Distributed processing of large remote sensing images using MapReduce - A case of Edge Detection

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Algorithm for the Parkinson’s disease behavioural models characterization using a biosensor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

Optical clearing mechanisms characterization in muscle

Optical immersion clearing is a technique that has been widely studied for more than two decades and that is used to originate a temporary transparency effect in biological tissues. If applied in cooperation with clinical methods it provides optimization of diagnosis and treatment procedures. This technique turns biological tissues more transparent through two main mechanisms — tissue dehydration and refractive index (RI) matching between tissue components. Such matching is obtained by partial replacement of interstitial water by a biocompatible agent that presents higher RI and it can be completely reversible by natural rehydration in vivo or by assisted rehydration in ex vivo tissues. Experimental data to characterize and discriminate between the two mechanisms and to find new ones are necessary. Using a simple method, based on collimated transmittance and thickness measurements made from muscle samples under treatment, we have estimated the diffusion properties of glucose, ethylene glycol (EG) and water that were used to perform such characterization and discrimination. Comparing these properties with data from literature that characterize their diffusion in water we have observed that muscle cell membrane permeability limits agent and water diffusion in the muscle. The same experimental data has allowed to calculate the optical clearing (OC) efficiency and make an interpretation of the internal changes that occurred in muscle during the treatments. The same methodology can now be used to perform similar studies with other agents and in other tissues in order to solve engineering problems at design of inexpensive and robust technologies for a considerable improvement of optical tomographic techniques with better contrast and in-depth imaging.

Spatiotemporal mechanisms for actomyosin ring assembly and contraction in budding yeast cell division

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Molecular Medicine

Molecular mechanisms of sexual development in basidiomycetes: exploring connections with lifestyles

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Biologia

Induction of male sterility through manipulation of genetic mechanisms present in vector species of Triatominae. II. Partial restoration of male fertility

The development of integrated measures which involve sterile mate release to supplement the conventional insecticidal techniques used in controlagainst insects of medical importance, raised the question, whether the vectors of Chagas'disease possess the natural mechanisms by manipulation of which they may be controlled. Results of earlier expenments, that had been published previously, were restricted to fragmentary information that raised various questions, the answer to which became available in the study herein described. Interspecific hybrids were produced from reciprocal crosses between T. pseudomaculata and T. sórdida and from unilateral crosses between female T. pseudomaculata and male. T. infestans. These females mated with males, laid less than the normal complement of eggs, but offspring was relatively abundant. When T. pseudomaculata females were paired with T. brasiliensis males, hybridization was more difficult because few of the females mated and those that did had a strongly reduced fertility. Adults emerged from ali crosses but exhibited sex disproportion, females predominating in all populations but one. The two Rhodnius species tested were also found to cross, but only when female R. prolixus were paired with male R. neglectus. These females laid a relatively high complement o f eggs, had a strongly reduced fertility, but 50% of the fertile eggs developed into vigorous adults, males predominating females. Neither type of hybrid male elicited fertilized eggs from either parental type of female, through their vesicula seminal is were found to be packed with spermatozoa, some normal looking and moving, others underdeveloped and motionless. Although, no artificial insemination was performed, the sperm in itself did not appear to be the prime inducer of sterility. Females paired with these hybrids did mate, sperm was transfered, as evidenced by the discharged spermatophores smeared with sperm, but did notcontain spermatozoa in their spermatecae. The failure of the sperm to migrate to the spermatecae indicate prezygotic pos-copulation incompatibility, thus the hybrid male can't be used to suppress populations. The female hybrids mated with parent males of either species had reduced fertility and ther sons were sterile as were those of their fertile daughters. However, continous backcrossing of the hybrid females and their female progeny to parental males partially restored fertility of the males and increased fertility of females, as scored by egg hatchability. Fertility of hybrid females, measured by the yield of adults capable to reproduce, indicated that the reproductive perfomance decreased when hybrid females and their daughters were backcrossed additional generations to parental males. It is tentatively suggested that hybrid females could be used for suppression if they compete efficiently with wild females.

Identification of mechanisms controlling the transcriptional activity of nuclear factor kappa B (NF-κB) p65/RelA

Dissertação para a obtenção do grau de doutor em Biologia pelo Instituto de Tecnologia Química e Biológica. Universidade Nova de Lisboa.

Deeper insights into SRB-driven biocorrosion mechanisms

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química Sustentável

Insights into the molecular mechanisms of protein stabilization by osmolytes of hyperthermophiles

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Investigation of the regulation mechanisms for bioplastics production from industrial residues

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Disclosing Carbon Monoxide Protection in Cerebral Ischemia: Insights into the cellular mechanisms

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biochemistry, Neurosciences

Identification of atmospheric pollutants control mechanisms during co-combustion of coal and non-toxic wastes

Doctoral dissertation for Ph.D. degree in Sustainable Chemistry

A system’s approach to cache hierarchy-aware decomposition of data-parallel computations

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática