Derin üretici modeller ile veri güdümlü faz geri kazanımı

This thesis addresses the nonlinear inverse problem of phase retrieval, which is the process of recovering a signal from the magnitude of its Fourier transform, a fundamental challenge in fields such as electron microscopy, crystallography, astronomy, and optical imaging. Classical phase retrieval techniques face limitations in robustness, noise sensitivity, and computational efficiency. To overcome these limitations, this work develops novel data-driven phase retrieval methods by exploiting advanced deep generative models. Firstly, we present a phase retrieval approach leveraging Langevin dynamics within diffusion models. This approach utilizes two different deep learning pipelines, namely prNet-Small and prNet-Large, and carefully balances the perceptual quality-distortion tradeoff. While we favor minimal distortion, we also aim to create high-perceptual quality images. Secondly, we use the Inversion by Direct Denoising (InDI) framework to solve the Fourier phase retrieval problem. The developed method also employs advanced initialization strategies and ensembling techniques, resulting in improved training efficiency and better image quality compared to traditional methods. Thirdly, we extend the Denoising Diffusion Restoration Models (DDRM) for phase retrieval by combining with the Hybrid Input-Output (HIO) method. This approach utilizes pretrained unconditional diffusion models. Overall, this thesis demonstrates that exploiting the score/diffusion-based framework significantly improves the solution of the phase retrieval problem by enabling unprecedented image quality, better noise robustness, and higher computational speed and efficiency. These advancements have a broad impact on computational imaging and various scientific and engineering applications.Bu tez, elektron mikroskopisi, kristalografi, astronomi ve optik görüntüleme gibi alanlarda önemli uygulamaları olan faz geri kazanımı isimli doğrusal olmayan bir ters problemi ele almaktadır. Bir sinyalin Fourier dönüşümünün sadece genlik değerlerinden yola çıkarak bu sinyalin algoritmik olarak geri kazanılması amaçlanan bu problemde klasik olarak kullanılan yöntemler sağlamlık, gürültü hassasiyeti ve hesaplama verimliliği açısından oldukça sınırlıdırlar. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için bu çalışmada ileri düzey derin üretici modeller yardımıyla veri güdümlü yeni faz geri kazanım teknikleri geliştirilmiştir. İlk olarak, Langevin dinamiği tekniğini baz alan bir faz geri kazanım yaklaşımı anlatılmaktadır. Bu yöntem, prNet-Small ve prNet-Large ismindeki derin öğrenme yapılarını kullanmakta ve algısal kalite-bozulma dengesini göz önünde bulundurarak minimum bozulma yanında yüksek algısal kalitede geriçatım elde etmektedir. İkinci olarak, Doğrudan Gürültü Giderme ile Ters Çevirme (InDI) çerçevesi, Fourier faz geri kazanımı için denenmektedir. Bu yöntem, ayrıca gelişmiş başlangıç stratejileri ve birleştirme teknikleri kullanarak, geleneksel yöntemlere kıyasla eğitim verimliliğini ve görüntü kalitesini artırmaktadır. Son olarak, Gürültü Giderme Difüzyon Geri Kazanım Modelleri (DDRM) faz geri kazanımı problemine Hibrit Giriş-Çıkış (HIO) yöntemi kullanılarak genişletilmektedir. Bu yaklaşım, faz geri kazanım performansını artırmak için önceden eğitilmiş koşulsuz difüzyon modellerini kullanmaktadır. Genel olarak, bu tez, skor/difüzyon tabanlı çerçeveyi entegre etmenin faz geri kazanımının görsel performansını önemli ölçüde iyileştirdiğini, daha iyi gürültü dayanıklılığı ve daha iyi hesaplama başarımı sunduğunu göstermektedir. Bu gelişmeler, hesaplamalı görüntüleme ve çeşitli bilim ve mühendislik uygulamaları için geniş kapsamlı etkilere sahiptir.M.S. - Master of Scienc

Dynamics of Symmetrical Discontinuous Hopfield Neural Networks with Poisson Stable Rates, Synaptic Connections and Unpredictable Inputs

The purpose of this paper is to study the dynamics of Hopfield neural networks with impulsive effects, focusing on Poisson stable rates, synaptic connections, and unpredictable external inputs. Through the symmetry of impulsive and differential compartments of the model, we follow and extend the principal dynamical ideas of the founder. Specifically, the research delves into the phenomena of unpredictability and Poisson stability, which have been examined in previous studies relating to models of continuous and discontinuous neural networks with constant components. We extend the analysis to discontinuous models characterized by variable impulsive actions and structural ingredients. The method of included intervals based on the B-topology is employed to investigate the networks. It is a novel approach that addresses the unique challenges posed by the sophisticated recurrence

Population Genomic History of the Endangered Anatolian and Cyprian Mouflons in Relation to Worldwide Wild, Feral, and Domestic Sheep Lineages

Once widespread in their homelands, the Anatolian mouflon (Ovis gmelini anatolica) and the Cyprian mouflon (Ovis gmelini ophion) were driven to near extinction during the 20th century and are currently listed as endangered populations by the International Union for Conservation of Nature. While the exact origins of these lineages remain unclear, they have been suggested to be close relatives of domestic sheep or remnants of proto-domestic sheep. Here, we study whole genome sequences of n = 5 Anatolian mouflons and n = 10 Cyprian mouflons in terms of population history and diversity, comparing them with eight other extant sheep lineages. We find reciprocal genetic affinity between Anatolian and Cyprian mouflons and domestic sheep, higher than all other studied wild sheep genomes, including the Iranian mouflon (O. gmelini). Studying diversity indices, we detect a considerable load of short runs of homozygosity blocks (<2 Mb) in both Anatolian and Cyprian mouflons, reflecting small effective population size (Ne). Meanwhile, Ne and mutation load estimates are lower in Cyprian compared with Anatolian mouflons, suggesting the purging of recessive deleterious variants in Cyprian sheep under a small long-term Ne, possibly attributable to founder effects, island isolation, introgression from domestic lineages, or differences in their bottleneck dynamics. Expanding our analyses to worldwide wild and feral Ovis genomes, we observe varying viability metrics among different lineages and a limited consistency between viability metrics and International Union for Conservation of Nature conservation status. Factors such as recent inbreeding, introgression, and unique population dynamics may have contributed to the observed disparities

MACHINE LEARNING BASED SPECTRAL MODEL FOR PARTICIPATING MEDIUM FOR MONTE CARLO METHOD

In many engineering applications, radiative heat transfer occurs in the presence of participating media, which means there is an interaction between thermal radiation with absorbing, emitting, and scattering medium. In the last few decades, numerous methods have been developed and implemented to solve the radiative transfer equation. Among these, the Monte Carlo Method (MCM) is found to be one of the most accurate and versatile approaches to model radiative heat transfer in engineering applications. The MCM relies on representing physical events by statistical sampling based on probability distributions. Once a large enough sample is used, it enables the accurate modelling of many complex phenomena with ease [Howell, 1998]. In radiative heat transfer applications, the MCM is directly applied to simulate the physical nature of radiative heat exchange by tracing a finite number of energy packages often referred to as photon bundles, from their emission points to their final absorption points, representing all intermediate physical events relying on pseudo-random numbers and cumulative distribution functions derived based on probability density functions of each physical event

Belirtmelilik ve özgeçişlilik üzerine hesaplamalı bir çalışma

English is defined as an accusative language with Subject-Verb-Object (SVO) syntactic order. In this study, if children were exposed to hypothetical English, i.e. ergative English, rather than accusative English in the language acquisition process, what would happen was investigated by using a child-directed speech data set taken from the Eve fragment (Brown, 1973) of the Child Language Data Exchange System (CHILDES) database (MacWhinney, 2000). This process was modelled computationally by a training model. Based on the data set, the standard English grammar was constructed with the syntactic and semantic representations of the words. According to this grammar, correct pairs of sentences and their corresponding logical forms were generated. Subsequently, several models were developed to derive accusative sentences from the grammar. After training, the best model that prioritizes the correct pairs of sentences in the derivation results was obtained. Three experiments were conducted with this model: one exclusively employed accusative grammar, another used accusative grammar and ergative forms of transitive verbs, and the last focused only on syntactically ergative grammar. In these experiments, the trained model corresponded to the child acquiring the language, and the rank success represented whether the child successfully acquired the target language. The results of these experiments and the rank success of the model demonstrated that children can be assumed to have acquired accusative English when they are exposed to accusative English, and they can be assumed to have captured ergative English when they are exposed to hypothetical ergative English. These results indicated that each grammatical relation (accusative or ergative) system is equally likely for children in language acquisition, and the exposure to particular linguistic experiences decides which system takes precedence and which falls behind.İngilizce, Özne-Fiil-Nesne (SVO) sözdizimi düzenine sahip belirtmeli (accusative) bir dil olarak tanımlanır. Bu çalışmada, Child Language Data Exchange System (CHILDES) veritabanının (MacWhinney, 2000) Eve kısmından (Brown, 1973) alınan çocuğa yönelik konuşmalar içeren veri seti kullanılarak, dil edinim sürecinde çocuklar belirtmeli İngilizce yerine varsayımsal bir İngilizceye, yani özgeçişli (ergative) İngilizceye, maruz kalsaydı ne olacağı araştırıldı. Bu süreç bir eğitim modeliyle hesaplamalı olarak modellendi. Veri setine dayanarak, standart İngilizce dilbilgisi, kelimelerin sözdizimsel ve anlamsal gösterimleriyle oluşturuldu. Bu dilbilgisi doğrultusunda, cümlelerin ve onlara karşılık gelen mantıksal formlarının doğru çiftleri üretildi. Ardından, oluşturulan dilbilgisinden belirtmeli cümleler türetmek için birkaç model geliştirildi. Eğitim sonrasında türetme sonuçlarında doğru cümle çiftlerini önceliklendiren en iyi model elde edildi. Bu modelle üç deney yapıldı: biri yalnızca belirtmeli dilbilgisi kullandı, diğeri geçişli fiillerin özgeçişli formlarını ve belirtmeli dilbilgisini kullandı ve sonuncusu yalnızca sözdizimsel olarak özgeçişli dilbilgisine odaklandı. Bu deneylerde, eğitilmiş model, dili edinen çocuğa karşılık geldi ve sıralama başarısı, çocuğun hedef dili başarıyla öğrenip öğrenmediğini temsil etti. Bu deneylerin sonuçları ve modelin sıralama başarısı, çocukların belirtmeli İngilizceye maruz kaldıklarında belirtmeli İngilizceyi edindiklerinin ve varsayımsal özgeçişli İngilizceye maruz kaldıklarında özgeçişli İngilizceyi yakaladıklarının varsayılabileceğini gösterdi. Bu sonuçlar, her dilbilgisel ilişki sisteminin (belirtmeli veya özgeçişli) dil ediniminde çocuklar için eşit derecede olası olduğunu ve belirli dilsel deneyimlere maruz kalmanın, hangi sistemin öncelikli olacağını, hangisinin geride kalacağını belirlediğini gösterdi.M.S. - Master of Scienc

Liç çözeltilerinden nadir toprak elementlerinin (NTE) ön dağıtımlı çözücü ekstraksiyon yöntemıyle kazanılması

Rare Earth Elements (REEs) are crucial in various modern industrial products, renewable energy systems, and catalysis. Due to their increasing demand and limited natural abundance, efficient extraction methods are imperative for ensuring a stable supply chain. Solvent extraction (SX) is typically considered the best commercial approach for extracting REEs because it can handle massive volumes of diluted pregnant liquors. Conventional SX equipment have some operational limitations, causing a decrease in the recovery of the product and process kinetics. These issues include insufficient mass transfer because of the poly-dispersed droplets and phase separation of product streams, thus requiring a huge settling chamber for mixer-settler, and back-mixing of feed solutions in spray columns, reducing the efficiency of mass transfer between the two immiscible streams. These problems have been addressed and overcome by the newly designed “solutions spray system.” In this new technique, the feed solutions were sprayed counter-currently in the form of mono-dispersed micro-sized droplets in the mixing column, where the mass transfer took place, and the emulsion produced was continuously sent to the settling column, where the two product phases were separated. The geometry of this settling column enhanced the quick separation in the aqueous raffinate solution and the loaded organic stream. The primary aim of this experimental study was to study the performance of this solutions spray system with the intent to enhance the recovery of the REEs and kinetics of SX operation. Variables like feed solution pH, DEHPA concentration, ionic strength, concentrations of REEs in the aqueous feed, type of feed solutions, and aqueous/organic (A/O) phase ratio were studied and evaluated the performance of this setup while extracting lanthanum (La), neodymium (Nd), and europium (Eu) from their synthesized chloride solutions. For feed solution having 1.0 g/L of each REO, the %E of La, Nd, and Eu was 95.03%, 99.36%, and 99.98%, respectively, at 2.0 pH, and 1.54 mol/L ionic strength of the solution while using 0.303 M DEHPA. Under these conditions, the distribution ratio for La, Nd, and Eu was 19.14, 155.25, and 4165, respectively, representing complete extraction in a single-stage operation. Moreover, the values of separation factors, SFEu/La = 6.69, SFEu/Nd = 5.33, and SFNd/La = 1.26 at 0.50 pH, showed the selective separation of these elements. Stripping of loaded DEHPA was performed with 2.0 – 6.0 M HCl, and 2.0 M HCl strip solution gave good results of REEs recovery. Furthermore, for aqueous feed representative of Beylikova leach solution having 6.0 g/L La2O3, 2.5 g/L Nd2O3, and 100 mg/L Eu2O3, the %E of La, Nd, and Eu was 70.32%, 85.31%, and 99.26%, respectively, under the same variable conditions, and 4.0 M HCl stripping solution showed better recoveries in this case. McCabe Thiele diagrams were plotted to see the number of theoretical stages in recovering REEs as a group and their selective separation from each other for extraction and stripping sections. Additionally, the extraction of these REEs was also observed from sulfate solutions, and it was found that %E was superior from the HCl solution compared to the H2SO4 solution, especially at lower pH values of feed solutions. Finally, the two immiscible phases were mixed with the mechanical mixer, and the ultrasound mixing, and the extraction results were compared to that of the solutions spray system. The percent extraction of REEs was superior in the case of the solutions spray system, followed by ultrasound mixing and mechanical mixing. In light of these findings, the solutions spray system seemed better in terms of recovery of REEs and time of mixing and separation, thus enhancing the performance of the SX operation.Nadir Toprak Elementleri (NTE), elektronik, yenilenebilir enerji sistemleri ve katalizörler dahil olmak üzere çeşitli modern teknolojilerde önemli bir rol oynamaktadır. Artan talep ve sınırlı doğal kaynak nedeniyle, istikrarlı bir tedarik zinciri sağlamak için verimli ekstraksiyon yöntemleri zorunludur. Çözücü ekstraksiyonu, büyük hacimlerde seyreltilmiş yüklü çözeltileri işleyebildiğinden, NTE ekstraksiyonu için genellikle en iyi ticari yaklaşım olarak kabul edilir. Geleneksel çözücü ekstraksiyonu ekipmanının, genel prosesin termodinamiğini ve kinetiğini olumsuz etkileyen bazı operasyonel sınırlamaları vardır. Bu sorunlar arasında, çok-dağılmış damlacıklar ve ürün akışlarının faz ayrımı nedeniyle yetersiz kütle transferi, dolayısıyla karıştırıcı-çöktürücü için büyük bir çökeltme hacminin gerekli olması ve besleme çözeltilerinin püskürtme kolonlarında geri karışması, böylece ürünler arasındaki kütle aktarımının verimliliğinin azaltılması yer alır. Bu sorunlar, yeni tasarlanan "çözelti püskürtme sistemi" ile etkili bir şekilde ele alınmakta ve sözü edilen sorunların üstesinden gelinmektedir. Bu yeni teknikte, besleme çözeltileri kütle aktarımının gerçekleştiği karıştırma kolonunda mono dağılmış mikro boyutlu damlacıklar halinde ters akımla püskürtülmekte ve üretilen emülsiyon sürekli olarak, iki ürün fazının birbirinden ayrıldığı, çökeltme kolonuna gönderilmektedir. Deneylerde kullanılan çökeltme kolonunun geometrisi, sulu rafinat ile yüklü organik faz arasındaki ayırımın hızlı bir şekilde gerçekleşebilmesi amacıyla tasarlanmıştır. Bu çalışmada, çözücü ekstraksiyonu işleminin kinetiğini geliştirmek amacıyla bu çözelti püskürtme sisteminin performansı araştırılmıştır. Besleme çözeltisinin türü, pH'ı, DEHPA konsantrasyonu, iyonik gücü, NTE konsantrasyonları, sulu/organik faz oranı gibi değişkenler,bu kurulumun sentetik çözeltilerinden lantan (La), neodimyum (Nd) ve öropiyumun (Eu) ekstraksiyonu performansını değerlendirmek için incelenmiştir. Her bir nadir toprak oksitin 1.0 g/L içeren besleme çözeltisi için, 0.303 M DEHPA kullanıldığında, pH 2.0 ve 1.54 mol/L iyonik güçte, La, Nd ve Eu'nun ekstraksiyon yüzdeleri, sırasıyla 95.03%, 99.36%, and 99.98% olmuştur. Bu koşullar altında La, Nd ve Eu için dağılım oranı sırasıyla 19.14, 155.25 ve 4165 olup, tek aşamalı bir işlemde tam ekstraksiyon olduğunu göstermektedir.. Ayrıca, 0.50 pH'da ayırma faktörlerinin değerleri, SFEu/La = 6.69, SFEu/Nd = 5.33 ve SFNd/La = 1.26 olup, bu elementlerin seçici olarak ayrıldığını göstermektedir. Yüklenen DEHPA'nın sıyrılması, 2.0 – 6.0 M HCl ile gerçekleştirilmş ve 2.0 M HCl sıyırma çözeltisi, NTE'lerin geri kazanımında iyi sonuçlar vermiştir. Ayrıca, 6.0 g/L La2O3, 2.5 g/L Nd2O3 ve 100 mg/L Eu2O3 içeren, Beylikova liç çözeltisini temsil eden sulu beslemeden La, Nd ve Eu ekstraksiyon yüzdesi sırasıyla 70.32%, 85.31% ve 99.26% olmuştur. Aynı değişken koşullar altında ve 4.0 M HCl sıyırma çözeltisi ile iyi geri kazanımlar elde edilmiştir. NTE'leri grup olarak geri kazanmak için teorik aşamaların sayısını ve birbirlerinden seçici olarak ayrılmalarını görmek amacıyla bu iki farklı besleme çözeltisinden ekstraksiyon ve sıyırma işlemleri için McCabe Thiele diyagramları da oluşturulmuştur. Ayrıca bu NTE'lerin sülfat çözeltilerinden de ekstraksiyonu gözlenmiş ve özellikle besleme çözeltilerinin düşük pH değerlerinde, klorür çözeltisinden ekstraksiyonun sülfat çözeltisine göre daha üstün olduğu bulunmuştur. Son olarak, karışmayan sulu ve organik fazların, mekanik karıştırıcı ve ultrasonik karıştırma ile karıştırılarak, ekstraksiyon sonuçları, çözelti püskürtme sistemiyle karşılaştırılmıştır. Çözelti püskürtme sistemi ile NTE'lerin daha yüksek verimle kazanıldığı, bunu ultrasonla karıştırma ve mekanik karıştırmanın izlediği görülmüştür. Bu bulguların ışığında, NTE'lerin yüklü liç çözeltilerinden çözücü ekstraksiyon yöntemi ile kazanımında, çözelti püskürtme sisteminin işleminin kinetiğini iyileştirdiği belirlenmiştir.Ph.D. - Doctoral Progra

Endonezya’da Mühendislik Hizmeti Almamış Kuşatılmış Yığma Evlerin Depreme Karşı Dayanıklı Değerlendirilmesi ve Geliştirilmesi

Local architecture and construction techniques differ based on the traditional inheritance in each country and region. Unique construction techniques can be seen in Türkiye, China, Japan, Indonesia, Latin America, Africa, etc. This thesis concentrates on the safe structural design of the selected non-engineered confined masonry houses and contains development of applicable strengthening techniques to those non-engineered houses. The non-engineered houses evaluated in this thesis are in Indonesia, Southeast Asia, where it has a tectonically complex and seismically active area; this region consists of 3 large tectonic plates and 9 smaller plates. These plates with different movements have created subduction and fault zones that are continuously active. Unfortunately, most non-engineered confined masonry houses made from masonry are not appropriately built, and when earthquakes occur, severe damage or even total collapse happens at relatively low magnitude. Thus, this thesis concentrates on evaluation and strengthening techniques that can be applied to the typical traditional masonry house type while considering the out-of-plane bending capacity, crack generation via tensile stresses (such as opening wall at the corners), strengthening methods using additional columns-lintels and post-tensioning, and obtainability of the material which will be used to strengthen masonry houses.Her ülke ve bölgede yerel mimari ve inşaat teknikleri, o ülkenin ve bölgenin geleneksel mimari mirasına dayalı olarak farklılıklar gösterir. Türkiye, Çin, Japonya, Endonezya, Latin Amerika, Afrika gibi farklı ülkelerde benzersiz inşaat teknikleri görülebilir. Bu tez, seçilmiş yerel mühendislik hizmeti almamış kuşatılmış yığma evlerin depremlere dayanıklı güvenli yapısal tasarımı ele almakta ve uygulanabilir güçlendirme tekniklerini geliştirmektedir. Bu kapsamda değerlendirilen yerel evler, aktif fay hatlarına sahip tektonik olarak karmaşık ve sismik olarak aktif bir bölge olan Güneydoğu Asya'da yer alan Endonezya'da bulunmaktadır. Maalesef, çoğu yerel yapı uygun şekilde inşa edilmemekte ve depremler meydana geldiğinde düşük büyüklüklerde bile ciddi hasar veya tam çökme meydana gelmektedir. Bu nedenle, bu tez, tipik geleneksel mimaride tuğla yığma ev türüne uygulanabilecek değerlendirme ve güçlendirme teknikleri üzerine odaklanmaktadır; düzlem-dışı eğilme, duvar köşelerinde açılma, çekme gerilme yoluyla çatlak oluşma, ek duvar içi ince kolon, lento ve ard-germe kullanarak güçlendirme yöntemleri, ve taş evleri güçlendirmek için kullanılacak malzemenin elde edilebilirliği de dikkate alınmaktadır.M.S. - Master of Scienc

C-Mn çeliklerinde alaşım elementlerinin martensitik dönüşüm üzerindeki etkisinin hesaplamalı malzeme mühendisliği teknikleri ile incelenmesi

Hadfield steel is used in the production of various products operating under impact loads and friction conditions due to its high toughness and wear resistance properties. What gives this steel its high toughness feature is that it has a metastable austenite phase at room temperature. In addition, the transformation of the metastable austenite phase on the surface to martensite due to deformation under impact provides superior wear resistance. In this study, the effect of certain alloying elements on critical martensitic transformation temperatures and stacking fault energy is examined using computational materials engineering tools. Accordingly, stacking fault energy (SFE), martensitic transformation temperatures (Ms and Md(50/30)), T-Zero temperatures are calculated and examined using JMatPro and Thermo-Calc software. Using the data obtained from the calculations, the linear regression methods are used to model the relationship between the variables and sensitivity analysis is performed. It has been observed that alloying elements are effective on SFE, martensitic transformation temperatures and T-Zero temperature.Hadfield çeliği, yüksek tokluk ve aşınma direnci özelliklerinden dolayı darbe yükleri ve sürtünme koşulları altında çalışan çeşitli ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır. Bu çeliğe yüksek tokluk özelliğini kazandıran oda sıcaklığında yarı kararlı ostenit fazına sahip olmasıdır. Ayrıca yüzeydeki yarı kararlı östenit fazının darbe altında deformasyon nedeniyle martenzite dönüşmesi üstün aşınma direnci sağlar. Bu çalışmada bazı alaşım elementlerinin kritik martensitik dönüşüm sıcaklıklarına ve istifleme hatası enerjisine etkisi hesaplamalı malzeme mühendisliği araçları kullanılarak incelenmiştir. Buna göre istifleme hatası enerjisi (SFE), martensitik dönüşüm sıcaklıkları (Ms ve Md(50/30)), T-Sıfır sıcaklıkları JMatPro ve Thermo-Calc yazılımları kullanılarak hesaplanmış ve incelenmiştir. Hesaplamalardan elde edilen veriler kullanılarak değişkenler arasındaki ilişkinin modellenmesinde lineer regresyon yöntemleri kullanılmış ve hassasiyet analizi yapılmıştır. Alaşım elementlerinin SFE, martensitik dönüşüm sıcaklıkları ve T-Sıfır sıcaklığı üzerinde etkili olduğu görülmüştür.M.S. - Master of Scienc