Explicit Construction of Optimal Exact Regenerating Codes for Distributed Storage

Erasure coding techniques are used to increase the reliability of distributed storage systems while minimizing storage overhead. Also of interest is minimization of the bandwidth required to repair the system following a node failure. In a recent paper, Wu et al. characterize the tradeoff between the repair bandwidth and the amount of data stored per node. They also prove the existence of regenerating codes that achieve this tradeoff. In this paper, we introduce Exact Regenerating Codes, which are regenerating codes possessing the additional property of being able to duplicate the data stored at a failed node. Such codes require low processing and communication overheads, making the system practical and easy to maintain. Explicit construction of exact regenerating codes is provided for the minimum bandwidth point on the storage-repair bandwidth tradeoff, relevant to distributed-mail-server applications. A sub-space based approach is provided and shown to yield necessary and sufficient conditions on a linear code to possess the exact regeneration property as well as prove the uniqueness of our construction. Also included in the paper, is an explicit construction of regenerating codes for the minimum storage point for parameters relevant to storage in peer-to-peer systems. This construction supports a variable number of nodes and can handle multiple, simultaneous node failures. All constructions given in the paper are of low complexity, requiring low field size in particular.

Antibacterial & antiplasmid activities of Helicteres isora L.

Background & objectives: The multiple drug resistance (MDR) is a serious health problem and major challenge to the global drug discovery programmes. Most of the genetic determinants that confer resistance to antibiotics are located on R-plasmids in bacteria. The present investigation was undertaken to investigate the ability of organic extract of the fruits of Helicteres isora to cure R-plasmids from certain clinical isolates. mMethods: Active fractions demonstrating antibacterial and antiplasmid activities were isolated from the acetone extracts of shade dried fruits of H. isora by bioassay guided fractionation. Minimal inhibitory concentration (MIC) of antibiotics and organic extracts was determined by agar dilution method. Plasmid curing activity of organic fractions was determined by evaluating the ability of bacterial colonies (pre treated with organic fraction for 18 h) to grow in the presence of antibiotics. The physical loss of plasmid DNA in the cured derivatives was further confirmed by agarose gel electrophoresis. Results: The active fraction did not inhibit the growth of either the clinical isolates or the strains harbouring reference plasmids even at a concentration of 400 mu g/ml. However, the same fraction could cure plasmids from Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Bacillus cereus and E. coli (RP4) at curing efficiencies of 14, 26, 22 and 2 per cent respectively. The active fraction mediated plasmid curing resulted in the subsequent loss of antibiotic resistance encoded in the plasmids as revealed by antibiotic resistance profile of cured strains. The physical loss of plasmid was also confirmed by agarose gel electrophoresis. Interpretation & conclusions: The active fraction of acetone extract of H. isora fruits cured R-plasmids from Gram-positive and Gram-negative clinical isolates as well as reference strains. Such plasmid loss reversed the multiple antibiotic resistance in cured derivatives making them sensitive to low concentrations of antibiotics. Acetone fractions of H. isora may be a source to develop antiplasmid agents of natural origin to contain the development and spread of plasmid borne multiple antibiotic resistance.

Computer modelling approach to study the modes of binding of alpha- and beta-anomers of D-galactose, D-fucose and D-glucose to L-arabinose-binding protein

The modes of binding of alpha- and beta-anomers of D-galactose, D-fucose and D-glucose to L-arabinose-binding protein (ABP) have been studied by energy minimization using the low resolution (2.4 A) X-ray data of the protein. These studies suggest that these sugars preferentially bind in the alpha-form to ABP, unlike L-arabinose where both alpha- and beta-anomers bind almost equally. The best modes of binding of alpha- and beta-anomers of D-galactose and D-fucose differ slightly in the nature of the possible hydrogen bonds with the protein. The residues Arg 151 and Asn 232 of ABP from bidentate hydrogen bonds with both L-arabinose and D-galactose, but not with D-fucose or D-glucose. However in the case of L-arabinose, Arg 151 forms hydrogen bonds with the hydroxyl group at the C-4 atom and the ring oxygen, whereas in case of D-galactose it forms bonds with the hydroxyl groups at the C-4 and C-6 atoms of the pyranose ring. The calculated conformational energies also predict that D-galactose is a better inhibitor than D-fucose and D-glucose, in agreement with kinetic studies. The weak inhibitor D-glucose binds preferentially to one domain of ABP leading to the formation of a weaker complex. Thus these studies provide information about the most probable binding modes of these sugars and also provide a theoretical explanation for the observed differences in their binding affinities.

Crystal structure of L-lysyl-L-glutamic acid dihydrate

L-Lysyl-L-glutamic acid dihydrate, C11N3O5H21·2H2O, crystallizes in the monoclinic space group P21 with a = 12.474(2), b = 5.020(1), c = 13.157(2) Å, β= 114.69(1)° and Z = 2. The crystal structure was solved by direct methods and refined to an R value of 0.037 using full matrix least-squares method. The molecule exists as a double zwitterion with both the amino and carboxyl groups ionised. The peptide has a folded conformation with its Lys residue trans and Glu residue gauche−gauche+. The side chains of the Lys and Glu residues correspond to all trans and folded (g−g−g−) conformations respectively. The terminal carboxyl group forms hydrogen bonds with the ξ-amino group of the lysine side chain. The head-to-tail interaction often seen in peptide crystals is absent in the present structure. In the extended crystal structure water molecules form channels along the b direction and are enclosed within helically arranged hydrogen bonds formed by the lysine side chain and the peptide backbone.

Photocytotoxicity and DNA cleavage activity of L-arg and L-lys Schiff base oxovanadium(IV) complexes having phenanthroline bases

Oxovanadium(IV) complexes [VO(sal-argH)(B)] Cl (1-3) and [VO(sal-lysH)(B)] Cl (4-6), where sal-argH2 and sal-lysH(2) are N-salicylidene-L-arginine and N-salicylidene-L-lysine Schiff bases and B is a phenanthroline base, viz. 1,10-phenanthroline (phen in 1 and 4); dipyrido[3,2-d: 2', 3'-f] quinoxaline (dpq in 2 and 5) and dipyrido[3,2-a: 2', 3'-c] phenazine (dppz in 3 and 6), have been prepared, characterized and their DNA photocleavage activity studied. Complex 1, characterized by X-ray crystallography, shows the presence of a vanadyl group in VIVO3N3 coordination geometry with a tridentate Schiff base having a pendant guanidinium moiety and bidentate phen ligand. The complexes exhibit a d-d band at similar to 715 nm in 20% DMF-Tris-HCl buffer. The complexes are redox active showing cathodic and anodic responses near -1.0 V and 0.85 V (vs. SCE) for the V(IV)-V(III) and V(V)-V(IV) couples, respectively, in DMF-Tris-HCl buffer. The complexes bind to calf thymus DNA giving Kb values in the range of 3.8 x 10(4) to 1.6 x 10(5) M-1. Thermal denaturation and viscosity data suggest DNA groove binding nature of the complexes. The complexes do not show any `chemical nuclease'' activity in dark in the presence of 3-mercaptopropionic acid or H2O2. The dpq and dppz complexes are efficient photocleavers of plasmid DNA in UV-A (365 nm) and red light (676 nm) via singlet oxygen pathway. The dppz complexes exhibit photocytotoxicity in HeLa cancer cells giving IC50 values of 15.4 mu M for 3 and 17.5 mu M for 6 in visible light while being non-toxic in dark giving IC50 values of > 100 mu M.

A Novel Construction of Complex Orthogonal Designs with Maximal Rate and Low-PAPR

Space-time block codes based on orthogonal designs are used for wireless communications with multiple transmit antennas which can achieve full transmit diversity and have low decoding complexity. However, the rate of the square real/complex orthogonal designs tends to zero with increase in number of antennas, while it is possible to have a rate-1 real orthogonal design (ROD) for any number of antennas.In case of complex orthogonal designs (CODs), rate-1 codes exist only for 1 and 2 antennas. In general, For a transmit antennas, the maximal rate of a COD is 1/2 + l/n or 1/2 + 1/n+1 for n even or odd respectively. In this paper, we present a simple construction for maximal-rate CODs for any number of antennas from square CODs which resembles the construction of rate-1 RODs from square RODs. These designs are shown to be amenable for construction of a class of generalized CODs (called Coordinate-Interleaved Scaled CODs) with low peak-to-average power ratio (PAPR) having the same parameters as the maximal-rate codes. Simulation results indicate that these codes perform better than the existing maximal rate codes under peak power constraint while performing the same under average power constraint.

Quantum Error Correction via Codes over GF(2)

It is well known that n-length stabilizer quantum error correcting codes (QECCs) can be obtained via n-length classical error correction codes (CECCs) over GF(4), that are additive and self-orthogonal with respect to the trace Hermitian inner product. But, most of the CECCs have been studied with respect to the Euclidean inner product. In this paper, it is shown that n-length stabilizer QECCs can be constructed via 371 length linear CECCs over GF(2) that are self-orthogonal with respect to the Euclidean inner product. This facilitates usage of the widely studied self-orthogonal CECCs to construct stabilizer QECCs. Moreover, classical, binary, self-orthogonal cyclic codes have been used to obtain stabilizer QECCs with guaranteed quantum error correcting capability. This is facilitated by the fact that (i) self-orthogonal, binary cyclic codes are easily identified using transform approach and (ii) for such codes lower bounds on the minimum Hamming distance are known. Several explicit codes are constructed including two pure MDS QECCs.

Convolutional Codes for Network-Error Correction

In this work, we introduce convolutional codes for network-error correction in the context of coherent network coding. We give a construction of convolutional codes that correct a given set of error patterns, as long as consecutive errors are separated by a certain interval. We also give some bounds on the field size and the number of errors that can get corrected in a certain interval. Compared to previous network error correction schemes, using convolutional codes is seen to have advantages in field size and decoding technique. Some examples are discussed which illustrate the several possible situations that arise in this context.

Turvemaan männyn (Pinus sylvestris L.) ja kuusen (Picea abies [L.] Karst.) kanto- ja juuripuun ominaisuudet ja asetoniliukoisten uuteaineiden määrä

Tutkimus on osa Metsäklusteri Oy:n Future Biorefinery –tutkimusohjelmaa, jossa kartoitetaan mahdollisuuksia hyödyntää metsäteollisuuden raaka-aineita aiempaa tarkemmin ja uusissa tuotteissa. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää männyn (Pinus sylvestris L.) ja kuusen (Picea abies [L.] Karst.) juurten ja kantopuun rakenne ja ominaisuudet. Tutkimuksessa selvitetään löytyykö männyn ja kuusen juurista reaktiopuuta ja määritetään asetoniliukoisten uuteaineiden osuus kantoja juuripuussa. Tutkimusaineistona oli viisi eri-ikäistä mäntyä ja viisi eri-ikäistä kuusta. Juuri- ja kantoaineisto kerättiin Metsäntutkimuslaitoksen toimesta Parkanon seudulta (62.017°N, 23.017°E) hakkuun jälkeen. Maanalaisista juurista otettiin näytteet kolmelta eri etäisyydeltä juurenniskaan nähden. Kummankaan lajin juurista ei löytynyt varsinaista reaktiopuuta, mutta joissakin näytteissä havaittiin lievää reaktiopuuta. Lievää reaktiopuuta löytyi enemmän männyn kuin kuusen juurista, eikä sitä löytynyt lainkaan kaikkein ohuimmista, noin 2 cm paksuisista juurenosista. Männyn kannoissa uuteaineprosentti oli korkeampi kuin kuusen. Männyn juurissa uuteaineprosentti kasvoi edettäessä kohti juuren kärkeä. Kuusella uuteaineprosentti laski aluksi, mutta lähellä juuren kärkeä taas kasvoi. Kuoren uuteainepitoisuus oli molemmilla puulajeilla korkeampi kuin puuaineen. Tutkimusaineisto oli suppea, eikä tutkimuksessa pyritty tilastolliseen yleistettävyyteen. Laajemmasta aineistosta tehdylle tutkimukselle on tarvetta, sillä turvekankailta saatavan puun tarjonta on Suomessa kasvussa, mutta juurten uuteaine- ja reaktiopuututkimuksia on tehty vain kivennäismailta kerätyistä aineistoista.

On BCH codes over arbitrary integer rings

Bose-C-Hocquenghem (BCH) atdes with symbols from an arbitrary fhite integer ring are derived in terms of their generator polynomials. The derivation is based on the factohation of x to the power (n) - 1 over the unit ring of an appropriate extension of the fiite integer ring. lke eomtruetion is thus shown to be similar to that for BCH codes over fink flelda.

"Helvetti on kiistaton, mutta taivas on suhteellinen." : Uskonnollisten ihanteiden ja kokemuksen välinen ristiriita L. M. Montgomeryn elämässä vuosina 1921 1927

Tässä tutkimuksessa tutkittiin kanadalaisen kirjailijan L. M. Montgomeryn (1874 1942) elämää vuosina 1921 1927. Kyseisinä vuosina Montgomery eli presbyteeripapin vaimona maaseutuseurakunnissa, ensin Leaskdalessa ja sitten Norvalissa Kanadan Ontariossa. Tutkimus keskittyi tarkastelemaan kirjailijan elämää hallinnutta ristiriitaa, joka muodostui uskonnollisten ihanteiden ja yksilöllisen kokemuksen välisistä eroavaisuuksista. Primäärilähteinä olivat Montgomeryn toimitetut ja julkaistut päiväkirjat The Selected Journals of L. M. Montgomery 1 5 (1985 2004), joista käytettiin etenkin tutkimusvuosiin keskittyvää kolmatta osaa, Montgomeryn neljä romaania Emily of New Moon (1923), Emily Climbs (1925), Blue Castle (1926) ja Emily's Quest (1927) sekä Montgomeryn toimitettu ja julkaistu kirjeenvaihto After Green Gables: L. M. Montgomery's Letters to Ephraim Weber , 1916 1941 (2006) ja My Dear Mr. M.: Letters to G. B. MacMillan (1980). Lisäksi lähteinä oli Leaskdalen seurakuntalaisten kokoama muistelmateos Montgomerysta. Kirjallisuutta käytettiin kirkkohistorian, kirjallisuudentutkimuksen ja naistutkimuksen alalta. Suositusta kirjailijasta on tehty useampia elämäkertoja ja niitä hyödynnettiin tutkimuksessa. Tutkimus jakautui kahteen päälukuun, jotka toimivat toistensa vastaparina. Ensimmäinen tutkimusluku keskittyi tarkastelemaan uskonnollisia ja viktoriaanisia ihanteita, joiden mukaisesti Montgomery oli saanut kasvatuksen. Hän pyrki täyttämään näitä ihanteita myös pappilan emäntänä. Toinen tutkimusluku tarkasteli kirjailijan elämää, uskonnollisia ajatuksia ja avioliittoa julkisivun takana, jolloin kävi selvästi ilmi kirjailijan kahtiajakautunut elämä. Montgomery sai presbyteerisen ja viktoriaanisen kasvatuksen ja oppi jo lapsena huomioimaan sen, mitä muut ihmiset ajattelevat hänestä. Hän eli pienissä maaseutuyhteisöissä, joissa juoruilu oli yksi kontrollin väline. Papin vaimolla oli velvollisuuksia seurakunnassa ja pappilan hoidossa, ja Montgomery hoiti ne tarmokkaasti ja velvollisuudentuntoisesti. Hänellä oli apulainen pappilassa, jossa arki sujui viikkoaikataulun mukaisesti. Papin vaimon roolin lisäksi Montgomery jatkoi omaa kirjoittamistyötään ja hänen runsaat tulonsa mahdollistivat nelihenkisen perheen monet hankinnat. Hänen avioliittonsa oli vaikea, sillä aviomies kärsi uskonnollisesta melankoliasta ja asia piti salata seurakuntalaisilta. Montgomery käsittelee uskonnollisia teemoja romaaneissaan ja päiväkirjassaan. Hänen uskonnolliset ajatuksensa erosivat presbyteerikirkon opista useassa kohdin. Hän ei uskonut moneenkaan opinkappaleeseen, kohtasi Jumalan ennemmin luonnossa ollessaan yksin kuin kirkossa seurakunnan keskellä sekä ajatteli kristinuskon olevan jäännös menneestä ja tieteen ottaneen sen paikan Jumalan toiminnan kanavana. Kirjailijan ajattelussa on yhtymäkohtia transsendentalismiin, teosofiaan ja darwinismiin. Hän oli innokas psykologisen kirjallisuuden lukija ja sovelsi oppejaan käytäntöön. Hän uskoi unien välittävän viestejä. Kirkkokunta oli hänelle kuitenkin merkittävä identiteetin rakentaja. Papin vaimon roolin ja yksityisesti kriittisen ajattelijan roolin yhteensovittaminen aiheutti Montogmerylle ongelmia ja väsymystä. Hän kätki uskonnolliset ajatuksensa ja yksinäisyyden aiheuttaman kivun päiväkirjaansa, jonka hän toivoi julkaistavan viimeistään kuolemansa jälkeen. Kaikenlainen kirjoittaminen oli hänelle pakoa todellisuudesta ja auttoi häntä jaksamaan. Otsikon sitatti kuvaa Montgomeryn suhdetta kristinuskoon: hän käytti kristillisiä ilmauksia, mutta muokkasi niiden sisältöä omaa uskoaan vastaavaksi. Taivas ja helvetti kuvasivat usein hänen henkistä olotilaansa sanojen uskonnollisen merkityksen sijasta.