Experimental separation of the coherent component of X-ray scattering prior to RDF analysis of non-crystalline polymers

An experimental method is described which enables the inelastically scattered X-ray component to be removed from diffractometer data prior to radial density function analysis. At each scattering angle an energy spectrum is generated from a Si(Li) detector combined with a multi-channel analyser from which the coherently scattered component is separated. The data obtained from organic polymers has an improved signal/noise ratio at high values of scattering angle, and a commensurate enhancement of resolution of the RDF at low r is demonstrated for the case of PMMA (ICI `Perspex'). The method obviates the need for the complicated correction for multiple scattering.

A novel approach for distributed application scheduling based on prediction of communication events

The evolution of commodity computing lead to the possibility of efficient usage of interconnected machines to solve computationally-intensive tasks, which were previously solvable only by using expensive supercomputers. This, however, required new methods for process scheduling and distribution, considering the network latency, communication cost, heterogeneous environments and distributed computing constraints. An efficient distribution of processes over such environments requires an adequate scheduling strategy, as the cost of inefficient process allocation is unacceptably high. Therefore, a knowledge and prediction of application behavior is essential to perform effective scheduling. In this paper, we overview the evolution of scheduling approaches, focusing on distributed environments. We also evaluate the current approaches for process behavior extraction and prediction, aiming at selecting an adequate technique for online prediction of application execution. Based on this evaluation, we propose a novel model for application behavior prediction, considering chaotic properties of such behavior and the automatic detection of critical execution points. The proposed model is applied and evaluated for process scheduling in cluster and grid computing environments. The obtained results demonstrate that prediction of the process behavior is essential for efficient scheduling in large-scale and heterogeneous distributed environments, outperforming conventional scheduling policies by a factor of 10, and even more in some cases. Furthermore, the proposed approach proves to be efficient for online predictions due to its low computational cost and good precision. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Técnicas de avaliação da confiabilidade em estruturas de concreto armado

Neste trabalho é dado ênfase à inclusão das incertezas na avaliação do comportamento estrutural, objetivando uma melhor representação das características do sistema e uma quantificação do significado destas incertezas no projeto. São feitas comparações entre as técnicas clássicas existentes de análise de confiabilidade, tais como FORM, Simulação Direta Monte Carlo (MC) e Simulação Monte Carlo com Amostragem por Importância Adaptativa (MCIS), e os métodos aproximados da Superfície de Resposta( RS) e de Redes Neurais Artificiais(ANN). Quando possível, as comparações são feitas salientando- se as vantagens e inconvenientes do uso de uma ou de outra técnica em problemas com complexidades crescentes. São analisadas desde formulações com funções de estado limite explícitas até formulações implícitas com variabilidade espacial de carregamento e propriedades dos materiais, incluindo campos estocásticos. É tratado, em especial, o problema da análise da confiabilidade de estruturas de concreto armado incluindo o efeito da variabilidade espacial de suas propriedades. Para tanto é proposto um modelo de elementos finitos para a representação do concreto armado que incorpora as principais características observadas neste material. Também foi desenvolvido um modelo para a geração de campos estocásticos multidimensionais não Gaussianos para as propriedades do material e que é independente da malha de elementos finitos, assim como implementadas técnicas para aceleração das avaliações estruturais presentes em qualquer das técnicas empregadas. Para o tratamento da confiabilidade através da técnica da Superfície de Resposta, o algoritmo desenvolvido por Rajashekhar et al(1993) foi implementado. Já para o tratamento através de Redes Neurais Artificias, foram desenvolvidos alguns códigos para a simulação de redes percéptron multicamada e redes com função de base radial e então implementados no algoritmo de avaliação de confiabilidade desenvolvido por Shao et al(1997). Em geral, observou-se que as técnicas de simulação tem desempenho bastante baixo em problemas mais complexos, sobressaindo-se a técnica de primeira ordem FORM e as técnicas aproximadas da Superfície de Resposta e de Redes Neurais Artificiais, embora com precisão prejudicada devido às aproximações presentes.

Sistema inteligente para determinação das direções de chegada de múltiplos sinais em arranjos de antenas

This dissertation presents a new proposal for the Direction of Arrival (DOA) detection problem for more than one signal inciding simultaneously on an antennas array with linear or planar geometry by using intelligent algorithms. The DOA estimator is developed by using techniques of Conventional Beam-forming (CBF), Blind Source Separation (BSS), and the neural estimator MRBF (Modular Structure of Radial Basis Functions). The developed MRBF estimator has its capacity extended due to the interaction with the BSS technique. The BSS makes an estimation of the steering vectors of the multiple plane waves that reach the array in the same frequency, that means, obtains to separate mixed signals without information a priori. The technique developed in this work makes possible to identify the multiple sources directions and to identify and to exclude interference sources

Controle inteligente de sistemas eletroidráulicos utilizando redes neurais artificiais

This work describes the development of a nonlinear control strategy for an electro-hydraulic actuated system. The system to be controlled is represented by a third order ordinary differential equation subject to a dead-zone input. The control strategy is based on a nonlinear control scheme, combined with an artificial intelligence algorithm, namely, the method of feedback linearization and an artificial neural network. It is shown that, when such a hard nonlinearity and modeling inaccuracies are considered, the nonlinear technique alone is not enough to ensure a good performance of the controller. Therefore, a compensation strategy based on artificial neural networks, which have been notoriously used in systems that require the simulation of the process of human inference, is used. The multilayer perceptron network and the radial basis functions network as well are adopted and mathematically implemented within the control law. On this basis, the compensation ability considering both networks is compared. Furthermore, the application of new intelligent control strategies for nonlinear and uncertain mechanical systems are proposed, showing that the combination of a nonlinear control methodology and artificial neural networks improves the overall control system performance. Numerical results are presented to demonstrate the efficacy of the proposed control system

Tensor coupling and pseudospin symmetry in nuclei

In this work we study the contribution of the isoscalar tensor coupling to the realization of pseudospin symmetry in nuclei. Using realistic values for the tensor coupling strength, we show that this coupling reduces noticeably the pseudospin splittings, especially for single-particle levels near the Fermi surface. By using an energy. decomposition of the pseudospin energy splittings, we show that the changes in these splittings come mainly through the changes induced in the lower radial wave function for the low-lying pseudospin partners and through changes in the expectation value of the pseudospin-orbit coupling term for surface partners. This allows us to confirm the conclusion already reached in previous studies, namely that the pseudospin symmetry in nuclei is of a dynamical nature.

Monte Carlo investigations of intermolecular interactions in water-amide mixtures

Monte Carlo simulations of water-amides (amide=fonnamide-FOR, methylfonnamide-NMF and dimethylformamide-DMF) solutions have been carried out in the NpT ensemble at 308 K and 1 atm. The structure and excess enthalpy of the mixtures as a function of the composition have been investigated. The TIP4P model was used for simulating water and six-site models previously optimized in this laboratory were used for simulating the liquid amides. The intermolecular interaction energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones potential plus a Coulomb term. The interaction energy between solute and solvent has been partitioned what leads to a better understanding of the behavior of the enthalpy of mixture obtained for the three solutions experimentally. Radial distribution functions for the water-amides correlations permit to explore the intermolecular interactions between the molecules. The results show that three, two and one hydrogen bonds between the water and the amide molecules are formed in the FOR, NMF and DMF-water solutions, respectively. These H-bonds are, respectively, stronger for DMF-water, NMF-water and FOR-water. In the NMF-water solution, the interaction between the methyl group of the NMF and the oxygen of the water plays a role in the stabilization of the aqueous solution quite similar to that of an H-bond in the FOR-water solution. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Monte Carlo thermodynamic and structural properties of the TIP4P water model: dependence on the computational conditions

Classical Monte Carlo simulations were carried out on the NPT ensemble at 25°C and 1 atm, aiming to investigate the ability of the TIP4P water model [Jorgensen, Chandrasekhar, Madura, Impey and Klein; J. Chem. Phys., 79 (1983) 926] to reproduce the newest structural picture of liquid water. The results were compared with recent neutron diffraction data [Soper; Bruni and Ricci; J. Chem. Phys., 106 (1997) 247]. The influence of the computational conditions on the thermodynamic and structural results obtained with this model was also analyzed. The findings were compared with the original ones from Jorgensen et al [above-cited reference plus Mol. Phys., 56 (1985) 1381]. It is notice that the thermodynamic results are dependent on the boundary conditions used, whereas the usual radial distribution functions g(O/O(r)) and g(O/H(r)) do not depend on them.

C-H center dot center dot center dot O and N-H center dot center dot center dot O hydrogen bonds in liquid amides investigated by Monte Carlo simulation

Monte Carlo simulations of liquid formamide, N-methylformamide (MF), and N,N-dimethylformamide (DMF) have been performed in the isothermal and isobaric ensemble at 298 K and 1 atm, aiming to investigate the C-H ... O and N-H ... O hydrogen bonds. The interaction energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones pairwise potential plus a Coulomb term on a rigid six-site molecular model with the potential parameters being optimized in this work. Theoretical values obtained for heat of vaporization and liquid densities are in good agreement with the experimental data. The radial distribution function [RDF, g(r)] obtained compare well with R-X diffraction data available. The RDF and molecular mechanics (MM2) minimization show that the C-H ... O interaction has a significant role in the structure of the three liquids. These results are supported by ab initio calculations. This Interaction is particularly important in the structure of MF. The intensity of the N-H ... O hydrogen bond is greater in the MF than formamide. This could explain some anomalous properties verified in MF. (C) 1997 John Wiley & Sons, Inc.

C - H ⋯ 0 and N - H ⋯ 0 hydrogen bonds in liquid amides investigated by monte carlo simulation

Monte Carlo simulations of liquid formamide, N-methylformamide (MF), and N, N-dimethytformamide (DMF) have been performed in the isothermal and isobaric ensemble at 298 K and 1 atm, aiming to investigate the C-H ⋯ O and N-H ⋯ O hydrogen bonds. The interaction energy was calculated using the classical 6-12 Lennard-Jones pairwise potential plus a Coulomb term on a rigid six-site molecular model with the potential parameters being optimized in this work. Theoretical values obtained for heat of vaporization and liquid densities are in good agreement with the experimental data. The radial distribution function [RDF, g(r)] obtained compare well with R-X diffraction data available. The RDF and molecular mechanics (MM2) minimization show that the C-H ⋯ O interaction has a significant role in the structure of the three liquids. These results are supported by ab initio calculations. This interaction is particularly important in the structure of MF. The intensity of the N - H ⋯ O hydrogen bond is greater in the MF than formamide. This could explain some anomalous properties verified in MF. © 1997 John Wiley & Sons, Inc.

Structure and weak hydrogen bonds in liquid acetaldehyde

Monte Carlo simulations have been performed to investigate the structure and hydrogen bonds formation in liquid acetaldehyde. An all atom model for the acetaldehyde have been optimized in the present work. Theoretical values obtained for heat of vaporisation and density of the liquid are in good agreement with experimental data. Graphics of radial distribution function indicate a well structured liquid compared to other similar dipolar organic liquids. Molecular mechanics minimization in gas phase leads to a trimer of very stable structure. The geometry of this complex is in very good agreement with the rdf. The shortest site-site correlation is between oxygen and the carbonyl hydrogen, suggesting that this correlation play a important role in the liquid structure and properties. The O⋯H average distance and the C-H⋯O angle obtained are characteristic of weak hydrogen bonds.

Avaliação de modelos neurais aplicados na estimação de parâmetros da retificação de cerâmicas avançadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Inversão de momentos de fonte em métodos potenciais

A inversão de momentos de fonte gravimétrica tridimensional é analisada em duas situações. Na primeira se admite conhecer apenas a anomalia. Na segunda se admite conhecer, além da anomalia, informação a priori sobre o corpo anômalo. Sem usar informação a priori, mostramos que é possível determinar univocamente todo momento, ou combinação linear de momentos, cujo núcleo polinomial seja função apenas das coordenadas Cartesianas que definem o plano de medida e que tenha Laplaciano nulo. Além disso, mostramos que nenhum momento cujo núcleo polinomial tenha Laplaciano não nulo pode ser determinado. Por outro lado, informação a priori é implicitamente introduzida se o método de inversão de momentos se baseia na aproximação da anomalia pela série truncada obtida de sua expansão em multipolos. Dado um centro de expansão qualquer, o truncamento da série impõe uma condição de regularização sobre as superfícies equipotenciais do corpo anômalo, que permite estimar univocamente os momentos e combinações lineares de momentos que são os coeficientes das funções-bases da expansão em multipolos. Assim, uma distribuição de massa equivalente à real é postulada, sendo o critério de equivalência especificado pela condição de ajuste entre os campos observado e calculado com a série truncada em momentos de uma ordem máxima pré-estabelecida. Os momentos da distribuição equivalente de massa foram identificados como a solução estacionária de um sistema de equações diferenciais lineares de 1a. ordem, para a qual se asseguram unicidade e estabilidade assintótica. Para a série retendo momentos até 2a. ordem, é implicitamente admitido que o corpo anômalo seja convexo e tenha volume finito, que ele esteja suficientemente distante do plano de medida e que a sua distribuição espacial de massa apresente três planos ortogonais de simetria. O método de inversão de momentos baseado na série truncada (IMT) é adaptado para o caso magnético. Para este caso, mostramos que, para assegurar unicidade e estabilidade assintótica, é suficiente pressupor, além da condição de regularização, a condição de que a magnetização total tenha direção e sentido constantes, embora desconhecidos. O método IMT baseado na série de 2a. ordem (IMT2) é aplicado a anomalias gravimétricas e magnéticas tridimensionais sintéticas. Mostramos que se a fonte satisfaz as condições exigidas, boas estimativas da sua massa ou vetor momento de dipolo anômalo total, da posição de seu centro de massa ou de momento de dipolo e das direções de seus três eixos principais são obtidas de maneira estável. O método IMT2 pode falhar parcialmente quando a fonte está próxima do plano de medida ou quando a anomalia tem efeitos localizados e fortes de um corpo pequeno e raso e se tenta estimar os parâmetros de um corpo grande e profundo. Definimos por falha parcial a situação em que algumas das estimativas obtidas podem não ser boas aproximações dos valores verdadeiros. Nas duas situações acima descritas, a profundidade do centro da fonte (maior) e as direções de seus eixos principais podem ser erroneamente estimadas, embora que a massa ou vetor momento de dipolo anômalo total e a projeção do centro desta fonte no plano de medida ainda sejam bem estimados. Se a direção de magnetização total não for constante, o método IMT2 pode fornecer estimativas erradas das direções dos eixos principais (mesmo se a fonte estiver distante do plano de medida), embora que os demais parâmetros sejam bem estimados. O método IMT2 pode falhar completamente se a fonte não tiver volume finito. Definimos por falha completa a situação em que qualquer estimativa obtida pode não ser boa aproximação do valor verdadeiro. O método IMT2 é aplicado a dados reais gravimétricos e magnéticos. No caso gravimétrico, utilizamos uma anomalia situada no estado da Bahia, que se supõe ser causada por um batólito de granito. Com base nos resultados, sugerimos que as massas graníticas geradoras desta anomalia tenham sido estiradas na direção NNW e adelgaçadas na direção vertical durante o evento compressivo que causou a orogênese do Sistema de Dobramentos do Espinhaço. Além disso, estimamos que a profundidade do centro de massa da fonte geradora é cerca de 20 km. No caso magnético, utilizamos a anomalia de um monte submarino situado no Golfo da Guiné. Com base nos resultados, estimamos que o paleopolo magnético do monte submarino tem latitude 50°48'S e longitude 74°54'E e sugerimos que não exista contraste de magnetização expressivo abaixo da base do monte submarino.

Estimativa dos perfis de permeabilidade e de porosidade utilizando rede neural artificial

A permeabilidade e a porosidade são duas das mais importantes propriedades petrofísicas para a qualificação dos reservatórios de óleo e gás. A porosidade está relacionada à capacidade de armazenamento de fluidos e a permeabilidade, com a capacidade de produção destes fluidos. Suas medidas são, normalmente, realizadas em laboratório, através de testemunhos da rocha. Esses processos têm custos elevados e nem todos os poços são testemunhados. As estimativas da permeabilidade e da porosidade são de fundamental importância para os engenheiros de reservatório e geofísicos, uma vez que seus valores podem definir a completação ou não de um poço petrolífero. O perfil de porosidade e sua relação com o perfil de densidade, é bem conhecida na geofísica de poço. No entanto, existem poucas relações quantitativas e/ou qualitativas entre a porosidade e a permeabilidade, como por exemplo as relações de Kozeny. Sendo assim, este trabalho busca o estabelecimento do perfil de permeabilidade e do perfil de porosidade, a partir de informações do perfil de densidade. Para tanto, buscamos a relação entre a propriedade física da rocha (densidade) e as propriedades petrofísicas: permeabilidade e porosidade, utilizando como metodologia à técnica de redes neurais artificiais, como a rede neural artificial com função de base radial. A obtenção da permeabilidade e da porosidade a partir da rede neural artificial, que possui como entrada a informação da densidade possibilita um menor custo para a aquisição dessas importantes informações petrofísicas, permite ao intérprete de perfis de poço optar ou não pela exploração de uma unidade estudada, além de uma visão mais completa do reservatório. Os procedimentos para a estimativa da permeabilidade e da porosidade estão direcionados para uma única formação, mas os intérpretes de perfis poderão aplicar a diretriz apresentada no programa de rede neural artificial com função de base radial, utilizando a estimativa dessas propriedades petrofísicas para outras formações, inclusive de outros campos petrolíferos. Portanto, recomenda-se a utilização de um conjunto de dados completo, com quantidade de dados suficientes de um mesmo poço, a fim de viabilizar corretamente a melhor interpretação.

Non-parametric identification of a non-linear buckled beam using discrete-time Volterra Series

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)