The Ocean Reanalysis Intercomparison project (ORA-IP)

Uncertainty in ocean analysis methods and deficiencies in the observing system are major obstacles for the reliable reconstruction of the past ocean climate. The variety of existing ocean reanalyses is exploited in a multi-reanalysis ensemble to improve the ocean state estimation and to gauge uncertainty levels. The ensemble-based analysis of signal-to-noise ratio allows the identification of ocean characteristics for which the estimation is robust (such as tropical mixed-layer-depth, upper ocean heat content), and where large uncertainty exists (deep ocean, Southern Ocean, sea ice thickness, salinity), providing guidance for future enhancement of the observing and data assimilation systems.

Intercomparison of the Arctic sea ice cover in global ocean–sea ice reanalyses from the ORA-IP project

Ocean–sea ice reanalyses are crucial for assessing the variability and recent trends in the Arctic sea ice cover. This is especially true for sea ice volume, as long-term and large scale sea ice thickness observations are inexistent. Results from the Ocean ReAnalyses Intercomparison Project (ORA-IP) are presented, with a focus on Arctic sea ice fields reconstructed by state-of-the-art global ocean reanalyses. Differences between the various reanalyses are explored in terms of the effects of data assimilation, model physics and atmospheric forcing on properties of the sea ice cover, including concentration, thickness, velocity and snow. Amongst the 14 reanalyses studied here, 9 assimilate sea ice concentration, and none assimilate sea ice thickness data. The comparison reveals an overall agreement in the reconstructed concentration fields, mainly because of the constraints in surface temperature imposed by direct assimilation of ocean observations, prescribed or assimilated atmospheric forcing and assimilation of sea ice concentration. However, some spread still exists amongst the reanalyses, due to a variety of factors. In particular, a large spread in sea ice thickness is found within the ensemble of reanalyses, partially caused by the biases inherited from their sea ice model components. Biases are also affected by the assimilation of sea ice concentration and the treatment of sea ice thickness in the data assimilation process. An important outcome of this study is that the spatial distribution of ice volume varies widely between products, with no reanalysis standing out as clearly superior as compared to altimetry estimates. The ice thickness from systems without assimilation of sea ice concentration is not worse than that from systems constrained with sea ice observations. An evaluation of the sea ice velocity fields reveals that ice drifts too fast in most systems. As an ensemble, the ORA-IP reanalyses capture trends in Arctic sea ice area and extent relatively well. However, the ensemble can not be used to get a robust estimate of recent trends in the Arctic sea ice volume. Biases in the reanalyses certainly impact the simulated air–sea fluxes in the polar regions, and questions the suitability of current sea ice reanalyses to initialize seasonal forecasts.

Towards expressive rule induction on IP network event streams

In order to gain insights into events and issues that may cause errors and outages in parts of IP networks, intelligent methods that capture and express causal relationships online (in real-time) are needed. Whereas generalised rule induction has been explored for non-streaming data applications, its application and adaptation on streaming data is mostly undeveloped or based on periodic and ad-hoc training with batch algorithms. Some association rule mining approaches for streaming data do exist, however, they can only express binary causal relationships. This paper presents the ongoing work on Online Generalised Rule Induction (OGRI) in order to create expressive and adaptive rule sets real-time that can be applied to a broad range of applications, including network telemetry data streams.

Melatonin and IP(3)-induced Ca(2+) Release from Intracellular Stores in the Malaria Parasite Plasmodium falciparum within Infected Red Blood Cells

IP(3)-dependent Ca(2+) signaling controls a myriad of cellular processes in higher eukaryotes and similar signaling pathways are evolutionarily conserved in Plasmodium, the intracellular parasite that causes malaria. We have reported that isolated, permeabilized Plasmodium chabaudi, releases Ca(2+) upon addition of exogenous IP(3). In the present study, we investigated whether the IP(3) signaling pathway operates in intact Plasmodium falciparum, the major disease-causing human malaria parasite. P. falciparum-infected red blood cells (RBCs) in the trophozoite stage were simultaneously loaded with the Ca(2+) indicator Fluo-4/AM and caged-IP(3). Photolytic release of IP(3) elicited a transient Ca(2+) increase in the cytosol of the intact parasite within the RBC. The intracellular Ca(2+) pools of the parasite were selectively discharged, using thapsigargin to deplete endoplasmic reticulum (ER) Ca(2+) and the antimalarial chloroquine to deplete Ca(2+) from acidocalcisomes. These data show that the ER is the major IP(3)-sensitive Ca(2+) store. Previous work has shown that the human host hormone melatonin regulates P. falciparum cell cycle via a Ca(2+)-dependent pathway. In the present study, we demonstrate that melatonin increases inositol-polyphosphate production in intact intraerythrocytic parasite. Moreover, the Ca(2+) responses to melatonin and uncaging of IP(3) were mutually exclusive in infected RBCs. Taken together these data provide evidence that melatonin activates PLC to generate IP(3) and open ER-localized IP(3)-sensitive Ca(2+) channels in P. falciparum. This receptor signaling pathway is likely to be involved in the regulation and synchronization of parasite cell cycle progression.

Comparing methods for sampling large- and medium-sized mammals: camera traps and track plots

Activities involving fauna monitoring are usually limited by the lack of resources; therefore, the choice of a proper and efficient methodology is fundamental to maximize the cost-benefit ratio. Both direct and indirect methods can be used to survey mammals, but the latter are preferred due to the difficulty to come in sight of and/or to capture the individuals, besides being cheaper. We compared the performance of two methods to survey medium and large-sized mammal: track plot recording and camera trapping, and their costs were assessed. At Jatai Ecological Station (S21 degrees 31`15 ``- W47 degrees 34`42 ``-Brazil) we installed ten camera traps along a dirt road directly in front of ten track plots, and monitored them for 10 days. We cleaned the plots, adjusted the cameras, and noted down the recorded species daily. Records taken by both methods showed they sample the local richness in different ways (Wilcoxon, T=231; p;;0.01). The track plot method performed better on registering individuals whereas camera trapping provided records which permitted more accurate species identification. The type of infra-red sensor camera used showed a strong bias towards individual body mass (R(2)=0.70; p=0.017), and the variable expenses of this method in a 10-day survey were estimated about 2.04 times higher compared to track plot method; however, in a long run camera trapping becomes cheaper than track plot recording. Concluding, track plot recording is good enough for quick surveys under a limited budget, and camera trapping is best for precise species identification and the investigation of species details, performing better for large animals. When used together, these methods can be complementary.

Multiple camera people detection and tracking using support integration

This paper proposes a method to locate and track people by combining evidence from multiple cameras using the homography constraint. The proposed method use foreground pixels from simple background subtraction to compute evidence of the location of people on a reference ground plane. The algorithm computes the amount of support that basically corresponds to the ""foreground mass"" above each pixel. Therefore, pixels that correspond to ground points have more support. The support is normalized to compensate for perspective effects and accumulated on the reference plane for all camera views. The detection of people on the reference plane becomes a search for regions of local maxima in the accumulator. Many false positives are filtered by checking the visibility consistency of the detected candidates against all camera views. The remaining candidates are tracked using Kalman filters and appearance models. Experimental results using challenging data from PETS`06 show good performance of the method in the presence of severe occlusion. Ground truth data also confirms the robustness of the method. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Automatic camera control in virtual environments augmented using multiple sparse videos

Automated virtual camera control has been widely used in animation and interactive virtual environments. We have developed a multiple sparse camera based free view video system prototype that allows users to control the position and orientation of a virtual camera, enabling the observation of a real scene in three dimensions (3D) from any desired viewpoint. Automatic camera control can be activated to follow selected objects by the user. Our method combines a simple geometric model of the scene composed of planes (virtual environment), augmented with visual information from the cameras and pre-computed tracking information of moving targets to generate novel perspective corrected 3D views of the virtual camera and moving objects. To achieve real-time rendering performance, view-dependent textured mapped billboards are used to render the moving objects at their correct locations and foreground masks are used to remove the moving objects from the projected video streams. The current prototype runs on a PC with a common graphics card and can generate virtual 2D views from three cameras of resolution 768 x 576 with several moving objects at about 11 fps. (C)2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Simple telemedicine for developing regions: Camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time, off-site diagnosis

This article describes a prototype system for quantifying bioassays and for exchanging the results of the assays digitally with physicians located off-site. The system uses paper-based microfluidic devices for running multiple assays simultaneously, camera phones or portable scanners for digitizing the intensity of color associated with each colorimetric assay, and established communications infrastructure for transferring the digital information from the assay site to an off-site laboratory for analysis by a trained medical professional; the diagnosis then can be returned directly to the healthcare provider in the field. The microfluidic devices were fabricated in paper using photolithography and were functionalized with reagents for colorimetric assays. The results of the assays were quantified by comparing the intensities of the color developed in each assay with those of calibration curves. An example of this system quantified clinically relevant concentrations of glucose and protein in artificial urine. The combination of patterned paper, a portable method for obtaining digital images, and a method for exchanging results of the assays with off-site diagnosticians offers new opportunities for inexpensive monitoring of health, especially in situations that require physicians to travel to patients (e.g., in the developing world, in emergency management, and during field operations by the military) to obtain diagnostic information that might be obtained more effectively by less valuable personnel.

A Camera Class at the New York Trade School

A camera class in the Lithography Department of the New York Trade School poses for a group photo. Black and white photograph mounted on paper.

Utveckling och analys av en PIC-mikrokontrollers möjligheter att kommunicera via TCP/IP

Sterners Specialfabrik AB tillverkar bland annat mynt- och biljettautomater. För att underlätta felsökning, underhåll, avläsning av statistik med mera på en automat är det lämpligt att detta utförs på en PC över Internet. Det innebär att automaten inte behöver besökas då dessa uppgifter skall utföras. Examensarbetet går ut på att få en PIC mikrokontroller att kommunicera med en användare vid en PC över internet. För detta krävs att en TCP/IP stack implementeras på PICmikrokontrollern. Arbetet ledde till en fungerande demoapplikation som klarar av att kommunicera över TCP/IP. Demoapplikationen innehåller diverse olika funktioner för att demonstrera hur en automat skulle kunna styras och övervakas.

Qualidade de serviço em redes IP serviços diferenciados

Este trabalho tem como finalidade apresentar uma visão geral dos assuntos relacionados à definição, configuração e gerenciamento dos serviços habilitados pela arquitetura de Serviços Diferenciados em relação à priorização de tráfego. Nele, descrevemos as necessidades por QoS nas redes atuais e futuras, bem como o direcionamento da Internet 2 em relação ao QoS, mais especificamente voltada ao mecanismo DiffServ. Também são destacados os mecanismos de QoS para redes IP do fornecedor Cisco Systems, o qual possui a maior gama de mecanismos já implantados pelos fornecedores. Por fim, identificamos as características necessárias para participar do QBone, um testbed para Serviços Diferenciados.

Implementação do protocolo TCP/IP para sistemas de intrumentação

Baseado na tecnologia de interligação de redes, este trabalho apresenta uma proposta de conexão de dois sistemas com processamento próprio com o intuito de troca de informações, utilizando a pilha de protocolos TCP/IP. Este sistema será empregado em ambientes de controle industrial, permitindo o envio de informações do servidor de dados para o cliente. Os dados são constituídos de leituras feitas em equipamentos de campo, apresentando ao cliente remoto, medições dos mais diversos tipos. Por outro lado, o cliente poderá enviar comandos aos equipamentos de campo visando o telecontrole. Como ponto de partida para a elaboração do trabalho prático, foi utilizado o ambiente de controle do sistema de potência da companhia energética do estado do Rio Grande do Sul (CEEE). Um microcomputador com um browser acessa, através de uma rede local, os equipamentos controlados, que poderão ser qualquer tipo de equipamento de campo empregado em subestações de energia elétrica, como disjuntores, transformadores ou chaves. Para permitir o acesso remoto de tais equipamentos, foi elaborado um servidor de dados constituído de um controlador de rede do tipo Ethernet e um microcontrolador de aplicação específica que se encarrega do processamento da pilha de protocolos. O controlador Ethernet utilizado é um circuito integrado dedicado comercial, que executa o tratamento dos sinais de nível físico e de enlace de dados conforme o padrão IEEE 802.2. O processador TCP/IP, enfoque principal deste trabalho, foi elaborado através da linguagem de programação C, e a seguir traduzido para o Java, que é o ponto de partida para a ferramenta SASHIMI, de geração da descrição em VHDL do microcontrolador de aplicação específica utilizado. O processador TCP/IP encarrega-se da aquisição de dados do equipamento de campo, do processamento da pilha de protocolos TCP/IP, e do gerenciamento do controlador Ethernet. A partir desta descrição VHDL, foi sintetizado o hardware do microcontrolador em um FPGA, que juntamente com o software aplicativo, também fornecido pela ferramenta utilizada, desempenha o papel de processador TCP/IP para o sistema proposto. Neste ambiente, então, o cliente localizado no centro de operação, acessa através de um browser o equipamento de campo, visando obter suas medições, bem como enviar comandos, destacando o aspecto bidirecional para a troca de dados e a facilidade de conexão de dois sistemas heterogêneos. Este sistema pretende apresentar baixo custo de aquisição e de instalação, facilidade de interconexão local ou remota e transparência ao usuário final.

Análise comparativa de desempenho de redes IP e ATM com tráfego multimídia interativo

A década de 80 é um marco para a área de comunicação de dados. Muitos estudos, pesquisas e especificações foram iniciados para permitir a integração de sistemas de comunicação para voz, vídeo e dados. Desde essa década, os cientistas procuram investir na Internet, que é um dos mais importantes e populares meios de transmissão de informações no mundo, para acomodar aplicações que permitam enviar imagens e sons por esta imensa rede de comunicação. Também nessa década, no final, o International Telecommunications Union – Telecommunication (ITU-T), especificou a tecnologia ATM, cujas pesquisas vinham ocorrendo desde o seu início. O serviço de rede tradicional na Internet é transmissão de datagramas ´besteffort ´, conforme será visto neste trabalho. Neste serviço, os pacotes da origem são enviados para o destino, sem garantia de entrega. Para aquelas aplicações que requerem garantia de entrega, o protocolo TCP (equivalente à camada 4 do RM-OSI) se encarregará da retransmissão dos pacotes que falharam ao atingir o destino para então se conseguir uma recepção correta. Para aplicações de comunicação tradicionais, como FTP e Telnet, em que uma entrega correta é mais importante que a perda de tempo da retransmissão, este serviço é satisfatório. Entretanto, uma nova classe de aplicações, as quais usam mídias múltiplas (voz, som e dados), começam a aparecer na Internet. Exemplos desta classe de aplicação são: vídeo teleconferência, vídeo sob demanda e simulação distribuída. Operações de modo tradicional para estas aplicações resultam em redução da qualidade da informação recebida e, potencialmente, ineficiência do uso da largura de banda. Para remediar este problema é desenvolvido um ambiente de serviço para tempo real, no qual múltiplas classes de serviços são oferecidas. Este ambiente estende o modelo de serviços existentes para ir ao encontro das necessidades das aplicações multimídia com obrigatoriedade de tempo real, porém esta não é uma meta muito fácil. Contudo, a comunidade pesquisadora tem conseguido desenvolver alguns mecanismos que vão pouco a pouco permitindo que este objetivo se transforme em realidade. O ATM é uma tecnologia que provê dutos de alta velocidade para a transferência de qualquer tipo de informação em pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados células. A idéia básica é estabelecer entre dois pontos que desejam se comunicar um circuito virtual que é mantido pelos comutadores de células para levar a informação de um lado a outro. A característica marcante do ATM é a Qualidade de Servico – QoS, que garante o desempenho predefinido que determinado serviço necessita. Isso permite suportar aplicações de tempo real que são sensíveis ao atraso. O atendimento à diversidade de características de tráfego e exigências distintas de grandes quantidades de serviços é possível pelo ATM graças ao controle de tráfego reunido à capacidade de multiplexação estatística do meio em altas taxas de transmissão. O objetivo principal desta dissertação é elaborar uma comparação quantitativa e qualitativa do funcionamento de aplicações multimídia sobre IP com RSVP - Protocolo desenvolvido para realizar reservas de recursos integrante da arquitetura de Serviços Integrados (IntServ) proposta pelo IETF para oferecer qualidade de serviço para aplicações tais como aplicações multimídia. Essa proposta também inclui duas classes de serviços, sendo que nessa dissertação, o serviço de carga controlada é que está sendo utilizado. Isso deve-se a implementação dos módulos apresentados em [GRE 2001] e que foram utilizados na realização desse trabalho - e sobre ATM. A proposta final é a elaboração de uma técnica de análise baseado nas principais métricas de desempenho em redes que deve permitir uma melhor visualização do comportamento das tecnologias sob determinadas cargas de tráfego, permitindo assim uma tomada de decisão entre qual das tecnologias que deverá ser adotada em um dado momento, em uma dada situação, ou seja, a indicação do ponto de quebra tecnológica na situação modelada. Para que fosse possível fazer esta comparação, foi necessário dividir-se este trabalho em 3 grandes etapas, que são: • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia ATM; • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia IP com RSVP; • Comparativo quantitativo e qualitativo dos estudos acima.

Soft IP para criptografia usando o algoritmo Rijndael e implementação em lógica programável

A criptografia assumiu papel de destaque no cotidiano das pessoas, em virtude da necessidade de segurança em inúmeras transações eletrônicas. Em determinadas áreas, a utilização de hardware dedicado à tarefa de criptografia apresenta vantagens em relação à implementação em software, devido principalmente ao ganho de desempenho. Recentemente, o National Institute of Standards and Technology (NIST) publicou o novo padrão norte-americano de criptografia simétrica, chamado de Advanced Encryption Standard (AES). Após um período de aproximadamente 3 anos, no qual várias alternativas foram analisadas, adotou-se o algoritmo Rijndael. Assim, este trabalho apresenta um Soft IP do padrão AES, codificado em VHDL, visando a implementação em FPGA Altera. Todo o projeto foi construído com funções e bibliotecas genéricas, a fim de permitir a posterior implementação sobre outras tecnologias. Foram geradas duas versões: uma priorizando desempenho e outra priorizando a área ocupada nos componentes. Para cada uma das versões, produziu-se um circuito para encriptar e outro para decriptar. O desempenho alcançado em termos de velocidade de processamento superou todos os outros trabalhos publicados na área, sobre a mesma tecnologia. São apresentados os detalhes de implementação, arquiteturas envolvidas e decisões de projeto, bem como todos os resultados. A dissertação contém ainda conceitos básicos de criptografia e uma descrição do algoritmo Rijndael.

Uma Solução baseada em políticas para gerenciamento integrado de QoS e Multicast em redes IP

Aplicações como videoconferência, vídeo sob-demanda, aplicações de ensino a distância, entre outras, utilizam-se das redes de computadores como infra-estrutura de apoio. Mas para que tal uso seja efetivo, as redes de computadores, por sua vez, devem fornecer algumas facilidades especiais para atender às necessidades dessas aplicações. Dentre as facilidades que devem ser fornecidas estão os suportes à qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) e as transmissões multicast. Além do suporte a QoS e multicast nas redes, é necessário fornecer um gerenciamento da rede adequado às expectativas de tais aplicações. Soluções que fornecem gerenciamento de forma individual para tais facilidades, já foram propostas e implementadas. Entretanto, estas soluções não conseguem agir de modo integrado, o que torna a tarefa do gerente da rede extremamente complexa e difícil de ser executada, pois possibilitam um fornecimento não adequado das facilidades desejadas às aplicações. Nesta dissertação é apresentada uma solução para gerenciamento integrado de QoS e multicast. Fazem parte da solução: a definição e implementação de uma arquitetura para gerenciamento integrado de QoS e multicast, utilizando gerenciamento baseado em políticas (PBNM - Policy-Based Network Management), além da validação da solução proposta através da implementação de um protótipo. Um ambiente, condições de teste, e análise dos resultados obtidos, também são apresentados durante a dissertação.