<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Gradivo ID="186337" NadgradivoID="0" NRID="29174926" OceID="0" DomainUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/" IzpisPolniUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&amp;id=186337" StOgledov="242" StPrenosov="80" StOcen="0" VsotaOcen="0" DatumIzvoza="2026-11-13 21:27:36" OcenaSkupna="0" StPodgradiv="0" StudijskiProgramEvsID="1000470" JeIndeksirano="0" JeVecAvtorjev="0" DovoliZahtevkeZaDostop="0">
  <PID Url="http://hdl.handle.net/20.500.12556/RUL-186337">20.500.12556/RUL-186337</PID>
  <Naslov>Strojni pospeševalnik za analizo booleovih modelov gensko regulatornih omrežij</Naslov>
  <Podnaslov></Podnaslov>
  <TujJezik_Naslov>Hardware accelerator for the analysis of Boolean models of gene regulatory networks</TujJezik_Naslov>
  <TujJezik_Podnaslov></TujJezik_Podnaslov>
  <Opis>Diplomsko delo obravnava razvoj strojnega pospeševalnika za
analizo booleovih modelov, ki se uporabljajo pri modeliranju gensko
regulatornih omrežij. Analiza takšnih modelov je zaradi eksponentne rasti
prostora možnih stanj pri večjih omrežjih računsko zahtevna, zato smo
raziskali možnost uporabe programirljivega vezja FPGA za pospešitev
iskanja atraktorjev.

Razvili smo avtomatiziran sistem, ki sprejme model v formatu
.bnet, iz njega generira specializirano kodo strojnega opisa v
jeziku Verilog ter jo s pomočjo orodja Vivado sintetizira in implementira
na razvojni plošči Nexys A7-100T. Za zaznavanje cikličnih in fiksnih
atraktorjev smo v strojni opremi uporabili Floydov algoritem
tortoise and hare, najdene atraktorje pa kanonizirali in
agregirali glede na njihove bazene. Rezultati analize se prek
serijskega vmesnika UART prenesejo na gostiteljski računalnik.

Pravilnost strojne izvedbe smo preverili z lastno referenčno implementacijo
v jeziku Python ter neodvisno z orodjem BoolNet. Sistem smo ovrednotili na
dveh bioloških modelih različnih velikosti. Pri modelu ErbB je bila FPGA
izvedba približno 100-krat hitrejša od lastne programske implementacije,
pri zahtevnejšem modelu apoptoze pa približno 133-krat hitrejša. Pri
slednjem je bila FPGA izvedba tudi približno 3,2-krat hitrejša od
orodja BoolNet ter je uspešno identificirala vseh 97 atraktorjev.

Rezultati kažejo, da je uporaba FPGA učinkovita za pospeševanje
analize sinhronih Booleovih omrežij srednje velikosti. Razvita rešitev
hkrati predstavlja osnovo za nadaljnje izboljšave, kot so paralelizacija
več analizatorjev, optimizacija pomnilniške organizacije in podpora večjim
modelom.</Opis>
  <TujJezik_Opis>This thesis presents the development of a hardware accelerator for
the analysis of Boolean models used in the modelling of gene regulatory
networks. The analysis of such models becomes computationally demanding for
larger networks due to the exponential growth of the state space. Therefore,
we investigated the use of a field-programmable gate array (FPGA) to accelerate
attractor identification.

We developed an automated system that accepts a model in the .bnet
format, generates specialised hardware description code in Verilog, and uses
the Vivado tool to synthesise and implement it on a Nexys A7-100T development
board. Floyd&#039;s tortoise and hare algorithm was implemented in hardware
to detect cyclic and fixed-point attractors. The identified attractors are
canonicalised and aggregated according to their basins of attraction. The
analysis results are transferred to the host computer through UART serial
interface.

The correctness of the hardware implementation was verified using our own
reference implementation in Python and independently using the BoolNet tool.
The system was evaluated on two biological models of different sizes. For the
ErbB model, the FPGA implementation was approximately 100 times faster than
our software implementation, while for the more demanding apoptosis model it
was approximately 133 times faster. For the latter, the FPGA implementation
was also approximately 3.2 times faster than BoolNet and successfully
identified all 97 attractors.

The results demonstrate that FPGA-based acceleration is an effective approach
for analysing medium-sized synchronous Boolean networks. The developed system
also provides a basis for further improvements, including the parallelisation
of multiple analysers, optimisation of memory organisation, and support for
larger models.</TujJezik_Opis>
  <KljucneBesede>
    <Beseda>Booleovi modeli</Beseda>
    <Beseda>gensko regulatorna omrežja</Beseda>
    <Beseda>FPGA</Beseda>
    <Beseda>strojni pospeševalnik</Beseda>
    <Beseda>atraktorji</Beseda>
    <Beseda>Verilog</Beseda>
  </KljucneBesede>
  <TujJezik_KljucneBesede>
    <Beseda>Boolean models</Beseda>
    <Beseda>gene regulatory networks</Beseda>
    <Beseda>FPGA</Beseda>
    <Beseda>hardware accelerator</Beseda>
    <Beseda>attractors</Beseda>
    <Beseda>Verilog</Beseda>
  </TujJezik_KljucneBesede>
  <Potrjeno>true</Potrjeno>
  <JeZaklenjeno>false</JeZaklenjeno>
  <JeRecenzirano>false</JeRecenzirano>
  <Zaloznik></Zaloznik>
  <Izvor></Izvor>
  <Jezik ID="1060" ISO639-3="slv">Slovenski jezik</Jezik>
  <TujJezik ID="1033" ISO639-3="eng">Angleški jezik</TujJezik>
  <Povezave></Povezave>
  <Pokrivanje></Pokrivanje>
  <CasovnoPokritje></CasovnoPokritje>
  <AvtorskePravice></AvtorskePravice>
  <VrstaGradiva ID="mb11" DRIVER="info:eu-repo/semantics/bachelorThesis">Diplomsko delo/naloga</VrstaGradiva>
  <DatumVstavljanja>2026-08-31 11:20:55</DatumVstavljanja>
  <DatumObjave>2026-08-31 11:21:07</DatumObjave>
  <DatumSpremembe>2026-09-03 04:37:23</DatumSpremembe>
  <DatumTrajnegaHranjenja>0000-00-00 00:00:00</DatumTrajnegaHranjenja>
  <LetoIzida>2026</LetoIzida>
  <LetoIzidaDo>0</LetoIzidaDo>
  <KrajIzida></KrajIzida>
  <LetoIzvedbe>0</LetoIzvedbe>
  <KrajIzvedbe></KrajIzvedbe>
  <Opomba></Opomba>
  <StStrani></StStrani>
  <StevilcenjeNivo1></StevilcenjeNivo1>
  <StevilcenjeNivo2></StevilcenjeNivo2>
  <Kronologija></Kronologija>
  <Patent_Stevilka></Patent_Stevilka>
  <Patent_DatumVeljavnosti>0000-00-00</Patent_DatumVeljavnosti>
  <VerzijaDokumenta>NiDoloceno</VerzijaDokumenta>
  <StatusObjaveDrugje>NiDoloceno</StatusObjaveDrugje>
  <VrstaStroskaObjave>NiDoloceno</VrstaStroskaObjave>
  <DatumPoslanoVRecenzijo>0000-00-00</DatumPoslanoVRecenzijo>
  <DatumSprejetjaClanka>0000-00-00</DatumSprejetjaClanka>
  <DatumObjaveClanka>0000-00-00</DatumObjaveClanka>
  <EmbargoDo></EmbargoDo>
  <VrstaEmbarga ID="1" Naziv="Takojšnja javna objava" OpenAIREDostop="openAccess"></VrstaEmbarga>
  <Osebe>
    <Oseba ID="164543" Ime="Matej" Priimek="Ahačič" AltIme="" VlogaID="70" VlogaNaziv="Avtor" ConorID="" Afiliacija="" ArrsID="0" ORCID=""></Oseba>
    <Oseba ID="24791" Ime="Miha" Priimek="Moškon" AltIme="M. Moškon računalništvo; Miha Moskon; M. Moskon" VlogaID="991" VlogaNaziv="Mentor" ConorID="110484579" Afiliacija="" ArrsID="29198" ORCID=""></Oseba>
  </Osebe>
  <Identifikatorji>
    <Identifikator ID="16" Sifra="VisID" Naziv="VisID" URL="">38694</Identifikator>
    <Identifikator ID="3" Sifra="CobissID" Naziv="COBISS_ID" URL="https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/289668355">289668355</Identifikator>
  </Identifikatorji>
  <Relacije>
  </Relacije>
  <VerzijeGradiva>
  </VerzijeGradiva>
  <Datoteke>
    <Datoteka ID="245507" DatotekaNRID="14775606" NamenDatotekeID="2" NamenDatoteke="Predstavitvena datoteka" FormatDatotekeID="2" FormatDatoteke=".pdf" MIME="application/pdf" IkonaFormata="pdf.png" IkonaFormataPolniUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/teme/rulDev/img/fileTypes/pdf.png" VelikostDatoteke="719696" VelikostDatotekeKratko="702,83 KB" DatumVstavljanja="2026-08-31 11:21:12" JeZbrisana="false" JeJavnoVidna="true" JeIndeksirana="false" JeVidno="true" VidnoOd="01.01.0001" Zaporedje="0">
      <Naziv>Ahacic_Matej_-_Strojni_pospesevalnik_za_analizo_booleovih_modelov_gensko_regulatornih_omrezij.pdf</Naziv>
      <OrgNaziv>Ahacic_Matej_-_Strojni_pospesevalnik_za_analizo_booleovih_modelov_gensko_regulatornih_omrezij.pdf</OrgNaziv>
      <URL></URL>
      <Opis></Opis>
      <OpisTujJezik></OpisTujJezik>
      <UrlObdelave></UrlObdelave>
      <FrekvencaAzuriranjaID>1</FrekvencaAzuriranjaID>
      <Verzija></Verzija>
      <MD5>F877FA837867928D1C32AB4B6E65F8B8</MD5>
      <SHA256>1fe0e8a27fac2be2a64057bee9de56fcd6dafea07fc470bbedc1f2cfdf4fcdc7</SHA256>
      <UUID>e106287d-a51c-11f1-9b0d-0050569b8976</UUID>
      <PID></PID>
      <PrenosPolniUrl>https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&amp;id=245507</PrenosPolniUrl>
      <Vsebine>
      </Vsebine>
    </Datoteka>
  </Datoteke>
  <Organizacije>
    <Organizacija OrganizacijaID="25" Kratica="FRI" ZavodEvsID="0000066" Logo="" LogoPolniUrl="https://repozitorij.uni-lj.si/teme/rulDev/img/logo/">Fakulteta za računalništvo in informatiko</Organizacija>
  </Organizacije>
  <OrganizacijeVira>
  </OrganizacijeVira>
  <MetodeZbiranjaPodatkov>
  </MetodeZbiranjaPodatkov>
  <TipologijaDela ID="2.11" Koda="2.11" Naziv="Diplomsko delo" SchemaOrg="Thesis"></TipologijaDela>
  <Ostalo>
    <StIrodsDatotek>0</StIrodsDatotek>
    <StDatotekPodTrajnimEmbargom>0</StDatotekPodTrajnimEmbargom>
    <StDatotekZOmejenimDostopom>0</StDatotekZOmejenimDostopom>
  </Ostalo>
</Gradivo>
