Linear models of simple cells: Correspondence to real cell responses and space spanning properties

Despite their limitations, linear filter models continue to be used to simulate the receptive field properties of cortical simple cells. For theoreticians interested in large scale models of visual cortex, a family of self-similar filters represents a convenient way in which to characterise simple cells in one basic model. This paper reviews research on the suitability of such models, and goes on to advance biologically motivated reasons for adopting a particular group of models in preference to all others. In particular, the paper describes why the Gabor model, so often used in network simulations, should be dropped in favour of a Cauchy model, both on the grounds of frequency response and mutual filter orthogonality.

Shear stress and sediment transport calculations for sheet flow under waves

A simple method is provided for calculating transport rates of not too fine (d(50) greater than or equal to 0.20 mm) sand under sheet flow conditions. The method consists of a Meyer-Peter-type transport formula operating on a time-varying Shields parameter, which accounts for both acceleration-asymmetry and boundary layer streaming. While velocity moment formulae, e.g.., = Constant x calibrated against U-tube measurements, fail spectacularly under some real waves (Ribberink, J.S., Dohmen-Janssen, C.M., Hanes, D.M., McLean, S.R., Vincent, C., 2000. Near-bed sand transport mechanisms under waves. Proc. 27th Int. Conf. Coastal Engineering, Sydney, ASCE, New York, pp. 3263-3276, Fig. 12), the new method predicts the real wave observations equally well. The reason that the velocity moment formulae fail under these waves is partly the presence of boundary layer streaming and partly the saw-tooth asymmetry, i.e., the front of the waves being steeper than the back. Waves with saw-tooth asymmetry may generate a net landward sediment transport even if = 0, because of the more abrupt acceleration under the steep front. More abrupt accelerations are associated with thinner boundary layers and greater pressure gradients for a given velocity magnitude. The two real wave effects are incorporated in a model of the form Q(s)(t) = Q(s)[theta(t)] rather than Q(S)(t) = Q(S)[u(infinity)(t)], i.e., by expressing the transport rate in terms of an instantaneous Shields parameter rather than in terms of the free stream velocity, and accounting for both streaming and accelerations in the 0(t) calculations. The instantaneous friction velocities u(*)(t) and subsequently theta(t) are calculated as follows. Firstly, a linear filter incorporating the grain roughness friction factor f(2.5) and a phase angle phi(tau) is applied to u(infinity)(t). This delivers u(*)(t) which is used to calculate an instantaneous grain roughness Shields parameter theta(2.5)(t). Secondly, a constant bed shear stress is added which corresponds to the streaming related bed shear stress -rho ($) over bar((u) over tilde(w) over tilde)(infinity) . The method can be applied to any u(infinity)(t) time series, but further experimental validation is recommended before application to conditions that differ strongly from the ones considered below. The method is not recommended for rippled beds or for sheet flow with typical prototype wave periods and d(50) < 0.20 turn. In such scenarios, time lags related to vertical sediment movement become important, and these are not considered by the present model. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Inércia da taxa de juros : teoria e evidência para a economia brasileira (2005-2013)

No âmbito da condução da política monetária, as funções de reação estimadas em estudos empíricos, tanto para a economia brasileira como para outras economias, têm mostrado uma boa aderência aos dados. Porém, os estudos mostram que o poder explicativo das estimativas aumenta consideravelmente quando se inclui um componente de suavização da taxa de juros, representado pela taxa de juros defasada. Segundo Clarida, et. al. (1998) o coeficiente da taxa de juros defasada (situado ente 0,0 e 1,0) representaria o grau de inércia da política monetária, e quanto maior esse coeficiente, menor e mais lenta é a resposta da taxa de juros ao conjunto de informações relevantes. Por outro lado, a literatura empírica internacional mostra que esse componente assume um peso expressivo nas funções de reação, o que revela que os BCs ajustam o instrumento de modo lento e parcimonioso. No entanto, o caso brasileiro é de particular interesse porque os trabalhos mais recentes têm evidenciado uma elevação no componente inercial, o que sugere que o BCB vem aumentando o grau de suavização da taxa de juros nos últimos anos. Nesse contexto, mais do que estimar uma função de reação forward looking para captar o comportamento global médio do Banco Central do Brasil no período de Janeiro de 2005 a Maio de 2013, o trabalho se propôs a procurar respostas para uma possível relação de causalidade dinâmica entre a trajetória do coeficiente de inércia e as variáveis macroeconômicas relevantes, usando como método a aplicação do filtro de Kalman para extrair a trajetória do coeficiente de inércia e a estimação de um modelo de Vetores Autorregressivos (VAR) que incluirá a trajetória do coeficiente de inércia e as variáveis macroeconômicas relevantes. De modo geral, pelas regressões e pelo filtro de Kalman, os resultados mostraram um coeficiente de inércia extremamente elevado em todo o período analisado, e coeficientes de resposta global muito pequenos, inconsistentes com o que é esperado pela teoria. Pelo método VAR, o resultado de maior interesse foi o de que choques positivos na variável de inércia foram responsáveis por desvios persistentes no hiato do produto e, consequentemente, sobre os desvios de inflação e de expectativas de inflação em relação à meta central.

Power converter topologies for wind energy conversion systems: Integrated modeling, control strategy and performance simulation

This paper presents new integrated model for variable-speed wind energy conversion systems, considering a more accurate dynamic of the wind turbine, rotor, generator, power converter and filter. Pulse width modulation by space vector modulation associated with sliding mode is used for controlling the power converters. Also, power factor control is introduced at the output of the power converters. Comprehensive performance simulation studies are carried out with matrix, two-level and multilevel power converter topologies in order to adequately assert the system performance. Conclusions are duly drawn.

Matrix Converter-Based Unified Power-Flow Controllers: Advanced Direct Power Control Method

This paper presents a direct power control (DPC) for three-phase matrix converters operating as unified power flow controllers (UPFCs). Matrix converters (MCs) allow the direct ac/ac power conversion without dc energy storage links; therefore, the MC-based UPFC (MC-UPFC) has reduced volume and cost, reduced capacitor power losses, together with higher reliability. Theoretical principles of direct power control (DPC) based on sliding mode control techniques are established for an MC-UPFC dynamic model including the input filter. As a result, line active and reactive power, together with ac supply reactive power, can be directly controlled by selecting an appropriate matrix converter switching state guaranteeing good steady-state and dynamic responses. Experimental results of DPC controllers for MC-UPFC show decoupled active and reactive power control, zero steady-state tracking error, and fast response times. Compared to an MC-UPFC using active and reactive power linear controllers based on a modified Venturini high-frequency PWM modulator, the experimental results of the advanced DPC-MC guarantee faster responses without overshoot and no steady-state error, presenting no cross-coupling in dynamic and steady-state responses.

Multilayer Architectures Based on a-SiC:H Material: Tunable Wavelength Filters in Optical Processing Devices

The characteristics of tunable wavelength filters based on a-SiC:H multilayered stacked pin cells are studied both theoretically and experimentally. The optical transducers were produced by PECVD and tested for a proper fine tuning of the cyan and yellow fluorescent proteins emission. The active device consists of a p-i'(a-SiC:H)-n/p-i(a-Si:H)-n heterostructures sandwiched between two transparent contacts. Experimental data on spectral response analysis, current-voltage characteristics and color and transmission rate discrimination are reported. Cyan and yellow fluorescent input channels were transmitted together, each one with a specific transmission rate and different intensities. The multiplexed optical signal was analyzed by reading out, under positive and negative applied voltages, the generated photocurrents. Results show that the optimized optical transducer has the capability of combining the transient fluorescent signals onto a single output signal without losing any specificity (color and intensity). It acts as a voltage controlled optical filter: when the applied voltages are chosen appropriately the transducer can select separately the cyan and yellow channel emissions (wavelength and frequency) and also to quantify their relative intensities. A theoretical analysis supported by a numerical simulation is presented.

Otimização de dose em mamografia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Imagem Digital com Radiação X.

Proteção radiológica em mamografia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Proteção contra Radiações.

Optoelectronic Digital Capture Device Based on Si/C Multilayer Heterostructures

Combined tunable WDM converters based on SiC multilayer photonic active filters are analyzed. The operation combines the properties of active long-pass and short-pass wavelength filter sections into a capacitive active band-pass filter. The sensor element is a multilayered heterostructure produced by PE-CVD. The configuration includes two stacked SiC p-i-n structures sandwiched between two transparent contacts. Transfer function characteristics are studied both theoretically and experimentally. Results show that optical bias activated photonic device combines the demultiplexing operation with the simultaneous photodetection and self amplification of an optical signal acting the device as an integrated photonic filter in the visible range. Depending on the wavelength of the external background and irradiation side, the device acts either as a short- or a long-pass band filter or as a band-stop filter. The output waveform presents a nonlinear amplitude-dependent response to the wavelengths of the input channels. A numerical simulation and two building-blocks active circuit is presented and gives insight into the physics of the device.

SiC Multilayer Structures as Light Controlled Photonic Active Filters

Tunable wavelength division multiplexing converters based on amorphous SiC multilayer photonic active filters are analyzed. The configuration includes two stacked p-i-n structures (p(a-SiC:H)-i'(a-SiC:H)-n(a-SiC:H)-p(a-SiC:H)-i(a-Si:H)-n(a-Si:H)) sandwiched between two transparent contacts. The manipulation of the magnitude is achieved through appropriated front and back backgrounds. Transfer function characteristics are studied both theoretically and experimentally. An algorithm to decode the multiplex signal is established. An optoelectronic model supports the optoelectronic logic architecture. Results show that the light-activated device combines the demultiplexing operation with the simultaneous photodetection and self-amplification of an optical signal. The output waveform presents a nonlinear amplitude-dependent response to the wavelengths of the input channels. Depending on the wavelength of the external background and irradiation side, it acts either as a short- or a long-pass band filter or as a band-stop filter. A two-stage active circuit is presented and gives insight into the physics of the device.

Capacitive effects in pinpin photodiodes

The application of a-SiC:H/a-Si:H pinpin photodiodes for optoelectronic applications as a WDM demultiplexer device has been demonstrated useful in optical communications that use the WDM technique to encode multiple signals in the visible light range. This is required in short range optical communication applications, where for costs reasons the link is provided by Plastic Optical Fibers. Characterization of these devices has shown the presence of large photocapacitive effects. By superimposing background illumination to the pulsed channel the device behaves as a filter, producing signal attenuation, or as an amplifier, producing signal gain, depending on the channel/background wavelength combination. We present here results, obtained by numerical simulations, about the internal electric configuration of a-SiC:H/a-Si:H pinpin photodiode. These results address the explanation of the device functioning in the frequency domain to a wavelength tunable photo-capacitance due to the accumulation of space charge localized at the bottom diode that, according to the Shockley-Read-Hall model, it is mainly due to defect trapping. Experimental result about measurement of the photodiode capacitance under different conditions of illumination and applied bias will be also presented. The combination of these analyses permits the description of a wavelength controlled photo-capacitance that combined with the series and parallel resistance of the diodes may result in the explicit definition of cut off frequencies for frequency capacitive filters activated by the light background or an oscillatory resonance of photogenerated carriers between the two diodes. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Integrated photonic filters based on SiC multilayer structures

Combined tunable WDM converters based on SiC multilayer photonic active filters are analyzed. The operation combines the properties of active long-pass and short-pass wavelength filter sections into a capacitive active band-pass filter. The sensor element is a multilayered heterostructure produced by PE-CVD. The configuration includes two stacked SiC p-i-n structures sandwiched between two transparent contacts. Transfer function characteristics are studied both theoretically and experimentally. Results show that optical bias activated photonic device combines the demultiplexing operation with the simultaneous photodetection and self amplification of an optical signal acting the device as an integrated photonic filter in the visible range. Depending on the wavelength of the external background and irradiation side, the device acts either as a short- or a long-pass band filter or as a band-stop filter. The output waveform presents a nonlinear amplitude-dependent response to the wavelengths of the input channels. A numerical simulation and a two building-blocks active circuit are presented and give insight into the physics of the device. (c) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sistema de localização de um veículo autónomo terrestre

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores.

Sistema de treino para ciclistas

No trabalho é desenvolvido um sistema de treino para ciclistas. O sistema de treino é constituído por uma bicicleta de ―Spinning‖, um travão accionado electricamente, e por um sensor de velocidade, utilizado para medir a velocidade de rotação da roda de inércia. Nos primeiros capítulos encontra-se o estudo dos vários conceitos que envolvem o sistema de treino. É realizado um estudo sobre as principais forças que actuam numa bicicleta. Outro conceito estudado é o filtro Kalman (FK). Este será importante para o controlo do sistema de treino. O modelo do sistema de treino está dividido em duas partes. A primeira corresponde ao sistema mecânico, e a segunda o sistema de controlo e actuação. Este é constituído por um sensor de velocidade, uma unidade de estimação e o sistema de actuação do travão da bicicleta. A unidade de estimação é composta por conjunto de filtros de Kalman que estima a velocidade, a aceleração e a posição necessárias ao cálculo da força resistente ao movimento do conjunto ciclista bicicleta. Os resultados da simulação do sistema mostram que o sistema de treino modelado apresenta um desempenho bastante razoável. A estimação efectuada pelos filtros dos valores da velocidade, da aceleração e da posição do ciclista, permite a unidade de controlo do sistema calcular o valor da força resistente ao movimento.

Sistema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas

A presente dissertação apresenta uma solução para o problema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas. O trabalho desenvolvido emprega técnicas provenientes da área da robótica móvel para obtenção um sistema autónomo móvel de modelização, capaz de operar em ambientes não estruturados sem acesso a sistemas de posicionamento global, designadamente GPS. Um sistema de modelização móvel e autónomo pode ser bastante vantajoso, pois constitui um método rápido e simples de monitorização das estruturas e criação de representações virtuais das galerias com um elevado nível de detalhe. O sistema de modelização desloca-se no interior dos túneis para recolher informações sensoriais sobre a geometria da estrutura. A tarefa de organização destes dados com vista _a construção de um modelo coerente, exige um conhecimento exacto do percurso praticado pelo sistema, logo o problema de localização da plataforma sensorial tem que ser resolvido. A formulação de um sistema de localização autónoma tem que superar obstáculos que se manifestam vincadamente nos ambientes underground, tais como a monotonia estrutural e a já referida ausência de sistemas de posicionamento global. Neste contexto, foi abordado o conceito de SLAM (Simultaneous Loacalization and Mapping) para determinação da localização da plataforma sensorial em seis graus de liberdade. Seguindo a abordagem tradicional, o núcleo do algoritmo de SLAM consiste no filtro de Kalman estendido (EKF { Extended Kalman Filter ). O sistema proposto incorpora métodos avançados do estado da arte, designadamente a parametrização em profundidade inversa (Inverse Depth Parametrization) e o método de rejeição de outliers 1-Point RANSAC. A contribuição mais importante do método por nós proposto para o avanço do estado da arte foi a fusão da informação visual com a informação inercial. O algoritmo de localização foi testado com base em dados reais, adquiridos no interior de um túnel rodoviário. Os resultados obtidos permitem concluir que, ao fundir medidas inerciais com informações visuais, conseguimos evitar o fenómeno de degeneração do factor de escala, comum nas aplicações de localização através de sistemas puramente monoculares. Provámos simultaneamente que a correcção de um sistema de localização inercial através da consideração de informações visuais é eficaz, pois permite suprimir os desvios de trajectória que caracterizam os sistemas de dead reckoning. O algoritmo de modelização, com base na localização estimada, organiza no espaço tridimensional os dados geométricos adquiridos, resultando deste processo um modelo em nuvem de pontos, que posteriormente _e convertido numa malha triangular, atingindo-se assim uma representação mais realista do cenário original.