Parallel Architectures for High Speed Multipliers

The authors compare various array multiplier architectures based on (p,q) counter circuits. The tradeoff in multiplier design is always between adding complexity and increasing speed. It is shown that by using a (2,2,3) counter cell it is possible to gain a significant increase in speed over a conventional full-adder, carry-save array based approach. The increase in complexity should be easily accommodated using modern emitter-coupled-logic processes.

Analytical Processing Over XML and XLink

Current commercial and academic OLAP tools do not process XML data that contains XLink. Aiming at overcoming this issue, this paper proposes an analytical system composed by LMDQL, an analytical query language. Also, the XLDM metamodel is given to model cubes of XML documents with XLink and to deal with syntactic, semantic and structural heterogeneities commonly found in XML documents. As current W3C query languages for navigating in XML documents do not support XLink, XLPath is discussed in this article to provide features for the LMDQL query processing. A prototype system enabling the analytical processing of XML documents that use XLink is also detailed. This prototype includes a driver, named sql2xquery, which performs the mapping of SQL queries into XQuery. To validate the proposed system, a case study and its performance evaluation are presented to analyze the impact of analytical processing over XML/XLink documents.

PanPlot - software to visualize profiles and core logs

The program PanPlot was developed as a visualization tool for the information system PANGAEA. It can be used as a stand-alone application to plot data versus depth or time or in a ternary view. Data input format is tab-delimited ASCII (e.g. by export from MS-Excel or from PANGAEA). The default scales and graphic features can individualy be modified. PanPlot graphs can be exported in platform-specific interchange formats (EMF, PICT) which can be imported by graphic software for further processing.

PanPlot 2 - software to visualize profiles and time series

The program PanPlot 2 was developed as a visualization tool for the information system PANGAEA. It can be used as a stand-alone application to plot data versus depth or time. Data input format is tab-delimited ASCII (e.g. by export from MS-Excel or from PANGAEA). The default scales and graphic features can individualy be modified. PanPlot 2 graphs can be exported in several image formats (BMP, PNG, PDF, and SVG) which can be imported by graphic software for further processing.

GreenDisc: a HW/SW energy optimization framework in globally distributed computation

In recent future, wireless sensor networks (WSNs) will experience a broad high-scale deployment (millions of nodes in the national area) with multiple information sources per node, and with very specific requirements for signal processing. In parallel, the broad range deployment of WSNs facilitates the definition and execution of ambitious studies, with a large input data set and high computational complexity. These computation resources, very often heterogeneous and driven on-demand, can only be satisfied by high-performance Data Centers (DCs). The high economical and environmental impact of the energy consumption in DCs requires aggressive energy optimization policies. These policies have been already detected but not successfully proposed. In this context, this paper shows the following on-going research lines and obtained results. In the field of WSNs: energy optimization in the processing nodes from different abstraction levels, including reconfigurable application specific architectures, efficient customization of the memory hierarchy, energy-aware management of the wireless interface, and design automation for signal processing applications. In the field of DCs: energy-optimal workload assignment policies in heterogeneous DCs, resource management policies with energy consciousness, and efficient cooling mechanisms that will cooperate in the minimization of the electricity bill of the DCs that process the data provided by the WSNs.

GreenDisc: a HW/SW energy optimization framework in globally distributed computation

In recent future, wireless sensor networks ({WSNs}) will experience a broad high-scale deployment (millions of nodes in the national area) with multiple information sources per node, and with very specific requirements for signal processing. In parallel, the broad range deployment of {WSNs} facilitates the definition and execution of ambitious studies, with a large input data set and high computational complexity. These computation resources, very often heterogeneous and driven on-demand, can only be satisfied by high-performance Data Centers ({DCs}). The high economical and environmental impact of the energy consumption in {DCs} requires aggressive energy optimization policies. These policies have been already detected but not successfully proposed. In this context, this paper shows the following on-going research lines and obtained results. In the field of {WSNs}: energy optimization in the processing nodes from different abstraction levels, including reconfigurable application specific architectures, efficient customization of the memory hierarchy, energy-aware management of the wireless interface, and design automation for signal processing applications. In the field of {DCs}: energy-optimal workload assignment policies in heterogeneous {DCs}, resource management policies with energy consciousness, and efficient cooling mechanisms that will cooperate in the minimization of the electricity bill of the DCs that process the data provided by the WSNs.

Uma arquitetura de referência para o processamento distribuído de stream de dados em soluções analíticas de near real-time

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015.

Implementation of an enhanced planar processing protocol in clinical practice

Introdução: A cintigrafia óssea é um dos exames mais frequentes em Medicina Nuclear. Esta modalidade de imagem médica requere um balanço apropriado entre a qualidade de imagem e a dose de radiação, ou seja, as imagens obtidas devem conter o número mínimo de contagem necessárias, para que apresentem qualidade considerada suficiente para fins diagnósticos. Objetivo: Este estudo tem como principal objetivo, a aplicação do software Enhanced Planar Processing (EPP), nos exames de cintigrafia óssea em doentes com carcinoma da mama e próstata que apresentam metástases ósseas. Desta forma, pretende-se avaliar a performance do algoritmo EPP na prática clínica em termos de qualidade e confiança diagnóstica quando o tempo de aquisição é reduzido em 50%. Material e Métodos: Esta investigação teve lugar no departamento de Radiologia e Medicina Nuclear do Radboud University Nijmegen Medical Centre. Cinquenta e um doentes com suspeita de metástases ósseas foram administrados com 500MBq de metilenodifosfonato marcado com tecnécio-99m. Cada doente foi submetido a duas aquisições de imagem, sendo que na primeira foi seguido o protocolo standard do departamento (scan speed=8 cm/min) e na segunda, o tempo de aquisição foi reduzido para metade (scan speed=16 cm/min). As imagens adquiridas com o segundo protocolo foram processadas com o algoritmo EPP. Todas as imagens foram submetidas a uma avaliação objetiva e subjetiva. Relativamente à análise subjetiva, três médicos especialistas em Medicina Nuclear avaliaram as imagens em termos da detetabilidade das lesões, qualidade de imagem, aceitabilidade diagnóstica, localização das lesões e confiança diagnóstica. No que respeita à avaliação objetiva, foram selecionadas duas regiões de interesse, uma localizada no terço médio do fémur e outra localizada nos tecidos moles adjacentes, de modo a obter os valores de relação sinal-ruído, relação contraste-ruído e coeficiente de variação. Resultados: Os resultados obtidos evidenciam que as imagens processadas com o software EPP oferecem aos médicos suficiente informação diagnóstica na deteção de metástases, uma vez que não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (p>0.05). Para além disso, a concordância entre os observadores, comparando essas imagens e as imagens adquiridas com o protocolo standard foi de 95% (k=0.88). Por outro lado, no que respeita à qualidade de imagem, foram encontradas diferenças estatisticamente significativas quando se compararam as modalidades de imagem entre si (p≤0.05). Relativamente à aceitabilidade diagnóstica, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre as imagens adquiridas com o protocolo standard e as imagens processadas com o EPP software (p>0.05), verificando-se uma concordância entre os observadores de 70.6%. Todavia, foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre as imagens adquiridas com o protocolo standard e as imagens adquiridas com o segundo protocolo e não processadas com o software EPP (p≤0.05). Para além disso, não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas (p>0.05) em termos de relação sinal-ruído, relação contraste-ruído e coeficiente de variação entre as imagens adquiridas com o protocolo standard e as imagens processadas com o EPP. Conclusão: Com os resultados obtidos através deste estudo, é possível concluir que o algoritmo EPP, desenvolvido pela Siemens, oferece a possibilidade de reduzir o tempo de aquisição em 50%, mantendo ao mesmo tempo uma qualidade de imagem considerada suficiente para fins de diagnóstico. A utilização desta tecnologia, para além de aumentar a satisfação por parte dos doentes, é bastante vantajosa no que respeita ao workflow do departamento.

CATARINA 2012-Leg 1 - CTD-O2 Data report

The CATARINA Leg1 cruise was carried out from June 22 to July 24 2012 on board the B/O Sarmiento de Gamboa, under the scientific supervision of Aida Rios (CSIC-IIM). It included the occurrence of the OVIDE hydrological section that was performed in June 2002, 2004, 2006, 2008 and 2010, as part of the CLIVAR program (name A25) ), and under the supervision of Herlé Mercier (CNRSLPO). This section begins near Lisbon (Portugal), runs through the West European Basin and the Iceland Basin, crosses the Reykjanes Ridge (300 miles north of Charlie-Gibbs Fracture Zone, and ends at Cape Hoppe (southeast tip of Greenland). The objective of this repeated hydrological section is to monitor the variability of water mass properties and main current transports in the basin, complementing the international observation array relevant for climate studies. In addition, the Labrador Sea was partly sampled (stations 101-108) between Greenland and Newfoundland, but heavy weather conditions prevented the achievement of the section south of 53°40’N. The quality of CTD data is essential to reach the first objective of the CATARINA project, i.e. to quantify the Meridional Overturning Circulation and water mass ventilation changes and their effect on the changes in the anthropogenic carbon ocean uptake and storage capacity. The CATARINA project was mainly funded by the Spanish Ministry of Sciences and Innovation and co-funded by the Fondo Europeo de Desarrollo Regional. The hydrological OVIDE section includes 95 surface-bottom stations from coast to coast, collecting profiles of temperature, salinity, oxygen and currents, spaced by 2 to 25 Nm depending on the steepness of the topography. The position of the stations closely follows that of OVIDE 2002. In addition, 8 stations were carried out in the Labrador Sea. From the 24 bottles closed at various depth at each stations, samples of sea water are used for salinity and oxygen calibration, and for measurements of biogeochemical components that are not reported here. The data were acquired with a Seabird CTD (SBE911+) and an SBE43 for the dissolved oxygen, belonging to the Spanish UTM group. The software SBE data processing was used after decoding and cleaning the raw data. Then, the LPO matlab toolbox was used to calibrate and bin the data as it was done for the previous OVIDE cruises, using on the one hand pre and post-cruise calibration results for the pressure and temperature sensors (done at Ifremer) and on the other hand the water samples of the 24 bottles of the rosette at each station for the salinity and dissolved oxygen data. A final accuracy of 0.002°C, 0.002 psu and 0.04 ml/l (2.3 umol/kg) was obtained on final profiles of temperature, salinity and dissolved oxygen, compatible with international requirements issued from the WOCE program.

Falcon herramientas de software para el procesamiento aerofotogramétrico

En el área de Aerofotogrametría Digital, el software comercial prevalente para postproceso presenta limitaciones debido a dos factores: (i) las legislaciones de cada país o región requieren diferentes convenciones, y (ii) las necesidades de las empresas son tan cambiantes que no justifican la compra de software de alto rendimiento, que puede quedar sin utilizar debido a un viraje del mercado -- El presente proyecto se ha desarrollado para atender necesidades de procesamiento automático de planos (partición, detección y corrección de errores, etc.), así como módulos de importación – exportación paquete a paquete, trazado de rutas e interacción con GPS -- Este artículo informa de los dos últimos aspectos -- Debido a necesidades de los clientes, los archivos entregados deben llevar un formato comercial (DWG, DXF), pero el procesamiento de los archivos debe ser hecho en paquetes y formatos diversos (DGN) -- Por lo tanto, fue necesario diseñar e implementar un formato acompañante que permitió llevar la información que se pierde al usar filtros comerciales (DGN a DXF/DWG) -- Asimismo se crearon módulos de importación y exportación redundantes, que hicieron efectivos dichos atributos -- En el aspecto de generación de rutas de vuelo, se reportan en este artículo la aplicación de algoritmos tradicionales de barrido (peinado) de áreas 2D, a los cuales se agregaron restricciones geométricas (puntos fijos, offsets, orden de los barridos de acuerdo a coordenadas del sitio de partida, etc.) -- Debido a los altos costos de equipos equivalentes, se decidió desarrollar software para traducción de rutas entre formatos GPS y formatos geográficos locales al país -- Ello permite la eliminación de fuentes de error y además facilita la carga del plan de vuelo, a costos mucho menores a los del hardware / software comercial

Fast Transforms for Acoustic Imaging-Part I: Theory

The classical approach for acoustic imaging consists of beamforming, and produces the source distribution of interest convolved with the array point spread function. This convolution smears the image of interest, significantly reducing its effective resolution. Deconvolution methods have been proposed to enhance acoustic images and have produced significant improvements. Other proposals involve covariance fitting techniques, which avoid deconvolution altogether. However, in their traditional presentation, these enhanced reconstruction methods have very high computational costs, mostly because they have no means of efficiently transforming back and forth between a hypothetical image and the measured data. In this paper, we propose the Kronecker Array Transform ( KAT), a fast separable transform for array imaging applications. Under the assumption of a separable array, it enables the acceleration of imaging techniques by several orders of magnitude with respect to the fastest previously available methods, and enables the use of state-of-the-art regularized least-squares solvers. Using the KAT, one can reconstruct images with higher resolutions than was previously possible and use more accurate reconstruction techniques, opening new and exciting possibilities for acoustic imaging.

Fast Transforms for Acoustic Imaging-Part II: Applications

In Part I [""Fast Transforms for Acoustic Imaging-Part I: Theory,"" IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING], we introduced the Kronecker array transform (KAT), a fast transform for imaging with separable arrays. Given a source distribution, the KAT produces the spectral matrix which would be measured by a separable sensor array. In Part II, we establish connections between the KAT, beamforming and 2-D convolutions, and show how these results can be used to accelerate classical and state of the art array imaging algorithms. We also propose using the KAT to accelerate general purpose regularized least-squares solvers. Using this approach, we avoid ill-conditioned deconvolution steps and obtain more accurate reconstructions than previously possible, while maintaining low computational costs. We also show how the KAT performs when imaging near-field source distributions, and illustrate the trade-off between accuracy and computational complexity. Finally, we show that separable designs can deliver accuracy competitive with multi-arm logarithmic spiral geometries, while having the computational advantages of the KAT.

WeSenseNET - Plataforma de Visualização, Gestão Remota e Agregação Múltipla de Dados

Nos últimos anos, o avanço da tecnologia e a miniaturização de diversos componentes de electrónica associados a novos conceitos têm permitido nascer novas ideias e projectos, que até há alguns anos não passariam de ficção científica. Talvez o exemplo mais acabado seja actualmente o smartphone, um pequeno bloco de hardware e software, com capacidade de processamento que ultrapassa várias vezes o dos computadores com uma dúzia de anos. Estas capacidades têm sido utilizadas em comunicações, blocos de notas, agendas e até entretenimento. No entanto, podem ser reutilizadas para ajudar a resolver algumas limitações/constrangimentos da actualidade. Dentro destes destacam-se a gestão de recursos escassos. Com efeito, o consumo de energia eléctrica tem aumentado como consequência directa do desenvolvimento global e aumento do número de aparelhos eléctricos. Uma percentagem significativa de energia eléctrica tem sido produzida através de recursos não-renováveis de energia. No entanto, a dependência energética, associada à subida de preços e a redução das emissões de gases do efeito estufa, estimula o desenvolvimento de novas soluções que permitam lidar com esta situação. O desempenho energético por sua vez depende não só das características da estrutura, mas também do comportamento do utilizador. O desempenho energético dos edifícios é muito importante, uma vez que os respectivos consumos são responsáveis por mais de metade do total da energia produzida. Desta forma, a fim de alcançar um melhor desempenho é importante não só considerar o desempenho de estrutura, mas também monitorizar o comportamento do utilizador. Esta última questão coloca várias limitações, uma vez que depende muito do tipo de utilizador. Um dos conceitos actuais emergentes são as chamadas redes de sensores sem fio. Com esta tecnologia, pequenos módulos podem ser desenvolvidos com muitas possibilidades de conectividade, com elevado poder de processamento e com grande autonomia, sem serem excessivamente caros. Isto proporciona os meios para implementar vários dispositivos em toda a instalação, para recolher uma variedade de dados, sendo posteriormente armazenados num servidor. Os blocos fundamentais da infra-estrutura de sensores do projecto foram concebidos na Evoleo Technologies em simultâneo com o decorrer do estágio. Estes blocos recolhem dados específicos na instalação, e periodicamente enviam para o servidor central os valores recolhidos, onde são armazenados e colocados à disposição do utilizador. Os dados recolhidos podem então ser apresentados ao utilizador, proporcionando um registo de consumo de energia associado a um dado período de tempo. Uma vez que todos os dados são armazenados no servidor, podem ser efectuados estudos para determinar o uso típico, possíveis problemas em aparelhos, a qualidade da energia eléctrica, etc., permitindo determinar onde a energia está a ser eventualmente desperdiçada e fornecendo dados ao utilizador para que este possa proceder a alterações, tendo por base dados recolhidos num dado período. O objectivo principal deste trabalho passa por estabelecer a ligação entre o nível máquina e o nível de utilizador, isto é, uma plataforma de interacção entre dispositivos e administrador da instalação. Fornecer os dados de uma forma fácil e sem necessidade de instalação de software específico em cada dispositivo que se pretenda utilizar para monitorizar foi uma das principais preocupações das fases de concepção do projecto.

Automatização de testes à framework myMIS

Atualmente, verifica-se um aumento na necessidade de software feito à medida do cliente, que se consiga adaptar de forma rápida as constantes mudanças da sua área de negócio. Cada cliente tem os seus problemas concretos que precisa de resolver, não lhe sendo muitas vezes possível dispensar uma elevada quantidade de recursos para atingir os fins pretendidos. De forma a dar resposta a estes problemas surgiram várias arquiteturas e metodologias de desenvolvimento de software, que permitem o desenvolvimento ágil de aplicações altamente configuráveis, que podem ser personalizadas por qualquer utilizador das mesmas. Este dinamismo, trazido para as aplicações sobre a forma de modelos que são personalizados pelos utilizadores e interpretados por uma plataforma genérica, cria maiores desafios no momento de realizar testes, visto existir um número de variáveis consideravelmente maior que numa aplicação com uma arquitetura tradicional. É necessário, em todos os momentos, garantir a integridade de todos os modelos, bem como da plataforma responsável pela sua interpretação, sem ser necessário o desenvolvimento constante de aplicações para suportar os testes sobre os diferentes modelos. Esta tese debruça-se sobre uma aplicação, a plataforma myMIS, que permite a interpretação de modelos orientados à gestão, escritos numa linguagem específica de domínio, sendo realizada a avaliação do estado atual e definida uma proposta de práticas de testes a aplicar no desenvolvimento da mesma. A proposta resultante desta tese permitiu verificar que, apesar das dificuldades inerentes à arquitetura da aplicação, o desenvolvimento de testes de uma forma genérica é possível, podendo as mesmas lógicas ser utilizadas para o teste de diversos modelos distintos.

Automatização de sistema de medição múltiplo de ensaio de manómetros analógicos

A dissertação em apreço resultou da necessidade em otimizar os recursos técnicos, mas sobretudo humanos, afetos às verificações de instrumentos de medição, no âmbito do Controlo Metrológico Legal. Estas verificações, realizadas nos termos do cumprimento das competências outrora atribuídas à Direção de Serviços da Qualidade da então Direção Regional da Economia do Norte, eram operacionalizadas pela Divisão da Qualidade e Licenciamento, na altura dirigida pelo subscritor da presente tese, nomeadamente no que respeita aos ensaios efetuados, em laboratório, a manómetros analógicos. O objetivo principal do trabalho foi alcançado mediante o desenvolvimento de um automatismo, materializado pela construção de um protótipo, cuja aplicação ao comparador de pressão múltiplo, dantes em utilização, permitiria realizar a leitura da indicação de cada manómetro analógico através de técnicas de processamento de imagem, função esta tradicionalmente efetuada manualmente por um operador especializado. As metodologias de comando, controlo e medição desse automatismo foram realizadas através de um algoritmo implementado no software LabVIEW® da National Intruments, particularmente no que respeita ao referido processamento das imagens adquiridas por uma câmara de vídeo USB. A interface com o hardware foi concretizada recorrendo a um módulo de Aquisição de Dados Multifuncional (DAQ) USB-6212, do mesmo fabricante. Para o posicionamento horizontal e vertical da câmara de vídeo USB, recorreu-se a guias lineares acionadas por motores de passo, sendo que estes dispositivos foram igualmente empregues no acionamento do comparador de pressão. Por último, procedeu-se à aquisição digital da leitura do padrão, recorrendo à respetiva virtualização, bem como a uma aplicação desenvolvida neste projeto, designada appMAN, destinada à gestão global do referido automatismo, nomeadamente no que se refere ao cálculo do resultado da medição, erro e incerteza associada, e emissão dos respetivos documentos comprovativos.