وبلاگ

خستگی پدیده ای رایج در زندگی روزمره ماست. یک تعریف مشترک از خستگی این است که خستگی حالتی است که به دنبال یک بازه از فعالیت ذهنی یا بدنی ایجاد می‌شود که توسط کاهش در توانایی برای کار کردن مشخص می‌شود.

اولین بار مفهوم خستگی ذهنی توسط گرندجین[1] معرفی شد [1]، که به وضوح خستگی ذهنی را از خستگی فیزیکی متفاوت کرد. او خستگی بدنی را در اثر کاهش عملکرد سیستم عضلانی و خستگی ذهنی را با کاهش عملکرد ذهنی و احساس خستگی تعریف کرد.

خستگی دارای پیامدهای عمده ای در تلفات جاده و در حال حاضر یکی از مساﺋﻞ عمده در صنعت حمل و نقل است. با توجه به کار های اولیه در این مورد، خستگی راننده 35-45 درصد از تصادفات جاده را تشکیل می داده است [2]. علاوه بر این خستگی باعث کاهش کارایی ذهنی خصوصاً در افراد متخصصی که در حین کار فعالیت ذهنی بسیار بالایی دارند (برنامه نویسان حرفه‌ای کامپیوتر و طراحان سیستم‌های صنعتی که در قسمت‌های R&D شرکت‌ها کار می‌کنند) و همچنین باعث افزایش زمان پاسخ گویی در افراد می‌شود. در نتیجه علاوه بر اثراتی که خستگی ذهنی بر پایین آمدن کارایی افراد در موقعیت‌های شغلی مختلفی دارد، می‌تواند عامل مهمی در تصادفات جاده‌ها و سنجش کارایی افراد در کارخانجات باشد. در نتیجه، از آنجا که با خسته شدن، فرد در اجرای کار با قدرت عملکرد کافی دچار مشکل می‌شود و با توجه به رابطه‌ای که خستگی در افزایش احتمال تصادفات در جاده‌ها و کارخانجات دارد ، مشخص کردن میزان خستگی فرد، در کاهش چنین تصادفاتی و همچنین افزایش قدرت عملکرد افراد ضروری به نظر می‌رسد. در نتیجه ما در این تحقیق به بررسی خستگی ذهنی پرداخته‌ایم (در ادامه خستگی به معنی خستگی ذهنی استفاده شده است).

• تعریف مسئله

از زمان تعریف خستگی تاکنون، در زمینه تشخیص میزان خستگی روش‌های متفاوتی مورد بررسی قرار گرفته است. در بین این روش‌ها، به نظر می‌رسد سیگنال ثبت شده از فعالیت الکتریکی مغز[2](EEG) مشخص کننده بهتری از میزان خستگی است و قدرت پیش‌بینی بیشتری در تشخیص خستگی مغزی دارد [5].

EEG در اصل به عنوان یک روش برای تحقیق در مورد فرایندهای مختلف ذهنی ارائه شد. اولین ثبت فعالیت الکتریکی مغز از مغز خرگوش و میمون توسط کاتون[3] در سال 1875 گزارش شد [6]، اما سال 1929 بود که هانس برگر[4] [7] اولین اندازه گیری از فعالیت‌های الکتریکی مغز را در انسان گزارش کرد. پس از آن، این سیگنال در تشخیص‌های کاربردی به ویژه بیماری‌های مختلف به کار برده شد. از آنجا که به طور گسترده‌ای پذیرفته شده است که تغییرات مشخصه در شکل موج EEG و باندهای قدرت آن را می‌توان برای مشخص کردن انتقال از هوشیاری به خواب و مراحل مختلف خواب مورد استفاده قرار داد [8]، EEG به عنوان یک استاندارد برای اندازه گیری سطح هوشیاری و خواب آلودگی مشاهده شده است. در نتیجه از سیگنال EEG به عنوان یک روش استاندارد برای مشخص کردن سطح خستگی استفاده می‌شود.

با این حال، تفاوت‌های قابل توجهی در میان الگوریتم‌های فعلی تشخیص خستگی بر اساس EEG وجود دارد. مطالعات قبلی نشان داده است که ارتباط بین تغییرات EEG و میزان خستگی به نوع کار و حالت شخص بستگی دارد. این مطالعات هم در ماهیت الگوریتم برای تشخیص خستگی و  هم مکان و تعداد الکترود‌ها برای ثبت سیگنال متفاوت هستند [9]. علاوه بر این تمام این الگوریتم‌ها با محدودیت‌های متفاوتی رو به رو هستند. به طور مثال  بسیاری از این روش‌ها نیاز به روش‌های برای کاهش بعد فضای ویژگی‌های استخراج شده دارند تا دقت روش‌های خود را افزایش دهند. در نتیجه هدف از انجام این پایان نامه تشخیص میزان خستگی به کمک روشی است که نیاز به کاهش بعد داده‌ها نداشته و همچنین اثر خستگی را بر فعالیت‌های مغزی مشاهده کند. در نتیجه ما از روش‌های مکان یابی منابع برای رسیدن به این هدف استفاده کرده‌ایم.

در زمینه مکان یابی کانون‌ها در مغز روش‌های متفاوتی وجود دارد که درسال‌های اخیر این رویکردها سعی در بالا بردن صحت و افزایش نسبت سیگنال به نویز نتایج مکان یابی کرده‌اند. از جمله این روش‌ها می‌توان به پرتوسازی[5] اشاره کرد [10] که در آن با کمک فیلتر کردن داده‌های به دست آمده از الکترودهای مختلف، سعی در پیدا کردن جهت و مکان کانون‌های تولید کننده این سیگنال‌ها داریم.

در این پایان نامه برای مشخص کردن میزان خستگی ابتدا به مکان یابی کانون‌ها خواهیم پرداخت، سپس با استخراج ویژگی‌های مختلف سعی در مشخص کردن میزان خستگی خواهیم کرد. برای تست روش پیشنهادی هم از سیگنال‌های ثبت شده از افراد مختلف استفاده می‌کنیم و هم از سیگنال EEG که با توجه به خصوصیات موجود دیده شده در سیگنال‌های ثبت شده در حین خستگی تولید شده استفاده می‌کنیم. در نتیجه اهداف این پایان‌نامه را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد.

• دست یابی به الگوریتمی که بتواند به صورت پیوسته میزان خستگی را مشخص کند.

• افزایش صحت و سرعت تشخیص میزان خستگی

علاوه بر این با توجه به رابطه‌ای که خستگی و خواب با هم دارند در صورت مشخص شدن این رابطه شاید بتوان از آن در درمان بیماری‌هایی مانند اختلال خواب و بیماری‌های مشابه دیگر استفاده کرد.

• نگاهی به فصول پایان نامه

مطالب عنوان شده در این پایان‌نامه در قالب پنج فصل آورده شده‌اند. ادامه مطالب ذکر شده را می‌توان در موارد زیر خلاصه نمود.

فصل دوم. پیشینه تحقیقات

در این فصل مهمترین کارهای پیشین که تاکنون، برای بررسی خستگی ذهنی انجام شده به همراه خصوصیات آنها مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.

فصل سوم. روش تحقیق

در این فصل ابتدا روش حدف نویز از داده‌های ثبت شده توضیح داده می‌شود. سپس یکی از روش‌های مکان یابی و مشکلات آن توضیح داده می‌شود. پس از آن روشی برای بهبود مکان یابی منابع پیشنهاد می‌شود. در نهایت به بررسی روش تعیین خستگی ذهنی می‌پردازیم.

فصل چهارم. آزمایش‌ها و نتایج

در این فصل در ابتدا سیگنال‌های مورد بررسی توضیح داده می‌شود. سپس مراحل مختلف توضیح داده شده در فصل قبل و روش‌های تشخیص خستگی رایج بر روی این سیگنال‌ها اعمال می‌شود. همچنین نتایج حاصل از اعمال این روش‌ها توضیح داده می‌شود.

فصل پنجم. نتیجه‌گیری  و پیشنهادات

در فصل آخر مطالب عنوان شده در این پایان‌نامه جمع‌بندی شده و در مورد آن‌ ها بحث می‌شود. سپس پیشنهادات و مسیرهایی برای ادامه و گسترش این تحقیق در پژوهش‌های آینده، ارائه می‌گردد.

[1] Grandjean

[2] Electroencephologram

[3] Caton

[4] Hans Berger

[5] Beamforming

امروزه استفاده از سیستم‌های کامپیوتری و نرم افزاری، اهمیت زیادی در شرکت‌ها و سازمان های مختلف دارد به گونه‌ای که بدون استفاده از این سیستم‌ها، بازده کاری بسیارکاهش می یابد.

بنابراین با توجه به اهمیت استفاده و میزان کاربرد نرم افزارهای کاربری، لزوم استفاده از سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد بیش از پیش احساس می‌شود. تا با ارائه‌ اینگونه سیستم‌ها، هم کاربران به راحتی با سیستم‌ها ارتباط برقرار کنند و روال‌های سازمانی، علی الخصوص روال‌های امنیتی طراحی شده را اجرا کنند و هم قابلیت اعتماد سازمان به سیستم تأمین شود.

در این فصل به اهمیت ارائه مدلی جامع برای طراحی سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد پرداخته خواهد شد سپس موارد مرتبط نظیر پرسش و هدف تحقیق، متدولوژی تحقیق و نتایج مورد انتظار تحقیق شرح داده خواهند شد.

1-2-     هدف از پایان نامه

با توجه به اهمیت طراحی سیستم‌های قابل اعتماد و قابل کاربرد که دلایل این اهمیت، در بخش‌های بعد توضیح داده خواهد شد و مشکلات این حوزه، هدف از این تحقیق، بررسی مشکلات سیستم‌های نرم افزاری از نظر قابلیت کاربری و اعتماد، راه کارهای طراحی سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد تاکنون و  در نهایت ارائه مدلی در جهت طراحی سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد که عناصر مؤثر در طراحی اینگونه سیستم‌ها و روابط میان آنها را شامل شود و به صورت گویایی این عناصر و روابط میان آنها به تصویر کشیده شود تا برای طراحان این حوزه، قابل استفاده باشد.

1-3-     توضیح مسأله و موضوع تحقیق

امروزه استفاده از سیستم‌های کامپیوتری و نرم افزاری، اهمیت زیادی در شرکت‌ها و سازمان های مختلف دارد به گونه‌ای که عدم استفاده از آنها، امری اجتناب ناپذیر است.

سیستم‌های نرم افزاری برای ارائه خدمات بهتر و مطلوب‌تر که منجر به افزایش بازده کاری سازمان شود، باید قابلیت کاربری و اعتماد بالایی داشته باشند. قابلیت کاربری تا اینکه کاربران به راحتی برای انجام وظایف خود با سیستم ارتباط برقرار کنند و قابلیت اعتماد برای اینکه مکانیزم‌های امنیتی لازم در سیستم‌های نرم افزاری برای حفظ امنیت سازمان پیاده سازی شده باشد. در این میان گاهی روال‌های

امنیتی از قابلیت کاربری لازم برخوردار نیستند. در نتیجه کاربران سعی در کشف روال‌هایی دارند که منجر به عدم اجرای این روال‌ها شود. حال به اشتباه یا ناخواسته روال‌ها را اجرا نمی‌کنند یا نادرست اجرا می‌کنند که امنیت سازمان را با خطر جدی مواجه خواهند کرد.

در نتیجه طراحی سیستم‌هایی که قابلیت کاربری و اعتماد بالایی داشته باشند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای طراحی سیستم‌های این چنینی، نیاز به اطلاع از فاکتورهایی است که در طراحی مؤثر خواهند بود و طراحی را تحت تأثیر خود قرار خواهند داد. تا چشم اندازی برای طراحان در جهت طراحی سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد باشد.

تلاش‌های صورت گرفته در این زمینه، بیشتر به صورت جداگانه در هر یک از زمینه‌های قابلیت کاربری و قابلیت اعتماد بوده است. با توجه

 به اهمیت طراحی اینگونه سیستم‌ها، نیاز به تجمیع تحقیقات هر دو حوزه می‌باشد.

1-4-     ضرورت انتخاب موضوع

با توجه به افزایش سریع رقابت میان شرکت‌های تولید کننده نرم افزار، توجه به جلب رضایت مشتریان روز به روز در حال افزایش است. به گونه‌ای که توجه بسیاری از شرکت‌ها، به مسائلی مانند قابلیت کاربری، قابلیت اعتماد، HCI [1]وUCD[2]جلب شده‌است.

با توجه به اینکه محصولات تولید شده توسط تعداد زیادی از مردم از طیف‌های مختلف مورد استفاده قرار

می‌گیرد، استفاده از روش‌های طراحی مختلف برای ارائه سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد، می‌تواند در بهبود کیفیت محصولات و جلب رضایت مشتریان بسیار مؤثر باشد.

از طرفی سیستم‌های قابل کاربرد و قابل اعتماد، کاربران را قادر می‌سازند تا سیستم جدید را به راحتی یاد بگیرند و به کار برند. مزایای استفاده از اینگونه سیستم‌ها موجب می­شوند بهره­وری و کارایی افزایش یابد و هزینه آموزش، یادگیری و پشتیبانی سیستم کاهش یابد. استفاده از این گونه روش‌ها در بهبود کیفیت محصولات نقش مؤثری را ایفا می‌کند و کیفیت محصولات را افزایش می‌دهد.

1-5-     اهمیت موضوع

اغلب تحقیقات در این زمینه، روی نیازهای کاربر نهایی تمرکز دارند تا نیازهای طراح؛ و مطالعات کمی در جهت اینکه چگونه طراحان باید به نگرانی‌های قابلیت کابری و امنیتی نزدیک شوند انجام شده‌است. ما به ابزاری نیازمندیم که برنامه نویس بتواند با بهره گرفتن از آن، نیازمندی‌های سازمانی و امنیتی را شناسایی کرده تا بتواند راه حلی برای برآوردن این نیازمندی‌ها ارائه دهد.

مدل‌های زیادی در زمینه سیستم‌های قابل کاربرد، قابل اعتماد و امن ارائه شده‌است که هر کدام معایب و

مزایای خاص خود را دارند. اما نیاز به مدلی جامع که بتواند نیاز‌های کاربر را در راستای قابلیت اعتماد، کاربری و امنیت برآورد کند هنوز احساس می‌شود و تحقیقات انجام شده، کافی به نظر نمی‌رسد. این تحقیقات اغلب به صورت پراکنده و جداگانه در هر دو زمینه است که نیاز به مدلی که فاکتورهای مؤثر در هر دو حوزه را در نظر بگیرد احساس می‌شود.

1-6-      مرور کلی بر ادبیات موضوع

در برسی ادبیات موضوعی، آخرین تلاش‌های انجام شده در زمینه طراحی سیستم‌هایی با قابلیت کاربری و امن را بررسی می‌کنیم. که به طور خلاصه، برخی از این تلاش ها را در اینجا نام می بریم:

در زمینه HCI، اغلب مقالات به اصول کلیدی گولد و لویز[3] (1985) در تولید سیستم‌های کامپیوتری مفید و با استفاده آسان اشاره دارند. بورلی و سوزان ویدنبک وکراچرا[4]، سینتیا ال. کریتوریا[5] نیز در تحقیقات خود ارتباط میان موقعیت اعتماد و HCI را بررسی کرده اند.

در  زمینه HCI_Sec[6] نیز، در سال‌های اخیر تحقیقات زیادی انجام شده، اما کارهای اصلی در این زمینه به قابلیت استفاده رویکرد‌های رمز عبور (آدامز و آنجلا سس، 1999) و کنترل‌های امنیتی (ویتن[7] و تایگر[8]، 1999) می‌پردازند.

استاندار های مختلف ISO مانند ISO/IEC 9126 و ISO 9241 و ISO 13407 در ویرایش های مختلف خود، جنبه های مختلف قابلیت کاربری را مد نظر گرفته اند علی الخصوص با ارائه چهارچوب  RESPECT در ISO 13407،که در فصل ادبیات موضوعی، به تفضیل به آنها خواهیم پرداخت.

[1] Human Computer Interaction

[2] User Center Design

[3] Gould And Lewis

[4]Beverly Susan Widenbeck And Krachera

[5]Cynthia L. Corritorea

[6] Human Computer Interaction_Security

[7] Alma Whitten

[8] Doug Tygar

فناوری مجازی‏سازی به عنوان یک رکن اساسی در سیستم‏های مبتنی بر پردازش ابری[1] و مراکز داده [2]مورد توجه ویژه می‏باشد. مفهوم مجازی‏سازی دارای قدمتی طولانی در دنیای رایانه است و سرآغاز آن به دهه 60 میلادی، برای استفاده‏ی بهینه از توان رایانه‏های بزرگ[3] می‏رسد. با ظهور رایانه‏های شخصی ارزان قیمت این فناوری به فراموشی سپرده شد، ولی در آغاز قرن جاری به مدد پیشرفت‏های قابل توجه در ساخت رایانه‏های توانمند، شبکه‏های با پهنای باند بالا و ابزارهای ذخیره‏سازی مدرن این فناوری امکان ظهور مجدد یافته ‏است. استفاده‏ی بهینه از منابع کارگزارها[4] با تجمیع[5] سرویس‏ها بر تعداد ماشین سخت‏افزاری کمتر، کاهش هزینه‏ های زیرساخت مانند مصرف برق و خنک‏کنندگی، مدیریت بهتر و آسان‏تر كارگزارها، امکان مهاجرت[6] ماشین‏های مجازی در حال اجرا به میزبان‏های فیزیکی دیگر، ایجاد محیط‏های سازگار با نرم‏افزارهای قدیمی، ایجاد محیط‏های اجرایی[7] مجزا جهت نرم‏افزارهای نامطمئن[8] و یا تست و عیب‏یابی نرم‏افزارهای جدید از علت‏های مورد توجه قرار گرفتن این فناوری می‏باشند. هسته اصلی محیط مجازی، یک میزبان نرم‏افزاری به نام ناظر ماشین مجازی[9] است. وظیفه‏ی اصلی ناظر ماشین مجازی ایجاد و مدیریت منابع محیط‏های اجرایی است. از آن‏جا که منابع موجود، محدود و مشترک می‏باشند، رقابت بر سر استفاده از آن‏ها باعث ایجاد پدیده‏ای به نام تداخل بار کاری[10] می‏شود که تاثیر قابل توجهی بر کاهش کارایی ماشین‏های مجازی می‏گذارد. در این میان نقش کلیدی ناظر ماشین‏‏‏ مجازی این است که منابع موجود را به گونه‏ای تسهیم[11] و زمان‏بندی نماید که کارایی ماشین‏های مجازی تحت تاثیر قرار نگیرد.

معمولا زمان اجرای یک برنامه بر روی یک ماشین مجازی طولانی‎تر از زمان اجرای آن بر روی یک ماشین فیزیكی می‏باشد که علت اصلی آن سربار ناشی از مجازی‏سازی و تداخل بارهای کاری است. از این رو ارایه‏ی الگوریتم‏هایی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری می‏تواند نقش بارزی در کاهش زمان اجرای برنامه‏های اجرایی در محیط‏های مجازی شود. از سویی دیگر با توجه به تنوع و تعدد میزبان‏های سخت‏افزاری در محیط پردازش ابری، مقیاس‏پذیری به عنوان یک مشخصه‏ی کلیدی در الگوریتم‏های ارائه شده می‏بایست مورد توجه ویژه قرار گیرد.

• اهداف

در این پایان‏ نامه سعی بر آن است كه با توجه به اثر منفی پدیده‏ی تداخل بار کاری بر زمان اجرای ماشین‏های مجازی یک الگوریتم زمان‏بندی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری ارائه شود که علاوه بر کاهش زمان اجرا، مقیاس‏پذیر نیز بوده و قابل اجرا بر روی ابرهای معمول امروزی

 باشد. بنابراین با بررسی فناوری مجازی‌سازی و اثر تداخل بار کاری، سعی در ارائه الگوریتمی جهت زمان‏بندی ماشین‏های مجازی با رویکرد کاهش تداخل بار کاری خواهیم نمود.

• ساختار پایان‌نامه

مطالب مندرج در این پایان‌نامه، همان طور که در شكل (1-1) نشان داده شده است، به صورت زیر سازمان‌دهی شده‌اند: فصل دوم به بررسی پیشینه‏‏ی مجازی‏سازی و سیستم‏های پردازش ابری می‏پردازد. این فصل در ادامه گذری بر مفهوم زمان‏بندی و پدیده‏ی تداخل بار کاری دارد. فصل سوم تحقیقات مرتبط در زمینه‏ی زمان‏بندی ماشین‏های مجازی مورد بررسی قرار خواهد داد. در فصل چهارم ضمن فرموله کردن مساله‏ی زمان‏بندی ماشین‏های مجازی با رویکرد تداخل بار کاری، الگوریتمی با همین رویکرد ارائه می‏شود. در فصل پنجم راهکار ارائه شده ارزیابی گردیده، کارایی، بهبودها و یا مشکلات آن را بیان خواهد شد. در نهایت در فصل ششم به نتیجه‌گیری از کل بحث در خصوص رویکرد کاهش تداخل بار کاری در زمان‏بندی ماشین‏های مجازی و نیز کارهای آینده قابل انجام در ادامه‌ی این پایان‌نامه پرداخته خواهد شد.

• ساختار پایان‌نامه

[1]  Cloud Computing

[2]  Data Center

[3] Mainframe

[4]  Server

[5] Consolidation

[6] Migration

[7] Execution Environment

[8]  Untrusted

[9]  Virtual Machine Monitor

[10] Workload Interference

[11] Multiplex

فشار بخار خاصیت ترمودینامیکی مهمی در بسیاری از فرایند های مختلف مهندسی شیمی نظیر تعادل شیمیایی، تقطیر ، تبخیر و مانند آنها به شمار می رود. تعیین این مشخصه می تواند به محاسبه مشخصات مهم دیگری نظیر انتالپی تبخیر بیانجامد. در صنایع نفت وگاز هم تعیین فشار بخار دارای اهمیت ویژه ای می باشد. در این حوزه در دو مورد عمده با فشار بخار برخورد می شود؛ یکی از این موارد، فشار بخار در مخازن می باشد. یکی از روش های مهم برای تقسیم بندی انواع مخازن نگهداری سیالات در صنعت نفت و گاز، تقسیم بندی آنها بر اساس فشار بخار سیالات مورد نظر می باشد. برای هر محدوده از فشار بخار مواد (فشار پایین، فشار متوسط، فشار بالا) از انواع مخصوصی از مخازن استفاده می شود. به عنوان مثال برای سیالات با فشار بخار پایین، از مخازن سقف ثابت استفاده می شود. برای سیالات با فشاربخار متوسط، مخازن سقف متحرک یا به عبارتی سقف شناور مورد استفاده قرار می گیرد.
فشار بخار محصولات مایع، از دیگر مواردی است که در صنعت مورد اندازه گیری واقع می شود. یکی از راه های اندازه گیری غیر مستقیم میزان سرعت تبخیر حلال های نفتی فرار، فشار بخار آن ها می باشد.محصولات تولیدی پالایشگاه نیز می بایست دارای مشخصات ویژه ای بوده و استانداردهایی در آن ها رعایت شده باشد تا در بازارهای جهانی امکان حضور و فروش خوب داشته باشد. بر همین اساس میزان فشاربخار از جمله مهمترین خصوصیت های مورد توجه است که علاوه بر کیفیت و قیمت از نقطه نظر ایمنی هنگام انتقال و ذخیره سازی نیز بسیار مهم می باشد و همواره مورد آزمایش و کنترل واقع می شود. از این رو اهمیت تعیین دقیق فشاربخار سیالات در حوزه صنایع نفت برکسی پوشیده نیست.
1-2-تعریف فشار بخار
فشار بخار به صورت فشار جزئی اعمال شده توسط بخار بالای سطح مایع تعریف می شود که این بخار در یک دمای معینی با مایع به تعادل می رسد. زمانی كه لحظه ی تعادل نزدیک می شود، تعداد مولكول های بخار شده با تعداد مولكول های متراكم شده برابر می شود. در واقع سرعت تبخیر با سرعت تراكم برابر می گردد و فشار مشخص شده در این حالت، فشار بخار آن مایع در آن دما است.] 1 [
1-3-عوامل مؤثر بر فشار بخار
در کل فشار بخار یک مایع به دو عامل زیر بستگی دارد:

• ماهیت و طبیعت مایع

• دمای مایع

1-3-1- ماهیت مایع
مایعاتی که دارای نیروهای بین مولکولی ضعیفی هستند، فرارترند و فشار بخار بالاتری دارند. برای مثال، فشار بخار اتیل الکل بیشتر از فشار بخار آب است.
1-3-2-دمای مایع
فشار بخار با افزایش دما، افزایش می یابد. این مسئله بدین علت است که با افزایش دما، سرعت تبخیر نیز، افزایش می یابد.
1-4-بیان مسأله
فشار بخار مواد مختلف  از جمله خواص مورد نیاز برای انجام محاسبات مهندسی شیمی نظیر محاسبات تعادلی و عملیات واحد مهندسی شیمی است که پژوهشهای فراوانی در مورد آن  در حال انجام است. رایج ترین روش های تعیین فشاربخار شامل اندازه گیری های

 آزمایشگاهی، معادله های حالت، روابط تجربی و روابط بر مبنای قانون حالت های متناظر می باشند. ضرورت محاسبه فشاربخار با بهره گرفتن از روابط ریاضی زمانی افزایش می یابد که داده های آزمایشگاهی در دسترس نباشد. از آنجایی که شرایط بسیاری از فرایندهای شیمیایی به گونه ای است که عملاً تعیین فشار بخار مواد به صورت تجربی امکان پذیر نمی باشد و اندازه گیری آن در برخی فشارها ودماهای خاص سخت ومقادیر به دست آمده خیلی قابل اعتماد نیست، لذا ارائه مدل ها و روش های پیش بینی فشار بخار، سهم عمده ای در تعیین این خاصیت ترمودینامیکی خواهند داشت. بنابراین روش های پرشماری برای پیش بینی این مشخصه  ارائه شده اند و هر ساله روش های جدیدتری معرفی و یا روش های قدیمی تصحیح می شوند. ] 5-2 [

 
1-5-توجیه ضرورت انجام تحقیق
از آنجایی که بسیاری از روابط تجربی ویا روابط حالت های متناظر دارای محدودیت هایی در تعیین فشار بخار هستند و برای تعیین فشار بخار در تمام محدوده دمایی مورد نیاز قابل استفاده نیستند ودقت قابل قبولی ندارند از این رو استفاده از روش های جدیدی كه به دور از این محدودیت ها باشند ،توصیه می گردد. یکی از روش های مدلسازی که در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از محققین در علوم مختلف واقع شده است، مدلسازی به روش شبکه عصبی مصنوعی می باشد. شبكه های عصبی مصنوعی به عنوان زیر مجموعه ای از روش های هوش مصنوعی، با ساختار و عملکردی شبیه به مغز انسان در طیف وسیعی برای حل بسیاری از مسائل شامل ارزیابی، بهینه سازی، پیش بینی، تشخیص و كنترل مورد استفاده قرار می گیرند.] 6 [ یكی از مزیت های استفاده از شبكه های عصبی مصنوعی نسبت به مدل های قدیمی این است كه نیازمند تعیین یک تابع خاص برای بیان رابطه میان داده های ورودی و خروجی نیست.  رابطه بین داده های ورودی و خروجی ازطریق فرایند آموزش به دست می آید. ] 7 [
 
1-6-اهداف تحقیق

• مطالعه روش های مختلف برای محاسبه فشار بخار

• بررسی میزان دقت و چگونگی اعمال روش های موجود برای محاسبه فشار بخار مواد مختلف

• ارتقای روش های پیش بینی فشار بخار با اعمال روش نوین شبکه عصبی و مقایسه آن با روش های قدیمی

• ارزیابی نتایج حاصل از مدل سازی به وسیله شبکه ی عصبی با داده های تجربی و بررسی دقت آن

1-7-مراحل انجام تحقیق
در بخش اول این پایان نامه روش های مختلف برای محاسبه فشار بخار بصورت جامع و کامل مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهای هریک از روابط ، دقت تخمین فشار بخار و محدوده مطلوب دمایی هرکدام از روش ها ذکر گردید.
در بخش دوم  به معرفی وبررسی روش شبکه عصبی  به عنوان یک روش محاسباتی دقیق برای پیش بینی فشار بخار مواد پرداخته شد. در این مرحله از پایان نامه، مدل شبکه عصبی مصنوعی به عنوان روش تحقیق، بررسی شد و توضیحات جامعی از این روش و کاربردها  و ویژگی های آن و چگونگی اعمال این روش برای پیش بینی فشاربخار مواد ارائه شد.
در بخش سوم پایان نامه، روش نوین شبکه عصبی برای پیش بینی دقیق تر فشار بخار چندین گروه از مواد اعمال شد و شبکه عصبی مطلوب طراحی و نتایج حاصل از مدلسازی توسط روش شبکه عصبی مصنوعی برای گروه های مختلف مواد ارائه گردید. در این بخش با بهره گرفتن از منابع معتبر و داده های تجربی مورد اعتماد، میزان دقت و چگونگی اعمال مدل های مرسوم مختلف برای تخمین فشاربخار بررسی شد. در ادامه سعی شد تا کارایی روش های مختلف پیش بینی فشار بخار مواد در شرایط و برای مواد مختلف مورد بررسی قرار گیرد . در خاتمه نتایج به دست آمده از تحقیق حاضر و پیشنهادهایی برای تحقیقات آتی ارائه شده است.
1-8-ساختار تحقیق
کاربردی ترین و معروف ترین روابط محاسبه فشار بخار در فصل دوم پایان نامه ذکر گردید. در این فصل، هشت رابطه معرفی وبررسی گردید. در ادامه، پیشینه استفاده از روش شبکه عصبی برای تعیین خواص ترمودینامیکی مواد از جمله فشار بخار ترکیبات  مختلف بیان شد. از مهم ترین ویژگی های شبکه های عصبی مصنوعی وابسته نبودن آن ها به فرضیه های اولیه درباره داده های ورودی است؛ به این معنا که داده های ورودی می توانند هرگونه توزیع آماری دلخواهی داشته باشند ] 8 [ این ویژگی مهم شبکه های عصبی امتیاز ویژه آن ها در مقابل روش های آماری است و به آن ها این توانایی را می دهدکه به طور یکسان از انواع مختلف داده های ورودی با هر توزیع دلخواه استفاده کنند.] 9 [حاصل تحقیقات و پژوهش های صورت گرفته طی سالهای اخیر برای پیش بینی و تخمین خواص فیزیکی و ترمودینامیکی با بهره گرفتن از انواع مدل های شبکه عصبی مصنوعی،در این فصل ارائه شده است.
در فصل سوم، ساختار شبکه عصبی به طور کامل تشریح گردید. انواع شبکه های عصبی ، الگوریتم های آموزش شبکه ومراحل کار با شبکه عصبی برای رسیدن به هدف مورد نظر بیان شد.
در فصل چهارم، مراحل آموزش و تست شبکه عصبی برای 4 گروه از مواد اعمال شد.تعداد 176 داده از گروه هیدروکربن های آروماتیکی، 254 داده از گروه آلکان ها و آلکن ها ، 202 داده از گروه الکل ها و 224 داده از گروه آلکیل سیکلو هگزان ها در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. هرکدام از گروه های بالا به طور جداگانه به شبکه معرفی شد ونتایج عملکرد شبکه برای هر خانواده از مواد ارائه گردید. مراحل رسیدن به بهترین ساختار شبکه، به تفکیک بیان شد ونتایج حاصل از مدلسازی فشاربخار مواد توسط شبکه عصبی، با روش ها و روابط ریاضی موجود مقایسه گردید و میزان خطای هریک از روش ها و همینطور مدل شبکه عصبی مصنوعی، تعیین گردید. در ادامه بهترین نتیجه ازیافته ها ومحاسبات این تحقیق، ارائه گردید.
در فصل پنجم، از نتایج حاصل از پایان نامه، نتیجه گیری صورت گرفت و برای تحقیقات آتی، پیشنهادهایی بیان شد.

رشد روز افزون استفاده از منابع فسیلی و محدودیت این منابع باعث افزایش قیمت این ماده ارزشمند و تبدیلآن به یک کالای استراتژیک اقتصادی شده است. اگر مشکلات زیست محیطی و گرم شدن کره زمین به خاطر آلایندگی حاصل از گازهای گلخانه‌ای را نیز به آن بیافزایم، اهمیت یافتن جایگزینی رابرای رفع نیاز روز افزون جهان به منابع جدید انرژی درمی‌یابیم. این مشکل در چند دهه اخیر نه‌تنها گریبان‌گیر واردکنندگان نفت بوده بلکه برای کشورهای نفت خیزی چون ایران نیز که با مشکلات گوناگون در زمینه تهیه سوخت رو به رو هستند، هم مسأله ساز شده است.

تاکنون مهمترین و معمول ترین سوخت جهت استفاده در سرویس‌های حمل و نقل، در بسیاری از کشورهای جهان بنزین و گازوئیل بوده است. اتومبیل‌هایی که بنزین یا گازوئیل را به عنوان سوخت مصرف می‌کنند موجب انتشار مواد مضر و آلاینده با ترکیبات شیمیایی پیچیده می‌شوند که خود، سبب تولید اوزون تروپسفری (اوزون در سطح زمین)می‌شوند. با آنکه تمهیدات مختلف جهت کاهش آلودگی ازمعاینه فنی خودورها گرفته تا نصب سیستم‌های کنترل انتشار آلاینده در اگزوز خودروها که در کشورهای پیشرفته بکار گرفته شده، اما این برنامه‌ها در شهرهای بزرگ تولید اوزون و سایر آلاینده‌ها را به طور چشم‌گیری کاهش نداده است.
سوخت‌های پاک دارای خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی هستند که آنها را پاک‌تر از بنزین و دیزل با ساختار و ترکیبات فعلی در عمل احتراق، می کند. به‌طور کلی این سوخت‌ها حین احتراق، هیدروکربن(نسوخته) کمتری تولید کرده و مواد منتشر شده حاصل از احتراق آنها دارای فعالیت شیمیایی کمتر برای تشکیل اوزون و مواد سمی دیگر می‌باشند. استفاده از سوخت‌های جایگزین، شدت افزایش ودی‌اکسیدکربنرا که سبب گرم شدن کره زمین می‌شود نیز کاهشمی‌دهد. دانشمندان و محققان بسیاری به منظورجایگزینسوخت‌های مناسب‌ترآزمایش‌ها و تحقیقیات فراوان انجام دادند. از جمله جایگزین‌هایی که می توان از آنها در موتورهای احتراق تراکمی استفاده کرد، استر روغن‌های گیاهی یا بیودیزل‌هااست.از آنجا که روغن‌های گیاهی گران‌قیمتهستند، سبب می‌شوند که بیودیزل‌های تولید شده از منابع گیاهی گرانتر از سوخت دیزل معمولی شوند. از این‌رو یافتن روغن‌های گیاهی غیر خوراکی و استفاده از روغن‌های پسماند خوراکی جهت تولید بیودیزل می‌تواند از قیمت نهایی آنها بکاهد و باعث شود که تولید آنها از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد.