Lessons learned from INTAMAP, an interoperable web service for the real-time interpolation of environmental variables

Interpolated data are an important part of the environmental information exchange as many variables can only be measured at situate discrete sampling locations. Spatial interpolation is a complex operation that has traditionally required expert treatment, making automation a serious challenge. This paper presents a few lessons learnt from INTAMAP, a project that is developing an interoperable web processing service (WPS) for the automatic interpolation of environmental data using advanced geostatistics, adopting a Service Oriented Architecture (SOA). The “rainbow box” approach we followed provides access to the functionality at a whole range of different levels. We show here how the integration of open standards, open source and powerful statistical processing capabilities allows us to automate a complex process while offering users a level of access and control that best suits their requirements. This facilitates benchmarking exercises as well as the regular reporting of environmental information without requiring remote users to have specialized skills in geostatistics.

Density of Polynomials in the L^2 Space on the Real and the Imaginary Axes and in a Sobolev Space

2000 Mathematics Subject Classification: 41A10, 30E10, 41A65.

A power system control scheme based on security visualisation in parameter space

Power system real time security assessment is one of the fundamental modules of the electricity markets. Typically, when a contingency occurs, it is required that security assessment and enhancement module shall be ready for action within about 20 minutes’ time to meet the real time requirement. The recent California black out again highlighted the importance of system security. This paper proposed an approach for power system security assessment and enhancement based on the information provided from the pre-defined system parameter space. The proposed scheme opens up an efficient way for real time security assessment and enhancement in a competitive electricity market for single contingency case

Complex natural resonances of conducting planar objects buried in a dielectric half-space

A scheme is presented to incorporate a mixed potential integral equation (MPIE) using Michalski's formulation C with the method of moments (MoM) for analyzing the scattering of a plane wave from conducting planar objects buried in a dielectric half-space. The robust complex image method with a two-level approximation is used for the calculation of the Green's functions for the half-space. To further speed up the computation, an interpolation technique for filling the matrix is employed. While the induced current distributions on the object's surface are obtained in the frequency domain, the corresponding time domain responses are calculated via the inverse fast Fourier transform (FFT), The complex natural resonances of targets are then extracted from the late time response using the generalized pencil-of-function (GPOF) method. We investigate the pole trajectories as we vary the distance between strips and the depth and orientation of single, buried strips, The variation from the pole position of a single strip in a homogeneous dielectric medium was only a few percent for most of these parameter variations.

Three-dimensional space-borne synthetic aperture radar (SAR) imaging with multiple pass processing

Three-dimensional (3D) synthetic aperture radar (SAR) imaging via multiple-pass processing is an extension of interferometric SAR imaging. It exploits more than two flight passes to achieve a desired resolution in elevation. In this paper, a novel approach is developed to reconstruct a 3D space-borne SAR image with multiple-pass processing. It involves image registration, phase correction and elevational imaging. An image model matching is developed for multiple image registration, an eigenvector method is proposed for the phase correction and the elevational imaging is conducted using a Fourier transform or a super-resolution method for enhancement of elevational resolution. 3D SAR images are obtained by processing simulated data and real data from the first European Remote Sensing satellite (ERS-1) with the proposed approaches.

O sentido de ser professor de Educação Física pelos “modos de ser sendo junto ao outro no mundo” perverso- fascista e democrático: a vivência real & no filme “Má Educação”

Quais são os “modos de ser sendo junto ao outro no mundo” professores de Educação Física da Prefeitura Municipal da Serra, ES, situados no que se denomina “real” e do professor de Educação Física padre José no filme “Má Educação” de Pedro Almodóvar situado no que se denomina “ficcional”? Que contribuições reflexivas podem trazer tais dados (analisados hermeneuticamente) para a Formação Continuada de professores de Educação Física [3]? OBJETIVO: Descrever os “modos de ser sendo junto ao outro no mundo” de [1] professores de Educação Física que trabalham em escolas públicas da Prefeitura Municipal da Serra, ES & do [2] padre José, personagem ficcional, professor de Educação Física no filme espanhol de 2004 “Má Educação” fazendo-o primeiramente através de uma pesquisa clássica (descritiva e hermenêutica) e depois uma literaturalizada e artística (hermenêutica). MARCO TEÓRICO: Trata-se de uma proposta discursiva (teórica) fenomenológica existencial de tendência marxista criada por Pinel; METODOLOGIA: Tratou-se de uma pesquisa fenomenológica existencial seguindo recomendações de Forghieri (2001) e Pinel (2006; 2012) - dentre outros. Os 29 professores de Educação Física foram provocados a mostrarem os seus “modos de ser sendo junto ao outro no mundo” do ofício professor de Educação Física. Depois essa mesma provocação foi feita ao personagem do filme. RESULTADOS & DISCUSSÃO: Descreveram-se [1] os “modos de ser sendo junto ao outro no mundo” dos professores de Educação Física na dimensão do real e do ficcional (cinema), e não se objetivou comparação por mais que isso tenha ficado evidente. Esses professores, em 2011/2012, experienciando uma democracia (im)perfeita brasileira [que tem até tendências neofascistas], mais ainda assim democracia - foram compreendidos sempre tomando um norte/ rumo/ direção em subjetivação pelos Guias de Sentido (GS – Pinel) democráticos reconhecimento [demanda do grupo em ser valorizado, reconhecido], em (im) potência [impotência e potencia possível de vir a lume sempre; a força e seu outro lado, a fragilidade de ser], afetando [o que se pratica e pensa/sente afeta a si mesmo, o outro e o mundo; o afetar produz mais subjetivações], sonhando [há demanda sempre de realizar projetos de vida; o projeto de ser sempre devir, em construção sempre; é uma precisão imprecisa], saudavelmente insano [o quão perto pode estar a experienciar a sanidade e a loucura e o quanto uma loucura é sã, pois criativa, inventiva, produtiva, opositora ao estabelecido] – eles mesmos junto ao outro no mundo tornando-se sujeitos. [2] Já o professor de Educação Física padre José da película almodovariana é um professor que de imediato pode ser apreendido como sólido e fixo na sua perversão fascista, ele como parte legitimadora do Estado espanhol de Franco, na década de 60, provavelmente em 1964, que é, na ficção, o espaço-tempo de José e suas ações pedagógicas e psicológicas (e de Educação Física). Mas não é apenas o fascismo que torna o fascista um criador de um cotidiano fascista, pois afinal, paralelamente a ele, no concreto e na ficção, haviam pessoas generosas, resistentes e resilientes que atuavam contra essas pressões quase na maioria das vezes advindas do todo (Estado) – eram pessoas democráticas individualmente e em pequenos e grandes grupos; eram exemplo de resistência contra o estabelecido pela ideologia dominante de então. José numa instituição fascista não conseguiu refletir e agir diferentemente, isto é, com mais saúde mental, escolhendo (na liberdade) ser fascista, ser menor (pouco) – optou não ser-mais. Finalmente os mesmos dados são apresentados em outra estética possível e sempre aberta, inconclusa, devir... As artes e a poesia (bem como a literatura) procuram cuidadosamente desvelar os “modos de ser junto ao outro no mundo” professor de Educação Física do mundo real e do imaginário (fílmico) desvelando muitas vezes indissociados. PÓSCRITO: O autor descreve as possíveis implicações do seu estudo para educação física pautado sempre em uma proposta de criar um discursso insubmisso focando na ideia de que uma pesquisa demanda narrar a vida, e literaturalizar a ciência.

Real-time 3D interactive segmentation of echocardiographic data through user-based deformation of B-spline explicit active surfaces

Image segmentation is an ubiquitous task in medical image analysis, which is required to estimate morphological or functional properties of given anatomical targets. While automatic processing is highly desirable, image segmentation remains to date a supervised process in daily clinical practice. Indeed, challenging data often requires user interaction to capture the required level of anatomical detail. To optimize the analysis of 3D images, the user should be able to efficiently interact with the result of any segmentation algorithm to correct any possible disagreement. Building on a previously developed real-time 3D segmentation algorithm, we propose in the present work an extension towards an interactive application where user information can be used online to steer the segmentation result. This enables a synergistic collaboration between the operator and the underlying segmentation algorithm, thus contributing to higher segmentation accuracy, while keeping total analysis time competitive. To this end, we formalize the user interaction paradigm using a geometrical approach, where the user input is mapped to a non-cartesian space while this information is used to drive the boundary towards the position provided by the user. Additionally, we propose a shape regularization term which improves the interaction with the segmented surface, thereby making the interactive segmentation process less cumbersome. The resulting algorithm offers competitive performance both in terms of segmentation accuracy, as well as in terms of total analysis time. This contributes to a more efficient use of the existing segmentation tools in daily clinical practice. Furthermore, it compares favorably to state-of-the-art interactive segmentation software based on a 3D livewire-based algorithm.

IOPT Petri Net State Space Generation Algorithm with Maximal-Step Execution Semantics

This paper presents an algorithm to efficiently generate the state-space of systems specified using the IOPT Petri-net modeling formalism. IOPT nets are a non-autonomous Petri-net class, based on Place-Transition nets with an extended set of features designed to allow the rapid prototyping and synthesis of system controllers through an existing hardware-software co-design framework. To obtain coherent and deterministic operation, IOPT nets use a maximal-step execution semantics where, in a single execution step, all enabled transitions will fire simultaneously. This fact increases the resulting state-space complexity and can cause an arc "explosion" effect. Real-world applications, with several million states, will reach a higher order of magnitude number of arcs, leading to the need for high performance state-space generator algorithms. The proposed algorithm applies a compilation approach to read a PNML file containing one IOPT model and automatically generate an optimized C program to calculate the corresponding state-space.

Harvesting dynamic aspects from a real rational map : the bulb of period 5

This journal provides immediate open access to its content on the principle that making research freely available to the public supports a greater global exchange of knowledge.

Mapping stability : real rational maps of degree zero

In memory of our beloved Professor José Rodrigues Santos de Sousa Ramos (1948-2007), who João Cabral, one of the authors of this paper, had the honor of being his student between 2000 and 2006, we wrote this paper following the research by experimentation, using the new technologies to capture a new insight about a problem, as him so much love to do it. His passion was to create new relations between different fields of mathematics. He was a builder of bridges of knowledge, encouraging the birth of new ways to understand this science. One of the areas that Sousa Ramos researched was the iteration of maps and the description of its behavior, using the symbolic dynamics. So, in this issue of this journal, honoring his memory, we use experimental results to find some stable regions of a specific family of real rational maps, the ones that he worked with João Cabral. In this paper we describe a parameter space (a,b) to the real rational maps fa,b(x) = (x2 −a)/(x2 −b), using some tools of dynamical systems, as the study of the critical point orbit and Lyapunov exponents. We give some results regarding the stability of these family of maps when we iterate it, specially the ones connected to the order 3 of iteration. We hope that our results would help to understand better the behavior of these maps, preparing the ground to a more efficient use of the Kneading Theory on these family of maps, using symbolic dynamics.

Sistema de aquisição de dados em tempo real

Neste trabalho propus-me realizar um Sistema de Aquisição de Dados em Tempo Real via Porta Paralela. Para atingir com sucesso este objectivo, foi realizado um levantamento bibliográfico sobre sistemas operativos de tempo real, salientando e exemplificando quais foram marcos mais importantes ao longo da sua evolução. Este levantamento permitiu perceber o porquê da proliferação destes sistemas face aos custos que envolvem, em função da sua aplicação, bem como as dificuldades, científicas e tecnológicas, que os investigadores foram tendo, e que foram ultrapassando com sucesso. Para que Linux se comporte como um sistema de tempo real, é necessário configura-lo e adicionar um patch, como por exemplo o RTAI ou ADEOS. Como existem vários tipos de soluções que permitem aplicar as características inerentes aos sistemas de tempo real ao Linux, foi realizado um estudo, acompanhado de exemplos, sobre o tipo de arquitecturas de kernel mais utilizadas para o fazer. Nos sistemas operativos de tempo real existem determinados serviços, funcionalidades e restrições que os distinguem dos sistemas operativos de uso comum. Tendo em conta o objectivo do trabalho, e apoiado em exemplos, fizemos um pequeno estudo onde descrevemos, entre outros, o funcionamento escalonador, e os conceitos de latência e tempo de resposta. Mostramos que há apenas dois tipos de sistemas de tempo real o ‘hard’ que tem restrições temporais rígidas e o ‘soft’ que engloba as restrições temporais firmes e suaves. As tarefas foram classificadas em função dos tipos de eventos que as despoletam, e evidenciando as suas principais características. O sistema de tempo real eleito para criar o sistema de aquisição de dados via porta paralela foi o RTAI/Linux. Para melhor percebermos o seu comportamento, estudamos os serviços e funções do RTAI. Foi dada especial atenção, aos serviços de comunicação entre tarefas e processos (memória partilhada e FIFOs), aos serviços de escalonamento (tipos de escalonadores e tarefas) e atendimento de interrupções (serviço de rotina de interrupção - ISR). O estudo destes serviços levou às opções tomadas quanto ao método de comunicação entre tarefas e serviços, bem como ao tipo de tarefa a utilizar (esporádica ou periódica). Como neste trabalho, o meio físico de comunicação entre o meio ambiente externo e o hardware utilizado é a porta paralela, também tivemos necessidade de perceber como funciona este interface. Nomeadamente os registos de configuração da porta paralela. Assim, foi possível configura-lo ao nível de hardware (BIOS) e software (módulo do kernel) atendendo aos objectivos do presente trabalho, e optimizando a utilização da porta paralela, nomeadamente, aumentando o número de bits disponíveis para a leitura de dados. No desenvolvimento da tarefa de hard real-time, foram tidas em atenção as várias considerações atrás referenciadas. Foi desenvolvida uma tarefa do tipo esporádica, pois era pretendido, ler dados pela porta paralela apenas quando houvesse necessidade (interrupção), ou seja, quando houvesse dados disponíveis para ler. Desenvolvemos também uma aplicação para permitir visualizar os dados recolhidos via porta paralela. A comunicação entre a tarefa e a aplicação é assegurada através de memória partilhada, pois garantindo a consistência de dados, a comunicação entre processos do Linux e as tarefas de tempo real (RTAI) que correm ao nível do kernel torna-se muito simples. Para puder avaliar o desempenho do sistema desenvolvido, foi criada uma tarefa de soft real-time cujos tempos de resposta foram comparados com os da tarefa de hard real-time. As respostas temporais obtidas através do analisador lógico em conjunto com gráficos elaborados a partir destes dados, mostram e comprovam, os benefícios do sistema de aquisição de dados em tempo real via porta paralela, usando uma tarefa de hard real-time.

Supporting real-time parallel task models with work-stealing

Dynamic parallel scheduling using work-stealing has gained popularity in academia and industry for its good performance, ease of implementation and theoretical bounds on space and time. Cores treat their own double-ended queues (deques) as a stack, pushing and popping threads from the bottom, but treat the deque of another randomly selected busy core as a queue, stealing threads only from the top, whenever they are idle. However, this standard approach cannot be directly applied to real-time systems, where the importance of parallelising tasks is increasing due to the limitations of multiprocessor scheduling theory regarding parallelism. Using one deque per core is obviously a source of priority inversion since high priority tasks may eventually be enqueued after lower priority tasks, possibly leading to deadline misses as in this case the lower priority tasks are the candidates when a stealing operation occurs. Our proposal is to replace the single non-priority deque of work-stealing with ordered per-processor priority deques of ready threads. The scheduling algorithm starts with a single deque per-core, but unlike traditional work-stealing, the total number of deques in the system may now exceed the number of processors. Instead of stealing randomly, cores steal from the highest priority deque.

Using a prioritized medium access control protocol for incrementally obtaining an interpolation of sensor readings

This paper addresses sensor network applications which need to obtain an accurate image of physical phenomena and do so with a high sampling rate in both time and space. We present a fast and scalable approach for obtaining an approximate representation of all sensor readings at high sampling rate for quickly reacting to critical events in a physical environment. This approach is an improvement on previous work in that after the new approach has undergone a startup phase then the new approach can use a very small sampling period.

SPARTS: simulator for power aware and real-time systems

Real-time systems demand guaranteed and predictable run-time behaviour in order to ensure that no task has missed its deadline. Over the years we are witnessing an ever increasing demand for functionality enhancements in the embedded real-time systems. Along with the functionalities, the design itself grows more complex. Posed constraints, such as energy consumption, time, and space bounds, also require attention and proper handling. Additionally, efficient scheduling algorithms, as proven through analyses and simulations, often impose requirements that have significant run-time cost, specially in the context of multi-core systems. In order to further investigate the behaviour of such systems to quantify and compare these overheads involved, we have developed the SPARTS, a simulator of a generic embedded real- time device. The tasks in the simulator are described by externally visible parameters (e.g. minimum inter-arrival, sporadicity, WCET, BCET, etc.), rather than the code of the tasks. While our current implementation is primarily focused on our immediate needs in the area of power-aware scheduling, it is designed to be extensible to accommodate different task properties, scheduling algorithms and/or hardware models for the application in wide variety of simulations. The source code of the SPARTS is available for download at [1].

A scalable and efficient approach for obtaining measurements in CAN-Based control systems

The availability of small inexpensive sensor elements enables the employment of large wired or wireless sensor networks for feeding control systems. Unfortunately, the need to transmit a large number of sensor measurements over a network negatively affects the timing parameters of the control loop. This paper presents a solution to this problem by representing sensor measurements with an approximate representation-an interpolation of sensor measurements as a function of space coordinates. A priority-based medium access control (MAC) protocol is used to select the sensor messages with high information content. Thus, the information from a large number of sensor measurements is conveyed within a few messages. This approach greatly reduces the time for obtaining a snapshot of the environment state and therefore supports the real-time requirements of feedback control loops.