11894 research outputs found
Sort by
An investigation on the optimal excitation wavelength of Second Harmonic Generation on ophthalmic tissues
Get PDFThis study aims to investigate the parameters of Second Harmonic Generation (SHG)
in biological samples, with a long-term aim of imaging the entire cornea for disease
diagnosis. The objectives of this research are to determine the optimal excitation
wavelength and the influence of polarization state of the incident light in the
generation and the detection of SHG signal and to characterize the effects of
different optical components on the polarization states as the laser beam propagates
through the microscope’s optical path. In order to achieve this, a femtosecond
pulsed laser was used in a nonlinear optical microscope. The polarization state was
assessed at various positions within the optical path- laser output, microscope
entrance and sample plane- by using a polarizer at different angular positions. From
the measurements, Stokes parameters were calculated so that the degree of
polarization was quantified, providing, this way, a characterization of the
polarization state of the beam. After the characterization of the polarization state,
system calibration and SHG imaging were performed on cryosectioned samples of
mouse cornea. Imaging revealed that the corneal stroma produced strong SHG
signals due to its organized, non-centrosymmetric structure of collagen tissues, while
the epithelial and the endothelial layer produced weaker or no SHG signal.
Furthermore, two optical filters, were used and the dependence of the intensity of
SHG on excitation wavelength was examined. In conclusion, the results of this study
highlight the critical role of determination of the optimal polarization state, in
optimizing the excitation wavelength of SHG for biological imaging.This study aims to investigate the parameters of Second Harmonic Generation (SHG)
in biological samples, with a long-term aim of imaging the entire cornea for disease
diagnosis. The objectives of this research are to determine the optimal excitation
wavelength and the influence of polarization state of the incident light in the
generation and the detection of SHG signal and to characterize the effects of
different optical components on the polarization states as the laser beam propagates
through the microscope’s optical path. In order to achieve this, a femtosecond
pulsed laser was used in a nonlinear optical microscope. The polarization state was
assessed at various positions within the optical path- laser output, microscope
entrance and sample plane- by using a polarizer at different angular positions. From
the measurements, Stokes parameters were calculated so that the degree of
polarization was quantified, providing, this way, a characterization of the
polarization state of the beam. After the characterization of the polarization state,
system calibration and SHG imaging were performed on cryosectioned samples of
mouse cornea. Imaging revealed that the corneal stroma produced strong SHG
signals due to its organized, non-centrosymmetric structure of collagen tissues, while
the epithelial and the endothelial layer produced weaker or no SHG signal.
Furthermore, two optical filters, were used and the dependence of the intensity of
SHG on excitation wavelength was examined. In conclusion, the results of this study
highlight the critical role of determination of the optimal polarization state, in
optimizing the excitation wavelength of SHG for biological imaging
Teaching geometric shapes in kindergarten using ICT with in the framework of Gardner's theory of Multiple Intelligences.
No full textΗ παρούσα εργασία διερευνά τη θεωρία των Πολλαπλών Τύπων Νοημοσύνης του Howard Gardner (1983) και τη δυνατότητα εφαρμογής της στην προσχολική εκπαίδευση, με σκοπό την ενίσχυση της γεωμετρικής σκέψης των νηπίων. Εστιάζει στη διαφοροποιημένη διδασκαλία που αναγνωρίζει τη μοναδικότητα κάθε μαθητή και αξιοποιεί τις Τεχνολογίες Πληροφορίας και Επικοινωνίας (Τ.Π.Ε.) ως μέσο ενίσχυσης της μαθησιακής διαδικασίας. Παρουσιάζονται το θεωρητικό υπόβαθρο της θεωρίας, οι δυνατότητες παιδαγωγικής αξιοποίησης ψηφιακών εργαλείων, όπως το Turtle Geometry και η πλατφόρμα Shapes Planet, καθώς και μια ερευνητική διδακτική παρέμβαση με τίτλο «Οι Οχτώ Δυνάμεις της Σχηματοχώρας». Η παρέμβαση περιλαμβάνει δραστηριότητες που ενεργοποιούν ποικίλους τύπους νοημοσύνης, προάγοντας τη βιωματική, συνεργατική και δημιουργική μάθηση. Στόχος της εργασίας είναι να αναδείξει τη συμβολή της θεωρίας του Gardner και των Τ.Π.Ε. στην ανάπτυξη της γεωμετρικής σκέψης και στη σφαιρική γνωστική, κοινωνική και συναισθηματική ανάπτυξη των παιδιών της προσχολικής ηλικίας.This study explores Howard Gardner’s (1983) Theory of Multiple Intelligences and its potential application in early childhood education, aiming to enhance preschoolers’ geometric thinking. It focuses on differentiated instruction that acknowledges the uniqueness of each learner and on the integration of Information and Communication Technologies (ICT) as a means to support the learning process. The theoretical framework of Gardner’s theory is outlined, along with the pedagogical potential of digital tools such as Turtle Geometry and the Shapes Planet platform, and an educational intervention titled “The Eight Powers of Shape Land.” The intervention comprises activities designed to activate various types of intelligence, fostering experiential, collaborative, and creative learning. The study aims to highlight the pedagogical significance of Gardner’s theory and the role of ICT in promoting geometric reasoning and the holistic cognitive, social, and emotional development of preschool children
Αποδοτικές διεργασίες για αποθήκευση υδρογόνου σε στέρεα κατάσταση και εφαρμογές θερμικής συμπίεσης υδρογόνου
No full textΓια την ανάπτυξη μιας παγκόσμιας οικονομίας βασισμένης στο υδρογόνο, είναι απαραίτητοι ασφαλείς
και αποτελεσματικοί τρόποι αποθήκευσης υδρογόνου για κινητές, φορητές και σταθερές εφαρμογές.
Για να μπορέσουν οι τεχνολογίες υδρογόνου να εφαρμοστούν με επιτυχία στην καθημερινή μας ζωή,
το υδρογόνο θα πρέπει να αποθηκεύεται με ασφάλεια για μεταβλητές χρονικές περιόδους τόσο
αποτελεσματικά όσο τα καύσιμα τα οποία χρησιμοποιούμε σήμερα, όπως η βενζίνη. Επιπλέον, ο απλός
και ασφαλής χειρισμός του υδρογόνου και το χαμηλό κόστος θα πρέπει επίσης να διασφαλίζονται για
να εξασφαλιστεί η εμπορευματοποίηση αυτής της τεχνολογίας. Από την άλλη πλευρά, οι μοναδικές και
ιδιαίτερες φυσικές και θερμοδυναμικές ιδιότητες του αερίου υδρογόνου λειτουργούν ως τροχοπέδη για
την πλήρη εφαρμογή των τεχνολογιών υδρογόνου στην καθημερινότητα. Σύμφωνα με την ανάλυση
του διαγράμματος φάσης των υδρογόνων, υπό κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, 1 kg
υδρογόνου θα καταλαμβάνει όγκο της τάξεως των 12,15 m3 και ενεργειακό περιεχόμενο 33,5 kWh,
ενώ για το ίδιο ενεργειακό περιεχόμενο, ο όγκος που καταλαμβάνει η βενζίνη είναι 0,0038 m3.
Έτσι, η ογκομετρική πυκνότητα πρέπει να αυξηθεί για να είναι το υδρογόνο ανταγωνιστικός φορέας
ενέργειας. Αυτός ο στόχος μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση του όγκου που καταλαμβάνει το
υδρογόνο υπό κανονικές συνθήκες. Μια τέτοια συμπεριφορά μπορεί να επιτευχθεί εάν αλλάξει η
«κανονική» κατάσταση του υδρογόνου και μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους: συμπιέζοντας
το αέριο υδρογόνο, μειώνοντας τη θερμοκρασία κάτω από το κρίσιμο σημείο (ώστε να επιτύχουμε υγρό
υδρογόνο το υδρογόνο), και τέλος, μειώνοντας την αλληλεπίδραση απώθησης μεταξύ των μορίων
υδρογόνου και δημιουργώντας δεσμούς με κάποιο άλλο υλικό. Ως αποτέλεσμα, εντοπίζονται τρεις
διαφορετικοί τρόποι αποθήκευσης υδρογόνου: αποθήκευση υδρογόνου σε συμπιεσμένη (αέρια) μορφη,
αποθήκευση υδρογόνου σε υγρή μορφή και αποθήκευση υδρογόνου σε στερεά κατάσταση.
Το βασικό αποτέλεσμα αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη νέων διεργασιών αποθήκευσης
υδρογόνου σε στερεά κατάσταση και διεργασίες για συμπίεση υδρογόνου βασισμένη σε θερμικές
διεργασίες. Διάφορα διαμεταλλικά υλικά που σχηματίζουν μεταλλικά υδρίδια αναπτύχθηκαν και
εφαρμόστηκαν ως μέσα αποθήκευσης υδρογόνου. Η βασικότερη πρόκληση της παρούσης εργασίας
είναι η δημιουργία προηγμένων σεναρίων θερμικής διαχείρισης τόσο για την υδρογόνωση (εξώθερμη)
όσο και για την αφυδρογόνωση (ενδόθερμη) και η εφαρμογή τους σε κλίνες μεταλλικών υδριδίων.
Τέλος, διερευνάται μια αριθμητική προσέγγιση για την αποτελεσματική πρόβλεψη της απόδοσης
συμπιεστών υδρογόνου πολλαπλών σταδίων με βάση τα μεταλλικά αυτά υδρίδια. Το λογισμικό που
χρησιμοποιήθηκε για αυτές τις μελέτες είναι το COMSOL Multiphysics 5.5. Για την παρούσα εργασία,
οι ιδιότητες διαφόρων μεταλλικών υδριδίων χρησιμοποιήθηκαν ως μέσα αποθήκευσης υδρογόνου και
εισήχθησαν στο λογισμικό. Επιπλέον, εισήχθησαν και διερευνήθηκαν νέες τεχνικές θερμικής
διαχείρισης για την ενίσχυση της κινητικής αποθήκευσης/απελευθέρωσης υδρογόνου των
προτεινόμενων διαμεταλλικών.For the development of a hydrogen-based global economy, safe and efficient ways of storing
hydrogen are necessary for mobile, portable, and stationary applications. For real life
applications, hydrogen needs to be stored safely for variable periods of time as efficiently as
gasoline20. In addition, simple handling and low costs should also be ensured to ensure the
commercialisation of such technology. On the other hand, the unique physical and
thermodynamic properties of hydrogen gas are acting as a major drawback for the full
implementation of the hydrogen technologies. According to the analysis of hydrogens’ phase
diagram21, under normal temperature and pressure conditions, 1 kg of hydrogen will occupy a
volume of 12.15 m3 and an energy content of 33.5 kWh, whereas for the same energy content,
the volume that gasoline occupies is 0.0038 m3. Thus, the volumetric density must increase if
hydrogen is to be a competitive energy carrier. Such target can be achieved by reducing the
volume that hydrogen occupies under normal conditions. Such behavior can be achieved if the
“normal” state of hydrogen is changed and can be achieved in various ways: by compressing
the hydrogen gas (thus, increasing the temperature), by decreasing the temperature below the
critical point (so, hydrogen will be liquified), and finally, by decreasing the repulsion
interaction between the hydrogen molecules by creating bonds with another material. As a
result, three different ways for hydrogen storage are identified: compressed hydrogen storage,
cryogenic hydrogen storage, and solid-state hydrogen storage.
The key output of this Thesis is the development of novel processes for hydrogen storage and
non-mechanical hydrogen compression. Various hydride-forming intermetallics have be
developed and applied as hydrogen storage mediums. In addition, advanced thermal
management scenarios for both the hydrogenation (exothermic) and dehydrogenation
(endothermic) are generated and applied to the metal hydride beds. Finally, a numerical
approach for the efficient prediction of the performance of multi-stage hydride-based hydrogen
compressors is investigated. The software used for these studies is COMSOL Multiphysics
5.5. Various intermetallics have been introduced and their performance as hydrogen storage
mediums is examined and analysed. In addition, novel thermal management techniques to
enhance the hydrogen storage/release kinetics of the suggested intermetallics are introduced
and investigated
Σχεδίαση και ανάπτυξη τεχνολογιών επαυξημένης πραγματικότητας για την υποστήριξη ατόμων με διαταραχή αυτιστικού φάσματος
No full textΗ Επαυξημένη Πραγματικότητα (ΕΠ) συνδυάζει τον πραγματικό κόσμο με τον ψηφιακό,
δημιουργώντας διαδραστικές, πολυαισθητηριακές εμπειρίες που μπορούν να είναι ιδιαίτερα
χρήσιμες σε θεραπευτικές συνεδρίες για άτομα με διαταραχή του αυτιστικού φάσματος (ΔΑΦ). Η
ΔΑΦ είναι μια σύνθετη νευρολογική και αναπτυξιακή διαταραχή που επηρεάζει την τυπική
λειτουργία του εγκεφάλου. Χαρακτηρίζεται από ένα ευρύ φάσμα προκλήσεων,
συμπεριλαμβανομένων δυσκολιών στην κοινωνική αλληλεπίδραση και επικοινωνία, άτυπα πρότυπα
συμπεριφοράς, αυξημένη εστίαση στις λεπτομέρειες, ασυνήθιστες αντιδράσεις σε αισθητηριακά
ερεθίσματα και αδεξιότητα σε κινητικές ικανότητες και κινήσεις. Για τα άτομα με ΔΑΦ, τα οποία
μπορεί να αντιμετωπίζουν προκλήσεις με την αισθητηριακή επεξεργασία, τον κινητικό συντονισμό
και την εκτελεστική λειτουργία, η ΕΠ παρέχει μια καλά δομημένη και ταυτόχρονα συναρπαστική
τεχνολογική προσέγγιση που μπορεί να κάνει τις θεραπευτικές δραστηριότητες διαδραστικές και
ευχάριστες. Η εμβυθιστική φύση της ΕΠ επιτρέπει στους χρήστες να αλληλεπιδρούν με ψηφιακά
στοιχεία σε πραγματικό χρόνο μέσα στο άμεσο περιβάλλον τους, προωθώντας την ενεργή μάθηση
και την ανάπτυξη κινητικών δεξιοτήτων σ’ ένα οικείο, ελεγχόμενο περιβάλλον. Μέσω αυτών των
χαρακτηριστικών, η ΕΠ προσφέρει νέες δυνατότητες για τη δημιουργία εργαλείων αποκατάστασης
που υποστηρίζουν την ανάπτυξη δεξιοτήτων μέσα από παιγνιώδεις εμπειρίες, καθιστώντας την μια
υποσχόμενη προσέγγιση για την υποστήριξη των ατόμων με ΔΑΦ.
Σχετικές προσπάθειες που αναφέρονται στη βιβλιογραφία επικεντρώνονται κυρίως στην υποστήριξη
των ατόμων με ΔΑΦ σε καθημερινές εργασίες, στην επικοινωνία και την κοινωνική αλληλεπίδραση
καθώς και σε εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Ωστόσο, παρατηρείται έλλειψη προσεγγίσεων που
στοχεύουν στην αποκατάσταση των ατόμων με ΔΑΦ, μέσω θεραπευτικών συνεδριών, σχετικά με την
ανάπτυξη του κινητικού ελέγχου και της επιδεξιότητας, την προώθηση της σωματικής
δραστηριότητας και την καλυτέρευση των δεξιοτήτων εκτελεστικής λειτουργίας που είναι
απαραίτητες για την εκτέλεση καθημερινών δραστηριοτήτων. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα
μεταπτυχιακή εργασία παρουσιάζει το Reh(AR)bilitation, ένα σύστημα ΕΠ που έχει σχεδιαστεί για να
αντιμετωπίσει αυτά τα κενά, παρέχοντας μια προσαρμόσιμη, πολυαισθητηριακή πλατφόρμα που
ενισχύει τις ασκήσεις αποκατάστασης μέσω μιας ελκυστικής, ανθρωποκεντρικά σχεδιασμένης
εμπειρίας.
Κατά τη διάρκεια της επαναληπτικής διαδικασίας σχεδιασμού και υλοποίησης, το σύστημα
Reh(AR)bilitation βελτιώθηκε με συνεχή ανατροφοδότηση από εργοθεραπευτές, καθώς και από
ειδικούς σε θέματα εμπειρίας χρήστη, ώστε να εξασφαλιστεί ότι ευθυγραμμίζεται με τις βέλτιστες
θεραπευτικές πρακτικές για άτομα με ΔΑΦ, ενώ προσφέρει παράλληλα ένα διαισθητικό διαδραστικό
περιβάλλον. Το σύστημα αποτελείται από τέσσερα διαφορετικά κιναισθητικά παιχνίδια ΕΠ, καθένα
από τα οποία στοχεύει σε βασικούς αναπτυξιακούς τομείς, συμπεριλαμβανομένων των κινητικών
δεξιοτήτων, της συγκέντρωσης, και του συντονισμού ματιού-χεριού. Συγκεκριμένα, το παιχνίδι Πιάνο
υποστηρίζει τους χρήστες στην ανάπτυξη της προσοχής και του συντονισμού ματιού-χεριού,
προτρέποντας την αλληλεπίδραση με εικονικά πλακίδια για την αναπαραγωγή ενός μουσικού
κομματιού, συνοδευόμενο από οπτική και ακουστική ανατροφοδότηση. Το παιχνίδι Φρούτα,
προάγει την κινητικότητα και την ανάπτυξη κινητικών δεξιοτήτων καθώς οι παίκτες κινούνται σ’ ένα
δωμάτιο για να συλλέξουν εικονικά φρούτα, αποφεύγοντας τα ανθυγιεινά τρόφιμα. Το παιχνίδι
Δάσος μετατρέπει το δωμάτιο σ’ ένα δάσος και προάγει τόσο τον συντονισμό λεπτής όσο και αδρής
κινητικότητας και τη χωρική επίγνωση, απαιτώντας από τους χρήστες να συλλέγουν μήλα και να
αποφεύγουν τα κουκουνάρια, τα οποία είναι τοποθετημένα τόσο στα δέντρα όσο και στο έδαφος.
Τέλος, το παιχνίδι Καλάθια υποστηρίζει την αναγνώριση χρωμάτων και την κατηγοριοποίηση, καθώς
και την κινητική επιδεξιότητα, βάζοντας τους χρήστες να ταξινομούν αντικείμενα σε καλάθια του
αντίστοιχου χρώματος. Συνολικά, αυτά τα παιχνίδια στοχεύουν να δημιουργήσουν ένα ενθαρρυντικό
περιβάλλον όπου οι χρήστες μπορούν να αναπτύξουν βασικές ικανότητες μέσω δομημένων,
διαδραστικών και καθηλωτικών δραστηριοτήτων. Χρησιμοποιώντας αναγνώριση χειρονομιών, το
Reh(AR)bilitation διευκολύνει την αλληλεπίδραση και παρέχει ανατροφοδότηση σε πραγματικό
χρόνο για την ενίσχυση των επιτευγμάτων και τη διατήρηση της συμμετοχής των χρηστών. Οι
προσαρμόσιμες ρυθμίσεις επιτρέπουν στους θεραπευτές να τροποποιούν το επίπεδο δυσκολίας και
να καθορίζουν τους στόχους απόδοσης και τους τρόπους αλληλεπίδρασης, εστιάζοντας σε
μονόπλευρες ή αμφίπλευρες κινητικές ασκήσεις, ανάλογα με τις ατομικές ανάγκες των χρηστών.
Επιπρόσθετα, το σύστημα καταγράφει λεπτομερείς μετρικές επίδοσης, υποστηρίζοντας την
εξατομικευμένη παρακολούθηση και σχεδιασμό της προσέγγισης αποκατάστασης.
Για να εκτιμηθεί η αποτελεσματικότητα του συστήματος, ακολουθήθηκε μια ενδελεχής διαδικασία
αξιολόγησης, οργανωμένη σε τρεις βασικούς άξονες: (α) ευχρηστία και εμπειρία του χρήστη, (β)
συνάφεια για τους επαγγελματίες του τομέα και (γ) ελκυστικότητα και αντίκτυπος στα άτομα με ΔΑΦ.
Αυτή η πολύπλευρη προσέγγιση είχε ως στόχο να διασφαλίσει την εις βάθος κατανόηση των
επιδόσεων και της χρησιμότητας του συστήματος. Στο πλαίσιο αυτό, πραγματοποιήθηκαν τρεις
διαδικασίες αξιολόγησης, και συγκεκριμένα ευρετική αξιολόγηση με έξι εμπειρογνώμονες εμπειρίας
χρήστη, αξιολόγηση από ειδικούς με τη συμμετοχή δώδεκα επαγγελματιών και αξιολόγηση τελικών
χρηστών με εννέα άτομα με νοητική αναπηρία και χαρακτηριστικά αυτισμού. Τα ευρήματα δείχνουν
ότι το Reh(AR)bilitation είναι ένα εύχρηστο και ελκυστικό εργαλείο, που υποστηρίζει αποτελεσματικά
την απόκτηση δεξιοτήτων και παρακινεί τη συμμετοχή. Οι επαγγελματίες αναγνώρισαν τις
δυνατότητές του συστήματος για την υποστήριξη ατόμων με ΔΑΦ, προσφέροντας ευελιξία και
προσαρμογή στις ποικίλες ανάγκες κάθε χρήστη, και αναγνώρισαν ένα πλήθος δυνατοτήτων για την
ενσωμάτωση του συστήματος στις επαγγελματικές τους πρακτικές. Επιπλέον, οι χρήστες εκτίμησαν
το σύστημα για τον ελκυστικό και ευχάριστο παιγνιώδη χαρακτήρα του, εκφράζοντας έντονο
ενδιαφέρον να ξαναπαίξουν τα παιχνίδια. Ανέφεραν υψηλά επίπεδα ευχαρίστησης και για τα
τέσσερα παιχνίδια και επέδειξαν μεγάλη κινητοποίηση για την επίτευξη των στόχων κάθε παιχνιδιού,
εκφράζοντας ορατή ικανοποίηση και χαρά κατά την ολοκλήρωσή τους. Τα ευρήματα της αξιολόγησης
υπογραμμίζουν τη δυνατότητα των συστημάτων AR όπως το Reh(AR)bilitation να ενισχύσουν τις
θεραπευτικές προσεγγίσεις συνδυάζοντας τη δομημένη ανάπτυξη δεξιοτήτων με τον διαδραστικό,
ανθρωποκεντρικό σχεδιασμό, προωθώντας την ανεξαρτησία και τη λειτουργική ανάπτυξη των
ατόμων με ΔΑΦ.Augmented Reality (AR) merges real-world environments with digital elements, creating interactive,
multisensory experiences that can be especially valuable in therapeutic sessions for individuals with
Autism Spectrum Disorder (ASD). ASD is a complex neurological and developmental disability that
influences the brain's typical functioning. It is characterized by a wide range of challenges, including
difficulties in social interaction and communication, atypical behavior patterns, a heightened focus on
details, unusual responses to sensory stimuli, and clumsiness in motor skills and movements. For
individuals with ASD, who may face challenges with sensory processing, motor coordination and
executive functioning, AR provides a well-structured but also captivating platform that can make
therapeutic activities both interactive and enjoyable. The immersive nature of AR allows users to
engage with digital elements in real-time within their immediate surroundings, promoting active
learning and motor skill development in a familiar, controlled environment. By providing these
capabilities, AR opens new possibilities for creating rehabilitation tools that support skill development
through playful, gamified experiences, making it a promising approach to support individuals with
ASD.
Efforts reported in the literature focus mostly on supporting individuals with ASD with daily living
tasks, communication and social interaction, as well as with educational activities. However, there is
a notable lack of approaches targeting the rehabilitation of persons with ASD through therapeutic
sessions that help them develop motor control and dexterity, promote physical activity, and advance
executive functioning skills that are necessary for daily activities. In this regard, this thesis presents
Reh(AR)bilitation, an AR system designed to address these gaps by providing an adaptable,
multisensory platform that enhances rehabilitation exercises through an engaging, user-centered
experience.
Throughout the iterative design and implementation process, the Reh(AR)bilitation system was
refined with ongoing feedback by occupational therapists, and User Experience (UX) experts to ensure
that it aligns with best practices for individuals with ASD while offering an intuitive interactive
environment. The system consists of four distinct AR exergames, each targeting key developmental
areas, including motor skills, focus, and eye-hand coordination. In particular, the Piano game supports
users in developing attention and eye-hand coordination by prompting interactions with tiles
advancing the reproduction of a music score, paired with visual and auditory feedback. The Fruits
game promotes mobility and motor skill development as players move around a room to collect virtual
fruits while avoiding unhealthy foods. The Forest game transforms the room into a forest and
promotes both fine and gross motor coordination and spatial awareness by requiring users to gather
apples while avoiding pinecones, both positioned on the trees and the ground. Lastly, the Baskets
game supports color recognition and categorization, as well as motor dexterity by having users sort
colored items into matching baskets. Overall, these games aim to create an encouraging environment
where users can build essential abilities through structured, interactive, immersive activities. Using
gesture recognition, Reh(AR)bilitation facilitates interaction and provides real-time feedback to
reinforce achievements and sustain user engagement. Customizable settings allow therapists to adjust
difficulty levels, and specify performance goals and interaction modes, focusing on unilateral or
bilateral motor tasks according to individual user needs. Additionally, the system captures detailed
performance metrics, supporting personalized monitoring and adaptive rehabilitation planning.
To assess the effectiveness of the system, a comprehensive evaluation procedure was followed,
focusing on three key perspectives: (a) usability and UX, (b) relevance for professionals in the field,
and (c) appeal and impact on persons with ASD. This multifaceted approach aimed to ensure a
thorough understanding of the system’s performance and usefulness. In this regard, three evaluation
iterations were conducted, namely a heuristic evaluation with six UX experts, an expert-based review
involving twelve professionals, and a user-based evaluation with nine individuals with intellectual
disabilities and autism characteristics. Findings indicate that Reh(AR)bilitation is a usable and engaging
tool, effectively supporting skill acquisition and motivating participation. Professionals praised the
system for its potential to support persons with ASD, offering flexibility and customization to the
diverse unique needs of each user, and recognized a multitude of possibilities for integrating the
system into their professional practices. In addition, users appraised the system for its engaging and
enjoyable gameplay, expressing a strong interest in playing the games again. They reported high levels
of enjoyment across all four games and demonstrated high motivation to achieve each game’s goals,
expressing visible satisfaction and joy upon reaching them. These findings highlight the potential of
AR systems like Reh(AR)bilitation to enhance therapeutic approaches by combining structured skill-
building with interactive, user-centered design, fostering independence and functional development
for individuals with ASD
Γονιδιωματική ανάλυση της ανθεκτικότητας στα παρασιτοκτόνα, σε κύρια και πρωτοεμφανιζόμενα αρθρόποδα παράσιτα
No full textΤα αρθρόποδα παράσιτα αποτελούν κρίσιμες απειλές τόσο για τη γεωργική
παραγωγή όσο και για τη δημόσια υγεία μέσω των καταστροφικών τους επιπτώσεων
στις αποδόσεις των καλλιεργειών και στη μετάδοση απειλητικών για τη ζωή
ασθενειών. Ενώ τα χημικά συντιθέμενα παρασιτοκτόνα έχουν αναδειχθεί ως η πιο
αποτελεσματική στρατηγική ελέγχου τις τελευταίες δεκαετίες, η εντατική εφαρμογή
τους έχει οδηγήσει σε ευρεία ανάπτυξη ανθεκτικότητας μέσω ισχυρής πίεσης
επιλογής. Αυτή η κλιμακούμενη πρόκληση της ανθεκτικότητας στα παρασιτοκτόνα
απαιτεί μια ολοκληρωμένη κατανόηση των γονιδιωματικών και μοριακών
μηχανισμών που διέπουν τις ξενοβιοτικές προσαρμογές στα αρθρόποδα παράσιτα,
προκειμένου να καταστεί δυνατή η ανάπτυξη τόσο μοριακών διαγνωστικών
εργαλείων όσο και πιο αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης παρασίτων. Η
διδακτορική διατριβή αυτή διερεύνησε τη γονιδιωματική παραλλαγή που σχετίζεται
με την προσαρμογή στα ξενοβιοτικά σε δύο σημαντικά γεωργικά παράσιτα και
έντεκα φορείς ασθενειών, χρησιμοποιώντας γονιδιωματικές και μεταγραφωματικές
προσεγγίσεις. Στο Κεφάλαιο 2, αναπτύξαμε υψηλής ποιότητας γονιδιώματα για οκτώ
επιλεγμένα στελέχη Tetranychus urticae με διαφορετικούς φαινοτύπους
ανθεκτικότητας και προσαρμογής σε φυτά-ξενιστές. Χρησιμοποιώντας αυτά τα
γονιδιώματα χαρακτηρίσαμε αναλυτικά σχεδόν 1.000 γονίδια κυτοχρωματικών
οξειδασών P450 (CYP) και προσδιορίσαμε την παραλλαγή του αριθμού αντιγράφων
τους. Βρήκαμε ότι οι γονιδιακές ενισχύσεις εμφανίζονται κυρίως σε επιλεγμένες CYP
υποοικογένειες, ενώ επίσης εντοπίσαμε τη γονιδιωματική προέλευση αυτών των
γονιδιακών ενισχύσεων και χαρακτηρίσαμε τις γονιδιωματικές αναδιατάξεις που
οδήγησαν σε αυτές τις γονιδιακές ενισχύσεις. Χρησιμοποιώντας επίσης RNAseq
δεδομένα, εντοπίσαμε επίσης τρεις ενισχύσεις CYP που σχετίζονται με αυξημένη
γονιδιακή δόση. Στο Κεφάλαιο 3, εντοπίσαμε ένα στέλεχος A. lycopersici ανθεκτικό
στα abamectin και spiromesifen, και μελετήσαμε τις μεταγραφωματικές του
αποκρίσεις που σχετίζονται με την ανθεκτικότητα στα ακαρεοκτόνα και την
προσαρμογή του σε φυτά-ξενιστές. Ο φαινότυπος ανθεκτικότητας στο abamectin
αποδόθηκε εν μέρει σε λειτουργικά επικυρωμένες μεταλλαγές στη θέση στόχου του
abamectin, οι οποίες ανιχνεύθηκαν για πρώτη φορά σε αυτό το παράσιτο. Στο
ανθεκτικό στέλεχος, εντοπίσαμε επίσης μια μεταλλαγή στο στόχο του spiromesifen,
καθώς και δύο υπερεκφραζόμενα γονίδια CYP και UDP-γλυκοζυλοτρανσφερασών
(UGTs). Η ανάλυση των μεταγραφικών προτύπων του A. lycopersici κατά τη
βραχυπρόθεσμη μεταφορά σε διαφορετικά φυτά-ξενιστές αποκάλυψε διαφορική
έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στην πρωτεόλυση, το μεταβολισμό των λιπιδίων
και τις διαδικασίες αποτοξικοποίησης. Στο Κεφάλαιο 4, συναρμολογήσαμε τα
μεταγραφώματα 11 ειδών σκνιπών και τα χρησιμοποιήσαμε για να χαρακτηρίσουμε
και να εξερευνήσουμε την εξελικτική δυναμική >2.700 γονιδίων αποτοξικοποίησης
και στόχων εντομοκτόνων. Δείξαμε ότι οι σκνίπες έχουν αναπτύξει εξελικτικά
διαφοροποιημένα ρεπερτόρια γονιδίων CYP και γλουταθειόνης-S-τρανσφερασών
(GST), συμπεριλαμβανομένων αξιοσημείωτων επεκτάσεων σε ομάδες γονιδίων που
σχετίζονται φυλογενετικά με χαρακτηρισμένους μεταβολιστές ξενοβιοτικών ουσιών.
Η μελέτη μας βελτιώνει σημαντικά την κατανόησή μας για το πώς έχει εξελιχθεί η
αποτοξικοποίηση ξενοβιοτικών στις σκνίπες και παρέχει υποψήφια γονίδια για
μελλοντικές μοριακές μελέτες σχετικά με τις προσαρμογές των σκνιπών στα
ξενοβιοτικά, συμπεριλαμβανομένης της ανθεκτικότητας στα εντομοκτόνα. Τα
ευρήματα και τα συμπεράσματα που προέκυψαν σε αυτή τη διδακτορική μελέτη
παρέχουν νέες βιολογικές γνώσεις και θεμελιώδεις γονιδιωματικούς πόρους που
διευρύνουν την κατανόησή μας για το πώς τα αρθρόποδα προσαρμόζονται τόσο στα
φυσικά όσο και στα χημικά συντιθέμενα ξενοβιοτικά, συμβάλλοντας τελικά στην
sανάπτυξη πιο αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης παρασίτων.Arthropod pests pose critical threats to both agricultural production and public health
through their devastating impact on crop yields and transmission of life-threatening
diseases. While chemically synthesized pesticides have emerged as the most effective
control strategy over the last decades, their intensive application has led to widespread
development of resistance through strong selection pressure. This escalating challenge
of pesticide resistance necessitates a comprehensive understanding of the genomic
and molecular mechanisms underlying xenobiotic adaptations in arthropod pests, to
enable the development of both molecular diagnostic tools and more effective pest
management strategies. This PhD thesis investigated genomic variation associated
with xenobiotic adaptation in two significant agricultural pests and eleven disease
vectors, using genomic and transcriptomic approaches. In Chapter 2, we developed
high-quality long-read (PacBio) genome assemblies for eight selected Tetranychus
urticae strains with varying resistance and host plant adaptation phenotypes. Using
these long-read genome assemblies we manually curated nearly 1,000 Cytochrome
P450 (CYP) genes and determined their copy number variation. We found that gene
amplifications primarily occur in select CYP subfamilies, while we also elucidated the
genomic origins and resolved the genomic rearrangements that led to those gene
amplifications. Using strain-specific RNAseq we also identified three CYP
amplifications which are associated with increased gene dosage. In Chapter 3, we
identified an abamectin and spiromesifen resistant A. lycopersici strain and studied its
transcriptional responses associated with acaricide resistance and host plant
adaptation. The abamectin resistance phenotype was partially attributed to
functionally validated abamectin target-site mutations, which were detected for the
first time in this pest. In the resistant strain, we also detected a fixed mutation in the
spiromesifen target, as well as two upregulated cytochrome P450s (CYPs) and UDPglycosyltransferases
(UGTs). Analysis of A. lycopersici transcriptional patterns upon
short-term host plant transfer revealed differential expression of genes involved in
proteolysis, lipid metabolism and detoxification processes. In Chapter 4, we
assembled the transcriptomes of 11 phlebotomine sand fly species and used them to
annotate and explore the evolutionary dynamics of >2,700 detoxification and
insecticide target genes. We showed that sand flies have evolved diverse CYP and glutathione-S-transferase (GST) gene repertoires, including including notable
expansions in gene groups related to known xenobiotic metabolizers. Our study
significantly improves our understanding of how xenobiotic detoxification has
evolved in sand flies and provides candidate genes for future molecular studies on
sand fly adaptations to xenobiotics, including insecticide resistance. The findings and
conclusions generated in this PhD study provide new biological insights and
fundamental genomic resources that expand our understanding on how arthropod
pests adapt to both naturally occurring and chemically synthesized xenobiotics,
ultimately contributing to the development of more effective pest management
strategies
Semi-automated quantification of the perifoveal capillary network in patients with diabetes mellitus
No full textPurpose: The perifoveal capillary network (PCN) constitutes an important, complex, retinal microstructure that covers the metabolic needs and plays a pivotal role in the maintenance of the central visual acuity. Therefore, the imaging and assessment of this structure is of great significance for monitoring the retinal function in various retinal vascular diseases. Hence, the purpose of the presented work was to develop and evaluate the performance of a novel semi-automated computerized method that detects and quantifies the PCN calculating metrics in fluorescein angiography (FA) images. Furthermore, the morphology of the PCN and the foveal avascular zone (FAZ) was assessed quantitatively applying this method on FA images of diabetic patients with variable severity of diabetic retinopathy (DR) and controls.
Materials and methods: The work was developed and conducted in two parts. In the first part of the study, an algorithm that detects the perifoveal capillary bed as depicted in high resolution grayscale FA images and creates a one-pixel-wide skeleton of the PCN, was developed using MatLab software. Besides PCN detection, the capillary density and the branch point (BP) density in two circular areas centered on the center of the FAZ of 500κm and 750κm radius were calculated by the algorithm. Three consecutive FA images with distinguishable PCN from 40 subjects were used for analysis. Both manual and semi-automated detection of the PCN and branch points were performed and compared. Three different intensity thresholds were used for detection of the PCN to optimize the method defined as mean(I)+0.05*SD(I), mean(I) and mean(I)-0.05*SD(I), where I is the grayscale intensity of each image analyzed and SD the standard deviation. Limits of agreement (LoA), intraclass correlation coefficient (ICC) and Pearson‘s correlation coefficient (r) were calculated to evaluate the proposed method. Thereafter, in the second part of the thesis, the algorithm using the intensity threshold with the highest repeatability and the greatest agreement with the manual method detected in the first part of the study was applied on high resolution FA images from non-diabetic subjects and diabetic patients with different stages of DR. The method provided semi-automated measurements of the PCN density and the BP density in two central circular areas of 500 and 750κm radius, as well as manual measurements of the FAZ including the surface, acircularity and perimeter of the FAZ, for all subjects.
Results: In the first part of the study, using the mean(I)-0.05*SD(I) as threshold the average difference of PCN density between the semi-automated and manual method was calculated 0.219 deg-1 (0.335 deg-1) at the 500κm radius and 0.413 deg-1 (0.617 deg-1) at the 750κm radius. The LoA were found -0.546 to 0.986 and -0.905 to 1.748 deg-1 for each radius area, respectively. Regarding BP density, the average difference of BP density between the semi-automated and manual method was zero for both areas; LoA were -0.018 to 0.019 and -0.003 to 0.002 branch points/deg2, respectively. The other two intensity thresholds provided wider limits of agreement for both PCN and BP density. Furthermore, the semi-automated algorithm showed great repeatability for both PCN and BP density (ICC>0.91 for both metrics) in the 500κm radius area and fair repeatability (ICC>0.75 for both metrics) in the area of 750κm radius. The second step of the study included a group of 320 subjects; 78 non-diabetic controls, 71 diabetic patients without (DR) findings (no DR), 90 patients with non-proliferative DR (NPDR) and 81 patients with proliferative DR (PDR). Gradually lower values for PCN and BP density and inversely gradually higher values for all FAZ metrics were detected as DR evolves. Applying one-way ANOVA statistically significant differences were detected for all PCN and FAZ metrics among several groups except for PCN and BP density in the central circular zone of 500κm radius. The PCN density at 750κm did not differ significantly between controls and no DR subjects, and between NPDR and PDR patients. On the contrary, BP density was significantly different only between controls and PDR patients. Similarly with PCN density, FAZ area and perimeter was not found to differ significantly between controls and no DR subjects, and between NPDR and PDR patients. FAZ acircularity was significantly different between every compared group except for controls and no DR patients.
Conclusion: The developed semi-automated algorithm seems to provide readings of PCN metrics in agreement with those of the manual capillary tracing in FA images. The parameters assessed in the second part of the thesis seem to reflect the PCN and FAZ abnormalities related to diabetes mellitus and vary accordingly across the different DR stages. Until today, literature and research have focused on optimization of algorithms on non-invasive imaging techniques of the PCN and thus, the analysis and quantification of PCN in FA images lacks progress and refinement, although FA still remains the gold standard imaging method for the diagnosis, classification and monitoring of several retinal vascular diseases including DR. Moreover, early detection of PCN ischemia even in subclinical DR cases could be beneficial for the maintenance of the retinal vasculature function
Image projecting device with dual AOM setup
Get PDFThis thesis documents the designing and development of an image projection
device that uses a combination of two Acousto-optic modulators to create a
projection of a given arbitrary image on to a gas cloud. The projection happens
solely with the use of the Acousto-optic modulators, meaning it has only optical
components and no mechanical. The image is created with the use of Python and
Mathematica and then is sent as frequency modulation into the AOM system
where a laser beam diffracts in relation to the modulation of AOMs. This
results in the Laser beam’s angle to match the pixels of the desired image and
in high frequencies this can be captured as a still image with a camera placed
at the focal point of the laser. In this project we managed to create images
from Harmonic Functions (Lissajous Curves) and then experimented with the
projection of custom images that resulted in inconsistent levels of success.This thesis documents the designing and development of an image projection
device that uses a combination of two Acousto-optic modulators to create a
projection of a given arbitrary image on to a gas cloud. The projection happens
solely with the use of the Acousto-optic modulators, meaning it has only optical
components and no mechanical. The image is created with the use of Python and
Mathematica and then is sent as frequency modulation into the AOM system
where a laser beam diffracts in relation to the modulation of AOMs. This
results in the Laser beam’s angle to match the pixels of the desired image and
in high frequencies this can be captured as a still image with a camera placed
at the focal point of the laser. In this project we managed to create images
from Harmonic Functions (Lissajous Curves) and then experimented with the
projection of custom images that resulted in inconsistent levels of success
Μελέτη, ανάπτυξη και βελτιστοποίηση συστήματος αποθήκευσης για το υπολογιστικό νέφος
No full textTo Longhorn είναι μια μηχανή αποθήκευσης που ορίζεται από λογισμικό (Soft¬ware Defined Storage, SDS) ανοιχτού κώδικα, που παρέχει διαχείριση κατανεμημένης αποθήκευσης μπλοκ σε περιβάλλοντα Kubernetes. Auτή η εργασία διερευνά τεχνικές βελτιστοποίησης της απόδοσης για τον βασικό μηχανισμό του Longhorn, το Longhorn Engine, για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί κατά τη χρήση υλικού υψηλής απόδοσης, όπως οι δίσκοι NVMe και δίκτυα υψηλού εύρους ζώνης και χαμηλής καθυστέρησης. Ενσωματώνοντας σύγχρονες τεχνολογίες, ελαχιστοποιώντας τα σημεία συμφόρησης στα πρωτόκολλα επικοινωνίας και χρησιμοποιώντας ένα απλοποιημένο σύστημα αποθήκευσης απευθείας στον δίσκο, το σύστημα επιτυγχάνει σημαντικές βελτιώσεις απόδοσης σε σύγκριση με την προ υπάρχουσα υλοποίηση. Τα αποτελέσματα συμβάλ¬λουν στην ενίσχυση των δυνατοτήτων του Longhorn τόσο σε τοπικά περιβάλλοντα όσο και στο cloud και παρέχουν πληροφορίες για την ευρύτερη κοινότητα των SDS.
H κύρια συμβολή αυτής της εργασίας επικεντρώνεται σε τρία σημεία. Πρώτον, το Frontend που βασίζεται σε μια υλοποίηση του iSCSI framework αντικαθίσταται με μια σύγχρονη υλοποίηση του ublk framework , βελτιώνοντας την απόδοση I/O μειώνοντας την επιβάρυνση του kernel και επιτρέποντας καλύτερη επεκτασιμότητα. Δεύτερον, η επικοινωνία ανάμεσα σε Controller και Replica αναδομείται με ένα νέο μοντέλο threading και μειωμένη χρήση locks, επιτρέποντας αποτελεσματική χρήση του υλικού. Τρίτον, ο τελικός μηχανισμός αποθήκευσης που βασίζεται σε Linux sparse files αντικαθίσταται με το Direct Block Store (DBS), προσφέροντας ένα ε¬λαφρύ σύστημα διαχείρισης αποθηκευτικού χώρου απευθείας στο δίσκο που βελτιώνει την απόδοση εγγραφής και διατηρεί την αποτελεσματικότητα με την χρήση πολλα¬πλών snapshots. Συνολικά, αυτές οι αλλαγές οδηγούν σε αύξηση έως και κατά τάξη μεγέθους στα IOPS και στο Bandwidth σε σύγκριση με την αρχική υλοποίηση του Longhorn,βελτιώνοντας τόσο την απόδοση όσο και την αξιοπιστία.Longhorn is an open-source, cloud-native software-defined storage (SDS) engine
that delivers distributed block storage management in Kubernetes environments.
This thesis explores performance optimization techniques for Longhorn’s core com-
ponent, the Longhorn Engine, to overcome limitations in leveraging high-performance
server hardware, such as solid-state NVMe disks and low-latency, high-bandwidth
networking. By integrating modern operating system technologies, minimizing
bottlenecks in communication protocols, and employing a simplified, direct-to-
disk storage scheme, the system achieves significant performance improvements
with respect to default. The results contribute improving Longhorn’s applicability
in both cloud and on-premises setups and provide insight for the broader SDS
community.
The primary contributions of this work focuses in three parts. First, the iSCSI-
based Frontend is replaced with a modern ublk implementation, improving I/O
throughput by reducing kernel overhead and enabling better scalability. Second,
Controller-Replica communication is restructured with a new threading model
and reduced lock contention, allowing for higher concurrency and more ecient
hardware utilization. Third, the conventional sparse-file-based storage backend
is replaced by a custom Direct Block Store (DBS) layer, o↵ering a lightweight,
direct-to-disk management scheme that improves write performance and maintains
eciency across multiple snapshots. Collectively, these changes result in up to
an order-of-magnitude increase in IOPS and bandwidth compared to the original
Longhorn implementation, enhancing both performance and reliability
Καθοδηγούμενα από ταξινομητή παραγωγικά ανταγωνιστικά δίκτυα με εφαρμογές στη σχεδίαση πρωτεϊνών
No full textΗ σχεδίαση πρωτεϊνών με καθορισμένες βιολογικές ιδιότητες αποτελεί έναν κρίσιμο
τομέα στη βιοτεχνολογία, την ανακάλυψη φαρμάκων και την ανάπτυξη ϑεραπειών.
Οι παραδοσιακές πειραματικές προσεγγίσεις για τη σχεδίαση πρωτεϊνών είναι κοστοβόρες, χρονοβόρες και δεν επιτρέπουν την κλιμάκωση σε μεγαλύτερη έκταση.
Αντίθετα, οι υπολογιστικές μέθοδοι, όπως τα Παραγωγικά Ανταγωνιστικά ∆ίκτυα
(ΠΑ∆), έχουν δείξει σημαντικές δυνατότητες στον σχεδιασμό πρωτεϊνών. Ωστόσο,
παρά τα πλεονεκτήματά τους, τα ΠΑ∆ παρέχουν περιορισμένο έλεγχο στις παραγόμενες αλληλουχίες, κάτι που αποτελεί πρόκληση για τον σχεδιασμό πρωτεϊνών με
συγκεκριμένες βιολογικές ιδιότητες, όπως η δομική σταθερότητα, η αντιμικροβιακή
δράση και η χαμηλή τοξικότητα.
Η παρούσα διατριβή προτείνει ένα σύστημα Καθοδηγούμενου από Ταξινομητή-ΠΑ∆, το οποίο ενσωματώνει τις προβλέψεις του ταξινομητή στη διαδικασία παραγωγής. Με τη δυναμική προσαρμογή της συνάρτησης κόστους του ΠΑ∆ βάσει των
προβλέψεων του ταξινομητή, το παραγωγικό δίκτυο καθοδηγείται να δημιουργεί
δεδομένα που συμμορφώνονται με προκαθορισμένα κριτήρια, βελτιώνοντας την ακρίβεια και την αξιοπιστία των παραγόμενων πρωτεϊνικών αλληλουχιών. Επιπλέον,
ο ταξινομητής επεκτείνεται ώστε να υποστηρίζει τη μάθηση πολλαπλών ιδιοτήτων,
επιτρέποντας στο ΠΑ∆ να παράγει πεπτίδια που ικανοποιούν ταυτόχρονα πολλές
λειτουργικές απαιτήσεις — μια δυνατότητα που δεν έχει διερευνηθεί προηγουμένως
στη βιβλιογραφία. Αυτή η καινοτομία αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις στον
σχεδιασμό πρωτεϊνών, παρέχοντας μια επεκτάσιμη και αξιόπιστη λύση για πραγματικές εφαρμογές.
Η ανάπτυξη αποδοτικών ταξινομητών αποτελεί βασικό πυλώνα της προτεινόμενης μεθόδου. Στη διατριβή διερευνάται ένα ευρύ φάσμα υπολογιστικών τεχνικών,
όπως η ανάλυση σήματος, οι μέθοδοι γράφων, η επεξεργασία φυσικής γλώσσας και
η μεταφορά μάθησης από μεγάλα πρωτεϊνικά γλωσσικά μοντέλα. Μετά από εκτενή
πειραματική αξιολόγηση, ο ταξινομητής με την καλύτερη απόδοση προσαρμόστηκε
σε ένα πλαίσιο μάθησης πολλαπλών ιδιοτήτων, επιτρέποντας την ταυτόχρονη βελτιστοποίηση χαρακτηριστικών, όπως η αντιμικροβιακή δραστηριότητα και η δομική
σταθερότητα.
Η κύρια εφαρμογή του προτεινόμενου μοντέλου επικεντρώνεται στον σχεδιασμό
αντιμικροβιακών πεπτιδίων, τα οποία αποτελούν κρίσιμα μόρια για την ανοσολογική άμυνα πολλών οργανισμών, χάρη στη δραστικότητά τους εναντίον ενός ευρέος
φάσματος παθογόνων, συμπεριλαμβανομένων των ανθεκτικών στα φάρμακα βακτηρίων. Τα αντιμικροβιακά πεπτίδια αποτελούν υποσχόμενες εναλλακτικές λύσεις στα
παραδοσιακά αντιβιοτικά, προσφέροντας μια ελπιδοφόρα απάντηση στην παγκόσμια
πρόκληση της μικροβιακής αντοχής. Παρ´ όλα αυτά, ο σχεδιασμός και η βελτιστοποίησή τους παραμένουν ιδιαίτερα απαιτητικά, καθώς απαιτείται εξισορρόπηση μεταξύ
αποτελεσματικότητας, σταθερότητας και ακρίβειας στη στόχευση. Το προτεινόμενο
σύστημα Καθοδηγούμενου από Ταξινομητή-ΠΑ∆ διευκολύνει αυτή τη διαδικασία,
παράγοντας πεπτίδια με προσαρμοσμένη αντιμικροβιακή δράση και βελτιστοποιημένες δομικές ιδιότητες, παρέχοντας μια αποτελεσματική λύση για την αντιμετώπιση
της μικροβιακής αντοχής και την ενίσχυση της ϑεραπευτικής καινοτομίας.Designing proteins with specific biological properties is a critical area in bioengineering,
drug discovery, and therapeutic development. Traditional experimental methods for protein design are expensive, time-consuming, and lack scalability. Computational approaches,
especially Generative Adversarial Networks (GANs), have shown transformative potential
in protein design. However, their inherent lack of control over generated outputs pose a
significant challenge in designing proteins with specific biological activities such as structural stability, antimicrobial efficacy, and low toxicity. This dissertation introduces a classifier-driven GAN framework that integrates predictive feedback from a classifier into the generative process. By dynamically adjusting the
GAN’s loss function based on classifier predictions, the framework guides the generator to
produce outputs that align with predefined criteria, thereby enhancing the accuracy and
reliability of the generated protein sequences. Furthermore, the classifier is extended to
multitask learning, enabling the GAN to generate peptides that satisfy multiple functional
requirements, a capability not yet explored in the literature. This innovation addresses key
challenges in protein design, offering a scalable and precise solution to balance diverse
real-world functional demands.
The development of robust classifiers is a cornerstone of this framework. The thesis investigates a broad range of computational techniques, including signal processing,
graph-based methods, natural language processing, and transfer learning with large protein language models. Following extensive experimentation, the top-performing classifier
was adapted to a multitask learning paradigm, enabling the simultaneous optimization of
multiple peptide properties, such as antimicrobial activity and structural stability.
The main application of this framework is the design of antimicrobial peptides (AMPs),
molecules that play a crucial role in the immune defense of many organisms by exhibiting
strong activity against a wide range of pathogens, including drug-resistant bacteria. Recognized as promising alternatives to traditional antibiotics, AMPs address the urgent global
challenge of antimicrobial resistance. However, their discovery and optimization are hindered by the complexity of balancing efficacy, stability, and specificity. Our classifier-
driven GAN framework streamlines this process by generating peptides with customized
antimicrobial activity and structural properties, offering a powerful solution to combat
antimicrobial resistance and advance therapeutic innovation.
In summary, this thesis demonstrates the capability of classifier-driven GANs to generate bioactive molecules with tailored functionalities, offering a precise and scalable alternative to traditional approaches. The findings highlight the transformative potential of
this framework in computational peptide engineering, enabling controlled synthesis and
driving innovation in protein design and related fields
Η εφαρμογή της εικονικής πραγματικότητας στην ιατροδικαστική
No full textMedicine is constantly evolving and now more than ever with the help of the modern-day technologies. This creates the need for more advanced, quick and efficient training of medical students and doctors. Forensic medicine and forensic science in general are also evolving. One of the latest technological tools available is extended reality.
Virtual reality is an especially favored aspect of extended reality and its application is already being tested in many aspects of forensic science. Crime scene recreation and court presenting evidence are some of the already developed applications in VR. However, VR is yet to be applied in the education and training of students and young forensic pathologists. There have been multiple applications created so far for the training of other medical specializations, primarily surgery. This created the will to develop an application that would help in the education and training in the procedure of an autopsy.
With the help of the ORama VR of the Foundation of Research and Technology-Hellas a new application was created. The application is called Virtual Reality Thorax Autopsy (VR-TA) and it regards the autopsy of the thorax including the organs of the thoracic cavity. The purpose of the development of the VR-TA is to create a tool that can be used in the training of undergraduate medical students as well as postgraduate students.
Once the application was developed a number of undergraduate medical students as well as postgraduate students tested it and were asked to fill in a questionnaire regarding their experience. Most of the participants has already attended/observed a real autopsy so they were familiar with the procedure. Another positive aspect of the VR-TA is that it can be used repeatedly without any problems regarding the time, space or material.
All the students that participated in this study gave positive feedback about the application with the majority of them stating that the VR-TA is a helpful and useful tool in their education. The participants compared the VR-TA with a real autopsy pointing out the advantages and disadvantages of each process in their training. Many of the students believed that it would have been easier for them to attend a real autopsy having performed the VR-TA