A continuous-time quantum walk kernel for unattributed graphs

Kernel methods provide a way to apply a wide range of learning techniques to complex and structured data by shifting the representational problem from one of finding an embedding of the data to that of defining a positive semidefinite kernel. In this paper, we propose a novel kernel on unattributed graphs where the structure is characterized through the evolution of a continuous-time quantum walk. More precisely, given a pair of graphs, we create a derived structure whose degree of symmetry is maximum when the original graphs are isomorphic. With this new graph to hand, we compute the density operators of the quantum systems representing the evolutions of two suitably defined quantum walks. Finally, we define the kernel between the two original graphs as the quantum Jensen-Shannon divergence between these two density operators. The experimental evaluation shows the effectiveness of the proposed approach. © 2013 Springer-Verlag.

Manifold learning and the quantum Jensen-Shannon divergence kernel

The quantum Jensen-Shannon divergence kernel [1] was recently introduced in the context of unattributed graphs where it was shown to outperform several commonly used alternatives. In this paper, we study the separability properties of this kernel and we propose a way to compute a low-dimensional kernel embedding where the separation of the different classes is enhanced. The idea stems from the observation that the multidimensional scaling embeddings on this kernel show a strong horseshoe shape distribution, a pattern which is known to arise when long range distances are not estimated accurately. Here we propose to use Isomap to embed the graphs using only local distance information onto a new vectorial space with a higher class separability. The experimental evaluation shows the effectiveness of the proposed approach. © 2013 Springer-Verlag.

On the Range and the Kernel of Derivations

2000 Mathematics Subject Classification: Primary 47B47, 47B10; Secondary 47A30.

Large and Moderate Deviations Principles for Recursive Kernel Estimator of a Multivariate Density and its Partial Derivatives

2000 Mathematics Subject Classification: 62G07, 60F10.

The kernel is in the least core for permutation games

Permutation games are totally balanced transferable utility cooperative games arising from certain sequencing and re-assignment optimization problems. It is known that for permutation games the bargaining set and the core coincide, consequently, the kernel is a subset of the core. We prove that for permutation games the kernel is contained in the least core, even if the latter is a lower dimensional subset of the core. By means of a 5-player permutation game we demonstrate that, in sense of the lexicographic center procedure leading to the nucleolus, this inclusion result can not be strengthened. Our 5-player permutation game is also an example (of minimum size) for a game with a non-convex kernel.

Optimal kernel development for real-time communications

The purpose of this research is to develop an optimal kernel which would be used in a real-time engineering and communications system. Since the application is a real-time system, relevant real-time issues are studied in conjunction with kernel related issues. The emphasis of the research is the development of a kernel which would not only adhere to the criteria of a real-time environment, namely determinism and performance, but also provide the flexibility and portability associated with non-real-time environments. The essence of the research is to study how the features found in non-real-time systems could be applied to the real-time system in order to generate an optimal kernel which would provide flexibility and architecture independence while maintaining the performance needed by most of the engineering applications. Traditionally, development of real-time kernels has been done using assembly language. By utilizing the powerful constructs of the C language, a real-time kernel was developed which addressed the goals of flexibility and portability while still meeting the real-time criteria. The implementation of the kernel is carried out using the powerful 68010/20/30/40 microprocessor based systems.

Streaming di immagini via ethernet con Zynq con sistemi operativi Standalone e Linux

Il seguente lavoro di tesi si inserisce all'interno di un progetto accademico volto alla realizzazione di un sistema capace elaborare immagini utilizzando una rete FPGA, acquisite da un sensore. Ogni scrittura di un nuovo frame in memoria RAM genera un interrupt. L'obiettivo della tesi è creare un sistema client/server che permetta il trasferimento del flusso di frame dalla ZedBoard a un PC e la visualizzazione a video. Il progetto eseguito sulla ZedBoard è proposto in due versioni: la prima in assenza di sistema operativo (Standalone) e una seconda implementata su Linux. Il progetto eseguito sul PC è compatibile con Linux e Windows. La visualizzazione delle immagini è implementata utilizzando la libreria OpenCV.

Co-simulación HW/SW en Raspberry Pi

En el mundo de la simulación existen varios tipos de sistemas reales, entre los que se encuentran los sistemas de eventos discretos. Para poder simular estos sistemas se pueden utilizar, entre otras, herramientas basadas en el formalismo DEVS (Discrete EVents system Specification), como la utilizada en este proyecto: xDEVS. La simulación posee una importancia muy elevada en campos como la educación y la ciencia, y en ocasiones es necesario incluir datos del medio físico o sacar información al exterior del simulador. Por ello es necesario contar con herramientas que puedan realizar simulaciones utilizando sensores, actuadores, circuitos externos, etc., o lo que es lo mismo, que puedan realizar co-simulaciones entre software y hardware. De esta forma se puede facilitar el desarrollo de sistemas por medio de modelado y simulación, pudiendo extraer el hardware gradualmente y analizar los resultados en cada etapa. Este proyecto es de carácter incremental, y trata de extender la funcionalidad de la plataforma xDEVS para poder realizar co-simulaciones entre hardware y software sobre una Raspberry Pi. Para ello se van a utilizar circuitos lógicos como hardware externo y se enlazarán al simulador a través de ficheros de dispositivo, gestionados por módulos del kernel de Linux. Como caso de estudio se desarrolla la co-simulación entre hardware y software completa de un ascensor de siete plantas para mostrar el uso y funcionamiento en xDEVS, extrayendo los circuitos integrados de uno en uno.

Soporte de sistema operativo para ahorro de energía en plataformas móviles con procesadores multicore asimétricos

Los procesadores multicore asimétricos con repertorio común de instrucciones (AMPsAsymmetric Multicore Processors) han sido propuestos recientemente como alternativa de bajo consumo a los procesadores multicore simétricos convencionales. Los AMPs combinan, en un mismo chip, cores rápidos de alto rendimiento, con cores más lentos y sencillos de consumo reducido. Uno de los ejemplos más destacados de procesador multicore asimétrico es el procesador big.LITTLE de ARM, que incorporan algunos modelos de teléfonos móviles y tablets disponibles en la actualidad. Trabajos previos han demostrado que para explotar los beneficios potenciales de los procesadores multicore asimétricos, el sistema operativo debe tener en cuenta el beneficio relativo (speedup) que cada aplicación experimenta al ejecutar en un core rápido frente a un core lento. Actualmente, los planificadores por defecto de los sistemas operativos de propósito general no tienen en cuenta la diversidad de speedups entre aplicaciones que puede estar presente en una carga de trabajo multiprogramada. En consecuencia, la asignación de aplicaciones a cores que hacen estos planificadores no extrae el máximo rendimiento por vatio de la plataforma. Recientemente se han realizado extensiones en el kernel Linux para ofrecer un mejor soporte de planificación en multicore asimétricos. Sin embargo, estas extensiones del planificador, utilizadas fundamentalmente en dispositivos móviles con el sistema operativo Android, tampoco tienen en cuenta la diversidad de speedups en las aplicaciones de la carga de trabajo. Por lo tanto estas extensiones no constituyen una aproximación robusta desde el punto de vista de la eficiencia energética. En este proyecto se lleva a cabo la evaluación exhaustiva de distintos algoritmos de planificación para multicore asimétricos sobre una plataforma provista de un procesador ARM big.LITTLE. El principal objetivo del estudio es cuantificar el grado de eficiencia energética y el rendimiento global proporcionado por implementaciones de estos algoritmos en el kernel Linux sobre hardware multicore asimétrico real.

Sviluppo ed applicazione di tecniche di Multiple Kernel Learning per dati di neuroimaging

Questo lavoro di tesi riguarda lo studio e l’implementazione di un algoritmo di multiple kernel learning (MKL) per la classificazione e la regressione di dati di neuroimaging ed, in particolare, di grafi di connettività funzionale. Gli algoritmi di MKL impiegano una somma pesata di vari kernel (ovvero misure di similarità) e permettono di selezionare le features utili alla discriminazione delle istanze durante l’addestramento del classificatore/regressore stesso. L’aspetto innovativo introdotto in questa tesi è stato lo studio di un nuovo kernel tra grafi di connettività funzionale, con la particolare caratteristica di conservare l’informazione relativa all’importanza di ogni singola region of interest (ROI) ed impiegando la norma lp come metodo per l’aggiornamento dei pesi, al fine di ottenere soluzioni sparsificate. L’algoritmo è stato validato utilizzando mappe di connettività sintetiche ed è stato applicato ad un dataset formato da 32 pazienti affetti da deterioramento cognitivo lieve e malattia dei piccoli vasi, di cui 16 sottoposti a riabilitazione cognitiva tra un’esame di risonanza ma- gnetica funzionale di baseline e uno di follow-up. Le mappe di con- nettività sono state ottenute con il toolbox CONN. Il classificatore è riuscito a discriminare i due gruppi di pazienti in una configurazione leave-one-out annidata con un’accuratezza dell’87.5%. Questo lavoro di tesi è stato svolto durante un periodo di ricerca presso la School of Computer Science and Electronic Engineering dell’University of Essex (Colchester, UK).

Bahadur representation of linear kernel quantile estimator of VaR under mixing assumptions

Bahadur representation and its applications have attracted a large number of publications and presentations on a wide variety of problems. Mixing dependency is weak enough to describe the dependent structure of random variables, including observations in time series and longitudinal studies. This note proves the Bahadur representation of sample quantiles for strongly mixing random variables (including ½-mixing and Á-mixing) under very weak mixing coe±cients. As application, the asymptotic normality is derived. These results greatly improves those recently reported in literature.

Diseño e implementación del kernel de xDEVS, versión distribuida

Para entender nuestro proyecto, debemos comprender DEVS. Dentro de los formalismos más populares de representación de sistemas de eventos discretos se encuentra DES. En la década de los 70, el matemático Bernard Zeigler propuso un formalismo general para la representación de dichos sistemas. Este formalismo denominado DEVS (Discrete EVent System Specification) es el formalismo más general para el tratamiento de DES. DEVS permite representar todos aquellos sistemas cuyo comportamiento pueda describirse mediante una secuencia de eventos discretos. Estos eventos se caracterizan por un tiempo base en el que solo un número de eventos finitos puede ocurrir. DEVS Modelado y Simulación tiene múltiples implementaciones en varios lenguajes de programación como por ejemplo en Java, C# o C++. Pero surge la necesidad de implementar una plataforma distribuida estable para proporcionar la mecánica de interoperabilidad e integrar modelos DEVS diversificados. En este proyecto, se nos dará como código base el core de xDEVS en java, aplicado de forma secuencial y paralelizada. Nuestro trabajo será implementar el core de manera distribuida de tal forma que se pueda dividir un sistema DEVS en diversas máquinas. Para esto hemos utilizado sockets de java para hacer la transmisión de datos lo más eficiente posible. En un principio deberemos especificar el número de máquinas que se conectarán al servidor. Una vez estas se hayan conectado se les enviará el trabajo específico que deberán simular. Cabe destacar que hay dos formas de dividir un sistema DEVS las cuales están implementadas en nuestro proyecto. La primera es dividirlo en módulos atómicos los cuales son subsistemas indivisibles en un sistema DEVS. Y la segunda es dividir las funciones de todos los subsistemas en grupos y repartirlos entre las máquinas. En resumen el funcionamiento de nuestro sistema distribuido será comenzar ejecutando el trabajo asignado al primer cliente, una vez finalizado actualizará la información del servidor y este mandara la orden al siguiente y así sucesivamente.