Tıbbi görüntülerin kuantumsal olarak güvenli iletilmesi

All Sciences Academy

Sedef Aksu

Kuantum teorisi, başlangıçta mikroskobik parçacıkların hareketlerini tanımlamak için fiziksel bir teori olarak önerilmiş daha sonra kuantum benzeri özellikler sergileyen, insan bilişi ve karar verme sürecini içeren çeşitli fizik dışı alanlara uygulanmıştır. Bu alanlardan biri de duygu analizidir. Duygu Analizi, insanların bir duruma, olaya veya konuşmaya karşı duygu veya tutumlarının incelenmesini sağlayan Doğal Dil İşlemenin en popüler uygulamalarından biridir. Literatürdeki birçok çalışma film yorumları ve Twitter verileri üzerinde çalışmaktadır. Sağlık verileri üzerinden duygu analizi gerçekleştiren çalışma yok denecek kadar azdır. Bu tez kapsamında sağlık verileri üzerinden duygu analizi gerçekleştirmek amacıyla klasik ve kuantum hesaplama kullanan derin öğrenme tabanlı yeni yöntemler önerilmiştir. Önerilen yöntemlerden ilki LSTM derin öğrenme modeli kullanarak sağlık alanındaki karşılıklı görüşmelerden duygu analizi ile olumlu, nötr ve olumsuz olarak üç kutuplu bir sınıflandırma yapmıştır. Kullanılan bu yöntemde öncelikle model eğitimine yönelik veriler metin işleme yöntemleriyle hazır hale getirildi ve LSTM derin öğrenme algoritmasıyla hazırlanan veri seti ile model eğitildi. Eğitim sonucunda başarı oranı %94 olarak hesaplandı. Elde edilen başarı oranı Literatürde incelenen çalışmalar ile karşılaştırılınca önerilen yöntemin başarı yüzdesi oldukça yüksektir. Önerilen yöntemlerden bir diğeri, hastanelerle ilgili hastaların incelemelerine yönelik duygu analizi gerçekleştirilmiştir. Hastaların tıbbi incelemeleri tıbbi yönetim departmanı için oldukça önemlidir. Hasta değerlendirmelerinin olumlu veya olumsuz olarak sınıflandırmak için dört sinir modeli geliştirildi. Öncelikle çevrimiçi alınan veriler ön işleme tabi tutuldu. Daha sonra sinirsel eğitim gerçekleştirmek amacıyla Skipgram kelime yerleştirme kullanıldı en son olarak eğitim gerçekleştirildi. Eğitim aşamalarının ardından %85 üzerinde performansla en iyi başarı puanına sahip iki model LSTM- CNN ve LSTM mimarileri oldu. Önerilen yöntemlerden sonuncusu doktor-hasta diyaloglarından oluşan metinlerin içerdiği duyguların pozitif-nötr-negatif olarak sınıflandırılması amacıyla kuantum hesaplama ve derin öğrenmede kullanılan LSTM yinelemeli sinir ağı modeli kullanılmıştır. Önerilen yöntemin başarı oranı %94,52' dir. Kuantum Hesaplama yöntemi programların işletilmesinde zaman açısından kritik rol almaktadır. Bu yüzden önerilen yöntemin diğer alandaki çalışmalar için de klasik-kuantum hibrit yönteminin öncülük edeceği düşünülmektedir.

Kıvanç Uyanık, Görkem Mutlu, Özgür Çakır +1 more

Kuantum anahtar dağıtımı (KAD) kuantum mekaniğinin temel yasalarına dayalı güvenli bilgi teknolojileri kapsamında önerilmiş birçok uygulama arasında pratik kullanıma en yakın olanıdır. KAD iki kullanıcı arasında güvenli bilgi paylaşımı için kullanılan anahtarın üretilmesini ve dağıtılmasını sağlar. KAD sistemlerinin çalışma prensibinin ve sağladığı güvenliğin temelinde anahtarın tek fotonlar üzerinden kullanıcılar arasında dağıtılması vardır. Bu sebeple, verimli tek foton kaynakları KAD sistemleri için kritik öneme sahiptir. Literatürde farklı tek-foton kaynakları ile KAD gösterimleri mevcuttur ancak elde edilen anahtar üretim oranları ve güvenlik seviyeleri tek-foton kaynaklarının performanslarından kaynaklanan sebeplerle istenilen değerlere ulaşamamıştır. Bu sebeple, özellikle oda sıcaklığında ışıyan verimli tek-foton kaynaklarına yönelik araştırmalar yoğun bir şekilde devam etmektedir. Bu projede alternatif olarak son zamanlarda popüler olan altigen bor nitrür (hBN) içerisindeki kusur merkezleri KAD için tek-foton kaynağı olarak çalışıldı. HBN bilinen diğer iki boyutlu malzemelerden farklı olarak sahip olduğu geniş bant aralığı sayesinde (~5.5 eV) farklı enerji değerlerine sahip kusur merkezleri barındırır. Böylece, mor-ötesinden görünür bölgeye kadar olan geniş bir spektrumda tek-foton ışıması elde edilebilir. Ayrıca, hBN kusur merkezlerinden elde edilen tek-foton ışımasını 800 K gibi çok yüksek sıcaklıklarda da gözlemlemek mümkündür. Bütün bu özellikleri nedeniyle hBN malzemesinin kuantum bilgi teknolojileri, metroloji ve sensör teknolojileri gibi farklı alanlarda ve farklı ortam koşullarında kullanılabileceği düşünülmektedir. Bu proje kapsamında hBN içerisindeki kusur merkezlerinden elde edilen sıfır-fonon çizgisi (ZPL) ışımasının kuantum optik özelliklerinin incelendi ve bu yapılar ile ilk defa B92 protokolüne dayalı açık-hava KAD gösterimi yapıldı.

Mert YAVUZ

Yük.müh.ertan ATAR, Okan K. Ersoy, YARD.DOÇ.DR.LALE ÖZYILMAZ

Sıkıştırılmış Algılama (SA), son zamanlarda veri boyutunun ve sensör sistemlerinin azaltılması gibi çok fazla uygulamayı mümkün kılmasından dolayı çok önemli bir araştırma alanı olmuştur. Datayı önce elde edip, onu sonra sıkıştırması yerine sıkıştırılmış algılamada veri, sıkıştırılmış formda işlem görmektedir. Bu uygulama sensör sayısının azaltılmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada eş zamanlı sıkıştırılmış algılama ile yeni bir kriptografi uygulaması ve bu sayede haberleşme alanındaki önemli iki problem olan efektif/etkin/verimli işaret işleme ve bu işareti güvenli olarak iletme konularına alternatif çözüm araştırması amaçlanmıştır. Bu çalışmada sıkıştırılmış algılama için Dik Eşleştirme Arayış (DEA) algoritması kullanılmıştır. Daha sonra, hem sıkıştırma hem de şifreleme başarmak için SA-DEA algoritması ile çift rastgele faz şifreleme (DRPE) yöntemi birleştirilmiştir. Yüksek güvenlik elde etmek için sıkıştırılmış algılamada ve DRPE metodunda kullanılan anahtarlar alıcıya asimetrik kriptografi metodu ile iletilmiştir. DRPE simetrik optiksel şifreleme metodu olduğundan tüm kriptografik sistem, hibrit optiksel sistem (hem simetrik hem de asimetrik) olarak çalışmaktadır.

Gülay Ekici