Designing real nanotube-based gas sensors

Using a combination of density functional theory and recursive Green's functions techniques, we present a full description of a large scale sensor, accounting for disorder and different coverages. Here, we use this method to demonstrate the functionality of nitrogen-rich carbon nanotubes as ammonia sensors as an example. We show how the molecules one wishes to detect bind to the most relevant defects on the nanotube, describe how these interactions lead to changes in the electronic transport properties of each isolated defect, and demonstrate that there are significative resistance changes even in the presence of disorder, elucidating how a realistic nanosensor works.

Fuzzy computational control for real Chua circuit

We preserit a computational procedure to control art experimental chaotic system by applying the occasional proportional feedback (OPF) method. The method implementation uses the fuzzy theory to relate the variable correction to the necessary adjustment in the control parameter. As an application We control the chaotic attractors of the Chua circuit. We present file developed circuits and algorithms to implement this control in real time. To simplify the used procedure, we use it low resolution analog to digital converter compensated for a lowpass filter that facilitates similar applications to control other systems. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Polytomous item response theory models

Polytomous Item Response Theory Models provides a unified, comprehensive introduction to the range of polytomous models available within item response theory (IRT). It begins by outlining the primary structural distinction between the two major types of polytomous IRT models. This focuses on the two types of response probability that are unique to polytomous models and their associated response functions, which are modeled differently by the different types of IRT model. It describes, both conceptually and mathematically, the major specific polytomous models, including the Nominal Response Model, the Partial Credit Model, the Rating Scale model, and the Graded Response Model. Important variations, such as the Generalized Partial Credit Model are also described as are less common variations, such as the Rating Scale version of the Graded Response Model. Relationships among the models are also investigated and the operation of measurement information is described for each major model. Practical examples of major models using real data are provided, as is a chapter on choosing an appropriate model. Figures are used throughout to illustrate important elements as they are described.

Structuring real-time Object-Z specifications

This paper presents a means of structuring specifications in real-time Object-Z: an integration of Object-Z with the timed refinement calculus. Incremental modification of classes using inheritance and composition of classes to form multi-component systems are examined. Two approaches to the latter are considered: using Object-Z's notion of object instantiation and introducing a parallel composition operator similar to those found in process algebras. The parallel composition operator approach is both more concise and allows more general modelling of concurrency. Its incorporation into the existing semantics of real-time Object-Z is presented.

Should optional properties be used in conceptual modelling? A theory and three empirical tests

An important feature of some conceptual modelling grammars is the features they provide to allow database designers to show real-world things may or may not possess a particular attribute or relationship. In the entity-relationship model, for example, the fact that a thing may not possess an attribute can be represented by using a special symbol to indicate that the attribute is optional. Similarly, the fact that a thing may or may not be involved in a relationship can be represented by showing the minimum cardinality of the relationship as zero. Whether these practices should be followed, however, is a contentious issue. An alternative approach is to eliminate optional attributes and relationships from conceptual schema diagrams by using subtypes that have only mandatory attributes and relationships. In this paper, we first present a theory that led us to predict that optional attributes and relationships should be used in conceptual schema diagrams only when users of the diagrams require a surface-level understanding of the domain being represented by the diagrams. When users require a deep-level understanding, however, optional attributes and relationships should not be used because they undermine users' abilities to grasp important domain semantics. We describe three experiments which we then undertook to test our predictions. The results of the experiments support our predictions.

Estimates of the real structured radius of stability of linear dynamic systems

A question is examined as to estimates of the norms of perturbations of a linear stable dynamic system, under which the perturbed system remains stable in a situation R:here a perturbation has a fixed structure.

Using Theory to Understand the Multiple Determinants of Low Participation in Worksite Health Promotion Programs

Low participation at the employee or worksite level limits the potential public health impact of worksite-based interventions. Ecological models suggest that multiple levels of influence operate to determine participation patterns in worksite health promotion programs. Most investigations into the determinants of low participation study the intrapersonal, interpersonal, and institutional influences on employee participation. Community- and policy-level influences have not received attention, nor has consideration been given to worksite-level participation issues. The purpose of this article is to discuss one macrosocial theoretical perspective—political economy of health—that may guide practitioners and researchers interested in addressing the community- and policy-level determinants of participation in worksite health promotion programs. The authors argue that using theory to investigate the full spectrum of determinants offers a more complete range of intervention and research options for maximizing employee and worksite levels of participation.

Corporate stadium sponsorships, signaling theory, agency conflicts, and shareholder wealth

Contrary to the plethora of critical articles recently appearing in both the popular and business press, this carefully controlled investigation of 49 stadium- and arena-naming-rights agreement announcements provides striking evidence that such sponsorships can significantly enhance the stock prices of sponsoring companies. Indeed, the results of the study show that the average stadium sponsor's stock prices increased by 1.65 percent at the time of announcement of the programs-a result considerably in excess of the returns associated with other major marketing programs such as the signing of Olympic sponsorships and celebrity endorsers. A multiple regression analysis employing firm-specific changes in stock prices as the dependent variable and quantifiable corporate and sponsorship-related attributes as independent variables is also presented. Variables positively and significantly correlated with perceived sponsorship success include team-winning percentages, contract length, and high technology and locally based companies. Overall, the findings of the study are consistent with the novel hypothesis that, for some firms, the real value-added of a stadium sponsorship may lie in its ability to serve as an effective or honest signal of managerial confidence in the future of the company.

A formal model of real-time program compilation

Program compilation can be formally defined as a sequence of equivalence-preserving transformations, or refinements, from high-level language programs to assembler code, Recent models also incorporate timing properties, but the resulting formalisms are intimidatingly complex. Here we take advantage of a new, simple model of real-time refinement, based on predicate transformer semantics, to present a straightforward compilation formalism that incorporates real-time constraints. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

The variety of variables in automated real-time refinement

The refinement calculus is a well-established theory for deriving program code from specifications. Recent research has extended the theory to handle timing requirements, as well as functional ones, and we have developed an interactive programming tool based on these extensions. Through a number of case studies completed using the tool, this paper explains how the tool helps the programmer by supporting the many forms of variables needed in the theory. These include simple state variables as in the untimed calculus, trace variables that model the evolution of properties over time, auxiliary variables that exist only to support formal reasoning, subroutine parameters, and variables shared between parallel processes.

Harvesting dynamic aspects from a real rational map : the bulb of period 5

This journal provides immediate open access to its content on the principle that making research freely available to the public supports a greater global exchange of knowledge.

Mapping stability : real rational maps of degree zero

In memory of our beloved Professor José Rodrigues Santos de Sousa Ramos (1948-2007), who João Cabral, one of the authors of this paper, had the honor of being his student between 2000 and 2006, we wrote this paper following the research by experimentation, using the new technologies to capture a new insight about a problem, as him so much love to do it. His passion was to create new relations between different fields of mathematics. He was a builder of bridges of knowledge, encouraging the birth of new ways to understand this science. One of the areas that Sousa Ramos researched was the iteration of maps and the description of its behavior, using the symbolic dynamics. So, in this issue of this journal, honoring his memory, we use experimental results to find some stable regions of a specific family of real rational maps, the ones that he worked with João Cabral. In this paper we describe a parameter space (a,b) to the real rational maps fa,b(x) = (x2 −a)/(x2 −b), using some tools of dynamical systems, as the study of the critical point orbit and Lyapunov exponents. We give some results regarding the stability of these family of maps when we iterate it, specially the ones connected to the order 3 of iteration. We hope that our results would help to understand better the behavior of these maps, preparing the ground to a more efficient use of the Kneading Theory on these family of maps, using symbolic dynamics.

Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Supporting intra-task parallelism in real-time multiprocessor systems

Os sistemas de tempo real modernos geram, cada vez mais, cargas computacionais pesadas e dinâmicas, começando-se a tornar pouco expectável que sejam implementados em sistemas uniprocessador. Na verdade, a mudança de sistemas com um único processador para sistemas multi- processador pode ser vista, tanto no domínio geral, como no de sistemas embebidos, como uma forma eficiente, em termos energéticos, de melhorar a performance das aplicações. Simultaneamente, a proliferação das plataformas multi-processador transformaram a programação paralela num tópico de elevado interesse, levando o paralelismo dinâmico a ganhar rapidamente popularidade como um modelo de programação. A ideia, por detrás deste modelo, é encorajar os programadores a exporem todas as oportunidades de paralelismo através da simples indicação de potenciais regiões paralelas dentro das aplicações. Todas estas anotações são encaradas pelo sistema unicamente como sugestões, podendo estas serem ignoradas e substituídas, por construtores sequenciais equivalentes, pela própria linguagem. Assim, o modo como a computação é na realidade subdividida, e mapeada nos vários processadores, é da responsabilidade do compilador e do sistema computacional subjacente. Ao retirar este fardo do programador, a complexidade da programação é consideravelmente reduzida, o que normalmente se traduz num aumento de produtividade. Todavia, se o mecanismo de escalonamento subjacente não for simples e rápido, de modo a manter o overhead geral em níveis reduzidos, os benefícios da geração de um paralelismo com uma granularidade tão fina serão meramente hipotéticos. Nesta perspetiva de escalonamento, os algoritmos que empregam uma política de workstealing são cada vez mais populares, com uma eficiência comprovada em termos de tempo, espaço e necessidades de comunicação. Contudo, estes algoritmos não contemplam restrições temporais, nem outra qualquer forma de atribuição de prioridades às tarefas, o que impossibilita que sejam diretamente aplicados a sistemas de tempo real. Além disso, são tradicionalmente implementados no runtime da linguagem, criando assim um sistema de escalonamento com dois níveis, onde a previsibilidade, essencial a um sistema de tempo real, não pode ser assegurada. Nesta tese, é descrita a forma como a abordagem de work-stealing pode ser resenhada para cumprir os requisitos de tempo real, mantendo, ao mesmo tempo, os seus princípios fundamentais que tão bons resultados têm demonstrado. Muito resumidamente, a única fila de gestão de processos convencional (deque) é substituída por uma fila de deques, ordenada de forma crescente por prioridade das tarefas. De seguida, aplicamos por cima o conhecido algoritmo de escalonamento dinâmico G-EDF, misturamos as regras de ambos, e assim nasce a nossa proposta: o algoritmo de escalonamento RTWS. Tirando partido da modularidade oferecida pelo escalonador do Linux, o RTWS é adicionado como uma nova classe de escalonamento, de forma a avaliar na prática se o algoritmo proposto é viável, ou seja, se garante a eficiência e escalonabilidade desejadas. Modificar o núcleo do Linux é uma tarefa complicada, devido à complexidade das suas funções internas e às fortes interdependências entre os vários subsistemas. Não obstante, um dos objetivos desta tese era ter a certeza que o RTWS é mais do que um conceito interessante. Assim, uma parte significativa deste documento é dedicada à discussão sobre a implementação do RTWS e à exposição de situações problemáticas, muitas delas não consideradas em teoria, como é o caso do desfasamento entre vários mecanismo de sincronização. Os resultados experimentais mostram que o RTWS, em comparação com outro trabalho prático de escalonamento dinâmico de tarefas com restrições temporais, reduz significativamente o overhead de escalonamento através de um controlo de migrações, e mudanças de contexto, eficiente e escalável (pelo menos até 8 CPUs), ao mesmo tempo que alcança um bom balanceamento dinâmico da carga do sistema, até mesmo de uma forma não custosa. Contudo, durante a avaliação realizada foi detetada uma falha na implementação do RTWS, pela forma como facilmente desiste de roubar trabalho, o que origina períodos de inatividade, no CPU em questão, quando a utilização geral do sistema é baixa. Embora o trabalho realizado se tenha focado em manter o custo de escalonamento baixo e em alcançar boa localidade dos dados, a escalonabilidade do sistema nunca foi negligenciada. Na verdade, o algoritmo de escalonamento proposto provou ser bastante robusto, não falhando qualquer meta temporal nas experiências realizadas. Portanto, podemos afirmar que alguma inversão de prioridades, causada pela sub-política de roubo BAS, não compromete os objetivos de escalonabilidade, e até ajuda a reduzir a contenção nas estruturas de dados. Mesmo assim, o RTWS também suporta uma sub-política de roubo determinística: PAS. A avaliação experimental, porém, não ajudou a ter uma noção clara do impacto de uma e de outra. No entanto, de uma maneira geral, podemos concluir que o RTWS é uma solução promissora para um escalonamento eficiente de tarefas paralelas com restrições temporais.