فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901New horizons in control engineeringافقهای نو در مهندسی کنترل130643610.22047/ijee.2014.6436FAمحمد جواد یزدان پناهاستاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانابوالفضل یغماییدانشجوی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانحامد آگاهیدانشجوی دکتری دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانغزل منتصریدانشجوی دکتری دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانسپهرالدین طباطباییدانشجوی دکتری دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانآلاله وفاییدانشجوی دکتری دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانJournal Article20130602In this paper, after a review on some novel applications in control engineering, a few of them are discussed in detail such as domain of attraction, monotone systems, desynchronization of coupled oscillators, and human emotion describing models. In spite of the long history of research on domain of attraction and wide range applications, until now there has been no general analytic method for the determination of domain of attraction. Improvement in analytic or approximate methods in this regard is substantial and is the subject of the first part of the paper. To date, monotone systems have been studied only from the analysis viewpoint, and control design approaches for such dynamical systems have not been considerably remarked. Control design may be so valuable in practice for nonlinear monotone systems with a little known dynamic information. The third part is dedicated to the desynchronization of coupled oscillators. Although the synchronization of different neurons plays an important role in biological information processing and rhythmical activity, several neurological diseases (e.g., essential tremor and Parkinson's disease) are related to pathologically enhanced synchronization of bursting neurons. Therefore, designing a controller to suppress the collective synchrony seems crucial. The last discussion illustrates the novel model’s abilities to describe emotional manners of human beings and effect of memory on them. When the advantages of non-integer order models are obtained, control methods are deputized for treatment.علم کنترل یکی از لایههای پنهان کیفیت و کارایی محصولات دنیای فناوری و دستاوردهای عالم مهندسی است. اگر بتوان گفت که مهندسی استفاده از ریاضیات در جهان واقع است، آنگاه کنترل یکی از پلهای ارتباط بین دنیای مهندسی و عالم ریاضیات خواهد بود. هر اندازه استفاده از علم کنترل در زمینههای مختلف کاربردی گسترش یابد، نیاز به ابزارها و روشهای جدید از ریاضیات افزایش مییابد. اگر بخواهیم افقی برای مهندسی کنترل ترسیم کنیم، هم باید به کاربردهای جدید در زمان حال و کاربردهای متصور در آینده توجه کنیم و هم به ابزارهای ریاضی برای حل مسائل حال و آینده. در این مقاله پس از معرفی برخی از کاربردهای جدید در حوزه مهندسی کنترل، چند مسئله با تأمل بیشتری بررسی شدهاند: مسئله ناحیه جذب در سیستمهای دینامیکی غیرخطی علیرغم سابقه زیاد همچنان دارای چالشهای زیاد نظری و کاربردهای فراوان عملی است و ابزارهای مختلفی برای حل آن بهکار گرفته شده است. برخی تقریبهای کارا برای حل این مسئله به اختصار بررسی شده است. مدلهای بیولوژیکی از دیدگاه سیستم دینامیکی خصوصیاتی دارند که آنها را از مدلهای مرسوم در نظریه کنترل متمایز میکند. با استفاده از نظریه سیستمهای یکنوا میتوان رفتار یک سیستم پیچیده را با توجه به مشخصه کیفی اتصالات مؤلفههای سیستم به همراه مقدار اندکی اطلاعات کمّی تحلیل کرد. توصیف بسیاری از پدیدههای بیولوژیکی از کاربردهای این دسته از سیستمهاست. نوسانگرهای نرونی بهمنظور تولید اطلاعات زیستی و تولید فعالیتهای منظم و ریتمدار نیاز به همزمانشدن دارند. در مقابل، گاهی همزمان شدن میتواند نقش مخربی داشته باشد. در بیماریهایی مانند پارکینسون راهبرد درمانی مبتنی بر فرو نشاندن همزمانی نامطلوب است. در دیدگاه مهندسی، کنترلکننده فعالیت جمعیت نورون را به عنوان ورودی میگیرد و فرمان کنترلی مناسب را برای ناهمزمانی تولید میکند. در نهایت، این فرمان به جمعیت نرونها اعمال میشود. دانش کنترل میتواند برای درمان اختلالات مرتبط با روحیه و رفتار انسان مد نظر قرار گیرد. در خصوص بررسی مدلهای دینامیکی توصیف کننده روحیات انسان مدلهای تعمیمیافته مبتنی بر حسابان مرتبه ناصحیح عملکرد بهتری برای مطالعه سامانمند روحیات انسان دارد. این تعمیم به نوعی مدلسازی حافظه را امکان پذیر میسازد. با استفاده از روشهای کنترل بهینه برای سیستمهای دینامیکی مرتبه ناصحیح میتوان الگویی برای درمان ارائه کرد.فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901A Review on the present status and future trends in the analysis and design of control systemsمروری بر روند تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل: وضعیت کنونی و آینده3146643710.22047/ijee.2014.6437FAعلی خاکی صدیقاستاد دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیJournal Article20140503Design of control systems of various types has a long history and dates back to antiquity. However, the industrial revolution and the emergence of complex and new technologies further necessitated the use of control systems. Nowadays, control systems have an indisputable role in providing comfort, safety, and security in our everyday life and is key to many green technologies. This paper briefly reviews the present status of the control system analysis and design methodologies and presents a general overview of the future directions in control. This is achieved by introducing the seminal achievements of the last century and highlighting the present position in theoretical and applied feats. Finally, future theoretical and applications trends will be concisely addressed. تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل از دیرباز مورد توجه پژوهشگران و مهندسان بوده است. با توسعه علم، تکامل فناوریها و پیچیدهتر شدن صنایع نقش کلیدی تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل در طول زمان پر رنگتر شده است. امروزه، سیستمهای کنترل نقش انکارناپذیری در فراهم آوردن راحتی و آسایش عمومی، سلامت، امنیت و محافظت از محیطزیست دارند. در این مقاله به اجمال روشهای تحلیل و طراحی سیستمهای کنترل و کاربردهای آنها در دهه اول قرن بیست و یکم و روند آینده آن ارائه و تلاش شده است تا اثرگذارترین دستاورد مهندسان و پژوهشگران سیستمهای کنترل در قرن گذشته معرفی و وضعیت کنونی کاربرد و پژوهشِ مهندسی کنترل به تصویر کشیده شود. سرانجام، کاربردهای آینده و زمینههای پژوهشی در آینده بررسی شده است. فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901Smart Grid; A New Paradigm in Electricity Industryشبکه هوشمند؛ نظامی نوین در صنعت برق4779644310.22047/ijee.2014.6443FAمحمود فتوحی فیروزآباداستاد دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریفمحمد رستگاردانشجوی دکتری داشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریفJournal Article20130529In recent two decades, restructuring and unbundling of vertically-integrated monopolies into separate generation, transmission and distribution entities were the most important issues of the power system, due to the excessive growth in electrical energy consumption and limited governmental funds. Aging equipment of power system and appearance of modern technologies in recent years have made new issues for system operators. As a response to these issues, smart grid is emerged to make two-way communication and even electricity flow between end-users and utilities possible. Reliability improvement of distribution networks, exploiting the sustainable energy resources, and energy efficiency are the three fundamental consequences of smart grid realization. In this paper, smart grid is treated as a new paradigm in electricity industry. Various technical and technological concepts, i.e. distributed generation (DG), plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), distributed energy resource (DERs) are probed and their impacts on the planning and operation of the modern electricity industry is investigated in this paper. Finally, cyber security challenges are investigated in the smart grid area. Finally, cyber security challenges are investigated in the smart grid area. در دو دهه اخیر با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژی الکتریکی و محدودیت منابع دولتی، موضوع خصوصی سازی و تجدید ساختار صنعت برق مورد توجه قرار گرفته است. فرسودگی تجهیزات شبکه های موجود از یک سو و ظهور فناوریهای نوین از سوی دیگر، صنعت برق را با چالشهای جدیدی رو به رو کرده است در نگاه کلی، شبکه راهکاری برای حل جالشهای شبکه کنونی شامل چالشهای قابلیت اطمینان، شبکه هوشمند با پایش وضعیت المانها، تعمیر و نگداری مبتنی بر وضعیت و ارائه راهکارهایی نوین تعداد و مدت زمان خاموشیها را کاهش می دهد. از منظر محیط زیست، شبکه هوشمند به دنبال حل موانع موجود در مسیر استفاده گسترده از منابع تولید پاک و تجدید پذیر است. از نظر اقتصادی و بهر هوری انرژی، شبکه هوشمند با ایجاد قابلیت پایش بی درنگ مصرف و مدلسازی دقیق تر منابع تولید، موجب بهره برداری اقتصادی تر از شبکه می شود. بنا بر اهمیت هوشمند سازی شبکه و همچنین، توجه بسیاری از مراکز تحقبقاتی و صنعتی به این زمینه، در این مقاله به شبکه هوشمند به عنوان نظامی نوین برای حل این چالشها پرداخته شده است . منابع تولید پراکنده، خودروهای الکتریکی هیبرید و منابع سمت تقاضا از جمله مهم ترین فناوریها و مفاهیمی هستند که در قالب شبکه توزیع هوشمند در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است. در انتها، به نقش سیستم های خابراتی در هوشمند سازی شبکه و چالش امنیت اطلاعات پرداخته شده است.فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901Photonics of the new millennium in bioscienceفوتونیک هزاره جدید در علوم زیستی8199643910.22047/ijee.2014.6439FAزهرا کاوه وشاستادیار دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شربفخشایار مهرانیاستاد دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی برقJournal Article20130619More than a half century ago and on behalf of biologists, Richard Feynman in a famed lecture asked physicists and engineers to make microscopes 100 times better. It is unfortunate that the most central and fundamental questions of biology remain hitherto unanswered because; as Feynman has put it, we still cannot just look at the subject of our question. The aim of this paper is to highlight the prominent role that the science of photonics can play in the new millennium trying to provide a good vision of cellular and intracellular world. First, the recent solutions that can address the challenges of visualizing the miniature world of micro-organisms are discussed. Then, more emphasis is put on the integral-imaging technique which seems to be the best candidate for visualizing the cellular world as it is able to stimulate the human visual system and thus can construct a high quality three-dimensional image of the cellular structure. Two methodologies, one based on the geometrical optics and the other on the wave optics, are presented to explicate the essence of integral imaging. These approaches have been proposed in the electrical engineering department of Sharif University. Since the resolution of the three-dimensional imaging techniques is limited and since the stimulation of the human visual system becomes meaningless at the sub-cellular level, the final section of the paper is devoted to some recent achievements in nano-photonics, which can help biologists in observing within the cellular world and in reaching out to the single molecule level. بیش از نیم قرن پیش ریچارد فاینمن، به نمایندگی از زیست شناسان، در یک سخنرانی مشهور از فیزیکدانان و مهندسان خواست تا میکروسکوپی بسازند که صد برابر بهتر از میکروسکوپهای موجود باشد. متأسفانه، بنیادیترین و اصلیترین سؤالات زیستشناسی هنوز بدون پاسخ باقی ماندهاند؛ همانطور که فاینمن سخنورانه بیان کرد، هنوز نتوانستهایم نگاهی به موضوع پرسش بیندازیم. هدف این مقاله برجسته کردن نقش چشمگیری است که فوتونیک در هزاره جدید بازی میکند تا تصویری خوب از دنیای سلولی و درون سلولی برای ما بسازد. ابتدا در خصوص آخرین رهکارهای ارائه شده برای از پیش رو برداشتن چالشهای مشاهده شده در دنیای مینیاتوری سلولی و درون سلولی بحث شده است. سپس، بر روش تصویربرداری انتگرالی تأکید شده است، از آن رو که برای مشاهده دنیای سلولی از طریق تحریک سیستم بینایی انسان و فرآهم آوردن تصویری سه بعدی با کیفیت خوب بهترین کاندید است؛ دو رویکرد: یکی مبتنی بر نور هندسی و دیگری بر نور موجی ارائه شدهاند تا اساس این روش به درستی شرح داده شود. این رویکردها در دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف ارائه شدهاند. از آنجاییکه قدرت تفکیک این روش محدود است و اساساً تحریک سیستم بینایی انسان در سطح زیرمولکولی اعتبار لازم را ندارد، بخش پایانی این مقاله به برخی از آخرین دستاوردهای نوین نانوفوتونیک اختصاص دارد که میتوانند به زیستشناسان در مشاهده دنیای زیر سلولی و در دستیابی به سطح تک مولکولی یاری رسانند.فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901Volatile semiconductor memory: past, present and futureفناوری حافظه های نیمه هادی فرّار: گذشته، حال و آینده101116644010.22047/ijee.2014.6440FAمجتبی جودکیدانشیار دانشکده مهندسی برق دانشگاه فردوسی مشهدJournal Article20140407The significant role and the great influence of microelectronic technology and industry on man’s life have become an indisputable fact. This industry, relying on nanotechnology and its remarkable evolutional and revolutionary progresses, benefits from huge number of innovations and inventions and is going to play a major role in all areas of electronics, computers, information technology, aerospace defense, and consumer goods in the 21st century with an increasing momentum. The current business of semiconductor industry is over $300 billion, one fifth of which belongs to semiconductor memory. Unfortunately our country has no share in such a huge global market. In this paper, after a brief review of different types of volatile semiconductor memories and their short history and origin, their applications, advantages, shortcomings and technological limits during the last decade and the solutions to them will be explained. Finally, the volatile semiconductor memory development trend in future (short-term and long-term) will be described.اهمیت و تأثیر صنعت الکترونیک بر زندگی بشر در قرن گذشته و در دوران کنونی بر کسی پوشیده نیست. این صنعت، در قرن بیست و یکم، همچنان با روندی پرشتاب و مطمئن میرود تا با استفاده از فناوری نانو با رشد تکاملی و انقلابی خود با استفاده از نوآوریها و اختراعها طلایهدار بهبود زندگی بشر در بسیاری از زمینهها از جمله فناوری رایانه، فناوری اطلاعات، فناوری زیستی، صنعت حمل و نقل، سامانههای دفاعی و وسایل الکترونیکی روزمره باشد. هماکنون فناوری ساخت مدارهای مجتمع ادوات نیمههادی (ICs)، بهتنهایی، درآمدی بیش از 300 میلیارد دلار در سال را ایجاد میکند و از این مقدار بیش از یکپنجم آن به صنعت ساخت مدارهای مجتمع حافظههای نیمههادی تعلق دارد که متأسفانه، از این بازار عظیم جهانی کشور عزیزمان در میان تولیدکنندگان حتی سهم اندکی نیز ندارد. در این مقاله پس از بررسی کوتاه در باره دستهبندی، تاریخچه و خاستگاه حافظههای مختلف، به زمینههای کاربرد، مزیتها و کاستیهای حافظه های فرّار و گلوگاههای توسعه فناوری آنها در دهه گذشته و چگونگی رفع آن گلوگاهها پرداخته و در نهایت، چند نمونه از جدیدترین فناوریهای حافظههای پویا ارائه شده است. <br clear="all" />فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901System Level Design: Facilitations and Utilizationsطراحی الکترونیک در سطح سیستم: زمینه های پیدایش و راهکارهای بهره برداری117140644110.22047/ijee.2014.6441FAزین العابدین نوابی شیرازیاستاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانسمیه صادقی کهندانشجوی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانJournal Article20130622The history of hardware description language (HDL) goes back to 1960's when IMB introduced APL (A programming language) for their in- house digital circuit modeling and simulation. The early 1970's witnessed a rise of HDLs like AHPL (originally derivation of APL) and other primarily register transfer level (RTL) languages. The advent of VHDL in the 1980's formalize RTL languages and gave a new meaning to electronic design automation (EDA), that now included simulation, synthesis, physical modeling, and tools for pre and post manufacturing test. With the present changes occurring in digital system design trends, and system integration mixed simulation requirements, HDLs are being redefined. Today’s HDLs present environments for representing mixed mechanical, analog and digital systems and have a significant impact on the electronic design evolution. This talk presents the electronic design evolution and the history of HDLs and shows how these languages have shaped the way electronic systems are being design today. Some guidelines for our country are proposed for dealing with the evolution of the electronic design (especially considering system level design) by considering the effect of HDLs. زبانهای توصیف سختافزار اولین بار با معرفی زبان اِیپیاِل، که شرکت آیبیام برای مدل کردن و شبیهسازی مدارهای دیجیتال این شرکت ارائه کرده بود، بهوجود آمدند. پس از آن در اوایل دهه 1970زبانهای توصیف سخت افزار دیگری مانند اِیاچپیال که از اِیپیاِل سرچشمه گرفته بود و دیگر زبانهای توصیف در سطح انتقال ثبات به عرصه ظهور رسیدند. زبانهای سطح ثبات با بهوجود آمدن ویاچدیاِل در دهه 1980 به رسمیت رسیدند و معنای جدیدی در اتوماسیون طراحیهای الکترونیک بهوجود آوردند. در این تعریف جدید طراحیهای الکترونیک شامل شبیهسازی، سنتز و مدلسازی فیزیکی و همچنین، ابزاری برای آزمون قبل و بعد از ساخت سیستم شد. در حال حاضر، با تغییرات بهوجود آمده در روند طراحی سیستمهای دیجیتال، یکپارچهسازی آنها و شبیهسازی ترکیبی سیستمهای آنالوگ و دیجیتال، زبانهای توصیف سختافزار به سمت مرحله جدیدی در حرکت هستند. زبانهای توصیف سختافزار امروزی محیطی برای پیاده سازی سیستمهای ترکیبی مکانیکی و الکترونیکی آنالوگ / دیجیتال ارائه میدهند و در سیر تکاملی طراحیهای سطح سیستم تأثیر بسزایی دارند. در این مقاله روند تغییر طراحی سیستمهای الکترونیکی ارائه و نقش زبانهای توصیف در این روند نشان داده شده است. همچنین، با ارائه راهکارهایی در این خصوص به همراه شدن کشور با این سیر تکاملی طراحی و پیشرفت با آن پرداخته شده است.فرهنگستان علوم جمهوری اسلامی ایرانفصلنامه آموزش مهندسی ایران1607-2316166220140901Medical Imaging: Existing Imaging Systems and State-of-the-art Image Analysis Methodsتصویرنگاری پزشکی: سیستم های موجود و روشهای مطرح در تحلیل تصاویر141156644210.22047/ijee.2014.6442FAحمید سلطانیان زادهاستاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهرانJournal Article20130726Imaging of the internal structures of the human body and extraction of quantitative information from medical images are important for diagnosis and treatment evaluation applications. In this paper, first we introduce most important, currently available medical imaging modalities. Then, we present samples of the ongoing research projects focused on computerized processing and quantitative evaluations of medical images. To this end, we describe segmentation of different tissues and structures, extraction and evaluation of fiber bundles in the brain, estimation of chemical contents of abnormal tissues, and fusion of the tissue parameters extracted from different images. Recent results of the research projects indicate that medical imaging modalities and their integrated analysis provide significant assistance to the physicians for their diagnosis and treatment evaluations. It is expected that the ongoing research projects play crucial roles in improving existing imaging systems, developing new imaging modalities, and extracting quantitative information from the images for the ultimate goal of reducing the need for invasive methods and improving accuracy of noninvasive methods for healthcare.به تصویر کشیدن ساختارهای داخلی بدن انسان و استخراج اطلاعات کمّی از آنها در تشخیص بسیاری از بیماریها و ارزیابی نتایج درمان نقش کلیدی دارد. در این مقاله ابتدا به اختصار مهمترین روشهای تصویرنگاری پزشکی معرفی و سپس، کاربردهای آنها به همراه مزایا و معایبشان بیان شده است. همچنین، نمونههایی از پژوهشهای اخیر در زمینه پردازش کامپیوتری و تحلیل کمّی تصاویر پزشکی مطرح و در این خصوص، جداسازی بافتهای مختلف، بخشبندی ساختارهای مغزی، استخراج و ارزیابی فیبرهای عصبی، تخمین میزان مواد شیمیایی در بافتها و در کنار هم گذاشتن اطلاعات استخراج شده از تصاویر مختلف ارائه شده است. نتایج بهدست آمده از پژوهشهای اخیر بیانگر آن است که سیستمهای تصویرنگاری پزشکی و تحلیل تلفیقی آنها میتوانند در شناسایی بیماریها و ارزیابی نتایج درمان به پزشکان بسیار کمک کنند. انتظار میرود پژوهشهایی که در زمینه ارتقای کیفیت و تواناییهای سیستمهای موجود، ارائه سیستمهای جدید و استخراج اطلاعات کمّی از تصاویر در حال اجرا هستند، در کاهش نیاز به روشهای تهاجمی و افزایش دقت در روشهای غیر تهاجمی نقش اساسی داشته باشند.