Verificación de Sistemas Basada en Teoría de Tipos. System verification in type theory

Este proyecto se enmarca en la utlización de métodos formales (más precisamente, en la utilización de teoría de tipos) para garantizar la ausencia de errores en programas. Por un lado se plantea el diseño de nuevos algoritmos de chequeo de tipos. Para ello, se proponen nuevos algoritmos basados en la idea de normalización por evaluación que sean extensibles a otros sistemas de tipos. En el futuro próximo extenderemos resultados que hemos conseguido recientemente [16,17] para obtener: una simplificación de los trabajos realizados para sistemas sin regla eta (acá se estudiarán dos sistemas: a la Martin Löf y a la PTS), la formulación de estos chequeadores para sistemas con variables, generalizar la noción de categoría con familia utilizada para dar semántica a teoría de tipos, obtener una formulación categórica de la noción de normalización por evaluación y finalmente, aplicar estos algoritmos a sistemas con reescrituras. Para los primeros resultados esperados mencionados, nos proponemos como método adaptar las pruebas de [16,17] a los nuevos sistemas. La importancia radica en que permitirán tornar más automatizables (y por ello, más fácilmente utilizables) los asistentes de demostración basados en teoría de tipos. Por otro lado, se utilizará la teoría de tipos para certificar compiladores, intentando llevar adelante la propuesta nunca explorada de [22] de utilizar un enfoque abstracto basado en categorías funtoriales. El método consistirá en certificar el lenguaje "Peal" [29] y luego agregar sucesivamente funcionalidad hasta obtener Forsythe [23]. En este período esperamos poder agregar varias extensiones. La importancia de este proyecto radica en que sólo un compilador certificado garantiza que un programa fuente correcto se compile a un programa objeto correcto. Es por ello, crucial para todo proceso de verificación que se base en verificar código fuente. Finalmente, se abordará la formalización de sistemas con session types. Los mismos han demostrado tener fallas en sus formulaciones [30], por lo que parece conveniente su formalización. Durante la marcha de este proyecto, esperamos tener alguna formalización que dé lugar a un algoritmo de chequeo de tipos y a demostrar las propiedades usuales de los sistemas. La contribución es arrojar un poco de luz sobre estas formulaciones cuyos errores revelan que el tema no ha adquirido aún suficiente madurez o comprensión por parte de la comunidad. This project is about using type theory to garantee program correctness. It follows three different directions: 1) Finding new type-checking algorithms based on normalization by evaluation. First, we would show that recent results like [16,17] extend to other type systems like: Martin-Löf´s type theory without eta rule, PTSs, type systems with variables (in addition to systems in [16,17] which are a la de Bruijn), systems with rewrite rules. This will be done by adjusting the proofs in [16,17] so that they apply to such systems as well. We will also try to obtain a more general definition of categories with families and normalization by evaluation, formulated in categorical terms. We expect this may turn proof-assistants more automatic and useful. 2) Exploring the proposal in [22] to compiler construction for Algol-like languages using functorial categories. According to [22] such approach is suitable for verifying compiler correctness, claim which was never explored. First, the language Peal [29] will be certified in type theory and we will gradually add funtionality to it until a correct compiler for the language Forsythe [23] is obtained. 3) Formilizing systems for session types. Several proposals have shown to be faulty [30]. This means that a formalization of it may contribute to the general understanding of session types.

Simulación Monte Carlo de las dosis en tumores de pulmón en tratamientos de radioterapia estereotáxica extracraneal

Estudio elaborado a partir de una estancia en el Karolinska University Hospital, Suecia, entre marzo y junio del 2006. En la radioterapia estereotáxica extracraneal (SBRT) de tumores de pulmón existen principalmente dos problemas en el cálculo de la dosis con los sistemas de planificación disponibles: la precisión limitada de los algoritmos de cálculo en presencia de tejidos con densidades muy diferentes y los movimientos debidos a la respiración del paciente durante el tratamiento. El objetivo de este trabajo ha sido llevar a cabo la simulación con el código Monte Carlo PENELOPE de la distribución de dosis en tumores de pulmón en casos representativos de tratamientos con SBRT teniendo en cuenta los movimientos respiratorios y su comparación con los resultados de varios planificadores. Se han estudiado casos representativos de tratamientos de SBRT en el Karolinska University Hospital. Los haces de radiación se han simulado mediante el código PENELOPE y se han usado para la obtención de los resultados MC de perfiles de dosis. Los resultados obtenidos para el caso estático (sin movimiento respiratorio ) ponen de manifiesto que, en comparación con la MC, la dosis (Gy/MU) calculada por los planificadores en el tumor tiene una precisión del 2-3%. En la zona de interfase entre tumor y tejido pulmonar los planificadores basados en el algoritmo PB sobrestiman la dosis en un 10%, mientras que el algoritmo CC la subestima en un 3-4%. Los resultados de la simulación mediante MC de los movimientos respiratorios indican que los resultados de los planificadores son suficientemente precisos en el tumor, aunque en la interfase hay una mayor subestimación de la dosis en comparación con el caso estático. Estos resultados son compatibles con la experiencia clínica adquirida durante 15 años en el Karolinska University Hospital. Los resultados se han publicado en la revista Acta Oncologica.

Calibración TLR y LRM en MATLAB para medidas con guías de onda

En este proyecto, lo primero que hemos hecho ha sido desarrollar un algoritmo en Matlab que implementara el método de calibración TRL, el funcionamiento del cual hemos comprobado en primera instancia mediante simulaciones y, posteriormente, mediante un ejemplo real. Posteriormente, hemos desarrollado otro algoritmo en Matlab para implementar el método de calibración LRM. Este algoritmo sólo lo hemos podido comprobar a nivel de simulación. A continuación, mediante los dos algoritmos, hemos realizado una comparación entre ambos sistemas de calibración a través de simulaciones. Finalmente, analizando los resultados de varias simulaciones calibradas con nuestro programa del método TRL, hemos buscado cuáles pueden ser los motivos para la aparición de picos indeseados y hemos encontrado uno de ellos.

Avaluació dels algorismes d'encaminament per a una NoC amb topologia Mesh 2D

Aquest projecte presenta una avaluació de les diferents alternatives d'encaminament per a una NoC amb una topologia mesh 2D. Per tal d'exposar aquestes alternatives s'ha estudiat la composició d'un router implementat amb l'algorisme determinista XY i s'ha adaptat per tal que aquest suportés els algorismes parcialment adaptatius West First, North Last i Negative First. Un cop tenim els routers implementats es disposa un estudi dels diferents algorismes i com cadascun d'aquests actuen en front uns mateixos estímuls per tal de crear una comparativa entre ells que ens faciliti una elecció a priori.

Enrutament i control de flux en xarxes híbrides satèl·lit-terrestre

Les xarxes híbrides satèl·lit-terrestre ofereixen connectivitat a zones remotes i aïllades i permeten resoldre nombrosos problemes de comunicacions. No obstant, presenten diversos reptes, ja que realitzen la comunicació per un canal mòbil terrestre i un canal satèl·lit contigu. Un d'aquests reptes és trobar mecanismes per realitzar eficientment l'enrutament i el control de flux, de manera conjunta. L'objectiu d'aquest projecte és simular i estudiar algorismes existents que resolguin aquests problemes, així com proposar-ne de nous, mitjançant diverses tècniques d'optimització convexa. A partir de les simulacions realitzades en aquest estudi, s'han analitzat àmpliament els diversos problemes d'enrutament i control de flux, i s'han avaluat els resultats obtinguts i les prestacions dels algorismes emprats. En concret, s'han implementat de manera satisfactòria algorismes basats en el mètode de descomposició dual, el mètode de subgradient, el mètode de Newton i el mètode de la barrera logarítmica, entre d'altres, per tal de resoldre els problemes d'enrutament i control de flux plantejats.

Efficient knowledge retrieval to calibrate input variables in forest fire prediction

Forest fires are a serious threat to humans and nature from an ecological, social and economic point of view. Predicting their behaviour by simulation still delivers unreliable results and remains a challenging task. Latest approaches try to calibrate input variables, often tainted with imprecision, using optimisation techniques like Genetic Algorithms. To converge faster towards fitter solutions, the GA is guided with knowledge obtained from historical or synthetical fires. We developed a robust and efficient knowledge storage and retrieval method. Nearest neighbour search is applied to find the fire configuration from knowledge base most similar to the current configuration. Therefore, a distance measure was elaborated and implemented in several ways. Experiments show the performance of the different implementations regarding occupied storage and retrieval time with overly satisfactory results.

Sistema esteganogràfic per imatges JPEG2000

En este proyecto se implementan tres algoritmos esteganográficos diferentes usando JPEG2000 como portador del mensaje, se calcula el rendimiento de cada uno de ellos y se comparan usando una gráfica. El objetivo es visualizar para unos casos específicos que el algoritmo basado en el producto de dos códigos lineales perfectos tiene mejor rendimiento que el obtenido con algoritmos como el F5 y el LSB.

Introduced freshwater blenny influences the diet and body condition of the invasive dice snake in Lake Geneva

Non-indigenous species can have strong impacts on biodiversity by affecting trophic relationships in their new environments. The piscivorous dice snake (Natrix tessellata) has been introduced to Geneva Lake, western Switzerland, where the endangered viperine snake (Natrix maura) is native. Local, dramatic declines in the viperine snake population might be associated with the appearance of the dice snake through dietary overlap between these 2 species, which mainly feed on bullhead (Cottus gobio). In response to this decline, a control program for dice snake was implemented in 2007 to reduce numbers of this introduced snake. In 2010, a new species of fish, the freshwater blenny (Salaria fluviatilis), which shares the same habitat as the bullhead, was introduced into Lake Geneva and has since reached high densities. We determined the impact of freshwater blenny on diet composition and body condition of dice snakes. In addition, we tested for effects of the control program on the body condition of dice snakes and viperine snakes. We collected 294 dice snakes between 2007 and 2013. Based on morphology and a genetic marker (cytochrome b gene), we determined the ®sh species contained in these snakes' stomachs. We found a drastic switch in dice snake diet following the arrival of freshwater blenny, as consumption of bullhead declined by 68% and was replaced by the blenny. In addition, the body condition of dice snakes increased significantly after the arrival of freshwater blenny. The body condition of both snake species was positively correlated with the number of dice snakes removed from the study area. This finding has important implications concerning the conservation of the endangered viperine snake, and suggests that the control program of dice snakes should be continued.

Análisis de rendimiento de aplicaciones paralelas de memoria compartida: problema N-body

Este trabajo analiza el rendimiento de cuatro nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida para resolver el problema N-body. Se paraleliza el algoritmo serie, y se codifica usando el lenguaje C extendido con OpenMP. El resultado son dos variantes que obedecen a dos criterios de optimización diferentes: minimizar los requisitos de memoria y minimizar el volumen de cómputo. Posteriormente, se realiza un proceso de análisis de las prestaciones del programa sobre los nodos de cómputo. Se modela el rendimiento de las variantes secuenciales y paralelas de la aplicación, y de los nodos de cómputo; se instrumentan y ejecutan los programas para obtener resultados en forma de varias métricas; finalmente se muestran e interpretan los resultados, proporcionando claves que explican ineficiencias y cuellos de botella en el rendimiento y posibles líneas de mejora. La experiencia de este estudio concreto ha permitido esbozar una incipiente metodología de análisis de rendimiento, identificación de problemas y sintonización de algoritmos a nodos de cómputo multiprocesador de memoria compartida.

Alineamiento múltiple de secuencias con T-Coffee: una aproximación paralela

Las aplicaciones de alineamiento múltiple de secuencias son prototipos de aplicaciones que requieren elevada potencia de cómputo y memoria. Se destacan por la relevancia científica que tienen los resultados que brindan a investigaciones científicas en el campo de la biomedicina, genética y farmacología. Las aplicaciones de alineamiento múltiple tienen la limitante de que no son capaces de procesar miles de secuencias, por lo que se hace necesario crear un modelo para resolver la problemática. Analizando el volumen de datos que se manipulan en el área de las ciencias biológica y la complejidad de los algoritmos de alineamiento de secuencias, la única vía de solución del problema es a través de la utilización de entornos de cómputo paralelos y la computación de altas prestaciones. La investigación realizada por nosotros tiene como objetivo la creación de un modelo paralelo que le permita a los algoritmos de alineamiento múltiple aumentar el número de secuencias a procesar, tratando de mantener la calidad en los resultados para garantizar la precisión científica. El modelo que proponemos emplea como base la clusterización de las secuencias de entrada utilizando criterios biológicos que permiten mantener la calidad de los resultados. Además, el modelo se enfoca en la disminución del tiempo de cómputo y consumo de memoria. Para presentar y validar el modelo utilizamos T-Coffee, como plataforma de desarrollo e investigación. El modelo propuesto pudiera ser aplicado a cualquier otro algoritmo de alineamiento múltiple de secuencias.

Planificación de la producción en sistemas poco complejos. (Algoritmo de planificación de BOLD APS)

BOLD APS es un software diseñado para solventar el problema de la planificación de la producción. Como tal, cuenta con un algoritmo, en continuo desarrollo, cuya función es tomar las decisiones oportunas para obtener una buena programación de tareas. Este proyecto consta de dos fases: la principal comprende el diseño e implementación de una nueva sección dentro del algoritmo de planificación de la producción que utiliza la empresa Global Planning Solution, con el objetivo de ofrecer mejoras en la calidad de las soluciones actuales; la fase secundaria consiste en una labor de depuración, limpieza y ordenación del código, para facilitar su comprensión y posterior modificación.

Utilidad del Dímero-D en los algoritmos diagnósticos de trombosis venosa profunda: análisis según edad y tiempo de evolución

El diagnòstic de la Trombosi Venosa Profunda pot ser difícil degut a una clínica poc específica. S’han desenvolupat diversos algoritmes en què el Dímer-D té un important paper, degut al seu elevat valor predictiu negatiu. El Dímer-D augmenta amb l’edat i disminueix des de l’aparició dels símptomes, si ajustem el seu punt de tall tenint en compte aquests dos paràmetres, és possible augmentar el seu rendiment diagnòstic. Segons els nostres resultats, als subjectes majors de 70 anys i als que presenten una clínica inferior a 14 dies, es podria utilitzar un punt de tall de 1000 ng/mL

Dependencia de los algoritmos con el consumo de energía en sistemas HPC

El consumo energético es un aspecto cada vez más importante en el diseño de microprocesadores. Este trabajo experimenta con una técnica de control del consumo, el escalado dinámico de tensión y frecuencia (DVFS, siglas en inglés), para determinar cuan efectiva es la misma en la ejecución de programas con diferentes cargas de trabajo, intensivas en cómputo o memoria. Además, se ha extendido la experimentación a varios núcleos de ejecución, permitiendo comprobar en que medida las características de la ejecución en una arquitectura multicore afecta al desempeño de dicha técnica.

Estructura de datos avanzadas : clases disjuntas, montículos, árboles de búsqueda

En aquest treball s'amplia la implementació en Java de les estructures de dades iniciada per Esteve Mariné, utilitzant el seu disseny bàsic. Concretament, s'ha fet la programació de les estructures de a) classes disjuntes, utilitzant els algorismes de llistes encadenades i amb estructura d'arbre, b) monticles, amb els algorismes binari, binomial i de Fibonacci, i c) arbres de recerca basats en l'algorisme d'arbre binari vermell-negre, el qual complementa els dos ja existents amb algorismes d'encadenaments i AVL. Per a examinar l'evolució de les estructures, s'ha preparat un visualitzador gràfic interactiu amb l'usuari que permet fer les operacions bàsiques de l'estructura. Amb aquest entorn és possible desar les estructures, tornar a reproduir-les i desfer i tornar a repetir les operacions fetes sobre l'estructura. Finalment, aporta una metodologia, amb visualització mitjançant gràfics, de l'avaluació comparativa dels algorismes implementats, que permet modificar els paràmetres d'avaluació com ara nombre d'elements que s'han de tractar, algorismes que s'han de comparar i nombre de repeticions. Les dades obtingudes es poden exportar per a analitzar-les posteriorment.