The roman conquered by delay: reducing the number of preemptions using sleep states

Sleep-states are emerging as a first-class design choice in energy minimization. A side effect of this is that the release behavior of the system is affected and subsequently the preemption relations between tasks. In a first step we have investigated how the behavior in terms of number of preemptions of tasks in the system is changed at runtime, using an existing procrastination approach, which utilizes sleepstates for energy savings purposes. Our solution resulted in substantial savings of preemptions and we expect from even higher yields for alternative energy saving algorithms. This work is intended to form the base of future research, which aims to bound the number of preemptions at analysis time and subsequently how this may be employed in the analysis to reduced the amount of system utilization, which is reserved to account for the preemption delay.

Energy-aware task mapping onto heterogeneous platforms using DVFS and sleep states

Heterogeneous multicore platforms are becoming an interesting alternative for embedded computing systems with limited power supply as they can execute specific tasks in an efficient manner. Nonetheless, one of the main challenges of such platforms consists of optimising the energy consumption in the presence of temporal constraints. This paper addresses the problem of task-to-core allocation onto heterogeneous multicore platforms such that the overall energy consumption of the system is minimised. To this end, we propose a two-phase approach that considers both dynamic and leakage energy consumption: (i) the first phase allocates tasks to the cores such that the dynamic energy consumption is reduced; (ii) the second phase refines the allocation performed in the first phase in order to achieve better sleep states by trading off the dynamic energy consumption with the reduction in leakage energy consumption. This hybrid approach considers core frequency set-points, tasks energy consumption and sleep states of the cores to reduce the energy consumption of the system. Major value has been placed on a realistic power model which increases the practical relevance of the proposed approach. Finally, extensive simulations have been carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. In the best-case, savings up to 18% of energy are reached over the first fit algorithm, which has shown, in previous works, to perform better than other bin-packing heuristics for the target heterogeneous multicore platform.

Detrimental role of prolonged sleep deprivation on adult neurogenesis

Adult mammalian brains continuously generate new neurons, a phenomenon called adult neurogenesis. Both environmental stimuli and endogenous factors are important regulators of adult neurogenesis. Sleep has an important role in normal brain physiology and its disturbance causes very stressful conditions, which disrupt normal brain physiology. Recently, an influence of sleep in adult neurogenesis has been established, mainly based on sleep deprivation studies. This review provides an overview on how rhythms and sleep cycles regulate hippocampal and subventricular zone neurogenesis, discussing some potential underlying mechanisms. In addition, our review highlights some interacting points between sleep and adult neurogenesis in brain function, such as learning, memory, and mood states, and provides some insights on the effects of antidepressants and hypnotic drugs on adult neurogenesis.

Caracterização dos estilos de vida dos sem-abrigo da cidade do Porto

O fenómeno dos sem-abrigo está em constante crescimento nos centros urbanos, na cidade no Porto o mesmo acontece, sendo esta uma realidade ainda pouco conhecida. Têm sido realizados alguns estudos sobre esta problemática, no entanto poucos incidem sobre a população portuguesa, pouco se sabe sobre como vivem estes indivíduos e sobre o que define o seu estilo de vida. Os estilos de vida têm vindo a ser uma área de crescente interesse para estudo, visto que afecta a nossa saúde e a longo prazo tem influência nos padrões de morbilidade e mortalidade. Com este estudo procurou-se caracterizar os sem-abrigo da cidade do Porto e os comportamentos que tipificam o seu estilo de vida, bem como verificar se existem variáveis dos estilos de vida que se encontram correlacionadas com a presença de sintomatologia psicopatológica. Para este efeito, foi realizado um inquérito por questionário a 30 pessoas que vivem na condição de sem-abrigo na cidade do Porto, através da administração de um questionário de estilos de vida e da Brief Psychiatric Rating Scale (BPRS). Concluímos que os sem-abrigo se caracterizam por ser do sexo masculino, solteiros de nacionalidade portuguesa e baixa escolaridade. Constatamos que a maioria apresenta comportamentos pouco saudáveis como fumar e não praticar exercício físico, contudo têm cuidado com a higiene pessoal, apresentam uma boa higiene do sono e manifestam poucos comportamentos sexuais de risco. Verificamos que a ansiedade se encontra correlacionada negativamente com o stress, higiene do sono, insight e alimentação. As perturbações somáticas mostraram uma correlação com a higiene do sono, o humor depressivo com a higiene do sono e insight, o retraimento emocional com a socialização e falta de cooperação com a socialização, sendo todas estas correlações negativas. Encontramos ainda uma correlação positiva entre a lentificação e o consumo de substâncias e uma correlação negativa entre a lentificação e higiene do sono. Considerando os resultados obtidos pensamos ser fundamental prosseguir com estudos de investigação nesta área, para que de futuro as intervenções junto desta população consigam dar uma melhor resposta ao seu estado de saúde.

Personality, emotion and mood simulation in decision making

In this paper is proposed the integration of personality, emotion and mood aspects for a group of participants in a decision-making negotiation process. The aim is to simulate the participant behavior in that scenario. The personality is modeled through the OCEAN five-factor model of personality (Openness, Conscientiousness, Extraversion, Agreeableness and Negative emotionality). The emotion model applied to the participants is the OCC (Ortony, Clore and Collins) that defines several criteria representing the human emotional structure. In order to integrate personality and emotion is used the pleasure-arousal-dominance (PAD) model of mood.

O efeito da técnica de inibição de Jones nos músculos Masseter e temporal nas disfunções temporomandibulares

Introdução: A disfunção temporomandibular (DTM), de causa muscular, caracteriza-se por uma dor músculo-esquelética crónica, com sinais e sintomas específicos como a presença de Trigger Points (TrPs). Objetivo: Avaliar o efeito da Técnica de Inibição de Jones (TIJ) nos músculos masseter e temporal em indivíduos com DTM, e a identificação dos sinais e sintomas, a relação entre a severidade da DTM, a ansiedade e a qualidade de sono. Métodos: Estudo quasi-experimental, constituído por 16 indivíduos no grupo experimental (GE) e 17 grupo controle (GC). O grau de severidade foi avaliado pelo Índice de Helkimo e as alterações do sono pelo questionário de Pittsburgh sobre a qualidade do sono. Apenas o GE foi sujeito a uma TIJ nos TrPs latentes dos músculos masseter e temporal. Os dois grupos foram avaliados pré-intervenção (M0), pós-intervenção (M1) e 3 semanas após (M2), as amplitudes de movimento ativas de abertura, lateralidade direita/esquerda e protusão da boca bem como a dor (EVA) em repouso e na abertura máxima. Resultados: Foi possível observar que quanto maior o grau de DTM, maior a frequência de ansiedade e pior a qualidade do sono. Observou-se um decréscimo de TrPs, no GE, após a aplicação da técnica, principalmente no masseter. Não foi possível verificar diferenças inter-grupos. Contudo, observou-se no GE uma melhoria em todas as amplitudes avaliadas entre o M0 e o M2. Em relação à EVA em repouso e na abertura máxima, o GE demonstrou diminuição da dor no M1 e manteve valores inferiores no M2. Conclusão: Verifica-se uma diminuição dos TrPs, uma melhoria das amplitudes ativas bem como uma diminuição da dor após a aplicação da TIJ no GE. Já ao longo do tempo, o efeito é menos expressivo contudo observam-se valores inferiores comparativamente a M0.

Energy-conscious tasks partitioning onto a heterogeneous multi-core platform

Modern multicore processors for the embedded market are often heterogeneous in nature. One feature often available are multiple sleep states with varying transition cost for entering and leaving said sleep states. This research effort explores the energy efficient task-mapping on such a heterogeneous multicore platform to reduce overall energy consumption of the system. This is performed in the context of a partitioned scheduling approach and a very realistic power model, which improves over some of the simplifying assumptions often made in the state-of-the-art. The developed heuristic consists of two phases, in the first phase, tasks are allocated to minimise their active energy consumption, while the second phase trades off a higher active energy consumption for an increased ability to exploit savings through more efficient sleep states. Extensive simulations demonstrate the effectiveness of the approach.

Enhanced Race-to-halt: a leakage-aware energy management approach for dynamic priority systems

With progressing CMOS technology miniaturization, the leakage power consumption starts to dominate the dynamic power consumption. The recent technology trends have equipped the modern embedded processors with the several sleep states and reduced their overhead (energy/time) of the sleep transition. The dynamic voltage frequency scaling (DVFS) potential to save energy is diminishing due to efficient (low overhead) sleep states and increased static (leakage) power consumption. The state-of-the-art research on static power reduction at system level is based on assumptions that cannot easily be integrated into practical systems. We propose a novel enhanced race-to-halt approach (ERTH) to reduce the overall system energy consumption. The exhaustive simulations demonstrate the effectiveness of our approach showing an improvement of up to 8 % over an existing work.

Slow down or race to halt: towards managing complexity of real-time energy management decisions

Existing work in the context of energy management for real-time systems often ignores the substantial cost of making DVFS and sleep state decisions in terms of time and energy and/or assume very simple models. Within this paper we attempt to explore the parameter space for such decisions and possible constraints faced.

Formative assessment and motivation in higher education: a successful approach in mechanical engineer thermodynamics

Between 2000/01 and 2006/07, the approval rate of a Thermodynamics course in a Mechanical Engineer graduation was 25%. However, a careful analysis of the results showed that 41% of the students chosen not to attend or dropped out, missing the final examination. Thus, a continuous assessment methodology was developed, whose purpose was to reduce drop out, motivating students to attend this course, believing that what was observed was due, not to the incapacity to pass, but to the anticipation of the inevitability of failure by the students. If, on one hand, motivation is defined as a broad construct pertaining to the conditions and processes that account for the arousal, direction, magnitude, and maintenance of effort, on the other hand, assessment is one of the most powerful tools to change the will that students have to learn, motivating them to learn in a quicker and permanent way. Some of the practices that were implemented, included: promoting learning goal orientation rather than performance goal orientation; cultivating intrinsic interest in the subject and put less emphasis on grades but make grading criteria explicit; emphasizing teaching approaches that encourage collaboration among students and cater for a range of teaching styles; explaining the reasons for, and the implications of, tests; providing feedback to students about their performance in a form that is non-egoinvolving and non-judgemental and helping students to interpret it; broadening the range of information used in assessing the attainment of individual students. The continuous assessment methodology developed was applied in 2007/08 and 2008/09, having found an increase in the approval from 25% to 55% (30%), accompanied by a decrease of the drop out from 41% to 23,5% (17,5%). Flunking with a numerical grade lowered from 34,4% to 22,0% (12,4%). The perception by the students of the continuous assessment relevance was evaluated with a questionnaire. 70% of the students that failed the course respond that, nevertheless, didn’t repent having done the continuous assessment.

Optimização das fugas pela boca durante o CPAP nasal: banda submentoniana versus máscara facial

Introdução: O CPAP nasal é o tratamento de eleição para os pacientes com Síndrome da Apneia Obstrutiva do Sono (SAOS). Com a máscara nasal podem ocorrer fugas de ar pela boca, que podem por em causa a aderência do paciente ao tratamento devido muitas vezes ao desconforto que provocam, ao aumento do trabalho respiratório e por afectarem a qualidade do sono. Objectivos: Este estudo tem como principal objectivo verificar a eficácia da banda submentoniana e da máscara facial na correcção das fugas pela boca em pacientes com SAOS. Métodos e Participantes: Uma amostra de conveniência de 15 pacientes (8 homens) com SAOS e a fazerem CPAP com máscara nasal, foi recrutada. Foram divididos em dois grupos A e B, onde no grupo A se colocou a banda submentoniana e no grupo B se alterou a interface para máscara facial. Medidas e Resultados: As variáveis avaliadas neste estudo foram as fugas, o IAH, o percentil 95 da pressão de tratamento, a Sa,O2 e os efeitos adversos das duas intervenções. O nível de fugas reduziu no grupo A de 38±11,27 para 24,55±14,30L/min (p=0,002) e no grupo B de 34,34±16,50 para 18,51±16,22L/min (p=0,008). O IAH aumentou no grupo B de 2,60±2,13 para 4,41±3,88 (p=0,016). Relativamente ao percentil 95 da pressão de tratamento aumentou nos dois grupos (Grupo A de 10,15±2,63 para 12,08±2,45cmH2O (p=0,008) e no Grupo B 10,51±1,88 para 12,64±1,29cmH2O (p=0,008)). A Sa,O2 mínima aumentou e o tempo<90% diminui no grupo A com p=0,008, p=0,031, respectivamente. Quanto ao uso auto-reportado verificaram-se poucos efeitos adversos, salientando-se apenas a facilidade de colocação da banda submentoniana, a secura da boca nos dois grupos, a pressão no queixo provocada pela banda e a dor no dorso do nariz provocada pela máscara facial. Conclusão: Ambas as estratégias provaram ser mais eficazes a reduzir a fuga que a máscara nasal. Foram bem toleradas e com poucos efeitos adversos.

Race-to-halt energy saving strategies

Energy consumption is one of the major issues for modern embedded systems. Early, power saving approaches mainly focused on dynamic power dissipation, while neglecting the static (leakage) energy consumption. However, technology improvements resulted in a case where static power dissipation increasingly dominates. Addressing this issue, hardware vendors have equipped modern processors with several sleep states. We propose a set of leakage-aware energy management approaches that reduce the energy consumption of embedded real-time systems while respecting the real-time constraints. Our algorithms are based on the race-to-halt strategy that tends to run the system at top speed with an aim to create long idle intervals, which are used to deploy a sleep state. The effectiveness of our algorithms is illustrated with an extensive set of simulations that show an improvement of up to 8% reduction in energy consumption over existing work at high utilization. The complexity of our algorithms is smaller when compared to state-of-the-art algorithms. We also eliminate assumptions made in the related work that restrict the practical application of the respective algorithms. Moreover, a novel study about the relation between the use of sleep intervals and the number of pre-emptions is also presented utilizing a large set of simulation results, where our algorithms reduce the experienced number of pre-emptions in all cases. Our results show that sleep states in general can save up to 30% of the overall number of pre-emptions when compared to the sleep-agnostic earliest-deadline-first algorithm.

Nunca mais é sexta-feira: o impacto do processo de recuperação de recursos durante o fim de semana no engagement

Orientação: Doutora Maria Alexandra Pacheco Ribeiro da Costa

Pulseira inteligente para monitorização de funções vitais

A crescente utilização de dispositivos móveis com diferentes finalidades é uma realidade. Com estes dispositivos, o utilizador tem a necessidade de aceder e usar dados em tempo real provenientes de diversas fontes. Uma tendência acentuada passa pela incorporação destes dispositivos móveis no vestuário, designados por dispositivos wearable. Segundo a empresa IMS Research, o mercado deste tipo de dispositivos irá aumentar de 14 milhões de unidades registadas no presente ano (2013), para cerca de 171 milhões em 2016, sendo esta previsão conservadora, segundo o analista da IMS Research, Theo Ahadome [15]. A maioria dos dispositivos portáteis está atualmente projetada para questões de saúde, como a monitorização do nível de glicose e batimento cardíaco. O objetivo deste trabalho passa por definir e implementar um dispositivo wearable para aplicações de saúde com um conjunto de funcionalidades para monitorização dos sinais vitais do utilizador. Posteriormente esta base pode ser aplicada em cenários de aplicação distintos, em que todos os dispositivos comunicam entre si, e fazem o reencaminhamento da informação para onde mais interessar. Foi desenhado e implementado hardware e software, para a construção de aplicações capazes de realizar a monitorização do batimento cardíaco, temperatura e humidade corporal, deteção de quedas, qualidade do sono, e chamadas de emergência. Este trabalho aborda os diferentes cenários e aplicações da utilização deste dispositivo, invocando as necessidades específicas de cada situação, sendo estas necessidades trabalhadas e transformadas em características e especificações do sistema. A plataforma de hardware e software permite criar um ecossistema de aplicações, permitindo usar todas as infraestruturas do sistema desenvolvido em futuros cenários de aplicação.

Intra-Task Device Scheduling for Real-Time Embedded Systems

An ever increasing need for extra functionality in a single embedded system demands for extra Input/Output (I/O) devices, which are usually connected externally and are expensive in terms of energy consumption. To reduce their energy consumption, these devices are equipped with power saving mechanisms. While I/O device scheduling for real-time (RT) systems with such power saving features has been studied in the past, the use of energy resources by these scheduling algorithms may be improved. Technology enhancements in the semiconductor industry have allowed the hardware vendors to reduce the device transition and energy overheads. The decrease in overhead of sleep transitions has opened new opportunities to further reduce the device energy consumption. In this research effort, we propose an intra-task device scheduling algorithm for real-time systems that wakes up a device on demand and reduces its active time while ensuring system schedulability. This intra-task device scheduling algorithm is extended for devices with multiple sleep states to further minimise the overall device energy consumption of the system. The proposed algorithms have less complexity when compared to the conservative inter-task device scheduling algorithms. The system model used relaxes some of the assumptions commonly made in the state-of-the-art that restrict their practical relevance. Apart from the aforementioned advantages, the proposed algorithms are shown to demonstrate the substantial energy savings.