Efficient simulation of unsaturated flow using exponential time integration

We assess the performance of an exponential integrator for advancing stiff, semidiscrete formulations of the unsaturated Richards equation in time. The scheme is of second order and explicit in nature but requires the action of the matrix function φ(A) where φ(z) = [exp(z) - 1]/z on a suitability defined vector v at each time step. When the matrix A is large and sparse, φ(A)v can be approximated by Krylov subspace methods that require only matrix-vector products with A. We prove that despite the use of this approximation the scheme remains second order. Furthermore, we provide a practical variable-stepsize implementation of the integrator by deriving an estimate of the local error that requires only a single additional function evaluation. Numerical experiments performed on two-dimensional test problems demonstrate that this implementation outperforms second-order, variable-stepsize implementations of the backward differentiation formulae.

Unconditionally secure disjointness tests for private datasets

We present two unconditional secure protocols for private set disjointness tests. In order to provide intuition of our protocols, we give a naive example that applies Sylvester matrices. Unfortunately, this simple construction is insecure as it reveals information about the intersection cardinality. More specifically, it discloses its lower bound. By using the Lagrange interpolation, we provide a protocol for the honest-but-curious case without revealing any additional information. Finally, we describe a protocol that is secure against malicious adversaries. In this protocol, a verification test is applied to detect misbehaving participants. Both protocols require O(1) rounds of communication. Our protocols are more efficient than the previous protocols in terms of communication and computation overhead. Unlike previous protocols whose security relies on computational assumptions, our protocols provide information theoretic security. To our knowledge, our protocols are the first ones that have been designed without a generic secure function evaluation. More important, they are the most efficient protocols for private disjointness tests in the malicious adversary case.

Efficient disjointness tests for private datasets

We present efficient protocols for private set disjointness tests. We start from an intuition of our protocols that applies Sylvester matrices. Unfortunately, this simple construction is insecure as it reveals information about the cardinality of the intersection. More specifically, it discloses its lower bound. By using the Lagrange interpolation we provide a protocol for the honest-but-curious case without revealing any additional information. Finally, we describe a protocol that is secure against malicious adversaries. The protocol applies a verification test to detect misbehaving participants. Both protocols require O(1) rounds of communication. Our protocols are more efficient than the previous protocols in terms of communication and computation overhead. Unlike previous protocols whose security relies on computational assumptions, our protocols provide information theoretic security. To our knowledge, our protocols are first ones that have been designed without a generic secure function evaluation. More importantly, they are the most efficient protocols for private disjointness tests for the malicious adversary case.

Efficient simulation of unsaturated flow in heterogeneous soils using an exponential integrator

- Provided a practical variable-stepsize implementation of the exponential Euler method (EEM). - Introduced a new second-order variant of the scheme that enables the local error to be estimated at the cost of a single additional function evaluation. - New EEM implementation outperformed sophisticated implementations of the backward differentiation formulae (BDF) of order 2 and was competitive with BDF of order 5 for moderate to high tolerances.

SWORD: an intelligent vibratory wearable device to improve rehabilitation in stroke patients

Anualmente ocorrem cerca de 16 milhões AVCs em todo o mundo. Cerca de metade dos sobreviventes irá apresentar défice motor que necessitará de reabilitação na janela dos 3 aos 6 meses depois do AVC. Nos países desenvolvidos, é estimado que os custos com AVCs representem cerca de 0.27% do Produto Interno Bruto de cada País. Esta situação implica um enorme peso social e financeiro. Paradoxalmente a esta situação, é aceite na comunidade médica a necessidade de serviços de reabilitação motora mais intensivos e centrados no doente. Na revisão do estado da arte, demonstra-se o arquétipo que relaciona metodologias terapêuticas mais intensivas com uma mais proficiente reabilitação motora do doente. Revelam-se também as falhas nas soluções tecnológicas existentes que apresentam uma elevada complexidade e custo associado de aquisição e manutenção. Desta forma, a pergunta que suporta o trabalho de doutoramento seguido inquire a possibilidade de criar um novo dispositivo de simples utilização e de baixo custo, capaz de apoiar uma recuperação motora mais eficiente de um doente após AVC, aliando intensidade com determinação da correcção dos movimentos realizados relativamente aos prescritos. Propondo o uso do estímulo vibratório como uma ferramenta proprioceptiva de intervenção terapêutica a usar no novo dispositivo, demonstra-se a tolerabilidade a este tipo de estímulos através do teste duma primeira versão do sistema apenas com a componente de estimulação num primeiro grupo de 5 doentes. Esta fase validará o subsequente desenvolvimento do sistema SWORD. Projectando o sistema SWORD como uma ferramenta complementar que integra as componentes de avaliação motora e intervenção proprioceptiva por estimulação, é descrito o desenvolvimento da componente de quantificação de movimento que o integra. São apresentadas as diversas soluções estudadas e o algoritmo que representa a implementação final baseada na fusão sensorial das medidas provenientes de três sensores: acelerómetro, giroscópio e magnetómetro. O teste ao sistema SWORD, quando comparado com o método de reabilitação tradicional, mostrou um ganho considerável de intensidade e qualidade na execução motora para 4 dos 5 doentes testados num segundo grupo experimental. É mostrada a versatilidade do sistema SWORD através do desenvolvimento do módulo de Tele-Reabilitação que complementa a componente de quantificação de movimento com uma interface gráfica de feedback e uma ferramenta de análise remota da evolução motora do doente. Finalmente, a partir da componente de quantificação de movimento, foi ainda desenvolvida uma versão para avaliação motora automatizada, implementada a partir da escala WMFT, que visa retirar o factor subjectivo da avaliação humana presente nas escalas de avaliação motora usadas em Neurologia. Esta versão do sistema foi testada num terceiro grupo experimental de cinco doentes.

Evaluación de la disfunción sexual en mujeres con incontinencia urinaria antes y después de la cinta suburetral

Objetivo: Evaluar prospectivamente el grado de disfunción sexual en pacientes con incontinencia urinaria de esfuerzo antes y después de la cinta suburetral libre de tensión mediante el cuestionario PISQ-12 validado en español. Materiales y Métodos: Estudio observacional longitudinal de antes y después. Se seleccionaron 60 mujeres sexualmente activas con algún grado de disfunción sexual, entre abril del 2014 hasta marzo del 2015, diagnosticadas con incontinencia urinaria, programadas para colocación de cinta suburetral transobturadora en el Hospital Universitario Mayor Méderi. La mayoría de las pacientes presentaron algún grado de prolapso genital y requirieron corrección quirúrgica asociada a la cinta. Todas las pacientes respondieron el cuestionario PISQ-12 antes y 6 meses después del procedimiento. Resultados: La edad promedio fue 48 ± 4.58 años. El grado de prolapso con mayor frecuencia fue el estadío II del POP-Q 55% (n=33). El 96.7% (n=50) de las pacientes requirieron además de la colocación de la cinta suburetral corrección quirúrgica del prolapso genital. En la evaluación preoperatoria la disfunción sexual se distribuyó así: Severa: 70%, Moderada 18.3% y Leve 11.7%, después de 6 meses postoperatorios se encontró una diferencia estadísticamente significativa del cambio en el grado de disfunción sexual así: Moderada 41.5% y Leve 58.2% donde ninguna paciente quedó clasificada con disfunción severa. Discusión y Conclusión: Las pacientes que presentaron disfunción sexual severa obtuvieron mayor cambio en el grado de disfunción, luego de la colocación de la cinta suburetral.

Avaliação da função de barreira da pele pela análise Bi-compartimental de medições dinâmincas da PTEA : validação de novas condições analíticas

Neste trabalho é revista uma metodologia baseada na modelação matemática de dados de perda transepidérmica de água (PTEA) após a realização de um plastic occlusion stress test (POST), para avaliar a dinâmica hídrica cutânea através de parâmetros cinéticos. Embora simples de executar, esta metodologia consome muito tempo, uma vez que normalmente envolve a recolha de dados durante, pelo menos, 30 minutos. Esta investigação tem como objectivo optimizar o protocolo, reduzindo o tempo total da experiência através da recolha de mais pontos na fase inicial do estudo.Foi possível reduzir significativamente o tempo de análise, o que se torna vantajoso tanto para os investigadores, como para os voluntários, uma vez que, por um lado, há redução dos custos de investigação, bem como se assegura o conforto dos participantes no estudo.

Synthesis of a systolic array genetic algorithm

The paper presents a design for a hardware genetic algorithm which uses a pipeline of systolic arrays. These arrays have been designed using systolic synthesis techniques which involve expressing the algorithm as a set of uniform recurrence relations. The final design divorces the fitness function evaluation from the hardware and can process chromosomes of different lengths, giving the design a generic quality. The paper demonstrates the design methodology by progressively re-writing a simple genetic algorithm, expressed in C code, into a form from which systolic structures can be deduced. This paper extends previous work by introducing a simplification to a previous systolic design for the genetic algorithm. The simplification results in the removal of 2N 2 + 4N cells and reduces the time complexity by 3N + 1 cycles.

An isentropic flow algorithm with body fitted meshes

An efficient algorithm based on flux difference splitting is presented for the solution of the three-dimensional equations of isentropic flow in a generalised coordinate system, and with a general convex gas law. The scheme is based on solving linearised Riemann problems approximately and in more than one dimension incorporates operator splitting. The algorithm requires only one function evaluation of the gas law in each computational cell. The scheme has good shock capturing properties and the advantage of using body-fitted meshes. Numerical results are shown for Mach 3 flow of air past a circular cylinder. Furthermore, the algorithm also applies to shallow water flows by employing the familiar gas dynamics analogy.

Optimization Of Groundwater Remediation With New Efficient Parallel Algorithm For Global Optimization

Application of optimization algorithm to PDE modeling groundwater remediation can greatly reduce remediation cost. However, groundwater remediation analysis requires a computational expensive simulation, therefore, effective parallel optimization could potentially greatly reduce computational expense. The optimization algorithm used in this research is Parallel Stochastic radial basis function. This is designed for global optimization of computationally expensive functions with multiple local optima and it does not require derivatives. In each iteration of the algorithm, an RBF is updated based on all the evaluated points in order to approximate expensive function. Then the new RBF surface is used to generate the next set of points, which will be distributed to multiple processors for evaluation. The criteria of selection of next function evaluation points are estimated function value and distance from all the points known. Algorithms created for serial computing are not necessarily efficient in parallel so Parallel Stochastic RBF is different algorithm from its serial ancestor. The application for two Groundwater Superfund Remediation sites, Umatilla Chemical Depot, and Former Blaine Naval Ammunition Depot. In the study, the formulation adopted treats pumping rates as decision variables in order to remove plume of contaminated groundwater. Groundwater flow and contamination transport is simulated with MODFLOW-MT3DMS. For both problems, computation takes a large amount of CPU time, especially for Blaine problem, which requires nearly fifty minutes for a simulation for a single set of decision variables. Thus, efficient algorithm and powerful computing resource are essential in both cases. The results are discussed in terms of parallel computing metrics i.e. speedup and efficiency. We find that with use of up to 24 parallel processors, the results of the parallel Stochastic RBF algorithm are excellent with speed up efficiencies close to or exceeding 100%.

Avaliação da função renal de cães sob dois protocolos para administração da cisplatina

OBJETIVO: Avaliar a função renal de cães sadios, sob dois protocolos para administração de cisplatina. MÉTODOS: Todos os animais foram submetidos a três sessões de quimioterapia com cisplatina (60mg/m², iv) a intervalos de 21 dias. Foi realizada fluidoterapia com solução de cloreto de sódio a 0,9%, (25mL/kg/hora,iv), durante duas horas e, após administração de cisplatina, por mais uma hora. Os animais do grupo 2 receberam furosemida (2mg/kg, iv) 20 minutos antes da administração da cisplatina. A avaliação da função renal foi feita por exame clinico, urinálise, concentrações séricas de uréia e creatinina, clearance de creatinina, excreção fracionada de sódio e de potássio e razão proteína: creatinina urinária. As avaliações foram feitas imediatamente antes e 1, 2, 5, e 21 dias após cada uma das três sessões de quimioterapia. RESULTADOS: Mantiveram-se dentro da normalidade, não sendo detectados sinais de lesões ou insuficiência renal. Os animais que não receberam furosemida sofreram aumento gradativo nas concentrações séricas de creatinina e diminuição no clearance da mesma. CONCLUSÃO: O regime de fluidoterapia empregado mostra ser efetivo em minimizar a ação nefrotóxica da cisplatina e benefício adicional importante é obtido pela administração de furosemida.

Síndrome de Silver-Russell: relato de caso

OBJETIVO: descrever o fenótipo da síndrome de Silver-Russell (SSR) e apresentar um caso diagnosticado com esta afecção genética, abordando aspectos genéticos, psicológicos e fonoaudiológicos. MÉTODOS: trata-se de relato de caso de uma criança do gênero feminino, sete anos e onze meses, portadora da síndrome de Silver-Russel. Foram realizadas avaliação genética médica e molecular, avaliação psicológica, avaliação fonoaudiológica e aplicação de testes complementares. RESULTADOS: a análise molecular da região 7p11 excluiu a dissomia uniparental para este caso. No exame físico foram constatados os principais sinais clínicos da SSR que incluiu retardo no crescimento de origem pré-natal, fácies típica, assimetrias ósseas e clinodactilia do 5º dedo. A avaliação cognitiva e fonoaudiológica mostraram deficiência mental, distúrbio de linguagem oral e comprometimento das funções orais. CONCLUSÃO: o estudo deste caso possibilitou a divulgação do fenótipo da SSR com suas manifestações físicas, cognitivas e fonoaudiológicas. Embora o teste molecular não tenha confirmado um dos possíveis mecanismos etiológicos da síndrome, a avaliação genética médica constatou a presença dos principais sinais clínicos que foram correlacionados à literatura. A avaliação psicológica e fonoaudiológica apontaram para comprometimento cognitivo e de comunicação, funções orais , sugerindo que importantes alterações fonoaudiológicas podem fazer parte do fenótipo desta síndrome, ainda pouco difundida para fonoaudiólogos.

Effect of progesterone and/or estradiol treatments prior to induction of ovulation on subsequent luteal lifespan in anestrous Nelore cows

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

Acompanhamento laboratorial da função renal de cães sadios tratados experimentalmente com doses terapêuticas de anfotericina B

O presente trabalho objetivou avaliar a função renal de dez cães adultos saudáveis submetidos à administração de doses terapêuticas do antifúngico anfotericina B, cuja utilização tem sido limitada pelo seu elevado potencial nefrotóxico, e avaliar o método laboratorial mais sensível e precoce de diagnóstico de lesão renal. Foram realizadas, diariamente, urinálise, excreção fracionada de sódio e potássio, dosagem sérica de creatinina e uréia e atividade urinária de gama-glutamiltransferase (GGT). Concluiu-se que a anfotericina B provoca lesões nos túbulos proximal e distal, induzindo acidose tubular renal do tipo I e Diabetes insipidus nefrogênico em cães. Avaliação da função renal, preferencialmente por dosagens de creatinina, uréia e potássio séricos, é recomendada antes de cada aplicação do fármaco. A densidade urinária foi o parâmetro mais precocemente alterado pela lesão renal. A GGT urinária não foi eficaz para o diagnóstico precoce de lesão induzida por anfotericina B.