Hardware Accelerator for 3D Method of Moments based Parasitic Extraction

A Field Programmable Gate Array (FPGA) based hardware accelerator for multi-conductor parasitic capacitance extraction, using Method of Moments (MoM), is presented in this paper. Due to the prohibitive cost of solving a dense algebraic system formed by MoM, linear complexity fast solver algorithms have been developed in the past to expedite the matrix-vector product computation in a Krylov sub-space based iterative solver framework. However, as the number of conductors in a system increases leading to a corresponding increase in the number of right-hand-side (RHS) vectors, the computational cost for multiple matrix-vector products present a time bottleneck, especially for ill-conditioned system matrices. In this work, an FPGA based hardware implementation is proposed to parallelize the iterative matrix solution for multiple RHS vectors in a low-rank compression based fast solver scheme. The method is applied to accelerate electrostatic parasitic capacitance extraction of multiple conductors in a Ball Grid Array (BGA) package. Speed-ups up to 13x over equivalent software implementation on an Intel Core i5 processor for dense matrix-vector products and 12x for QR compressed matrix-vector products is achieved using a Virtex-6 XC6VLX240T FPGA on Xilinx's ML605 board.

Role of electrical resistance of electrodes in modeling of discharging and charging of flooded lead-acid batteries

Electrical resistance of both the electrodes of a lead-acid battery increases during discharge due to formation of lead sulfate, an insulator. Work of Metzendorf 1] shows that resistance increases sharply at about 65% conversion of active materials, and battery stops discharging once this critical conversion is reached. However, these aspects are not incorporated into existing mathematical models. Present work uses the results of Metzendorf 1], and develops a model that includes the effect of variable resistance. Further, it uses a reasonable expression to account for the decrease in active area during discharge instead of the empirical equations of previous work. The model's predictions are compared with observations of Cugnet et al. 2]. The model is as successful as the non-mechanistic models existing in literature. Inclusion of variation in resistance of electrodes in the model is important if one of the electrodes is a limiting reactant. If active materials are stoichiometrically balanced, resistance of electrodes can be very large at the end of discharge but has only a minor effect on charging of batteries. The model points to the significance of electrical conductivity of electrodes in the charging of deep discharged batteries. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Modeling of Effect of Nucleation Rate and Electrodes' Resistance on Discharge Characteristics of Lead-Acid Batteries

Classical models are not successful in describing discharge characteristics of a lead-acid battery when the current density is varied over a wide range. A model is developed in this work to overcome this lacuna by introducing into the standard models two mechanisms that have not been used earlier. Lead sulfate particles nucleate and grow on active materials of electrodes during discharge, resulting in coverage of active area. Increasing rate of discharge builds supersaturation of lead sulfate rapidly, and causes increased extents of nucleation and coverage. Electrodes behave almost like an insulator due to deposition of lead sulfate when active materials are converted to a critical extent, and this can stop discharge process. Influence of this mechanism is also rate dependent. The new model developed is tested against data on polarization behavior, and capacity drawn as a function of current. The model successfully predicts both polarization curves and Peukert behavior. The model is used to predict charge that can be drawn at a current after partial discharge at a different current. Model suggests that altering nucleation behavior can be useful in enhancing capacity available for discharge. (C) 2015 The Electrochemical Society.

Strategy for Obtaining Bimodal Bubble Size Distribution in Water Blown Polyurethane Foams

Polyurethane foams with multimodal cell distribution exhibit superior mechanical and thermal properties. A technique for generating bimodal bubble size distribution exists in the literature, but it uses supercritical conditions. In the present work, an alternative based on milder operating conditions is proposed. It is a modification of reaction injection molding (RIM), using reactants already seeded with bubbles. The number density of the seeds determines if two nucleating events can occur. A bimodal bubble size distribution is obtained when this happens A mathematical model is used to test this hypothesis by simulating water blown free rise polyurethane foams. The effects of initial concentration of bubbles, temperature of the reactants, and the weight fraction of water are studied. The study reveals that for certain concentrations of initial number of bubbles, when initial temperature and weight fraction of water are high, it is possible to obtain a second nucleation event, leading to bimodal bubble size distribution.

Accelerating method of moments based package-board 3D parasitic extraction using FPGA

In this article, a Field Programmable Gate Array (FPGA)-based hardware accelerator for 3D electromagnetic extraction, using Method of Moments (MoM) is presented. As the number of nets or ports in a system increases, leading to a corresponding increase in the number of right-hand-side (RHS) vectors, the computational cost for multiple matrix-vector products presents a time bottleneck in a linear-complexity fast solver framework. In this work, an FPGA-based hardware implementation is proposed toward a two-level parallelization scheme: (i) matrix level parallelization for single RHS and (ii) pipelining for multiple-RHS. The method is applied to accelerate electrostatic parasitic capacitance extraction of multiple nets in a Ball Grid Array (BGA) package. The acceleration is shown to be linearly scalable with FPGA resources and speed-ups over 10x against equivalent software implementation on a 2.4GHz Intel Core i5 processor is achieved using a Virtex-6 XC6VLX240T FPGA on Xilinx's ML605 board with the implemented design operating at 200MHz clock frequency. (c) 2016 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 58:776-783, 2016

Aquaculture Asia, Vol. 11, No. 1, pp.1-36, January - March 2006

*Table of Contents* Research & farming techniques Nursery rearing of Puntius goniotus: A preliminary trial K.N. Mohnta, J.K. Jena & S.N. Mohanty Artemia enrichment and biomass production for larval finfish and shellfish culture A.S. Ninawe Vembanad Lake: A potential spawner bank of the giant freshwater prawn Macrobrachium rosenbergii on the southwest coast of India Paramaraj Balamurugan, Pitchaimuthu Mariappan & Chellam Balasundaram Seed production of mud crab Scylla serrata at the Rajiv Gandhi Center for Aquaculture, Tamil Nadu, India Mohamed Shaji, Emilia T. Quinitio, Thampi Samraj, S. Kandan, K. Ganesh, Dinesh Kumar, S. Arulraj, S. Pandiarajan, Shajina Ismail and K. Dhandapan. Sustainable aquaculture Fish wastes in urban and suburban markets of Kolkata: Problems and potentials Kausik Mondal, Anilava Kaviraj & P.K. Mukhopadhyay People in aquaculture Peter Edwards writes on rural aquaculture: Farming carps in leased ponds by groups of poor women in Chandpur, Bangladesh Aquatic animal health Lymphocystis disease and diagnostic methods in China Jing Xing, Xiuzhen Sheng & Wenbin Zhan Asia-Pacific Marine Finfish Aquaculture Network Mesocosm technology advances grouper culture in northern Australia Elizabeth Cox, Peter Fry & Anjanette Johnston

Contribuição para a elaboração de um sistema de gestão ambiental dos diques de manutenção e reparo do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro

A Baía de Guanabara, ambiente de localização do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro (AMRJ), sofre com a intensa pressão antrópica, principalmente no aspecto da qualidade das águas. Neste contexto, uma fração considerável da poluição decorre das atividades dos estaleiros, uma vez que a atividade industrial naval no Rio de Janeiro não tem mecanismo de controle de poluição à altura do seu real potencial poluidor. Esta ausência de fiscalização possibilita o lançamento na Baía de resíduos sólidos, esgotos sanitários, efluentes químicos, oleosos e tóxicos, tornando crescente a contaminação dessas águas, margens e mangues. Estes descartes cada vez mais são alvo das exigências ambientais da sociedade e das legislações. Devido a isto, a gestão de efluentes líquidos do Arsenal tornou-se prioritária, para tal, esse estudo foi proposto, tendo iniciado pela análise das oficinas do estaleiro, na qual as operações no dique foram identificadas como uma das mais impactantes do estaleiro. A partir desta constatação, estão apresentadas duas fontes de pesquisas para a redução dos impactos. Na primeira etapa, há o estudo das atividades geradoras de efluentes no dique de reparo, com os objetivos de propor a implantação das diretrizes de melhores práticas de gestão, de minimizar a geração de efluentes líquidos e de contribuir para a adoção de práticas ambientais proativas. Como segunda pesquisa, com base nas tecnologias mundiais, há a proposta de tratamento dos efluentes de um dique, na qual foram identificados os processos que irão atender às necessidades ambientais do estaleiro, com as opções de escolha entre o tratamento parcial, para o descarte na rede pública, ou com o prosseguimento do processo até o seu reúso. As conclusões deste estudo apontam para a implantação da gestão ambiental do dique sistematizada, rigorosa e integrada com a gestão das embarcações, acrescentando-se a isto, as necessidades de incorporação de tecnologias modernas e de sistema de tratamento dos efluentes, propiciando de maneira sustentável que haja a continuação do processo de produção do estaleiro e, ao mesmo tempo, permitindo o retorno da biodiversidade da Baía de Guanabara.

Aproveitamento da água de chuva para fins não potáveis em uma atividade industrial: estudo de caso de uma edificação a ser construída, Rio de Janeiro, RJ

A escassez de água é um dos maiores desafios do nosso século. Parece mentira, uma vez que do planeta são ocupados por água. Essa abundância aparente leva-nos a considerar a água como um elemento barato, farto e inesgotável. Contudo, desse total, 97,5% são de água salgada, restando 2,5% de água doce, dos quais 1,75% formam geleiras, sendo, portanto, inacessíveis. E o pior: a exploração irracional da água doce armazenada nos lençóis subterrâneos, rios e lagos está ameaçando a magra fatia de 0,75% da água que pode ser usada pelo homem. Se a escassez e a poluição já são problemas concretos em muitos países, os quais já instituíram um efetivo gerenciamento de seus recursos hídricos, no Brasil a preocupação de cientistas e ambientalistas nem sempre é levada a sério. Afinal, temos mais de 12% da água potável do globo. No entanto, esta riqueza é extremamente mal distribuída: cerca de 80% estão na região amazônica; os 20% restantes distribuem-se desigualmente pelo país, atendendo a 95% da população. Cada vez que chove, milhões de litros de água, que normalmente deveram se infiltrar no solo correm pelos telhados e pelo asfalto até acabar em um rio poluído, sem nenhuma possibilidade de uso. E essa água pode e deve ser aproveitada, tanto para evitar enchentes quanto para economizar recursos hídricos e financeiros. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi o de estruturar um projeto de um sistema de coleta e aproveitamento da água de chuva, para fins não potáveis, para uma edificação a ser construída nas instalações de uma indústria de reparo e construção naval. Para tanto, foi apresentada uma metodologia cuja tecnologia para captação e aproveitamento da água de chuva baseou-se num levantamento bibliográfico e foi validada através da aplicação em um estudo de caso. Espera-se que este trabalho seja o ponto de partida para muitos outros dentro da indústria, procurando incentivar o aproveitamento da água de chuva para consumo não potável e criando assim uma consciência ecológica em todos os níveis da empresa, contribuindo dessa forma para a sustentabilidade.

The Regulation of Sleep and Circadian Rhythms: The Role of Melatonin and Adenosine in Zebrafish

Sleep is a highly conserved behavioral state whose regulation is still unclear. In this thesis I initially briefly introduce the known sleep circuitry and regulation in vertebrates, and why zebrafish is seen as a good model to study sleep-regulation. I describe the existing two-process model of sleep regulation, which posits that the two processes C (circadian) and S (homeostatic) control timing of sleep-wake behavior. I then study the role melatonin plays in the circadian regulation of sleep using zebrafish. Firstly, we find that the absence of melatonin results in a reduction of sleep at night, establishing that endogenous melatonin is required for sleep at night. Secondly, melatonin mutants show a reduction in sleep in animals with no functional behavioral rhythms suggesting that melatonin does not require intact circadian rhythms for its effect on sleep. Thirdly, melatonin mutants do not exhibit any changes in circadian rhythms, suggesting that the circadian clock does not require melatonin for its function. Fourthly, we find that in the absence of melatonin, there is no rhythmic expression of sleep, suggesting that melatonin is the output molecule of process C. Lastly, we describe a connection between adenosine signaling (output molecules of process S), and melatonin. Following this we proceed to study the role adenosine signaling plays in sleep-wake behavior. We find that firstly, adenosine receptor A1 and A2 are involved in sleep- wake behavior in zebrafish, based on agonist/antagonist behavioral results. Secondly, we find that several brain regions such as PACAP cells in the rostral midbrain, GABAergic cells in the forebrain and hindbrain, Dopamine and serotonin cells in the caudal hypothalamus and sox2 cells lining the hindbrain ventricle are activated in response to the A1 antagonist and VMAT positive cells are activated in response to the A2A agonist, suggesting these areas are involved in adenosine signaling in zebrafish. Thirdly, we find that knocking out the zebrafish adenosine receptors has no effect on sleep architecture. Lastly, we find that while the A1 agonist phenotype requires the zfAdora1a receptor, the antagonist and the A2A agonist behavioral phenotypes are not mediated by the zfAdora1a, zfAdora1b and zfAdoraA2Aa, zfAdora2Ab receptors respectively.

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado por diesel B5

No Brasil, a contaminação do solo por derramamentos de combustíveis representa um dos mais graves problemas ambientais e o impacto da introdução de novas misturas como diesel/biodiesel na matriz energética requer investigação quanto a tecnologias apropriadas de remediação. O presente estudo teve por objetivo avaliar diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado experimentalmente com óleo diesel B5. Foram conduzidos três experimentos. No primeiro, quatro microcosmos em duplicata, contendo 500 g de solo e 5% (p/p) de óleo diesel B5, todos suplementados com oxigênio através de revolvimento manual e com ajuste de umidade, tiveram como tratamentos: bioestímulo com ajuste de pH (BE1); bioestímulo com ajuste de pH e nutrientes (BE2); bioaumento com ajuste de pH, nutrientes e adição de consórcio microbiano comercial KMA (BAM) e; controle abiótico, com ajuste de pH e solo esterilizado em autoclave (PA). Paralelamente, foi conduzido tratamento por bioaumento com ajuste de pH e nutrientes, suplementação de oxigênio e consórcio KMA, em solo contaminado apenas por diesel a 5% (BAD). A população microbiana foi monitorada através da contagem de UFC e os tratamentos, avaliados pela remoção de carbono orgânico e de hidrocarbonetos de petróleo (n-alcanos C10-C36). No segundo experimento, o metabolismo microbiano aeróbio foi avaliado através da produção de CO2 em respirômetros de Bartha (triplicatas), em solo contaminado com 5% (p/p) de óleo diesel B5, ajustado para pH e umidade, nas seguintes condições: solo com adição do consórcio KMA; solo com adição de cultura microbiana obtida a partir de outro solo proveniente de um posto de combustível com histórico de vazamento de tanques (RES) e; solo esterilizado por adição de azida de sódio a 0,3% (p/p). Como controle, solo sem contaminação, com sua população microbiana autóctone. No terceiro experimento, a capacidade da microbiota autóctone (EX), assim como do consórcio KMA e da cultura RES, em biodegradar óleo diesel B5, diesel e biodiesel de soja foi testada através do uso de indicadores de oxirredução DCPIP e TTC. Os experimentos em microcosmos indicam que houve uma complementaridade metabólica entre a população nativa e o consórcio comercial de microorganismos KMA, cuja presença promoveu um decaimento mais rápido de n-alcanos nas primeiras semanas do experimento. No entanto, após 63 dias de experimento, os tratamentos BAM, BAD e BE2 apresentaram, respectivamente, em média, 92,7%, 89,4% e 81,7% de remoção dos hidrocarbonetos n-alcanos C10-C36, sendo tais diferenças, sem significância estatística. Nos respirômetros, o bioaumento com cultura microbiana RES apresentou a maior produção de CO2 e a maior remoção de hidrocarbonetos (46,2%) após 29 dias. Tanto nos ensaios em microcosmos quanto nos respirométricos, não foi possível estimar a contribuição dos processos abióticos, tendo em vista evidências da existência de atividade microbiana no solo esterilizado térmica ou quimicamente. Os ensaios com os dois indicadores redox mostraram que apenas a microbiota nativa do solo em estudo e a cultura microbiana RES apresentaram potencial para degradar óleo diesel B5, biodiesel de soja ou diesel, quando colocadas em meio mineral contendo tais combustíveis como única fonte de carbono.

Tratamento de efluentes líquidos na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF): avaliação da aplicabilidade do processo eletrolítico.

Esta pesquisa enfoca o uso do processo eletrolítico, como alternativa para tratamento de efluentes líquidos na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF), considerando as limitações ambientais locais e aspectos de consumo de energia. Este processo, classificado como não convencional, vem sendo estudado pela comunidade científica nacional e internacional para tratamento de diversos efluentes, inclusive esgotos domésticos, apresentando várias vantagens que estimularam a verificação de sua aplicabilidade para as condições peculiares da EACF. Foram realizados ensaios, em escala de laboratório, com esgotos domésticos coletados em um condomínio no Rio de Janeiro, usando reatores eletrolíticos com capacidade de 4 L, com eletrodos de desgaste de alumínio (Al) e de ferro (Fe), distância entre as placas de 0,9 cm e 1,8 cm, temperaturas na faixa de 7C a 22C, e ensaios para verificação da sua eficiência, por meio de parâmetros como DQO, DBO5, SST, turbidez e volume de lodo gerado. Sob temperatura de 15C e condições de condutividade da ordem de 900 S/cm, estimada para os esgotos da EACF, aplicando densidade de corrente de 22,9 A/m2, 4,5 V, tempo de retenção de 25 min, os resultados apresentaram valores de DQO no efluente tratado de 65 mg/L(redução de 89%), DBO de 56 mg/L (redução de 64 %), SST de 8 mg/L, com turbidez de 11,3 uT e, após filtração, turbidez de 3,2 uT, consumo de energia de 0,8 Wh/L. O aspecto é límpido e a qualidade final obtida é compatível para ser submetida a tratamento de desinfecção. A partir dos dados obtidos, foram avaliadas por meio de pré-projeto: a viabilidade de sua implantação em container, a estimativa de consumo de energia e de lodo gerado, requisitos de manutenção, operação, além da sugestão de monitoramentos e de medidas de mitigação de impactos ambientais associados à respectiva instalação.

Proposta de metodologia de projeto de sistemas de disposição oceânica de esgotos sanitários, em localidades de pequeno porte.

O presente trabalho tem por objetivo disponibilizar metodologia para o projeto de tratamento de esgoto sanitário através de disposição oceânica com utilização de emissário submarino, para localidades de pequeno porte. Também apresenta metodologia simplificada para obtenção de alguns dados oceanográficos necessários, na perspectiva de atender aos administradores dessas pequenas prefeituras envolvidas nas questões de atendimento de sua população quanto aos serviços de tratamento dos esgotos sanitários. Esses municípios, por serem pequenos e em país em desenvolvimento, carecem de recursos financeiros para as soluções convencionais de tratamento de esgotos sanitários. O trabalho contém uma revisão da bibliografia técnica relativa ao processo objeto deste estudo, não só referente ao projeto hidráulico como também à estabilidade física da tubulação do emissário assentada no leito do mar. Julgou-se necessário a realização, deste trabalho depois que se verificou que a implantação de emissários submarinos com diâmetros até da ordem de 300 mm, em geral tem seus custos inferiores aos dos sistemas convencionais.

Estudo comparativo da sensibilidade de dois organismos expostos a efluentes líquidos.

Tendo em vista a multiplicidade das ações causada pela interação dos agentes químicos com possíveis danos a biota pelos efluentes, a estratégia mais eficiente é o uso integrado de análises físicas, químicas e ecotóxicológicas para avaliação e previsão do risco ambiental. Nesse sentido, ensaios ecotoxicológicos são importantes meios de monitoramento ambiental a fim de se preservar o meio aquático. Um dos objetivos principais do trabalho foi implementar o método de ensaio com Daphnia similis de acordo com a ABNT NBR 12713: 2009. Além disso, objetivou-se avaliar a sensibilidade relativa de dois organismos-testes (Daphnia similis e Danio rerio) a efluentes de diversas indústrias tais como: alimentícia, bebidas, farmacêutica, papel, petroquímica, efluente proveniente de decapagem de metais, e chorume proveniente de três aterros diferentes (São Paulo, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul) avaliando os resultados físico-químicos e os limites das legislações vigentes no Rio de Janeiro (NT 213, NT 202 e DZ 205). Dessa forma, pretende-se observar se os limites estabelecidos são suficientes para não conferir ecotoxicidade aguda ao corpo hídrico. Os efluentes tratados da indústria alimentícia, de bebidas, de papel e farmacêutica não apresentaram ecotoxicidade aguda nem a Daphnia similis nem ao Danio rerio. Já o ensaio com o efluente proveniente da decapagem de metais, apresentou-se muito tóxico aos dois organismos, sendo CL(I)50;48h igual 39,99% e CE(I)50;48h igual a 11,87%, respectivamente. Com relação aos efluentes da indústria petroquímica A, foi detectada ecotoxicidade mesmo estando todos os seus parâmetros analisados de acordo com as legislações vigentes. Já os efluentes provenientes de aterro sanitário, o chorume oriundo de aterro da região metropolitana de São Paulo, em geral, apresentou-se como sendo o mais tóxico dos três aterros sanitários. E o chorume tratado oriundo do aterro do Rio Grande do Sul, demonstrou-se ser o menos tóxico dos três, principalmente com relação à Daphnia similis. De modo geral, todos os efluentes que se encontraram dentro dos limites da legislação (DZ 205 e NT 202), não apresentaram ecotoxicidade aos organismos em estudo.

Estudo do efeito das cargas de nutrientes no reservatório APM-Manso: uma abordagem através da modelagem numérica tridimensional.

Os gestores de recursos hídricos estão encarregados da gestão de longo prazo, a regulação e a proteção dos recursos hídricos. No entanto, reconhece-se que a estes gestores devem levar em conta a multiplicidade de usos dos recursos hídricos que são apresentadas pelas partes interessadas, tais como agricultores, fornecedores de água e grupos de ambientalistas. Dada a complexidade do sistema hidrológico, o desenvolvimento e a utilização de modelos matemáticos são muitas das vezes necessários. Neste contexto a modelagem ambiental é frequentemente realizada para avaliar os impactos da degradação do ecossistema devido à ação humana. Essa aplicação orientada a investigações proporciona um importante meio pelo qual os cientistas podem interagir e influenciar nas políticas a nível local, regional, nacional e internacional. No Mato Grosso, durante a implantação da hidroelétrica de Aproveitamento Múltiplo de Manso foram adotadas medidas de mitigação dos impactos socioeconômicos causados. Essas medidas geram uma tendência de aumento populacional associado a uma mudança das características sócio-econômicas, para toda a região do entorno do Reservatório, o que agrava o problema de poluição por nutrientes e denota que existe uma necessidade proeminente de estudos do impacto que estas cargas causariam no ecossistema do reservatório. Utilizando o modelo hidrodinâmico e termodinâmico tridimensional ELCOM, associado ao modelo biogeoquímico Caedym, este trabalho tem a finalidade de criar uma modelagem representativa das cargas dos principais nutrientes causadores da eutrofização cultural, sendo eles: a amônia (NH4), o nitrato (NO3) e o Ortofosfato (PO4), com a finalidade de estudar os efeitos das dinâmicas espaciais e temporais destas cargas no estado trófico deste reservatório no em torno dos pontos de lançamento de esgoto e na sua totalidade.

"Heroes" and "Villains" of World History across Cultures

Emergent properties of global political culture were examined using data from the World History Survey (WHS) involving 6,902 university students in 37 countries evaluating 40 figures from world history. Multidimensional scaling and factor analysis techniques found only limited forms of universality in evaluations across Western, Catholic/Orthodox, Muslim, and Asian country clusters. The highest consensus across cultures involved scientific innovators, with Einstein having the most positive evaluation overall. Peaceful humanitarians like Mother Theresa and Gandhi followed. There was much less cross-cultural consistency in the evaluation of negative figures, led by Hitler, Osama bin Laden, and Saddam Hussein. After more traditional empirical methods (e.g., factor analysis) failed to identify meaningful cross-cultural patterns, Latent Profile Analysis (LPA) was used to identify four global representational profiles: Secular and Religious Idealists were overwhelmingly prevalent in Christian countries, and Political Realists were common in Muslim and Asian countries. We discuss possible consequences and interpretations of these different representational profiles.