High-performance payload data handling system for Gaia

Gaia is the most ambitious space astrometry mission currently envisaged and is a technological challenge in all its aspects. We describe a proposal for the payload data handling system of Gaia, as an example of a high-performance, real-time, concurrent, and pipelined data system. This proposal includes the front-end systems for the instrumentation, the data acquisition and management modules, the star data processing modules, and the payload data handling unit. We also review other payload and service module elements and we illustrate a data flux proposal.

High-performance payload data handling system for Gaia

Gaia is the most ambitious space astrometry mission currently envisaged and is a technological challenge in all its aspects. We describe a proposal for the payload data handling system of Gaia, as an example of a high-performance, real-time, concurrent, and pipelined data system. This proposal includes the front-end systems for the instrumentation, the data acquisition and management modules, the star data processing modules, and the payload data handling unit. We also review other payload and service module elements and we illustrate a data flux proposal.

Disseny i implementació d'un clúster high performance computing

Clúster format per una màquina principal HEAD Node més 19 nodes de càlcul de la gama SGI13 Altix14 XE Servers and Clusters, unides en una topologia de màster subordinat, amb un total de 40 processadors Dual Core i aproximadament 160Gb de RAM.

Rapid analysis of multiclass antibiotic residues and some of their metabolites in hospital, urban wastewater and river water by ultra-highperformance liquid chromatography coupled to quadrupole-linear ion trap tandem mass spectrometry

The present work describes the development of a fast and robust analytical method for the determination of 53 antibiotic residues, covering various chemical groups and some of their metabolites, in environmental matrices that are considered important sources of antibiotic pollution, namely hospital and urban wastewaters, as well as in river waters. The method is based on automated off-line solid phase extraction (SPE) followed by ultra-high-performance liquid chromatography coupled to quadrupole linear ion trap tandem mass spectrometry (UHPLC–QqLIT). For unequivocal identification and confirmation, and in order to fulfill EU guidelines, two selected reaction monitoring (SRM) transitions per compound are monitored (the most intense one is used for quantification and the second one for confirmation). Quantification of target antibiotics is performed by the internal standard approach, using one isotopically labeled compound for each chemical group, in order to correct matrix effects. The main advantages of the method are automation and speed-up of sample preparation, by the reduction of extraction volumes for all matrices, the fast separation of a wide spectrum of antibiotics by using ultra-high-performance liquid chromatography, its sensitivity (limits of detection in the low ng/L range) and selectivity (due to the use of tandem mass spectrometry) The inclusion of β-lactam antibiotics (penicillins and cephalosporins), which are compounds difficult to analyze in multi-residue methods due to their instability in water matrices, and some antibiotics metabolites are other important benefits of the method developed. As part of the validation procedure, the method developed was applied to the analysis of antibiotics residues in hospital, urban influent and effluent wastewaters as well as in river water samples

High-Performance-Tensile-Strength Alpha-Grass Reinforced Starch-Based Fully Biodegradable Composites

Though there has been a great deal of work concerning the development of natural fibers in reinforced starch-based composites, there is still more to be done. In general, cellulose fibers have lower strength than glass fibers; however, their specific strength is not far from that of fiberglass. In this work, alpha-fibers were obtained from alpha-grass through a mild cooking process. The fibers were used to reinforce a starch-based biopolymer. Composites including 5 to 35% (w/w) alpha-grass fibers in their formulation were prepared, tested, and subsequently compared with those of wood- and fiberglass-reinforced polypropylene (PP). The term “high-performance” refers to the tensile strength of the studied composites and is mainly due to a good interphase, a good dispersion of the fibers inside the matrix, and a good aspect ratio. The tensile strength of the composites showed a linear evolution for fiber contents up to 35% (w/w). The strain at break of the composites decreased with the fiber content and showed the stiffening effects of the reinforcement. The prepared composites showed high mechanical properties, even approaching those of glass fiber reinforced composites

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.

Comparative study of the LC-MS/MS and UPLC-MS/MS for the multi-residue analysis of quinolones, penicillins and cephalosporins in cow milk, and validation according to the regulation 2002/657/EC

The aim of this study was to develop and validate an analytical method to simultaneously determine European Union-regulated beta-lactams (penicillins and cephalosporins) and quinolones in cow milk. The procedure involves a new solid phase extraction (SPE) to clean-up and pre-concentrate the three series of antibiotics before analysis by liquid chromatography¿tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and ultra-high-performance liquid chromatography¿tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). LC-MS/MS and UPLC-MS/MS techniques were also compared. The method was validated according to the Directive 2002/657/EC and subsequently applied to 56 samples of raw cow milk supplied by the Laboratori Interprofessional Lleter de Catalunya (ALLIC) (Laboratori Interprofessional Lleter de Catalunya, Control Laboratory Interprofessional of Milk of Catalunya).

Non conventional biological treatment based on Trametes versicolor for the elimination of recalcitrant anticancer drugs in hospital wastewater

This work presents a study about the elimination of anticancer drugs, a group of pollutants considered recalcitrant during conventional activated sludge wastewater treatment, using a biological treatment based on the fungus Trametes versicolor. A 10-L fluidized bed bioreactor inoculated with this fungus was set up in order to evaluate the removal of 10 selected anticancer drugs in real hospital wastewater. Almost all the tested anticancer drugs were completely removed from the wastewater at the end of the batch experiment (8 d) with the exception of Ifosfamide and Tamoxifen. These two recalcitrant compounds, together with Cyclophosphamide, were selected for further studies to test their degradability by T. versicolor under optimal growth conditions. Cyclophosphamide and Ifosfamide were inalterable during batch experiments both at high and low concentration, whereas Tamoxifen exhibited a decrease in its concentration along the treatment. Two positional isomers of a hydroxylated form of Tamoxifen were identified during this experiment using a high resolution mass spectrometry based on ultra-high performance chromatography coupled to an Orbitrap detector (LTQ-Velos Orbitrap). Finally the identified transformation products of Tamoxifen were monitored in the bioreactor run with real hospital wastewater

Performance evaluation of MPEG-4 Video encoder on Adres

Actualment un típic embedded system (ex. telèfon mòbil) requereix alta qualitat per portar a terme tasques com codificar/descodificar a temps real; han de consumir poc energia per funcionar hores o dies utilitzant bateries lleugeres; han de ser el suficientment flexibles per integrar múltiples aplicacions i estàndards en un sol aparell; han de ser dissenyats i verificats en un període de temps curt tot i l’augment de la complexitat. Els dissenyadors lluiten contra aquestes adversitats, que demanen noves innovacions en arquitectures i metodologies de disseny. Coarse-grained reconfigurable architectures (CGRAs) estan emergent com a candidats potencials per superar totes aquestes dificultats. Diferents tipus d’arquitectures han estat presentades en els últims anys. L’alta granularitat redueix molt el retard, l’àrea, el consum i el temps de configuració comparant amb les FPGAs. D’altra banda, en comparació amb els tradicionals processadors coarse-grained programables, els alts recursos computacionals els permet d’assolir un alt nivell de paral•lelisme i eficiència. No obstant, els CGRAs existents no estant sent aplicats principalment per les grans dificultats en la programació per arquitectures complexes. ADRES és una nova CGRA dissenyada per I’Interuniversity Micro-Electronics Center (IMEC). Combina un processador very-long instruction word (VLIW) i un coarse-grained array per tenir dues opcions diferents en un mateix dispositiu físic. Entre els seus avantatges destaquen l’alta qualitat, poca redundància en les comunicacions i la facilitat de programació. Finalment ADRES és un patró enlloc d’una arquitectura concreta. Amb l’ajuda del compilador DRESC (Dynamically Reconfigurable Embedded System Compile), és possible trobar millors arquitectures o arquitectures específiques segons l’aplicació. Aquest treball presenta la implementació d’un codificador MPEG-4 per l’ADRES. Mostra l’evolució del codi per obtenir una bona implementació per una arquitectura donada. També es presenten les característiques principals d’ADRES i el seu compilador (DRESC). Els objectius són de reduir al màxim el nombre de cicles (temps) per implementar el codificador de MPEG-4 i veure les diferents dificultats de treballar en l’entorn ADRES. Els resultats mostren que els cícles es redueixen en un 67% comparant el codi inicial i final en el mode VLIW i un 84% comparant el codi inicial en VLIW i el final en mode CGA.

Performance evaluation of MPEG-4 Video encoder on Adres

Actualment un típic embedded system (ex. telèfon mòbil) requereix alta qualitat per portar a terme tasques com codificar/descodificar a temps real; han de consumir poc energia per funcionar hores o dies utilitzant bateries lleugeres; han de ser el suficientment flexibles per integrar múltiples aplicacions i estàndards en un sol aparell; han de ser dissenyats i verificats en un període de temps curt tot i l’augment de la complexitat. Els dissenyadors lluiten contra aquestes adversitats, que demanen noves innovacions en arquitectures i metodologies de disseny. Coarse-grained reconfigurable architectures (CGRAs) estan emergent com a candidats potencials per superar totes aquestes dificultats. Diferents tipus d’arquitectures han estat presentades en els últims anys. L’alta granularitat redueix molt el retard, l’àrea, el consum i el temps de configuració comparant amb les FPGAs. D’altra banda, en comparació amb els tradicionals processadors coarse-grained programables, els alts recursos computacionals els permet d’assolir un alt nivell de paral•lelisme i eficiència. No obstant, els CGRAs existents no estant sent aplicats principalment per les grans dificultats en la programació per arquitectures complexes. ADRES és una nova CGRA dissenyada per I’Interuniversity Micro-Electronics Center (IMEC). Combina un processador very-long instruction word (VLIW) i un coarse-grained array per tenir dues opcions diferents en un mateix dispositiu físic. Entre els seus avantatges destaquen l’alta qualitat, poca redundància en les comunicacions i la facilitat de programació. Finalment ADRES és un patró enlloc d’una arquitectura concreta. Amb l’ajuda del compilador DRESC (Dynamically Reconfigurable Embedded System Compile), és possible trobar millors arquitectures o arquitectures específiques segons l’aplicació. Aquest treball presenta la implementació d’un codificador MPEG-4 per l’ADRES. Mostra l’evolució del codi per obtenir una bona implementació per una arquitectura donada. També es presenten les característiques principals d’ADRES i el seu compilador (DRESC). Els objectius són de reduir al màxim el nombre de cicles (temps) per implementar el codificador de MPEG-4 i veure les diferents dificultats de treballar en l’entorn ADRES. Els resultats mostren que els cícles es redueixen en un 67% comparant el codi inicial i final en el mode VLIW i un 84% comparant el codi inicial en VLIW i el final en mode CGA.

Noninvasive functional and structural exploration of human subcortical structures with high resolution

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Alemanya, entre 2010 i 2012. El principal objectiu d’aquest projecte era estudiar en detall les estructures subcorticals, en concret, el rol dels ganglis basals en control cognitiu durant processament lingüístic i no-lingüístic. Per tal d’assolir una diferenciació minuciosa en els diferents nuclis dels ganglis basals s’utilitzà ressonància magnètica d’ultra-alt camp i alta resolució (7T-MRI). El còrtex prefrontal lateral i els ganglis basals treballant conjuntament per a mitjançar memòria de treball i la regulació “top-down” de la cognició. Aquest circuit regula l’equilibri entre respostes automàtiques i d’alt-ordre cognitiu. Es crearen tres condicions experimentals principals: frases/seqüències noambigües, no-gramatical i ambigües. Les frases/seqüències no-ambigües haurien de provocar una resposta automàtica, mentre les frases/seqüències ambigües i no-gramaticals produïren un conflicte amb la resposta automàtica, i per tant, requeririen una resposta de d’alt-ordre cognitiu. Dins del domini de la resposta de control, la ambigüitat i no-gramaticalitat representen dues dimensions diferents de la resolució de conflicte, mentre per una frase/seqüència temporalment ambigua existeix una interpretació correcte, aquest no és el cas per a les frases/seqüències no-gramaticals. A més, el disseny experimental incloïa una manipulació lingüística i nolingüística, la qual posà a prova la hipòtesi que els efectes són de domini-general; així com una manipulació semàntica i sintàctica que avaluà les diferències entre el processament d’ambigüitat/error “intrínseca” vs. “estructural”. Els resultats del primer experiment (sintax-lingüístic) mostraren un gradient rostroventralcaudodorsal de control cognitiu dins del nucli caudat, això és, les regions més rostrals sostenint els nivells més alts de processament cognitiu

Porting and performance analysis of EC-Earth System on the BSC-MareNostrum Supercomputer

Earth System Models (ESM) have been successfuly developed over past few years, and are currently beeing used for simulating present day-climate, seasonal to interanual predictions of climate change. The supercomputer performance plays an important role in climate modeling since one of the challenging issues for climate modellers is to efficiently and accurately couple earth System components on present day computers architectures. At the Barcelona Supercomputing Center (BSC), we work with the EC- Earth System Model. The EC- Earth is an ESM, which currently consists of an atmosphere (IFS) and an ocean (NEMO) model that communicate with each other through the OASIS coupler. Additional modules (e.g. for chemistry and vegetation ) are under development. The EC-Earth ESM has been ported successfully over diferent high performance computin platforms (e.g, IBM P6 AIX, CRAY XT-5, Intelbased Linux Clusters, SGI Altix) at diferent sites in Europ (e.g., KNMI, ICHEC, ECMWF). The objective of the first phase of the project was to identify and document the issues related with the portability and performance of EC-Earth on the MareNostrum supercomputer, a System based on IBM PowerPC 970MP processors and run under a Linux Suse Distribution. EC-Earth was successfully ported to MareNostrum, and a compilation incompatibilty was solved by a two step compilation approach using XLF version 10.1 and 12.1 compilers. In addition, the EC-Earth performance was analyzed with respect to escalability and trace analysis with the Paravear software. This analysis showed that EC-Earth with a larger number of IFS CPUs (<128) is not feasible at the moment since some issues exists with the IFS-NEMO balance and MPI Communications.

Cumulative dominance and heuristic performance in binary multi-attribute choice

Several studies have reported high performance of simple decision heuristics multi-attribute decision making. In this paper, we focus on situations where attributes are binary and analyze the performance of Deterministic-Elimination-By-Aspects (DEBA) and similar decision heuristics. We consider non-increasing weights and two probabilistic models for the attribute values: one where attribute values are independent Bernoulli randomvariables; the other one where they are binary random variables with inter-attribute positive correlations. Using these models, we show that good performance of DEBA is explained by the presence of cumulative as opposed to simple dominance. We therefore introduce the concepts of cumulative dominance compliance and fully cumulative dominance compliance and show that DEBA satisfies those properties. We derive a lower bound with which cumulative dominance compliant heuristics will choose a best alternative and show that, even with many attributes, this is not small. We also derive an upper bound for the expected loss of fully cumulative compliance heuristics and show that this is moderateeven when the number of attributes is large. Both bounds are independent of the values ofthe weights.