Improvements in the score matrix calculation method using parallel score estimating algorithm

The increasing amount of sequences stored in genomic databases has become unfeasible to the sequential analysis. Then, the parallel computing brought its power to the Bioinformatics through parallel algorithms to align and analyze the sequences, providing improvements mainly in the running time of these algorithms. In many situations, the parallel strategy contributes to reducing the computational complexity of the big problems. This work shows some results obtained by an implementation of a parallel score estimating technique for the score matrix calculation stage, which is the first stage of a progressive multiple sequence alignment. The performance and quality of the parallel score estimating are compared with the results of a dynamic programming approach also implemented in parallel. This comparison shows a significant reduction of running time. Moreover, the quality of the final alignment, using the new strategy, is analyzed and compared with the quality of the approach with dynamic programming.

Analysis and Transformation of Pipe-like Web Mashups for End User Programmers

Mashups are becoming increasingly popular as end users are able to easily access, manipulate, and compose data from several web sources. To support end users, communities are forming around mashup development environments that facilitate sharing code and knowledge. We have observed, however, that end user mashups tend to suffer from several deficiencies, such as inoperable components or references to invalid data sources, and that those deficiencies are often propagated through the rampant reuse in these end user communities. In this work, we identify and specify ten code smells indicative of deficiencies we observed in a sample of 8,051 pipe-like web mashups developed by thousands of end users in the popular Yahoo! Pipes environment. We show through an empirical study that end users generally prefer pipes that lack those smells, and then present eleven specialized refactorings that we designed to target and remove the smells. Our refactorings reduce the complexity of pipes, increase their abstraction, update broken sources of data and dated components, and standardize pipes to fit the community development patterns. Our assessment on the sample of mashups shows that smells are present in 81% of the pipes, and that the proposed refactorings can reduce that number to 16%, illustrating the potential of refactoring to support thousands of end users developing pipe-like mashups.

A relaxed constant positive linear dependence constraint qualification and applications

In this work we introduce a relaxed version of the constant positive linear dependence constraint qualification (CPLD) that we call RCPLD. This development is inspired by a recent generalization of the constant rank constraint qualification by Minchenko and Stakhovski that was called RCRCQ. We show that RCPLD is enough to ensure the convergence of an augmented Lagrangian algorithm and that it asserts the validity of an error bound. We also provide proofs and counter-examples that show the relations of RCRCQ and RCPLD with other known constraint qualifications. In particular, RCPLD is strictly weaker than CPLD and RCRCQ, while still stronger than Abadie's constraint qualification. We also verify that the second order necessary optimality condition holds under RCRCQ.

SOAP processing performance and enhancement

The web services (WS) technology provides a comprehensive solution for representing, discovering, and invoking services in a wide variety of environments, including Service Oriented Architectures (SOA) and grid computing systems. At the core of WS technology lie a number of XML-based standards, such as the Simple Object Access Protocol (SOAP), that have successfully ensured WS extensibility, transparency, and interoperability. Nonetheless, there is an increasing demand to enhance WS performance, which is severely impaired by XML's verbosity. SOAP communications produce considerable network traffic, making them unfit for distributed, loosely coupled, and heterogeneous computing environments such as the open Internet. Also, they introduce higher latency and processing delays than other technologies, like Java RMI and CORBA. WS research has recently focused on SOAP performance enhancement. Many approaches build on the observation that SOAP message exchange usually involves highly similar messages (those created by the same implementation usually have the same structure, and those sent from a server to multiple clients tend to show similarities in structure and content). Similarity evaluation and differential encoding have thus emerged as SOAP performance enhancement techniques. The main idea is to identify the common parts of SOAP messages, to be processed only once, avoiding a large amount of overhead. Other approaches investigate nontraditional processor architectures, including micro-and macrolevel parallel processing solutions, so as to further increase the processing rates of SOAP/XML software toolkits. This survey paper provides a concise, yet comprehensive review of the research efforts aimed at SOAP performance enhancement. A unified view of the problem is provided, covering almost every phase of SOAP processing, ranging over message parsing, serialization, deserialization, compression, multicasting, security evaluation, and data/instruction-level processing.

Collaborative fuzzy clustering algorithms: some refinements and design guidelines

There are some variants of the widely used Fuzzy C-Means (FCM) algorithm that support clustering data distributed across different sites. Those methods have been studied under different names, like collaborative and parallel fuzzy clustering. In this study, we offer some augmentation of the two FCM-based clustering algorithms used to cluster distributed data by arriving at some constructive ways of determining essential parameters of the algorithms (including the number of clusters) and forming a set of systematically structured guidelines such as a selection of the specific algorithm depending on the nature of the data environment and the assumptions being made about the number of clusters. A thorough complexity analysis, including space, time, and communication aspects, is reported. A series of detailed numeric experiments is used to illustrate the main ideas discussed in the study.

Integrated pulp and paper mill planning and scheduling

This article describes a real-world production planning and scheduling problem occurring at an integrated pulp and paper mill (P&P) which manufactures paper for cardboard out of produced pulp. During the cooking of wood chips in the digester, two by-products are produced: the pulp itself (virgin fibers) and the waste stream known as black liquor. The former is then mixed with recycled fibers and processed in a paper machine. Here, due to significant sequence-dependent setups in paper type changeovers, sizing and sequencing of lots have to be made simultaneously in order to efficiently use capacity. The latter is converted into electrical energy using a set of evaporators, recovery boilers and counter-pressure turbines. The planning challenge is then to synchronize the material flow as it moves through the pulp and paper mills, and energy plant, maximizing customer demand (as backlogging is allowed), and minimizing operation costs. Due to the intensive capital feature of P&P, the output of the digester must be maximized. As the production bottleneck is not fixed, to tackle this problem we propose a new model that integrates the critical production units associated to the pulp and paper mills, and energy plant for the first time. Simple stochastic mixed integer programming based local search heuristics are developed to obtain good feasible solutions for the problem. The benefits of integrating the three stages are discussed. The proposed approaches are tested on real-world data. Our work may help P&P companies to increase their competitiveness and reactiveness in dealing with demand pattern oscillations. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A novel strategy for building interoperable MPI environment in heterogeneous high performance systems

Breakthrough advances in microprocessor technology and efficient power management have altered the course of development of processors with the emergence of multi-core processor technology, in order to bring higher level of processing. The utilization of many-core technology has boosted computing power provided by cluster of workstations or SMPs, providing large computational power at an affordable cost using solely commodity components. Different implementations of message-passing libraries and system softwares (including Operating Systems) are installed in such cluster and multi-cluster computing systems. In order to guarantee correct execution of message-passing parallel applications in a computing environment other than that originally the parallel application was developed, review of the application code is needed. In this paper, a hybrid communication interfacing strategy is proposed, to execute a parallel application in a group of computing nodes belonging to different clusters or multi-clusters (computing systems may be running different operating systems and MPI implementations), interconnected with public or private IP addresses, and responding interchangeably to user execution requests. Experimental results demonstrate the feasibility of this proposed strategy and its effectiveness, through the execution of benchmarking parallel applications.

An online data access prediction and optimization approach for distributed systems

Current scientific applications have been producing large amounts of data. The processing, handling and analysis of such data require large-scale computing infrastructures such as clusters and grids. In this area, studies aim at improving the performance of data-intensive applications by optimizing data accesses. In order to achieve this goal, distributed storage systems have been considering techniques of data replication, migration, distribution, and access parallelism. However, the main drawback of those studies is that they do not take into account application behavior to perform data access optimization. This limitation motivated this paper which applies strategies to support the online prediction of application behavior in order to optimize data access operations on distributed systems, without requiring any information on past executions. In order to accomplish such a goal, this approach organizes application behaviors as time series and, then, analyzes and classifies those series according to their properties. By knowing properties, the approach selects modeling techniques to represent series and perform predictions, which are, later on, used to optimize data access operations. This new approach was implemented and evaluated using the OptorSim simulator, sponsored by the LHC-CERN project and widely employed by the scientific community. Experiments confirm this new approach reduces application execution time in about 50 percent, specially when handling large amounts of data.

The boundedness of penalty parameters in an augmented Lagrangian method with constrained subproblems

Augmented Lagrangian methods are effective tools for solving large-scale nonlinear programming problems. At each outer iteration, a minimization subproblem with simple constraints, whose objective function depends on updated Lagrange multipliers and penalty parameters, is approximately solved. When the penalty parameter becomes very large, solving the subproblem becomes difficult; therefore, the effectiveness of this approach is associated with the boundedness of the penalty parameters. In this paper, it is proved that under more natural assumptions than the ones employed until now, penalty parameters are bounded. For proving the new boundedness result, the original algorithm has been slightly modified. Numerical consequences of the modifications are discussed and computational experiments are presented.

GEDI: a user-friendly toolbox for analysis of large-scale gene expression data

Abstract Background Several mathematical and statistical methods have been proposed in the last few years to analyze microarray data. Most of those methods involve complicated formulas, and software implementations that require advanced computer programming skills. Researchers from other areas may experience difficulties when they attempting to use those methods in their research. Here we present an user-friendly toolbox which allows large-scale gene expression analysis to be carried out by biomedical researchers with limited programming skills. Results Here, we introduce an user-friendly toolbox called GEDI (Gene Expression Data Interpreter), an extensible, open-source, and freely-available tool that we believe will be useful to a wide range of laboratories, and to researchers with no background in Mathematics and Computer Science, allowing them to analyze their own data by applying both classical and advanced approaches developed and recently published by Fujita et al. Conclusion GEDI is an integrated user-friendly viewer that combines the state of the art SVR, DVAR and SVAR algorithms, previously developed by us. It facilitates the application of SVR, DVAR and SVAR, further than the mathematical formulas present in the corresponding publications, and allows one to better understand the results by means of available visualizations. Both running the statistical methods and visualizing the results are carried out within the graphical user interface, rendering these algorithms accessible to the broad community of researchers in Molecular Biology.

El plagio de pr��cticas de programaci��n: an��lisis de diez a��os de experiencia

[ES] El plagio en la educaci��n superior es un problema importante que afecta a la calidad de la evaluaci��n. El problema tiene implicaciones acad��micas, ��ticas y sociales por lo que es necesario conocer su alcance real para poder abordarlo de forma correcta. Las soluciones implican medidas coercitivas, preventivas y metodol��gicas. En este trabajo se presenta un estudio de la incidencia del plagio en ejercicios de programaci��n de asignaturas pertenecientes a las titulaciones de inform��tica de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. El periodo de estudio abarca desde el curso 1999/2000 al curso 2009/2010. Los datos analizados corresponden a trece asignaturas de tres titulaciones. Los alumnos de estas asignaturas suman, en el periodo referido,alrededor de 2700. Junto con el an��lisis de los datos obtenidos, se aportan algunas reflexiones sobre el problema, fruto de la experiencia acumulada y del estudio de c��mo se afronta el plagio en algunas de las universidades m��s relevantes del mundo.

Il passato nell���epoca della sua (ri)producibilit�� digitale. Torino 1943 - 45. Metodologia della ricerca con tecnologie informatiche. Sistema storico-territoriale di informazione multimediale

Se il lavoro dello storico �� capire il passato come �� stato compreso dalla gente che lo ha vissuto, allora forse non �� azzardato pensare che sia anche necessario comunicare i risultati delle ricerche con strumenti propri che appartengono a un'epoca e che influenzano la mentalit�� di chi in quell'epoca vive. Emergenti tecnologie, specialmente nell���area della multimedialit�� come la realt�� virtuale, permettono agli storici di comunicare l���esperienza del passato in pi�� sensi. In che modo la storia collabora con le tecnologie informatiche soffermandosi sulla possibilit�� di fare ricostruzioni storiche virtuali, con relativi esempi e recensioni? Quello che maggiormente preoccupa gli storici �� se una ricostruzione di un fatto passato vissuto attraverso la sua ricreazione in pixels sia un metodo di conoscenza della storia che possa essere considerato valido. Ovvero l'emozione che la navigazione in una realt�� 3D pu�� suscitare, �� un mezzo in grado di trasmettere conoscenza? O forse l'idea che abbiamo del passato e del suo studio viene sottilmente cambiato nel momento in cui lo si divulga attraverso la grafica 3D? Da tempo per�� la disciplina ha cominciato a fare i conti con questa situazione, costretta soprattutto dall'invasivit�� di questo tipo di media, dalla spettacolarizzazione del passato e da una divulgazione del passato parziale e antiscientifica. In un mondo post letterario bisogna cominciare a pensare che la cultura visuale nella quale siamo immersi sta cambiando il nostro rapporto con il passato: non per questo le conoscenze maturate fino ad oggi sono false, ma �� necessario riconoscere che esiste pi�� di una verit�� storica, a volte scritta a volte visuale. Il computer �� diventato una piattaforma onnipresente per la rappresentazione e diffusione dell���informazione. I metodi di interazione e rappresentazione stanno evolvendo di continuo. Ed �� su questi due binari che �� si muove l���offerta delle tecnologie informatiche al servizio della storia. Lo scopo di questa tesi �� proprio quello di esplorare, attraverso l���utilizzo e la sperimentazione di diversi strumenti e tecnologie informatiche, come si pu�� raccontare efficacemente il passato attraverso oggetti tridimensionali e gli ambienti virtuali, e come, nel loro essere elementi caratterizzanti di comunicazione, in che modo possono collaborare, in questo caso particolare, con la disciplina storica. La presente ricerca ricostruisce alcune linee di storia delle principali fabbriche attive a Torino durante la seconda guerra mondiale, ricordando stretta relazione che esiste tra strutture ed individui e in questa citt�� in particolare tra fabbrica e movimento operaio, �� inevitabile addentrarsi nelle vicende del movimento operaio torinese che nel periodo della lotta di Liberazione in citt�� fu un soggetto politico e sociale di primo rilievo. Nella citt��, intesa come entit�� biologica coinvolta nella guerra, la fabbrica (o le fabbriche) diventa il nucleo concettuale attraverso il quale leggere la citt��: sono le fabbriche gli obiettivi principali dei bombardamenti ed �� nelle fabbriche che si combatte una guerra di liberazione tra classe operaia e autorit��, di fabbrica e cittadine. La fabbrica diventa il luogo di "usurpazione del potere" di cui parla Weber, il palcoscenico in cui si tengono i diversi episodi della guerra: scioperi, deportazioni, occupazioni .... Il modello della citt�� qui rappresentata non �� una semplice visualizzazione ma un sistema informativo dove la realt�� modellata �� rappresentata da oggetti, che fanno da teatro allo svolgimento di avvenimenti con una precisa collocazione cronologica, al cui interno �� possibile effettuare operazioni di selezione di render statici (immagini), di filmati precalcolati (animazioni) e di scenari navigabili interattivamente oltre ad attivit�� di ricerca di fonti bibliografiche e commenti di studiosi segnatamente legati all'evento in oggetto. Obiettivo di questo lavoro �� far interagire, attraverso diversi progetti, le discipline storiche e l���informatica, nelle diverse opportunit�� tecnologiche che questa presenta. Le possibilit�� di ricostruzione offerte dal 3D vengono cos�� messe a servizio della ricerca, offrendo una visione integrale in grado di avvicinarci alla realt�� dell���epoca presa in considerazione e convogliando in un���unica piattaforma espositiva tutti i risultati. Divulgazione Progetto Mappa Informativa Multimediale Torino 1945 Sul piano pratico il progetto prevede una interfaccia navigabile (tecnologia Flash) che rappresenti la pianta della citt�� dell���epoca, attraverso la quale sia possibile avere una visione dei luoghi e dei tempi in cui la Liberazione prese forma, sia a livello concettuale, sia a livello pratico. Questo intreccio di coordinate nello spazio e nel tempo non solo migliora la comprensione dei fenomeni, ma crea un maggiore interesse sull���argomento attraverso l���utilizzo di strumenti divulgativi di grande efficacia (e appeal) senza perdere di vista la necessit�� di valicare le tesi storiche proponendosi come piattaforma didattica. Un tale contesto richiede uno studio approfondito degli eventi storici al fine di ricostruire con chiarezza una mappa della citt�� che sia precisa sia topograficamente sia a livello di navigazione multimediale. La preparazione della cartina deve seguire gli standard del momento, perci�� le soluzioni informatiche utilizzate sono quelle fornite da Adobe Illustrator per la realizzazione della topografia, e da Macromedia Flash per la creazione di un���interfaccia di navigazione. La base dei dati descrittivi �� ovviamente consultabile essendo contenuta nel supporto media e totalmente annotata nella bibliografia. �� il continuo evolvere delle tecnologie d'informazione e la massiccia diffusione dell���uso dei computer che ci porta a un cambiamento sostanziale nello studio e nell���apprendimento storico; le strutture accademiche e gli operatori economici hanno fatto propria la richiesta che giunge dall'utenza (insegnanti, studenti, operatori dei Beni Culturali) di una maggiore diffusione della conoscenza storica attraverso la sua rappresentazione informatizzata. Sul fronte didattico la ricostruzione di una realt�� storica attraverso strumenti informatici consente anche ai non-storici di toccare con mano quelle che sono le problematiche della ricerca quali fonti mancanti, buchi della cronologia e valutazione della veridicit�� dei fatti attraverso prove. Le tecnologie informatiche permettono una visione completa, unitaria ed esauriente del passato, convogliando tutte le informazioni su un'unica piattaforma, permettendo anche a chi non �� specializzato di comprendere immediatamente di cosa si parla. Il miglior libro di storia, per sua natura, non pu�� farlo in quanto divide e organizza le notizie in modo diverso. In questo modo agli studenti viene data l'opportunit�� di apprendere tramite una rappresentazione diversa rispetto a quelle a cui sono abituati. La premessa centrale del progetto �� che i risultati nell'apprendimento degli studenti possono essere migliorati se un concetto o un contenuto viene comunicato attraverso pi�� canali di espressione, nel nostro caso attraverso un testo, immagini e un oggetto multimediale. Didattica La Conceria Fiorio �� uno dei luoghi-simbolo della Resistenza torinese. Il progetto �� una ricostruzione in realt�� virtuale della Conceria Fiorio di Torino. La ricostruzione serve a arricchire la cultura storica sia a chi la produce, attraverso una ricerca accurata delle fonti, sia a chi pu�� poi usufruirne, soprattutto i giovani, che, attratti dall���aspetto ludico della ricostruzione, apprendono con pi�� facilit��. La costruzione di un manufatto in 3D fornisce agli studenti le basi per riconoscere ed esprimere la giusta relazione fra il modello e l���oggetto storico. Le fasi di lavoro attraverso cui si �� giunti alla ricostruzione in 3D della Conceria: . una ricerca storica approfondita, basata sulle fonti, che possono essere documenti degli archivi o scavi archeologici, fonti iconografiche, cartografiche, ecc.; . La modellazione degli edifici sulla base delle ricerche storiche, per fornire la struttura geometrica poligonale che permetta la navigazione tridimensionale; . La realizzazione, attraverso gli strumenti della computer graphic della navigazione in 3D. Unreal Technology �� il nome dato al motore grafico utilizzato in numerosi videogiochi commerciali. Una delle caratteristiche fondamentali di tale prodotto �� quella di avere uno strumento chiamato Unreal editor con cui �� possibile costruire mondi virtuali, e che �� quello utilizzato per questo progetto. UnrealEd (Ued) �� il software per creare livelli per Unreal e i giochi basati sul motore di Unreal. E��� stata utilizzata la versione gratuita dell���editor. Il risultato finale del progetto �� un ambiente virtuale navigabile raffigurante una ricostruzione accurata della Conceria Fiorio ai tempi della Resistenza. L���utente pu�� visitare l���edificio e visualizzare informazioni specifiche su alcuni punti di interesse. La navigazione viene effettuata in prima persona, un processo di ���spettacolarizzazione��� degli ambienti visitati attraverso un arredamento consono permette all'utente una maggiore immersivit�� rendendo l���ambiente pi�� credibile e immediatamente codificabile. L���architettura Unreal Technology ha permesso di ottenere un buon risultato in un tempo brevissimo, senza che fossero necessari interventi di programmazione. Questo motore ��, quindi, particolarmente adatto alla realizzazione rapida di prototipi di una discreta qualit��, La presenza di un certo numero di bug lo rende, per��, in parte inaffidabile. Utilizzare un editor da videogame per questa ricostruzione auspica la possibilit�� di un suo impiego nella didattica, quello che le simulazioni in 3D permettono nel caso specifico �� di permettere agli studenti di sperimentare il lavoro della ricostruzione storica, con tutti i problemi che lo storico deve affrontare nel ricreare il passato. Questo lavoro vuole essere per gli storici una esperienza nella direzione della creazione di un repertorio espressivo pi�� ampio, che includa gli ambienti tridimensionali. Il rischio di impiegare del tempo per imparare come funziona questa tecnologia per generare spazi virtuali rende scettici quanti si impegnano nell'insegnamento, ma le esperienze di progetti sviluppati, soprattutto all���estero, servono a capire che sono un buon investimento. Il fatto che una software house, che crea un videogame di grande successo di pubblico, includa nel suo prodotto, una serie di strumenti che consentano all'utente la creazione di mondi propri in cui giocare, �� sintomatico che l'alfabetizzazione informatica degli utenti medi sta crescendo sempre pi�� rapidamente e che l'utilizzo di un editor come Unreal Engine sar�� in futuro una attivit�� alla portata di un pubblico sempre pi�� vasto. Questo ci mette nelle condizioni di progettare moduli di insegnamento pi�� immersivi, in cui l'esperienza della ricerca e della ricostruzione del passato si intreccino con lo studio pi�� tradizionale degli avvenimenti di una certa epoca. I mondi virtuali interattivi vengono spesso definiti come la forma culturale chiave del XXI secolo, come il cinema lo �� stato per il XX. Lo scopo di questo lavoro �� stato quello di suggerire che vi sono grosse opportunit�� per gli storici impiegando gli oggetti e le ambientazioni in 3D, e che essi devono coglierle. Si consideri il fatto che l���estetica abbia un effetto sull���epistemologia. O almeno sulla forma che i risultati delle ricerche storiche assumono nel momento in cui devono essere diffuse. Un���analisi storica fatta in maniera superficiale o con presupposti errati pu�� comunque essere diffusa e avere credito in numerosi ambienti se diffusa con mezzi accattivanti e moderni. Ecco perch�� non conviene seppellire un buon lavoro in qualche biblioteca, in attesa che qualcuno lo scopra. Ecco perch�� gli storici non devono ignorare il 3D. La nostra capacit��, come studiosi e studenti, di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l���evidenza. Perch�� gli storici possano ottenere il beneficio che il 3D porta con s��, tuttavia, devono sviluppare un���agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Una ricostruzione storica pu�� essere molto utile dal punto di vista educativo non sono da chi la visita ma, anche da chi la realizza. La fase di ricerca necessaria per la ricostruzione non pu�� fare altro che aumentare il background culturale dello sviluppatore. Conclusioni La cosa pi�� importante �� stata la possibilit�� di fare esperienze nell���uso di mezzi di comunicazione di questo genere per raccontare e far conoscere il passato. Rovesciando il paradigma conoscitivo che avevo appreso negli studi umanistici, ho cercato di desumere quelle che potremo chiamare ���leggi universali��� dai dati oggettivi emersi da questi esperimenti. Da punto di vista epistemologico l���informatica, con la sua capacit�� di gestire masse impressionanti di dati, d�� agli studiosi la possibilit�� di formulare delle ipotesi e poi accertarle o smentirle tramite ricostruzioni e simulazioni. Il mio lavoro �� andato in questa direzione, cercando conoscere e usare strumenti attuali che nel futuro avranno sempre maggiore presenza nella comunicazione (anche scientifica) e che sono i mezzi di comunicazione d���eccellenza per determinate fasce d���et�� (adolescenti). Volendo spingere all���estremo i termini possiamo dire che la sfida che oggi la cultura visuale pone ai metodi tradizionali del fare storia �� la stessa che Erodoto e Tucidide contrapposero ai narratori di miti e leggende. Prima di Erodoto esisteva il mito, che era un mezzo perfettamente adeguato per raccontare e dare significato al passato di una trib�� o di una citt��. In un mondo post letterario la nostra conoscenza del passato sta sottilmente mutando nel momento in cui lo vediamo rappresentato da pixel o quando le informazioni scaturiscono non da sole, ma grazie all���interattivit�� con il mezzo. La nostra capacit�� come studiosi e studenti di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l���evidenza. Perch�� gli storici possano ottenere il beneficio sottinteso al 3D, tuttavia, devono sviluppare un���agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Le esperienze raccolte nelle pagine precedenti ci portano a pensare che in un futuro non troppo lontano uno strumento come il computer sar�� l���unico mezzo attraverso cui trasmettere conoscenze, e dal punto di vista didattico la sua interattivit�� consente coinvolgimento negli studenti come nessun altro mezzo di comunicazione moderno.

Design and Performance Evaluation of Network-on-Chip Communication Protocols and Architectures

The scale down of transistor technology allows microelectronics manufacturers such as Intel and IBM to build always more sophisticated systems on a single microchip. The classical interconnection solutions based on shared buses or direct connections between the modules of the chip are becoming obsolete as they struggle to sustain the increasing tight bandwidth and latency constraints that these systems demand. The most promising solution for the future chip interconnects are the Networks on Chip (NoC). NoCs are network composed by routers and channels used to inter- connect the different components installed on the single microchip. Examples of advanced processors based on NoC interconnects are the IBM Cell processor, composed by eight CPUs that is installed on the Sony Playstation III and the Intel Tera���ops pro ject composed by 80 independent (simple) microprocessors. On chip integration is becoming popular not only in the Chip Multi Processor (CMP) research area but also in the wider and more heterogeneous world of Systems on Chip (SoC). SoC comprehend all the electronic devices that surround us such as cell-phones, smart-phones, house embedded systems, automotive systems, set-top boxes etc... SoC manufacturers such as ST Microelectronics , Samsung, Philips and also Universities such as Bologna University, M.I.T., Berkeley and more are all proposing proprietary frameworks based on NoC interconnects. These frameworks help engineers in the switch of design methodology and speed up the development of new NoC-based systems on chip. In this Thesis we propose an introduction of CMP and SoC interconnection networks. Then focusing on SoC systems we propose: ��� a detailed analysis based on simulation of the Spidergon NoC, a ST Microelectronics solution for SoC interconnects. The Spidergon NoC differs from many classical solutions inherited from the parallel computing world. Here we propose a detailed analysis of this NoC topology and routing algorithms. Furthermore we propose aEqualized a new routing algorithm designed to optimize the use of the resources of the network while also increasing its performance; ��� a methodology ���ow based on modified publicly available tools that combined can be used to design, model and analyze any kind of System on Chip; ��� a detailed analysis of a ST Microelectronics-proprietary transport-level protocol that the author of this Thesis helped developing; ��� a simulation-based comprehensive comparison of different network interface designs proposed by the author and the researchers at AST lab, in order to integrate shared-memory and message-passing based components on a single System on Chip; ��� a powerful and flexible solution to address the time closure exception issue in the design of synchronous Networks on Chip. Our solution is based on relay stations repeaters and allows to reduce the power and area demands of NoC interconnects while also reducing its buffer needs; ��� a solution to simplify the design of the NoC by also increasing their performance and reducing their power and area consumption. We propose to replace complex and slow virtual channel-based routers with multiple and flexible small Multi Plane ones. This solution allows us to reduce the area and power dissipation of any NoC while also increasing its performance especially when the resources are reduced. This Thesis has been written in collaboration with the Advanced System Technology laboratory in Grenoble France, and the Computer Science Department at Columbia University in the city of New York.

Useful computer vision techniques for human-robot interaction

<p>[ES]This paper describes some simple but useful computer vision techniques for human-robot interaction. First, an omnidirectional camera setting is described that can detect people in the surroundings of the robot, giving their angular positions and a rough estimate of the distance. The device can be easily built with inexpensive components. Second, we comment on a color-based face detection technique that can alleviate skin-color false positives. Third, a simple head nod and shake detector is described, suitable for detecting affirmative/negative, approval/dissaproval, understanding/disbelief head gestures.</p>

Informationsstrukturen der protokollbasierten Medizin

Die protokollbasierte Medizin stellt einen interdisziplin��ren Brennpunkt der Informatik dar. Als besonderer Ausschnitt der medizinischen Teilgebiete erlaubt sie die relativ formale Spezifikation von Prozessen in den drei Bereichen der Pr��vention, Diagnose und Therapie.Letzterer wurde immer besonders fokussiert und gilt seit jeher im Rahmen klinischer Studien als Projektionsfl��che f��r informationstechnologische Konzepte. Die Euphorie der fr��hen Jahre ern��chtert sich jedoch bei jeder Bilanz. Nur sehr wenige der unz��hlbaren Projekte haben ihre Routine in der allt��glichen Praxis gefunden. Die meisten Vorhaben sind an der Illusion der vollst��ndigen Berechenbarkeit medizinischer Arbeitsabl��ufe gescheitert. Die traditionelle Sichtweise der klinischen Praxis beruht auf einer blockorientierten Vorstellung des Therapieausf��hrungsprozesses. Sie entsteht durch seine Zerlegung in einzelne Therapiezweige, welche aus vordefinierten Bl��cken zusammengesetzt sind. Diese k��nnen sequentiell oder parallel ausgef��hrt werden und sind selbst zusammengesetzt aus jeweils einer Menge von Elementen,welche die Aktivit��ten der untersten Ebene darstellen. Das blockorientierte Aufbaumodell wird erg��nzt durch ein regelorientiertes Ablaufmodell. Ein komplexes Regelwerk bestimmt Bedingungen f��r die zeitlichen und logischen Abh��ngigkeiten der Bl��cke, deren Anordnung durch den Ausf��hrungsproze�� gebildet wird. Die Modellierung der Therapieausf��hrung steht zun��chst vor der grunds��tzlichen Frage, inwieweit die traditionelle Sichtweise f��r eine interne Repr��sentation geeignet ist. Das ��bergeordnete Ziel besteht in der Integration der unterschiedlichen Ebenen der Therapiespezifikation. Dazu geh��rt nicht nur die strukturelle Komponente, sondern vorallem die Ablaufkomponente. Ein geeignetes Regelmodell ist erforderlich, welches den spezifischen Bed��rfnissen der Therapie��berwachung gerecht wird. Die zentrale Aufgabe besteht darin, diese unterschiedlichen Ebenen zusammenzuf��hren. Eine sinnvolle Alternative zur traditionellen Sichtweise liefert das zustandsorientierte Modell des Therapieausf��hrungsprozesses. Das zustandsorientierte Modell beruht auf der Sichtweise, da�� der gesamte Therapieausf��hrungsproze�� letztendlich eine lineare Folge von Zust��nden beschreibt, wobei jeder Zustands��bergang durch ein Ereignis eingeleitet wird, an bestimmte Bedingungen gekn��pft ist und bestimmte Aktionen ausl��sen kann. Die Parallelit��t des blockorientierten Modells tritt in den Hintergrund, denn die Menge der durchzuf��hrenden Ma��nahmen sind lediglich Eigenschaften der Zust��nde und keine strukturellen Elemente der Ablaufspezifikation. Zu jedem Zeitpunkt ist genau ein Zustand aktiv, und er repr��sentiert eine von endlich vielen klinischen Situationen, mit all ihren spezifischen Aktivit��ten und Ausf��hrungsregeln. Die Vorteile des zustandsorientierten Modells liegen in der Integration. Die Grundstruktur verbindet die statische Darstellung der m��glichen Phasenanordnungen mit der dynamischen Ausf��hrung aktiver Regeln. Die urspr��nglichen Inhalte des blockorientierten Modells werden als gew��hnliche Eigenschaften der Zust��nde reproduziert und stellen damit nur einen Spezialfall der zustandsbezogenen Sicht dar.Weitere M��glichkeiten f��r die Anreicherung der Zust��nde mit zus��tzlichen Details sind denkbar wie sinnvoll. Die Grundstruktur bleibt bei jeder Erweiterung jedoch die gleiche. Es ergibt sich ein wiederverwendbares Grundger��st,ein gemeinsamer Nenner f��r die Erf��llung der ��berwachungsaufgabe.