

چکیده:

مدیریت ترافیک هوایی یکی از مشاغل حساس و پراسترس است که همه‌روزه با مشکلات و موانع مختلفی روبه­رو می­ شود و مسأله توالی هواپیما (Aircraft Sequencing Problem) یکی از مهم­ترین مسائلی است که این روزها در حوزه کاری مراقبت پرواز (Air Traffic Control) به آن پرداخته می­ شود.

مسأله توالی هواپیما یک مسأله NP-سخت است، الگوریتم­های دقیق كارایی خود را بر روی این مسأله در ابعاد بالا از دست می­ دهند و نمی­توانند به جواب بهینه در یک‌زمان قابل‌قبول دست یابند؛ درنتیجه امروزه برای حل این­گونه مسائل از الگوریتم­های ابتكاری و فرا ابتكاری استفاده می­ شود.

در این پایان‌نامه سعی شده با تلفیق الگوریتم ERT(Earliest Ready Time) جهت انتخاب بهترین هواپیمای آماده عملیات با الگوریتم استعماری اصلاحی که از روش نزدیک­ترین همسایه تصادفی برای تابع جذب در کنار روش بهبود­دهنده سه­نقطه­ای برای تابع انقلاب استفاده کرده، روش جدیدی در حل مسأله توالی هواپیما ارائه شود. نتایج حاصل از پیاده‌سازی این الگوریتم نشان می­دهد که در مقایسه با سایر الگوریتم­ها از کارایی بالایی برخوردار است.

فصل اول: مقدمه طرح پیشنهادی

1-1- مقدمه

یکی از موضوعات موردتوجه در صنعت هوانوردی، مبحث برنامه ­ریزی فرود هواپیماهای ورودی به فرودگاه است. با ورود هواپیماهای مختلف به محدوده­ راداری فرودگاه، مراقبین پرواز در برج مراقبت باید ترتیب فرود هواپیماهایی که در آن لحظه در آسمان فرودگاه در حال پرواز هستند را

 مشخص نمایند. برای اختصاص چنین ترتیب فرودی محدودیت­های مختلفی موردتوجه قرار­می­گیرد که از آن جمله می‌توان به محدودیت جداسازی دو هواپیما اشاره نمود. این محدودیت از دیدگاه مباحث آئرودینامیک اهمیت زیادی دارد و در صورت عدم رعایت آن امکان بروز حادثه برای هواپیماهای متوالی وجود دارد.

مهم­ترین نتیجه­ موردنظر برنامه ­ریزی فرود هواپیماها، کمینه کردن تأخیرها است که از ایجاد هزینه­ سوخت اضافه برای هواپیماها و همین‌طور ایجاد نارضایتی مسافران جلوگیری می‌کند. ازآنجایی‌که هزینه­ های مربوط به سوخت ناوگان پروازی درصد قابل‌توجهی از هزینه­ های شرکت‌های هواپیمایی را شامل می­ شود، برنامه ­ریزی فرود هواپیماها موردتوجه شرکت‌های هواپیمایی و همچنین شرکت‌های فرودگاهی قرارگرفته است. همین امر باعث شده است که اغلب فرودگاه­هایی که عملکرد بهتری در خصوص مدیریت ترافیک پروازی دارند، توجه شرکت‌های هواپیمایی بیشتری را به خود جلب کنند. از سوی دیگر، در صورت دستیابی به عملکردی مناسب در مدیریت ترافیک پروازها، شرکت‌های فرودگاهی این امکان را خواهند داشت که در بازه زمانی ثابت، پذیرای تعداد بیشتری از هواپیما باشند.

شرکت‌های فرودگاهی بخشی از درآمد خود را از هزینه­ اجاره­ی جایگاه پارک[1] به دست می­آورند. هزینه­ جایگاه­های پارک، بسته به امکانات آن، متغیر است. امکاناتی نظیر برق زمینی[2] و یا ورودی­ های مسافری[3] در قیمت جایگاه پارک تأثیرگذار هستند. در تمامی فرودگاه­های جهان دو نوع جایگاه پارک موجود است. جایگاه پارک با ورودی مسافر و جایگاه پارک دور از سالن[4]. جایگاه پارک با ورودی مسافر یا بانام دیگر جایگاه پارک با خرطومی اتصال، جایگاه‌های پارکی هستند که مسافرین یک هواپیما بدون نیاز به ورود به محوطه فرودگاه به‌طور مستقیم با بهره گرفتن از یک راهرو (خرطومی اتصال) به هواپیما وارد و یا از آن خارج می­شوند.

نیاز به ورود به محوطه فرودگاه به‌طور مستقیم با بهره گرفتن از یک راهرو (خرطومی اتصال) به هواپیما وارد و یا از آن خارج می­شوند؛ اما هواپیماهای واقع در جایگاه پارک دو از سالن، برای مسافر گیری و یا پیاده کردن مسافران خود نیاز به سرویس اتوبوس[5] دارند. از بین این دو نوع جایگاه، جایگاه پارک با ورودی مسافر دارای قیمت بالاتری است. قیمت این جایگاه­ها بدین‌صورت محاسبه می­ شود که به ازای هر مسافری که از یک هواپیما از ورودی مسافری استفاده می‌کند مبلغی ثابت از خط هواپیمایی مربوطه دریافت می­ شود که قیمت سرویس اتوبوس در مقابل آن ناچیز است. علی­رغم قیمت بالاتر جایگاه پارک با ورودی مسافر، شرکت‌های هواپیمایی برای کسب رضایت بیشتر مسافران خود ترجیح می­ دهند تا هواپیماهایشان به جایگاه پارک با ورودی مسافر تخصیص پیدا کند. جایگاه پارک با ورودی مسافر دارای یک مزیت ایمنی نیز هست، با استفاده مسافرین از ورودی مسافر دیگر خطرات ناشی از حضور مسافران در محوطه فرودگاه وجود ندارد و از ایجاد اتفاقات مختلف جلوگیری می­ شود.

با توجه به اینکه در هنگام عقد قرارداد خطوط هواپیمایی با فرودگاه­ها، خطوط هواپیمایی نمی­توانند در مورد نوع جایگاه پارک خود شرایطی را اعلام کنند و نوع جایگاه پارک یک هواپیما بر عهده‌ی کنترلر فرودگاه در لحظه­ی فرود هواپیما است؛ بنابراین در صورت برنامه ­ریزی صحیح می‌توان هواپیماهای بیشتری را به جایگاه­های پارک با ورودی مسافری اختصاص داد و از این طریق به افزایش درآمد فرودگاه کمک کرد.

با توجه به مطالب بیان‌شده، مدیریت فرودگاه­ها برای جذب شرکت‌های هواپیمایی و همین‌طور بالا بردن درآمد خود باید بتوانند توازنی بین دو موضوع کنترل ترافیک هواپیماهای ورودی (توالی فرود هواپیماها) و تخصیص هواپیماها به ورودی­ های مسافری ایجاد کنند تا بتوانند علاوه برافزایش درآمد خود، مشتریان خود (شرکت‌های هواپیمایی) را راضی نگه‌دارند؛ اما تنها مشکل در این زمینه وابستگی بسیار زیاد این دو مسأله به یکدیگر است. بدین معنا که هواپیماها به‌محض فرود در فرودگاه باید جایگاه پارکی به آن‌ ها تخصیص یابد و آن جایگاه پارک باید در لحظه­ی فرود هواپیما مذکور خالی و آماده به خدمت­دهی باشد.

این موضوع باعث می­ شود که زمان فرود هواپیماها تأثیر مستقیمی در جایگاه پارک تخصیصی به یک هواپیما داشته باشد. یا به‌عبارت‌دیگر، ممکن است در بعضی از مواقع فرود یک هواپیما با تأخیری چنددقیقه‌ای باعث خالی شدن یک جایگاه پارک دارای ورودی مسافر بشود و با تخصیص این هواپیما به همان جایگاه باعث بالا رفتن درآمد فرودگاه شد؛ اما همیشه فرودگاه­ها باید در نظر داشته باشند که میزان این تأخیر تأثیری مستقیم در رضایت شرکت‌های هواپیمایی دارد. در این فصل بر ادبیات این دو موضوع داریم.

1-2- طرح موضوع

در ایالات‌متحده برآورد شده است که هزینه تأخیر در پروازهای داخلی حدود 3.5 بیلیون دلار در سال می­باشد که با افزایش رقابت تجاری بین ایرلاین­های مختلف این هزینه­ها بار مالی زیادی در پی خواهد داشت؛ درنتیجه برنامه ­ریزی و توالی پروازها به یکی از مهم­ترین مسائل کاری در حوزه کاری مراقبت پرواز شده است. برای مواجهه با این معضل و در شرایطی که فرودگاه دارای چندین باند پروازی است، از الگوریتم‌های مختلفی استفاده می­ شود. برنامه ­ریزی پروازهای ورودی برای چند باند پروازی تابعی از تخصیص پروازهای ورودی به باند­های پروازی مختلف در یک فرودگاه می­باشد به‌طوری‌که توالی ورودی پرواز­ها و زمان فرود آن‌ ها با حفظ جدایی استاندارد بین پروازها و ظرفیت موجود در فرودگاه باعث کاهش تأخیرات پروازی گردد.

برای حل مسأله ASP در فرودگاه­های دارای چند باند پروازی از راه­حل ساده­ای به نام اولین ورودی- اولین سرویس­دهی[6] (FCFS) استفاده می­ شود که بر اساس زمان فرود برنامه‌ریزی‌شده[7] (PLTs) در آن فرودگاه می­باشد. در شکل 1-1 مثال ساده­ای از حل مسأله به روش FCFS نشان داده‌شده است.

اما در تعیین ترتیب ورود پروازها انتخاب باند مناسب فرود برای کاهش تأخیر پروازی، فاصله زمانی فرود (LTI) را در نظر می­گیرند که حداقل زمان جدایی قابل‌قبول برای دو پرواز ورودی پشت سر­ هم به یک باند پروازی را نشان می­دهد. اساساً LTI یک کمیت تغییرپذیر می‌باشد زیرا:

1- برای حفظ ایمنی پروازها لازم است که دو پرواز هم‌ارتفاع دارای حداقل جدایی افقی بر اساس نوع هواپیما و موقعیت واقعی آن‌ ها باشند.

2- سرعت هر هواپیما هنگام فرود متفاوت می­باشد.

3- تسهیلات و تجهیزات هر باند پروازی، برای تعیین زمان LTI تأثیرگذار است.

جدول 1-1 نمونه­­ای از حداقل زمان LTI مربوط به انواع مختلف هواپیما­های مسافربری را نشان می‌دهد. همان­طور که مشاهده می­کنید این جدول غیر­متقارن می­باشد به‌طوری‌که زمان LTI هواپیمای B727 پشت سر هواپیما B747 200 ثانیه است درصورتی‌که فقط 70 ثانیه در شرایطی که ترتیب دو هواپیما جابجا شود زمان لازم است. اگرچه راه­کار FCFS عدالت را بر اساس PLT رعایت می‌کند ولی با توجه به نامتقارن بودن زمان LTI، با جابجایی موقعیت هواپیما در صف ورود هر باند پروازی و یا جابجایی آن‌ ها در بین صفوف باند­های پروازی مختلف می‌توان تأخیرات پروازی را کاهش داد و ظرفیت پروازی فرودگاه­ را افزایش داد.

[1] park

[2] APU- Auxiliary Power Unit

[3] Jetway

ارزیابی عملکرد سیستم آموزش الکترونیکی با محتوای غنی شده مبتنی بر وب معنایی حاکی از افزایش اثر بخشی آموزش بر روی یادگیرندگان داشته است، که این مهم با محتوای معمول در سیستم های مدیریت یادگیری بر روی تعدادی از یادگیرندگان نمونه امتحان، و نتیجه میزان یادگیری بررسی شده است، به طوری که با بهره گیری از این سیستم می توان حداقل به افزایش توانمندی یادگیرندگان به میزان 20% و علاقه مندی استفاده از سیستم به میزان 40% برای آنان دست یافت.

فصل اول: مقدمه

1-1- تاریخچه آموزش الکترونیکی

تفکر استفاده از رایانه ها و شبکه های رایانه ای برای کارهای مدرسه ای و عملی به قرن بیستم و اوائل دهه 1960 برمی گردد. از اوایل دهه 70 با به ثمر نشستن طرح آرپانت ،تبادل اطلاعات و داده های علمی نیز بین مراکز مدرسه های آمریکا شروع شده است. البته آموزش الکترونیکی به شکل امروزی و در این گستره کاربرد در اوایل دهه 1990با ظهور شبکه جهانی اینترنت شکل گرفت و با توجه به قابلیت های بسیار زیاد وب ، آموزش الکترونیکی به سرعت رشد کرد و امروزه جایگاه خود را در ساختار آموزشی بسیاری از کشورها تثبیت کرده است. ایده آموزش الكترونیكی، به طرح دانشگاه باز که از سوی كشور انگلیس مطرح شد، ارتباط پیدا می کند. طبق این طرح، علاقه مندان با بهره گرفتن از برنامه‌های تلویزیونی، آموزش‌های علمی لازم را پشت سر می گذاشتند و مدرك دریافت می‌كردند. همچنین با ابداع مفهوم ”كلینیک آزاد“ در ایالات متحده آمریكا (در دهه 1960) ، گام مهم و بزرگی در این زمینه برداشته شد. در دهه هفتاد به خاطر افزایش دسترسی گسترده و عمومی به كامپیوتر در آمریكا، تدریس غیرحضوری رایج شد و برای نخستین بار، ارائه واحدهای درسی به شیوه آنلاین در اوایل دهه 1980 به وسیله یكی از بنیانگذاران دانشگاه مجازی در ایالات متحده آمریكا ابداع شد .در سال 1988 نیز برای اولین بار یک برنامه نرم‌افزاری ، با نام “استاد دیجیتالی”كه یكی از استفاده های اولیه از كامپیوتر را در امور آموزشی پیشنهاد می‌كرد، در آمریكا استفاده شد.از آن زمان تا به امروز، آموزش الكترونیكی تغییرات و پیشرفت های بسیاری داشته است؛ مثلا در سال 1995 مراكز علمی ـ آموزشی آمریكا با ایجاد تغییراتی در سیستم خود و بهینه سازی آن، توانستند روش آموزش الكترونیكی را در همه جهان گسترش و اشاعه دهند[Kah85].

2-1- تعاریف و مفاهیم کلی

آموزش الکترونیکی مجموعه ای از یک سیستم آموزشی، فرایند یادگیری انسان و طرح آموزشی(تکنولوژی آموزشی) است که بر پایه فناوری بنا نهاده شده است .

آموزش الکترونیکی پدیده ایست که به همه کسانی که بخواهند اجازه می دهد در هر زمانی که اراده کنند آنچه را که به آن علاقه دارند فرابگیرند، بدین روش می توان یادگیری مطالب سخت را آسان و مفرح نمود.

از آنجائیکه در هر نظام و سازمانی بر اساس برنامه استراتژیک تعریف شده آموزش موثر می تواند نتایج با ارزش و دستاوردهای جدید به همراه آورد لذا رسیدن به یک شیوه آموزشی که اطمینان و اعتماد به آن وجود داشته باشد بسیار حائز اهمی است. برای رسیدن به یک آموزش موفق قطعاً باید عواملی که باعث شکست در آموزش است حذف شده و عوامل موثر در افزایش کارایی شیوه آموزش تقویت شود.

مطمئناً یک آموزش الکترونیکی خوب می تواند هم قابل اطمینان و هم موثر در رسیدن به اهداف تعریف شده در آموزش باشد که در آن صورت کوتاه شدن زمان آموزش، تطابق با نیازهای فراگیر، مشارکت متقابل فراگیران در دوره آموزش،ایجاد نگرش مثبت در یادگیرنده، ایجاد یکنواختی کیفیت، به روز رسانی سریع، دسترسی دائم، عدالت در آموزش، قابلیت بهبود، پایین آوردن هزینه آموزش و میزان عمق بخشی در آموزش با توجه به نیاز یادگیرنده می تواند از مهمترین خصوصیت آن باشد.

در آموزش الکترونیکی ما می توانیم هزینه طراحی، توسعه، توزیع، اثر بخشی، تهدیدات و نیازها را به دقت مورد ارزیابی قرار دهیم که از پارامترهای مثبت در این نوع آموزش است.در این نوع آموزش می توان کلیه مهارتهای ذهنی، نرم، روانی و حرکتی را آموزش داد و دانش فرد را در این حوزه ها ارتقاء داد. دستیابی به یک آموزش الکترونیکی خوب و اثربخش متشکل از رهیافت هوشمندی است که عواملی چون؛ هدف تغییرات رفتاری فراگیران، سرمایه گذاری کافی، مشارکت سیاستگذاران آموزشی و ایجاد کنندگان آموزش الکترونیکی، مشارکت با متخصصین رشته آموزشی مورد نظر و مشارکت با فراگیران را در نظر داشته باشد.

برای آموزش الکترونیکی تعاریف مختلفی ارائه شده است که نمونه هایی از آن در ذیل آمده است: [Kah85].

آموزش الکترونیکی چیست؟ “یک نوع استفاده ساخت مند و هدف مند از سیستم های الکترونیکی و یا کامپیوتری برای پشتیبانی از فرایند یادگیری”، “آموزش الکترونیکی یک مجموعه وسیع از کاربردها و فرایندها را پوشش می دهد مانند یادگیری مبتنی بر وب، یادگیری مبتنی بر کامپیوتر، کلاس های مجازی و همکاری دیجیتالی. آموزش الکترونیکی شامل تحویل محتوا از طریق اینترنت، اینترانت، نوارهای صوتی و ویدئویی، ارسال ماهواره ای، تلویزیون تعاملی و سی دی رام می باشد”(انجمن آموزش و توسعه آمریکا(ASTO)). معمولاً برنامه های آموزش مبتنی بر کامپیوتر را تحت عنوان آموزش الکترونیکی (e_learning) طبقه بندی می کنند ولی برنامه هایی که به طور خاص از اینترنت برای تحویل محتوا استفاده می کنند WBT (آموزش مبتنی بر وب) می نامند.

سیستم های آموزش الکترونیکی به طور معمول بر روی تکنولوژی چند رسانه ای تعاملی بنا شده است، در این تکنولوژی یادگیرنده متون، گرافیک، انیمیشن را همراه صوت و یا فقط صوت و تکه های ویدئو را مشاهده می کند. برای یادگیرنده صفحه کلید، موس، میکروفن، وب کم و قلم نوری به عنوان ابزار ورودی اطلاعات از سوی او برای سیستم شناخته می شود، که پس از تشخیص داده ها ورودی توسط نرم افزار، توسط یکی از رسانه های صوتی یا نمایشی پاسخ به یادگیرنده داده می شود. در

پایان نیز سیستم می تواند با سوالات چند گزینه ای یادگیرنده را مورد ارزیابی قراردهد. همانطور که گفته شد در یک سیستم آموزش الکترونیکی چندین

 عامل تاثیر گذارند که برای موفقیت آموزشی توجه به این موارد دارای اهمیت ویژه ای می باشد که عبارتند از: 1- یادگیرنده و دلیل آموزش او 2- رسانه تحویل مطالب آموزشی 3- روش تدریس مورد استفاده 4- افرادی که در طراحی آموزش نقش آفرینی می کنند 5- منابعی که برای طراحی محتوی و توسعه آموزش وجود دارد.6- میزان پشتیبانی آموزشی قابل دسترس در حین دوره 7- میزان پشتیبانی قابل دسترس پس از انجام دوره 8- شیوه های ارزیابی یادگیرنده ها 9- طراحی نظام تشویق و تنبیه یادگیرنده ها به منظور کارایی خوب و بد آنان.

از آنجا که طراحی و پیاده سازی دوره های آموزش الکترونیکی کار پیچیده ای می باشد، لذا تشکیل گروه های کاری منسجم که بتوانند طراحی و توسعه را با هم به جلو هدایت کنند از ضروریات کار می باشد در این زمینه حداقل یک گروه کاری که بتواند نیازهای مربوط به محتوای آموزش را تامین کند و یک گروه فنی که بتواند متون را در هم ترکیب کرده و با رسم اشکال و طراحی گرافیکی و صدا گذاری مطلوب محتوا را جذاب کرده و یک طراحی تست را پیاده سازی کند و با یک سناریوی خوب به طراحی نحوه تدریس رسیده و در آن طراحی نحوه تعامل و طراحی رابط کاربر را با یک شیوه اثر بخش و جذاب به سرانجام برساند با حضور برنامه نویسان توانمند، از نیازهای این مجموعه کاری می باشد. هدف اصلی در یک دوره آموزش الکترونیکی، تغییرات رفتاری یادگیرندگان با حداقل هزینه در کوتاهترین زمان ممکن است که برای رسیدن به این هدف ترکیب درستی از محتوا، رسانه، تعامل، فردی سازی، ترتیب مناسب، رابط کاربر، محیط یادگیری، نتایج مورد نیاز، نتایج با ارزش و یادگیرندگان باید مدنظر طراح باهوش و هنرمند قرارگیرد. توجه به اولویتها در موفقیت آموزش الکترونیکی حائز اهمیت می باشد، این اولویتهای را می توان به ترتیب: 1_ اطمینان از انگیزه فراوان یادگیرنده برای یادگیری 2_ هدایت یادگیرنده به سوی محتوای آموزشی مناسب و 3_ ایجاد تجربه های یادگیری معنی دار و ماندنی در ذهن که راه هایی برای آن در ذیل اشاره شده.

– محیط های کاربری جالب و موقعیت های بدیع

– ایجاد شرایط دنیای واقعی و معتبر

– وجود سناریوهای چندگانه حل مسئله

– شبیه سازی

– خطرپذیری و عواقب آن

– پرداختن به موضوعات جذاب

– عناصر رسانه ای و ارتباطی جذاب

– موقعیت های کاوش و تمرین

– طنز و شوخی

مولفه های اصلی که در یک سیستم آموزش الکترونیکی باید طراحی شوند عبارتند از انگیزه یادگیرنده، رابط کاربر یادگیرنده، ساختار محتوا و ترتیب آنها، پیمایش و تعامل که همواره باید آنها را در نظر گرفت. انگیزه یادگیرنده که یک چالش منطقی است در سیستم آموزشی باعث آزادسازی انرژی لازم برای یادگیری، حذف محرکه های منفی در کند کردن فرایندیادگیری، تقویت حافظه در کسب دانش، تشویق ایجاد دانش جدید، در نظر گرفته شدن و ارزیابی روابط بالقوه و تقویت روابط جدید معنی دار که در حافظه بلند مدت قابل ذخیره شدن باشد می گردد. قصد داوطلبانه فراگیر در پاسخ به نیازهای احساس شده، فرصت ها و پاداش ها از جمله منابع ایجاد انگیزه برای یادگیرنده می باشد. همچنین رابط کاربر یادگیرنده که به عنوان محیط کار یادگیرنده در سیستم آموزشی تعریف می شود باید به گونه ای طراحی شود که تمامی امکانات مورد نیاز یادگیرنده را در یک محیط تعاملی تجمیع کرده و ظاهر آن به صورت طبیعی و قابل تشخیص جلوه کند تا بتواند موثر بودن محیط را تقویت نماید. لازم است بدانیم رابط تاثیرگذار بر یادگیری باید بر محتوا و تعامل یادگیرنده تمرکز داشته باشد.

ایجاد یک دوره آموزشی تعاملی مناسب، کار بسیار پیچیده و پرچالش است، یک طراحی عالی از یک دوره آموزش الکترونیکی موفق و اثربخش همیشه در یک تجربه موثر آموزشی نهفته است. یک سیستم آموزش الکترونیکی باید بتواند به سرعت رفتارهای انسانی را تغییر دهد، مهارتها را ایجاد نموده و تولید دانش نماید.

در سیستم آموزش الکترونیکی نسل جدید ما باید سیستمی طراحی کنیم که در آن بتوان یادگیرنده اطلاعاتی از خود را به کامپیوتر بدهد و پارامترهایی از اینکه می خواهد به تنهایی مطالعه کند، همراه با کسی باشد یا در یک شبکه این کار را انجام دهد مشخص نماید و با توجه به آن اطلاعات، سیستم محتوای آموزش مورد نیاز یادگیرنده را بر پایه مدلی که از او ترسیم می کند در اختیار وی قرار دهد.

برای طراحی یک سیستم آموزش الکترونیکی چند پارامتر قابل توجه است:

الف) استاد با تجربه با علم به ضرایب سختی هر قسمت از محتوای آموزشی که می داند چه فعالیتها و توضیحاتی به تفهیم مسئله کمک می کند و ترتیب ارائه مطالب چگونه باید باشد، در یک آموزش الکترونیکی اثر بخش نقش آفرینی دارد.

ب) یادگیرندگان قدیم و جدید به عنوان منابع با ارزشی می باشند که می توانند مشکلات موجود در فهم مطالب و روش هایی که به فراگیری کمک می کنند را پیشنهاد داده و ایده های مختل

فصل اول…………………………………………………………………………………………….. 2

1-1-مقدمه………………………………………………………………………………………………………………. 3

1-2-تعریف مسئله………………………………………………………………………………………………………. 4

1-3-اهمیت و ضرورت تحقیق…………………………………………………………………………………………. 5

1-4-شیوه پژوهش………………………………………………………………………………………………………. 8

1-5-چارچوب پایان‏ نامه……………………………………………………………………………………………….. 8

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………….. 10

فصل دوم:………………………………………………………………………………………….. 11

2-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………… 12

2-2-مروی بر کارهای انجام شده……………………………………………………………………………………. 12

مراجع……………………………………………………………………………………………………………………. 21

فصل سوم:………………………………………………………………………………………… 24

3-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 25

3-2-مراحل وب کاوی………………………………………………………………………………………………… 26

3-2-1-انواع وب‌کاوی……………………………………………………………………………………………. 27

3-3-شخصی‌سازی وب………………………………………………………………………………………………. 28

3-3-1-دلایل نیاز به شخصی‌سازی وب……………………………………………………………………….. 28

3-3-2-مراحل شخصی سازی وب……………………………………………………………………………… 29

3-3-2-1-جمع‌ آوری داده…………………………………………………………………………………… 30

3-3-2-2-پردازش داده……………………………………………………………………………………… 31

3-3-2-3-کشف الگو………………………………………………………………………………………… 31

3-3-2-4-تحلیل دانش……………………………………………………………………………………… 31

3-3-3-تکنیک های مدل­سازی کاربر در شخصی‌سازی وب………………………………………………… 31

3-3-3-1-تکنیک tf-idf……………………………………………………………………………………. 

3-3-3-2-تکنیک متا مدل و ابزار OLAP………………………………………………………………. 

3-3-3-3-تکنیک براساس محتوای وب…………………………………………………………………. 33

3-3-3-4-تکنیک براساس فراهم کردن داده‌های موثر (ODP)………………………………………. 

3-3-3-5-شخصی­سازی وب با بهره گرفتن از روش­های ترکیبی………………………………………….. 34

3-3-3-6-شخصی­سازی وب براساس الگوریتم استقرایی و تکنولوژی tf-idf……………………….. 

3-3-3-7-شخصی­سازی وب با بهره گرفتن از کندوکاو الگوی ترتیبی و درخت الگو……………………. 35

3-4-خوشه‌بندی برای شخصی‌سازی وب………………………………………………………………….. 35

3-4-1-خوشه­ بندی فازی………………………………………………………………………………………… 36

3-4-1-1-الگوریتم پایه‌ای خوشه‌بندی فازی……………………………………………………………… 36

3-4-1-2-الگوریتم فازی کا-مینز…………………………………………………………………………. 36

3-4-1-3-خوشه­بندی صفحات وب با بهره گرفتن از خوشه ­بندی فازی k-means………………………. 

3-4-2-الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………………. 39

3-4-2-1-بهینه‌سازی خوشه‌بندی فازی با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک……………………………….. 40

3-4-3-روش پیشنهادی در این تحقیق……………………………………………………………………….. 42

3-4-4-شمای کلی سیستم پیشنهادی………………………………………………………………………… 42

3-4-5-مثالی از سیستم پیشنهادی…………………………………………………………………………… 43

3-4-6-شبه کد روش پیشنهادی……………………………………………………………………………….. 50

3-5-جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………….. 51

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………… 53

فصل چهارم:……………………………………………………………………………………………………. 55

4-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 56

4-2-مجموعه داده ­ها…………………………………………………………………………………………………. 56

4-2-1-دیتاست YANDEX……………………………………………………………………………………. 

4-2-1-1-پیش پردازش انجام شده با مجموعه داده ­های خام قبل از انتشار………………………….. 57

4-3-پارامترهای ارزیابی……………………………………………………………………………………………… 60

4-4-آزمایشات انجام شده…………………………………………………………………………………………… 61

4-4-1-سخت افزار مورد استفاده……………………………………………………………………………….. 62

4-4-2-نتایج آزمایشات…………………………………………………………………………………………. 62

4-5-جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………….. 64

مراجع:…………………………………………………………………………………………………………………… 65

فصل پنجم:…………………………………………………………………………………………………………. 66

5-1-مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 67

5-2-نتایج و دستاوردهای پروژه……………………………………………………………………………………. 68

5-3-پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………… 68

مراجع……………………………………………………………………………………………………………………. 70

چکیده:

 

 

گرانبار شدن اطلاعات یک مشکل عمده در وب کنونی به شمار می­رود. برای مقابله با این مشکل، سیستم‌های شخصی­سازی وب ارائه شده­ اند که محتوا و سرویس­های یک وب­سایت را با افراد براساس علایق و رفتار گردشی آن­ها سازگار می­ کنند. یک مؤلفه­ی اساسی در هر سیستم شخصی­سازی وب، مدل کاربر آن است. هدف از شخصی سازی وب، مهیا ساختن محتوا و سرویس­های مورد نیاز کاربران به وسیله دانش به دست آمده از تعاملات قبلی کاربران در صفحات وب است. در حال حاضر، برای شخصی­سازی وب چندین متد خوشه­بندی در دسترس است. روش­هایی که تاکنون ارائه شده ­اند، در مواردی دارای اشکالاتی بودند. البته تکنیک­های جدیدی در رفع این مشکلات و بهبود آنها ارائه شده است. اما در بیشتر این تکنیک­ها، مسائل افزونگی داده و مقیاس­بندی بالا وجود دارد. با توجه به اینکه افزایش کاربران وب منجر به افزایش اندازه‌ی خوشه می‌گرد، نیاز به بهینه‌سازی خوشه‌ها اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. در تحقیق، یک متدولوژی بهینه­سازی خوشه بر اساس سیستم فازی ارائه شده است. به منظور افزایش دقت نهایی خوشه­ بندی، برای تنظیم پارامترهای توابع عضویت از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی دقت خوشه­ بندی صفحات وب را تا حد قابل توجهی افزایش می­دهد.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

با توسعه سیستم‌های اطلاعاتی، داده به یکی از منابع پراهمیت سازمان‌ها مبدل گشته است. بنابراین روش‌ها و تکنیک‌هایی برای دستیابی کارا به داده، اشتراک داده، استخراج اطلاعات از داده و استفاده از این اطلاعات، مورد نیاز می‌باشد. با ایجاد و گسترش وب و افزایش چشمگیر حجم اطلاعات، نیاز به این روش‌ها و تکنیک‌ها بیش از پیش احساس می‌شود. وب، محیطی وسیع، متنوع و پویا است که کاربران متعدد اسناد خود را در آن منتشر می‌کنند. در حال حاضر بیش از دو بیلیون صفحه در وب موجود است و این تعداد با نرخ 7.3 میلیون صفحه در روز افزایش می‌یابد. با توجه به حجم وسیع اطلاعات در وب، مدیریت آن با ابزارهای سنتی تقریباً غیر ممکن است و ابزارها و روش­هایی نو برای مدیریت آن مورد نیاز است. به طور کلی کاربران وب در استفاده از آن با مشکلات زیر روبرو هستند:

1- یافتن اطلاعات مرتبط: یافتن اطلاعات مورد نیاز در وب دشوار می‌باشد. روش‌های سنتی بازیابی اطلاعات که برای جستجوی اطلاعات در پایگاه داده‌ها به کار می‌روند، قابل استفاده در وب نمی‌باشند و کاربران معمولاً از موتورهای جستجو که مهم­ترین و رایج ترین ابزار برای یافتن اطلاعات در وب می باشند، استفاده می‌کنند. این موتورها، یک پرس و جوی مبتنی بر کلمات کلیدی از کاربر دریافت کرده و در پاسخ لیستی از اسناد مرتبط با پرس و جوی وی را که بر اساس میزان ارتباط با این پرس و جو مرتب شده اند، به وی ارائه می­ کنند. اما موتورهای جستجو دارای دو مشکل اصلی هستند (Baeza-Yates, 2004). اولاً دقت موتورهای جستجو پایین است، چراکه این موتورها در پاسخ به یک پرس و جوی کاربر صدها یا هزاران سند را بازیابی می‌کنند، در حالی که بسیاری از اسناد بازیابی شده توسط آنها با نیاز اطلاعاتی کاربر مرتبط نمی‌باشند (Bharat, and et. al., 2001). ثانیاً میزان فراخوان این موتورها کم می‌باشد، به آن معنی که قادر به بازیابی کلیه اسناد مرتبط با نیاز اطلاعاتی کاربر نیستند. چرا که حجم اسناد در وب بسیار زیاد است و موتورهای جستجو قادر به نگهداری اطلاعات کلیه اسناد وب، در پایگاه داده‌های خود نمی‌باشند (Chakrabarti, and et. al., 1999).

2- ایجاد دانش جدید با بهره گرفتن از اطلاعات موجود در وب: در حال حاضر این سوال مطرح است که چگونه می‌توان داده‌های فراوان موجود در وب را به دانشی قابل استفاده تبدیل کرد، به طوری که یافتن اطلاعات مورد نیاز در آن به سادگی صورت بگیرد. همچنین چگونه می‌توان با بهره گرفتن از داده‌های وب به اطلاعات و دانشی جدید دست یافت.

3- خصوصی سازی اطلاعات: از آن جا که کاربران متفاوت هر یک درباره نوع و نحوه­ بازنمایی اطلاعات سلیقه خاصی دارند، این مسئله باید توسط تأمین­کنندگان اطلاعات در وب مورد توجه قرار بگیرد. برای این منظور با توجه به خواسته‌ها و تمایلات کاربران متفاوت، نحوه ارائه اطلاعات به آنها باید سفارشی گردد.

تکنیک‌های وب کاوی قادر به حل این مشکلات می‌باشند (Chakrabarti, 2000).

2-1- تعریف مسئله

وب به یک بخش تسلیم نشدنی جهان تبدیل شده است و گشت و گذار وب، یک فعالیت مهم برای مشتریانی که خرید آنلاین دارند، به شمار می ­آید (Varghese, 2012). همانطور که گفته شد، با توجه به حجم وسیع اطلاعات در وب، مدیریت آن با ابزارهای سنتی تقریباً غیر ممکن است و ابزارها و روش­هایی نو برای مدیریت آن مورد نیاز است. یکی از این روش­ها وب­کاوی است. به طور کلی وب­کاوی را می­توان داده کاوی بر روی داده ­های محتوا، ساختار و کاربرد وب به حساب آورد. هدف وب­کاوی کشف مدل­ها و الگوهای نهفته در منابع وب می­باشد. هدف وب کاوی کاربرد وب به طور خاص کشف الگوهای رفتاری کاربران وب می­باشد. کشف چنین الگوهایی از حجم عظیمی از داده ­های تولید شده توسط وب سرورها کاربردهای مهمی دارد (Anand, and Mobasher, 2005). از جمله­ آن­ها می­توان به سیستم­هایی که میزان مؤثر بودن یک سایت را در برآوردن انتظارات کاربر ارزیابی می­ کنند، تکنیک­هایی برای متعادل کردن پویای بار و بهینه­سازی وب سرورها برای دستیابی مؤثرتر کاربران و کاربردهای مربوط به ساختاردهی مجدد و تطبیق یک سایت براساس نیازهای پیش بینی شده­ی کاربر اشاره کرد.

کشف استخراج اطلاعات مفید از داده­ی وب یا فایل­های وبلاگ، بهبود کارایی اطلاعات وب و فراهم کردن تکنولوژی برای کاربردهای وب به عنوان مثال، شخصی­سازی و غیره از جمله اهداف دیگر وب­کاوی می­باشد. برای مدیریت تصمیم­گیری، نتیجه کاوش کاربرد وب می ­تواند برای تبلیغات، بهبود طراحی وب، بهبود رضایت مشتری، هدایت استراتژی تصمیم آنالیز بازار و سازمان مورد استفاده قرار گیرد (Naveena Devi et al., 2012).

در سال های اخیر تکنیک‌های وب­کاوی کاربرد وب به عنوان رویکردی دیگر که مبتنی بر کاربر است در شخصی­سازی وب ارائه شده است که برخی از مشکلات مربوط به فیلترکردن جمعی را کاهش می­دهد. به طور خاص وب کاوی کاربرد وب برای افزایش گسترش‌پذیری سیستم­ های شخصی­سازی شده­ی سنتی که برمبنای تکنیک­های فیلترکردن جمعی می­باشند استفاده شده است.

شخصی­سازی صفحه وب شامل خوشه­بندی صفحات مختلف وبی است که الگوی مشابهی دارند. شخصی­سازی وب از تکنیک کاربرد وب­ کاوی برای سفارشی کردن صفحات وب برای یک کاربر خاص استفاده می­ کند. این مسئله شامل استخراج جلسات کاربر از فایل­های ورود به سیستم می­ شود. یک جلسه کاربر، دنباله­ی صفحات وبی که توسط کاربر در یک دوره زمانی خاص مورد دسترسی قرار گرفته، می­باشد.

3-1- اهمیت و ضرورت تحقیق

با رشد ناگهانی اندازه وب و استفاده از وب گسترده جهانی، برای کاربران بسیار مشکل شد که بتوانند به طور مؤثر به اطلاعات مرتبط و مورد علاقه خود دسترسی پیدا کنند. نیاز به پیش ­بینی نیازهای کاربر به منظور بهبود قابلیت استفاده و حفظ کاربر سایت، آشکار است و می ­تواند با بهره گرفتن از شخصی­سازی آدرس­دهی شود. شخصی‌سازی وب، پردازشی از یک سایت برای بر طرف کردن نیاز یک کاربر خاص یا مجموعه ­ای از کاربران با بهره گرفتن از دانش به دست آمده از طریق تحلیل رفتار گشت و گذار کاربر است. هدف از سیستم شخصی سازی وب، مهیا ساختن اطلاعات و نیازهای کاربران، بدون این که صریحاً از آنها سوالی پرسیده شود.

هر اقدامی که اطلاعات یا سرویس­های فراهم شده توسط یک وب­سایت با نیازهای یک کاربر یا گروه خاصی از کاربران با به کارگیری دانش بدست آمده از رفتار گردشی کاربر و علایق خاص او به صورت ترکیب با محتوا و ساختار وب­سایت سازگار می­ کند شخصی­سازی وب نامیده می­ شود (Eirinaki, 2003).

بطور کلی اهداف شخصی­ سازی وب عبارتند از:

– شخصی­سازی سرویس­های ارائه شده توسط یک وب­سایت نقش مهمی در کاهش گرانبار شدن اطلاعات ایفا می­ کند و وب­سایت را به یک محیط کاربر پسندتر برای افراد تبدیل می­ کند.

– با فراهم کردن اطلاعات دلخواه کاربر به روش مناسب و در زمان مناسب، باعث بهبود گردش کاربر در وب­ سایت می­ شود.

– در تجارت الکترونیکی مکانیزیمی برای درک بهتر نیازهای مشتری، شناسایی تمایلات آینده­ی او و در نهایت افزایش پابرجایی مشتری به سرویس ارائه شده فراهم می­ کند.

در سال های اخیر تکنیک‌های وب­کاوی کاربرد وب به عنوان رویکردی دیگر که مبتنی بر کاربر است در شخصی­سازی وب ارائه شده­ است که برخی از مشکلات مربوط به فیلترکردن جمعی را کاهش می­دهند. به طور خاص وب کاوی کاربرد وب برای افزایش گسترش پذیری سیستم­های شخصی­سازی شده­ی سنتی که برمبنای تکنیک­های فیلترکردن جمعی می­باشند استفاده شده است.

1-2- پردازش شبکه ای………………………… 4

1-3- الگوریتم مورچگان……………………….. 4

1-4- چالش های پردازش شبکه ای……………………….. 5

فصل 2………………………. 7

2-1- بر الگوریتم های و روش ها………………………. 8

2-2- زمان بندی چندسطحی پویا………………………. 8

2-3- اختصاص سریعترین پردازنده به بزرگترین کار……………………….. 8

2-4- صف کارها با تکرار(WQR)……………………….

2-5- الگوریتم اجتماع مورچگان تعادلی(BACO)……………………….

2-6- روش الگوریتم ژنتیک در پردازش شبکه ای………………………… 10

فصل 3:پیشینه تحقیق………………………… 13

3-1- یک سیستم مبتنی بر عامل برای مدیریت منابع( ARMS)……………………….

3-2- روش پیوندی مورچگان………………………. 15

3-3- در اختیار گرفتن منابع در پردازش شبکه ای به وسیله الگوریتم یادگیری تقویتی……….. 16

3-4- روش‌تجربی مورچگان به وسیله تخصیص منابع با روش‌اشتراک‌زمانی در پردازش شبکه‌ای….. 18

3-5- پیک روش حراج دو طرفه پیوست…………………………. 19

3-6- ترکیبی از الگوریتم های ژنتیک…………………………. 20

3-7- متا زمان بند ها به منظور زمان بندی برنامه های موازی………………………… 21

3-8- یک روش بهبودسازی به وسیله کلونی مورچگان……………………….. 31

3-9- یک روش مبتنی بر عامل به منظور افزایش…………………………. 34

 فصل 4: ارائه روش پیشنهادی و پیاده سازی………………………… 37

4-1 پردازش در محیط های شبکه ای با مدل های تجاری………………………… 38

4-2-   روش حراج دو طرفه ای در پردازش شبکه ای………………………… 40

4-3- نحوه پیاده سازی روش های ارائه شده………………………. 47

4-4- کلاس حراج کننده ……………………….50

4-5- کلاس مربوط به کاربر………………………. 52

4-6- کلاس ExampleAuction.java………………………..

4-7- کلاس مربوط به منابع حراج (AuctionResource.java)……………………….

فصل 5: نتیجه گیری و پیشنهادات…………………………. 58

منابع……………………….. 74

چکیده:

در این پایان نامه به ارائه یک روش جدید در پردازش شبکه ای با الگوریتم مورچگان پرداخته‌ایم. مدلی كه در فضای شبکه ای استفاده كردیم حراج دو طرفه پیوسته می باشد. این مدل ها به دلیل سادگی و پویایی خود امروزه در بسیاری از الگوریتم های مورد استفاده برای کنترل منابع و زمان بندی کارها مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از این مدل ها در زمان پاسخ گویی خود هنگام مدیریت منابع دچار ضعف می باشند. در مدل حراج, حراج کنندگان قیمت های مورد نظر خریداران را اعلام می کنند و خریداری که قیمت مناسب را اعلام کرده باشد منبع را بدست می گیرد. این مساله خود باعث می شود که زمان پاسخ گویی به دلیل درخواست خریداران افزایش یابد. در این پایان نامه ما روش جدیدی را به وسیله الگوریتم ژنتیک در سناریو حراج دو طرفه ارائه کردیم. در این روش با هوشمند سازی منابع, بسته های درخواست پیشنهادی را به سمتی سوق دادیم هر کدام از این محیط های شبکه ای را می توان به صورت یک سیستم توزیع شده در نظر گرفت که با شبکه های دیگر تعامل ندارد و حجم زیادی از داده را پوشش می دهد. یکی از فواید این روش نسبت به روش کلاسترینگ این است که منابع می تواند از لحاظ جغرافیایی در نقاط پراکنده و به صورت غیر متقارن قرار گیرد. با توجه به توزیع مجموعه های داده، انتخاب مجموعه منابع محاسباتی و منابع حاوی داده باید بطور مناسب صورت پذیرفته به گونه ای كه سربار ناشی از انتقال این مجموعه ها روی گرید كمینه شود. در این تحقیق، مساله زمانبندی برنامه های نیازمند داده مورد توجه قرار می گیرد. با توجه به اینكه زمانبندی بهینه مستلزم انتخاب مجموعه منابع مناسب می باشد. در پردازش های شبکه ای ,محیط ها پویا می باشند به این معنا که ممکن است در یک زمان منابع روشن باشد و در زمانی دیگر همان منابع خاموش باشند

پیاده سازی های صورت گرفته در نرم افزار شبیه سازی GridSim مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد كه این روش جدید باعث بهبود زمان پردازش و كم شدن تعداد مراحل حراج می شود.

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه

هدف اصلی این پایان نامه بهبود بازدهی در پردازش شبکه ای به وسیله الگوریتم مورچگان می باشد. این فصل با طرح مساله اصلی پردازش شبکه ای اغاز می شود و اهمیت آن شرح داده می شود. استفاده از الگوریتم مورچگان در بسیاری از مسایل باعث بهبود بازدهی و کاهش زمان پردازش شده است. این امر زمینه ای را فراهم می آورد تا از این الگوریتم در پردازشبکه ای نیز استفاده شود.

2-1- پردازش شبکه ای

پردازش شبکه ای به مجموعه ای از منابع که از چند نقطه مختلف برای انجام یک هدف اقدام به کار می کنند گویند. هر کدام از این محیط های شبکه ای را می توان به صورت یک سیستم توزیع شده در نظر گرفت که با شبکه ای های دیگر تعامل ندارد و حجم زیادی از داده را پوشش می دهد. یکی از فواید این روش نسبت به روش کلاسترینگ این است که منابع می تواند از لحاظ جغرافیایی در نقاط پراکنده و به صورت غیر متقارن قرار گیرد. . با توجه به توزیع مجموعه های داده، انتخاب مجموعه منابع محاسباتی و منابع حاوی داده باید بطور مناسب صورت پذیرفته به گونه ای كه سربار ناشی از انتقال این مجموعه ها روی گرید كمینه شود. در این تحقیق، مساله زمانبندی برنامه های نیازمند داده مورد توجه قرار می گیرد. با توجه به اینكه زمانبندی بهینه مستلزم انتخاب مجموعه منابع مناسب می باشد. در پردازش های شبکه ای ,محیط ها پویا می باشند به این معنا که ممکن است در یک زمان منابع روشن باشد و در زمانی دیگر همان منابع خاموش باشند . همچنین در این پردازش ها ممکن است از لحاظ سخت افزاری و نرم افزاری با هم تفاوت داشته باشند.

 

 

پردازش شبکه ای دارای معماری های مختلفی می باشد که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

– GT2

– OGSA

– GT3

3-1- الگوریتم مورچگان

الگوریتم مورچگان یک الگوریتم هیوریستیک با یک جستجوی محلی بهینه می باشد که برای مسایل ترکیبی مورد استفاده می گیرد. این روش از رفتار طبیعی مورچگان الهام گرفته است. در طبیعت مورچگان با ماده ای که از خود ترشع می کنند راه را به بقیه مورچگان نشان می دهند. در بسیاری از پژوهش ها از روش کلونی مورچگان برای حل مسایل NPسخت استفاده می شود. از این روش برای حل مسایلی مانند فروشنده دوره گرد, رنگ امیزی گراف و مسیر یابی استفاده می شود.

اجتماع مورچگان به مجموعه ای از مورچه های هوشمند گفته می شود که به صورت گروهی رفتار می کنند. این اجتماع در محیط جستجو می کنند تا جواب بهینه را پیدا کنند.

در مساله زمان بندی در محیط های شبکه ای, هر کدام از این کارها به منزله یک مورچه در نظر گرفته می شود. هر کدام از این مورچه ها به دنبال منابع مورد نظر خود حرکت می کنند.

در زیر شبه کد اجتماع مورچگان نشان داده شده است:

Procedure ACO

begin

Initialize the pheromone

while stopping criterion not satisfied do repeat for each ant do Chose next node by applying the state transition rate end for until every ant has build a solution Update the pheromone end while end

روش های متفاوتی برای اجتماع مورچگان وجود دارد که می توان به موارد زیر اشاره کرد :

– Max-Min Ant System

– Rank-based Ant System

– Fast Ant System

– Elitist Ant System

4-1- چالش های پردازش شبکه ای

از چالش مهم در پردازش های شبکه ای می توان به نحوه اولویت بندی و زمان بندی به پردازه ها اشاره کرد. مساله زمان بندی در پردازش های شبکه ای از سه بخش تشکیل می شود:

1- پیدا کردن منابع که شامل منابعی است قابلیت استفاده را دارند.

2- جمع اوری اطلاعات درباره این منابع و انتخاب بهترین مجموعه از منابع.

3- کارها در این مرحله انجام می شود.

مرحله پیدا کردن مجموعه بهترین منابع یکی از مسایل NP-Complete می باشد. در زمان بندی کارها دو هدف عمده وجود دارد:

1- بیشترین میزان کارایی را سیستم داشته باشد.

2- بیشترین خروجی را داشته باشد.

برای هدف اول, باید روشی ارائه شود که زمان پردازش را کاهش دهد و برای هدف دوم, باید روشی ارائه شود که زمان بندی را به مجموعه ای از کارهای مستقل از هم تقسیم کند. این کار باعث می شود که ظرفیت انجام کار سیستم در واحد زمان افزایش یابد.

برای حل این مشکل روش های متفاوتی ارائه شده است. یکی از این روش ها نگاشت این مساله به مساله فروشنده دوره گرد می باشد. در این روش مسیر هایی که منابع نسبت به هم دارند مهم می باشد. در پردازش شبکه ای به دلیل اینکه منابع در فواصل متفاوت و غیر متقارن نسبت به هم قرار دارند به همین دلیل در مواردی این روش می تواند مفید عمل کند.

در ادامه این پژوهش مطالب به صورت زیر ارائه گردیده است.

استفاده از روش های چابک در توسعه نرم افزار به جای روش های سنتی چندی است در حال گسترش است. این روشها که به عنوان واکنشی به مشکلات موروثی روش های سنتی ارائه شده اند، تحقق اهداف و ارزشهای نوینی را وعده داده اند. بر خلاف روش های سنتی، این روشها سعی دارند تا فرایند توسعه نرم افزاری چابکی را در سازمان بنا نهند که در نتیجه آن هم مشتری و هم سازمان از نتایج راضی باشند. انطباق کامل با روش های چابک به دلیل تمرکز آنها بر افراد و نه فرایند ها، در کوتاه مدت میسر نبوده و نیازمند زمان مناسبی می باشد. بدین جهت، هر چه سازمان چابکی بیشتری بتواند فراهم نماید، ارزشهای چابکی بیشتری را میتواند برای خود و مشتریانش فراهم نماید. با توجه به نیاز به ابزار سنجش چابکی، در این تحقیق سعی شده است که مدل اندازه گیری چابکی فراهم گردد که بر اساس معیارهای قابل پذیرش جهانی، بتواند میزان چابکی را در سازمان های نرم افزاری محاسبه نماید. اگر چه سنجش کمی یک ارزش کیفی شاید دقت لازم را نداشته باشد، اما می تواند به عنوان معیاری برای بهبود و ارتقا چابکی در سازمان به کار گرفته شود. در این تحقیق، به جای تمرکز بر روش های چابک، تمرینات چابک به عنوان زیربنای مدل اندازه گیری در نظر گرفته شده اند. بدین ترتیب مدل طراحی شده، مستقل از روش های توسعه بوده و می تواند در همه شرکتها، حتی شرکتهایی که فقط بخشی از روش های چابک را به کار گرفته اند، مورد استفاده قرار گیرد.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

بیش از 60 سال است که شرکتهای تولید کننده نرم افزار از روش های سنتی برای تولید محصولات نرم افزاری خود استفاده می کنند. در این مدت فرصت مناسبی بوده که این روش های توسعه به طور مناسبی مدون شده و به نوعی استاندارد مناسبی برای توسعه نرم افزار در اختیار توسعه دهندگان قرار دهند. از اوائل قرن جدید و همزمان با توسعه روز افزون اینترنت و وب و همچنین فراگیر شدن استفاده از بسته های نرم افزاری مشکلات سنتی روش های توسعه نرم افزار بیش از پیش خود را نشان دادند. تاخیر در تحویل بسته های نرم افزاری، امکان عدم تغییر در نیازمندی های مشتریان و در نهایت نارضایتی مشتریان موارد است که توسعه نرم افزار با روش های سنتی را نج میدهد. ظهور روش های نوین توسعه که مستلزم ساز و کاری جدید در محیط توسعه نیز می باشد به عنوان راه حلی برای مشکلات مزبور در نظر گرفته شد. روش های نوین که آنها را روش های توسعه چابک نامیده اند، سعی دارند که با ارائه فرایندهای توسعه جدید چابکی مناسبی به شرکتهای تولید کننده نرم افزار بدهد.

2-1- بیان مسئله اساسی تحقیق به طور کلی

امروزه روش های چابک در توسعه نرم افزار (Agile methodologies) در حال جایگزینی با روش های سنتی توسعه نرم افزار(Traditional methodologies) هستند [1]. روش های چابک که به نوعی واکنشی به روش های سنتی هستند، ارزشهای متفاوتی را در مقایسه با روش های سنتی دنبال میکنند [2]. یکی از مسائلی که شرکتها و سازمان های نرم افزاری در مسیر تغییر روش خود از سنتی به چابک به کرات با آن مواجه هستند، اندازه گیری میزان چابکی است که در هر برهه زمانی حاصل نموده اند. نکته در اینجاست که این تغییر، فرایندی ناگهانی نیست و گاها بیش از یکسال زمان نیاز دارند و گاها با دشواری های فراوانی نیز همراه است [3]. این امر، میزان نیاز به یک ابزار سنجش را بیشتر نشان میدهد. متاسفانه ابزار سنجشی که توافق مناسبی بر آن باشد هنوز وجود ندارد. معیار اندازه گیری مناسب، باید به نحوی باشد که ضمن داشتن پشتوانه علمی مناسب، از سادگی نیز برخوردار بوده و به راحتی توسط شرکتها و سازمانها ( حتی سازمان های کوچک) قابل بهره برداری باشد. استفاده از اصول چابک به عنوان معیاری که توافق کلی بر روی آن وجود دارد میتواند در این راستا کمک کننده باشد [4]. بر این اساس ارزشهای چابک که در بیانه چابک [2] و الحاقیه آن مطرح شده اند به عنوان معیاری برای چابک سازی سازمانی در نظر گرفته شود. اما مسلما ارزشها و اصول چابک برای آنکه بتوانند در یک محیط عملی مورد قضاوت واقع شوند چندان مناسب نیستند. چرا که هر کدام از روش های چابک مانند اسکرام(Scrum) [5]یا اکس پی (XP) [6]و یا روش های دیگر دارای فعالیت ها، نقش ها و ویژگی های خاص بوده که با روش های دیگر قابل مقایسه نخواند بود. به عنوان یک پیشنهاد بهتر استفاده از تمرینات چابک به عنوان هسته اولیه ابزار اندازه گیزی مزبور می باشد. در واقع بر اساس تطبیق این تمرینات در سازمان و میزان تمریناتی که در سازمان به صورت نهادینه شده در حال استفاده می باشند، می توان چابکی سازمان را برآورد کرد. این معیار زیربنای اندازه گیری مورد نظر این تحقیق می باشد.

3-1- ضرورت تحقیق

شرکتهای متعددی که در حال تغییر روش های توسعه نرم افزار خود از روش های سنتی به روش های چابک هستند، در مقاطع زمانی مختلف نیازمند بررسی میزان پیشرفت خود در چابک سازی هستند. این مساله هم میتواند در راستای بررسی پتانسیل ارزشهای قابل حصول در سازمان کمک نماید و هم می تواند با ایجاد فضای مثبت ناشی از پیشرفت فرایند چابک سازی در روحیه تیمی افراد در افزایش راندمان و منافع سازمانی مفید واقع شود. داشتن ابزاری که بتواند بر اساس یک تحقیق علمی میزان چابکی را نشان دهد میتواند به شدت مورد توجه شرکتهای مزبور باشد. همچنین این ابزار میتواند یک

 مبنایی برای تعیین فرایندهای آتی قابل انتخاب برای چابک کردن سازمان باشد. به این ترتیب علاوه بر بحث اندازه گیری راهنمای مناسبی نیز برای فرایند تغییر رفتار سازمان نیز خواهد بود.

4-1- نوآوری

آنچه این تحقیق را در نوع خود نوآور می نماید، ارائه یک مدل اندازه گیری چابکی است که وظیفه اصلی آن نشان دادن میزان چابکی است که تا کنون سازمان به آن دست یافته است. همچنین در یک گام اضافه میتواند تمریناتی که هنوز در سازمان نهادینه نشده اند را با میزان تاثیر آنها در چابکی سازمان نشان دهد.

چنین مدلی میتواند به عنوان راهنمایی برای چابک تر شدن شرکتهای نرم افزاری باشد. شاید به عنوان یک ابزار کمکی در فرایند چابک شدن شرکتهای نرم افزاری نیز قابل به کار گیری باشد.

5-1- اهداف

در پایان این پروژه، یک ابزار ساده اندازه گیری چابکی در قالب یک برنامه کاربردی یا وب سایت تهیه خواهد شد. در این وب سایت سازمانها بایستی سوالاتی را که از آنها در مورد تمرینات چابک پرسیده می شود پاسخ دهند. بر اساس این پاسخ ها، میزان چابکی سازمان نشان داده می شود.

سازمانها یا شرکتهای تولید کننده نرم افزار با کمک این ابزار میتوانند رشد خود در دستیابی به آرمانهای چابکی را محک بزنند. این ابزار هم برای شرکتهایی که خواهان استفاده از روش های چابک میباشند مناسب است و هم برای آنانی که در حال استفاده از برخی از جنبه های چابکی می باشند.

6-1- فرضیه های تحقیق

موارد زیر در این تحقیق مفروض می باشند:

– این تحقیق به بحث تطبیق متدولوژی های چابک با سازمان و پروژه های نرم افزاری وارد نخواهد شد.

– به دلیل نیاز به ارائه یک مدل مورد پذیرش عمومی، تنها مدارک و مستنداتی که در چارچوب روش های چابک مورد توجه شرکتهای نرم افزاری است، مورد توجه قرار میگیرید. 

– این تحقیق مستقل از متدولوژی می باشد. بدین ترتیب همه سازمانها و شرکتهای نرم افزاری که در همه یا بخشی از پروژه های خود، یک یا چند روش توسعه نرم افزار چابک را به کار میگیرند، قادر به بهره گیری از نتایج تحقیق خواهند بود.

7-1- روش تحقیق

انجام هر کار تحقیقاتی مستلزم بستر سازی مناسب برای انجام موضوع تحقیق است. اهمیت استفاده از روش تحقیق مناسب تا حدی است که می تواند به شدت نتایج تحقیق را متاثر سازد. از این روی است که در همه تحقیقات پژوهشی به منطور شفاف سازی و ایجاد درک مناسب از نتایج تحقیق، پیش از شروع عملیات تحقیق، روش و گامهای انجام پژوهش به صورت مشخص بیان می گردد.

در این تحقیق موارد زیر انجام خواهد شد:

1- استخراج معیارهای اندازه گیری چابکی.

2- کلاسه بندی کردن این معیارها به منظور سادگی تفسیر نتایج.