Silicon photonic device for wavelength sensing and monitoring

Over the last decade advances and innovations from Silicon Photonics technology were observed in the telecommunications and computing industries. This technology which employs Silicon as an optical medium, relies on current CMOS micro-electronics fabrication processes to enable medium scale integration of many nano-photonic devices to produce photonic integrated circuitry. ^ However, other fields of research such as optical sensor processing can benefit from silicon photonics technology, specially in sensors where the physical measurement is wavelength encoded. ^ In this research work, we present a design and application of a thermally tuned silicon photonic device as an optical sensor interrogator. ^ The main device is a micro-ring resonator filter of 10 μm of diameter. A photonic design toolkit was developed based on open source software from the research community. With those tools it was possible to estimate the resonance and spectral characteristics of the filter. From the obtained design parameters, a 7.8 × 3.8 mm optical chip was fabricated using standard micro-photonics techniques. In order to tune a ring resonance, Nichrome micro-heaters were fabricated on top of the device. Some fabricated devices were systematically characterized and their tuning response were determined. From measurements, a ring resonator with a free-spectral-range of 18.4 nm and with a bandwidth of 0.14 nm was obtained. Using just 5 mA it was possible to tune the device resonance up to 3 nm. ^ In order to apply our device as a sensor interrogator in this research, a model of wavelength estimation using time interval between peaks measurement technique was developed and simulations were carried out to assess its performance. To test the technique, an experiment using a Fiber Bragg grating optical sensor was set, and estimations of the wavelength shift of this sensor due to axial strains yield an error within 22 pm compared to measurements from spectrum analyzer. ^ Results from this study implies that signals from FBG sensors can be processed with good accuracy using a micro-ring device with the advantage of ts compact size, scalability and versatility. Additionally, the system also has additional applications such as processing optical wavelength shifts from integrated photonic sensors and to be able to track resonances from laser sources.^

Introducing molaR: a New R Package for Quantitative Topographic Analysis of Teeth (and Other Topographic Surfaces)

© 2016 Springer Science+Business Media New YorkResearchers studying mammalian dentitions from functional and adaptive perspectives increasingly have moved towards using dental topography measures that can be estimated from 3D surface scans, which do not require identification of specific homologous landmarks. Here we present molaR, a new R package designed to assist researchers in calculating four commonly used topographic measures: Dirichlet Normal Energy (DNE), Relief Index (RFI), Orientation Patch Count (OPC), and Orientation Patch Count Rotated (OPCR) from surface scans of teeth, enabling a unified application of these informative new metrics. In addition to providing topographic measuring tools, molaR has complimentary plotting functions enabling highly customizable visualization of results. This article gives a detailed description of the DNE measure, walks researchers through installing, operating, and troubleshooting molaR and its functions, and gives an example of a simple comparison that measured teeth of the primates Alouatta and Pithecia in molaR and other available software packages. molaR is a free and open source software extension, which can be found at the doi:10.13140/RG.2.1.3563.4961(molaR v. 2.0) as well as on the Internet repository CRAN, which stores R packages.

Of Marx and Makers: an Historical Perspective on Generative Justice

In Marxist frameworks “distributive justice” depends on extracting value through a centralized state. Many new social movements—peer to peer economy, maker activism, community agriculture, queer ecology, etc.—take the opposite approach, keeping value in its unalienated form and allowing it to freely circulate from the bottom up. Unlike Marxism, there is no general theory for bottom-up, unalienated value circulation. This paper examines the concept of “generative justice” through an historical contrast between Marx’s writings and the indigenous cultures that he drew upon. Marx erroneously concluded that while indigenous cultures had unalienated forms of production, only centralized value extraction could allow the productivity needed for a high quality of life. To the contrary, indigenous cultures now provide a robust model for the “gift economy” that underpins open source technological production, agroecology, and restorative approaches to civil rights. Expanding Marx’s concept of unalienated labor value to include unalienated ecological (nonhuman) value, as well as the domain of freedom in speech, sexual orientation, spirituality and other forms of “expressive” value, we arrive at an historically informed perspective for generative justice. 

New meshing capabilities for efficient and quality navigation on a virtual globe

[EN]Polygonal meshes are powerful structures to represent geometric information of the Earth’s surface. In particular, triangle meshes have been massively used as a reliable way to efficiently represent the land surface with real time responses in virtual navigation. In this work we present new ideas for the underlying treatment of a mesh that improve efficiency and quality in the navigation.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Third-Party-Elemente in deutschen Bibliothekswebseiten

4753 Webseiten wurden mit der Open-Source-Software webXray auf die Einbindung von Elementen untersucht, durch die Dritte über den Abruf einer Webseite durch einen Browser von einem Server informiert werden können. 54,77 % der analysierten Webseiten wiesen solche Third Party Elements (TPE) auf. 18,94 % setzten Cookies ein, 44,81 % banden Javascript von Drittanbietern ein. Google-Services dominieren die TPE-Anbieterliste, sie werden in 30,02 % der untersuchten Webseiten verwendet

Feature-based camera pose estimation

The estimating of the relative orientation and position of a camera is one of the integral topics in the field of computer vision. The accuracy of a certain Finnish technology company’s traffic sign inventory and localization process can be improved by utilizing the aforementioned concept. The company’s localization process uses video data produced by a vehicle installed camera. The accuracy of estimated traffic sign locations depends on the relative orientation between the camera and the vehicle. This thesis proposes a computer vision based software solution which can estimate a camera’s orientation relative to the movement direction of the vehicle by utilizing video data. The task was solved by using feature-based methods and open source software. When using simulated data sets, the camera orientation estimates had an absolute error of 0.31 degrees on average. The software solution can be integrated to be a part of the traffic sign localization pipeline of the company in question.

Orientation de l’effort des tests unitaires dans les systèmes orientés objet : une approche basée sur les métriques logicielles

Les logiciels actuels sont de grandes tailles, complexes et critiques. Le besoin de qualité exige beaucoup de tests, ce qui consomme de grandes quantités de ressources durant le développement et la maintenance de ces systèmes. Différentes techniques permettent de réduire les coûts liés aux activités de test. Notre travail s’inscrit dans ce cadre, est a pour objectif d’orienter l’effort de test vers les composants logiciels les plus à risque à l’aide de certains attributs du code source. À travers plusieurs démarches empiriques menées sur de grands logiciels open source, développés avec la technologie orientée objet, nous avons identifié et étudié les métriques qui caractérisent l’effort de test unitaire sous certains angles. Nous avons aussi étudié les liens entre cet effort de test et les métriques des classes logicielles en incluant les indicateurs de qualité. Les indicateurs de qualité sont une métrique synthétique, que nous avons introduite dans nos travaux antérieurs, qui capture le flux de contrôle ainsi que différentes caractéristiques du logiciel. Nous avons exploré plusieurs techniques permettant d’orienter l’effort de test vers des composants à risque à partir de ces attributs de code source, en utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique. En regroupant les métriques logicielles en familles, nous avons proposé une approche basée sur l’analyse du risque des classes logicielles. Les résultats que nous avons obtenus montrent les liens entre l’effort de test unitaire et les attributs de code source incluant les indicateurs de qualité, et suggèrent la possibilité d’orienter l’effort de test à l’aide des métriques.

Database-backed library web sites: a case study of the use of PHP and MySQL at the University of Nottingham

This paper discusses the advantages of database-backed websites and describes the model for a library website implemented at the University of Nottingham using open source software, PHP and MySQL. As websites continue to grow in size and complexity it becomes increasingly important to introduce automation to help manage them. It is suggested that a database-backed website offers many advantages over one built from static HTML pages. These include a consistency of style and content, the ability to present different views of the same data, devolved editing and enhanced security. The University of Nottingham Library Services website is described and issues surrounding its design, technological implementation and management are explored.

Energy systems analysis of transboundary river basins in a nexus approach: the Sava river basin study case

Resource management policies are frequently designed and planned to target specific needs of particular sectors, without taking into account the interests of other sectors who share the same resources. In a climate of resource depletion, population growth, increase in energy demand and climate change awareness, it is of great importance to promote the assessment of intersectoral linkages and, by doing so, understand their effects and implications. This need is further augmented when common use of resources might not be solely relevant at national level, but also when the distribution of resources ranges over different nations. This dissertation focuses on the study of the energy systems of five south eastern European countries, which share the Sava River Basin, using a water-food(agriculture)-energy nexus approach. In the case of the electricity generation sector, the use of water is essential for the integrity of the energy systems, as the electricity production in the riparian countries relies on two major technologies dependent on water resources: hydro and thermal power plants. For example, in 2012, an average of 37% of the electricity production in the SRB countries was generated by hydropower and 61% in thermal power plants. Focusing on the SRB, in terms of existing installed capacities, the basin accommodates close to a tenth of all hydropower capacity while providing water for cooling to 42% of the net capacity of thermal power currently in operation in the basin. This energy-oriented nexus study explores the dependency on the basin’s water resources of the energy systems in the region for the period between 2015 and 2030. To do so, a multi-country electricity model was developed to provide a quantification ground to the analysis, using the open-source software modelling tool OSeMOSYS. Three main areas are subject to analysis: first, the impact of energy efficiency and renewable energy strategies in the electricity generation mix; secondly, the potential impacts of climate change under a moderate climate change projection scenario; and finally, deriving from the latter point, the cumulative impact of an increase in water demand in the agriculture sector, for irrigation. Additionally, electricity trade dynamics are compared across the different scenarios under scrutiny, as an effort to investigate the implications of the aforementioned factors in the electricity markets in the region.

Plataforma Cloud para monitoreo remoto de sistemas fotovoltaicos aislados en el Ecuador

Los sistemas fotovoltaicos son fuentes emergentes de energías renovables que generan electricidad a partir de la radiación solar. El monitoreo de los sistemas fotovoltaicos aislados proporciona información necesaria que permite a sus propietarios mantener, operar y controlar estos sistemas, reduciendo los costes de operación y evitando indeseadas interrupciones en el suministro eléctrico de zonas aisladas. En este artículo, se propone el desarrollo de una plataforma para el monitoreo de sistemas fotovoltaicos aislados en el Ecuador con el objetivo fundamental de desarrollar una solución escalable, basada en el uso de software libre, en el empleo de sensores de bajo consumo y en el desarrollo de servicios web en la modalidad ‘Software as a Service’ (SaaS) para el procesamiento, gestión y publicación de información registrada y la creación de un innovador centro de control solar fotovoltaico en el Ecuador.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Phylogenetic inference's algorithms

Phylogenetic inference consist in the search of an evolutionary tree to explain the best way possible genealogical relationships of a set of species. Phylogenetic analysis has a large number of applications in areas such as biology, ecology, paleontology, etc. There are several criterias which has been defined in order to infer phylogenies, among which are the maximum parsimony and maximum likelihood. The first one tries to find the phylogenetic tree that minimizes the number of evolutionary steps needed to describe the evolutionary history among species, while the second tries to find the tree that has the highest probability of produce the observed data according to an evolutionary model. The search of a phylogenetic tree can be formulated as a multi-objective optimization problem, which aims to find trees which satisfy simultaneously (and as much as possible) both criteria of parsimony and likelihood. Due to the fact that these criteria are different there won't be a single optimal solution (a single tree), but a set of compromise solutions. The solutions of this set are called "Pareto Optimal". To find this solutions, evolutionary algorithms are being used with success nowadays.This algorithms are a family of techniques, which aren’t exact, inspired by the process of natural selection. They usually find great quality solutions in order to resolve convoluted optimization problems. The way this algorithms works is based on the handling of a set of trial solutions (trees in the phylogeny case) using operators, some of them exchanges information between solutions, simulating DNA crossing, and others apply aleatory modifications, simulating a mutation. The result of this algorithms is an approximation to the set of the “Pareto Optimal” which can be shown in a graph with in order that the expert in the problem (the biologist when we talk about inference) can choose the solution of the commitment which produces the higher interest. In the case of optimization multi-objective applied to phylogenetic inference, there is open source software tool, called MO-Phylogenetics, which is designed for the purpose of resolving inference problems with classic evolutionary algorithms and last generation algorithms. REFERENCES [1] C.A. Coello Coello, G.B. Lamont, D.A. van Veldhuizen. Evolutionary algorithms for solving multi-objective problems. Spring. Agosto 2007 [2] C. Zambrano-Vega, A.J. Nebro, J.F Aldana-Montes. MO-Phylogenetics: a phylogenetic inference software tool with multi-objective evolutionary metaheuristics. Methods in Ecology and Evolution. En prensa. Febrero 2016.

Processamento e análise de imagens na caracterização da superfície do titânio submetido a um ensaio de cultura de células

This work aims to develop a methodology for analysis of images using overlapping, which assists in identification of microstructural features in areas of titanium, which may be associated with its biological response. That way, surfaces of titanium heat treated for 08 (eight) different ways have been subjected to a test culture of cells. It was a relationship between the grain, texture and shape of grains of surface of titanium (attacked) trying to relate to the process of proliferation and adhesion. We used an open source software for cell counting adhered to the surface of titanium. The juxtaposition of images before and after cell culture was obtained with the aid of micro-hardness of impressions made on the surface of samples. From this image where there is overlap, it is possible to study a possible relationship between cell growth with microstructural characteristics of the surface of titanium. This methodology was efficient to describe a set of procedures that are useful in the analysis of surfaces of titanium subjected to a culture of cells

A survey on multi-output regression

In recent years, a plethora of approaches have been proposed to deal with the increasingly challenging task of multi-output regression. This paper provides a survey on state-of-the-art multi-output regression methods, that are categorized as problem transformation and algorithm adaptation methods. In addition, we present the mostly used performance evaluation measures, publicly available data sets for multi-output regression real-world problems, as well as open-source software frameworks.